JP5813314B2 - コーターブレード - Google Patents
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Description
本発明者等が、クロムめっき皮膜が被覆された使用済のコーターブレードのクロムめっきの摩耗状態を中心に詳細に調査すると、いずれのコーターブレードでも塗工用原紙の両端部が通過する部分が異常に損耗し、当該部位ではクロムめっきが完全に消失してブレード用鋼材まで抉れているような状態となっていた。塗工用原紙の両端部が通過する部分の段差の程度は、刃先のニップ部の平坦なところを基準にすると、100μm以上であった。なお、塗工用原紙の両端部が通過する部分以外の残存クロムめっき厚を何点かについて求めると、使用開始前に50μmの厚みであったものが10ないし20μm減肉して残存厚みが40ないし30μmに低減しているものの、未だ十分使用に耐える状態であった。塗工に利用した時間から当該部分の減肉速度を算定すると、バラツキはあるが平均的な減肉速度は0.5ないし1.0μm/Hであった。一方、塗工用原紙の両端部が通過する部位では、ブレード用鋼材の減肉を含めて平均的な減肉速度は、4.0ないし8.0μm/Hであった。
そこで、本発明者等は、塗工用原紙の両端部が通過した部位に生ずる異常段差の発生要因を究明する為に、塗工速度1150m/分、塗工量8〜12g/m2、ベベルの角度30°のものに、刃先先端から反刃先側に向かって10mm幅で且つブレード長さ全長にわたって厚み50μmのクロムめっき皮膜が被覆された使用済のクロムめっき被覆コーターブレードについて、両紙端近傍、中央部、紙の全く通過しない未使用部分の硬度(ビッカース硬度)を比較して見ると以下の表1のようになり、紙端部近傍の硬度のみが低下していることがわかった。なお、8〜12g/m2の塗工量は、中量塗工の範疇である。
試験法はJISH8503に準拠して、乾式の平板回転摩耗試験を行い、この試験片の硬度を測定した。試験条件は、乾式アブレッシブ摩耗試験で、摩耗輪はH−10を採用し、付与荷重は1kgとし、1000回転毎の摩耗減量を体積換算したものを摩耗体積(%)とした。その結果を以下の表2に示す。
上記(3)における加熱時の硬度と耐摩耗性の関係から、溶射皮膜の熱安定性が良いことと、クロムめっき皮膜の熱安定性は加熱により悪化傾向にあることなどが判明した。そこで、積極的に摺動を取り入れた摩擦摩耗試験機を用いて代表的な皮膜種について摩擦摩耗試験を行なった。試験機としては、新東科学社製の表面性測定機トライボギアを使用し、直径が3/16インチのガラス球(HV600)とアルミナ球(HV2000〜2100)を用いて、走査条件は5mm×7000往復、走査速度は6m/分、付与荷重は50gで評価した。その試験結果を以下の表3に示す。
サーメット溶射皮膜とクロムめっき皮膜との複合構成のコーターブレードを得るためには、熱影響が及ぼされるコーターブレードの刃先の両端部にサーメット溶射皮膜を形成し、コーターブレード用鋼材とサーメット溶射皮膜とが共存する表面にクロムめっきするのが好ましい。
カオリン 80重量部
炭酸カルシウム 20重量部
ピロリン酸ナトリウム 0.1重量部
スチレン・ブタジエンラテックス 12重量部
デンプン 5重量部
コーターブレードにおいて塗工用原紙の両端部が通過する部分に生じる異常段差の発生要因を究明するために、使用済のクロムめっき被覆コーターブレードの軸方向の硬度を調査すると、原紙の端部が通過する部分近傍の硬度が他の部分に比べて大きく低下していることが分かった(表1)。その原因としては、コーターブレードと原紙との摺動の影響により硬度低下が起こったと考えられるので、熱による各種皮膜の硬度と耐摩耗性との関係について調査すると、クロムめっき皮膜は加熱によって耐摩耗性が悪化し、WC−15%CoCrやWC−27%NiCrに代表される溶射皮膜は熱安定性に優れていることが分かった(表2)。
SK−5をブレード用鋼材とするものについて、その端部にWC−27%NiCrサーメット溶射皮膜を施し、その溶射皮膜を含む全ブレード長さに亘ってクロムめっきを被覆した本発明のコーターブレードと、クロムめっき被覆のみを施した比較例のコーターブレードについてブレード寿命を調査すると、本発明のコーターブレードは比較例のコーターブレードの約4倍もの長寿命であることが分かった(表5)。
本発明の重要な特徴は、刃先の両端部には、耐傷性に優れているWC−CoCr系またはWC−NiCr系サーメット溶射皮膜を施し、刃先の両端部以外の部分には、皮膜欠陥がなくてストリーク発生が少なくて動摩擦係数が小さいクロムめっき皮膜を施すことにある。ところが、サーメット溶射皮膜には気孔が残存していることが多く、そのため、塗工紙にストリークが発生しやすい。そこで、サーメット溶射皮膜をクロムめっき皮膜で被覆すれば、溶射固有の気孔がクロムで埋められるので、ストリークが発生しにくくなるという効果が期待できる。しかも、サーメット溶射皮膜の上にクロムめっき皮膜を形成することで、使用開始後に早期に初期馴染み性を発揮することができる。このように、溶射皮膜の欠陥(気孔)を解消するためにサーメット溶射皮膜を覆うためのクロムめっき皮膜の厚みは5〜10μm程度でよい。上層であるクロムめっき皮膜をこのように薄めっきとした場合、比較的早期に下層のサーメット溶射皮膜が露出する。この場合、最初は図11(b)に示すように、サーメット溶射皮膜30がクロムめっき皮膜32で覆われているとすれば、図12に示すように、サーメット溶射皮膜30が露出しても、塗工紙の進行方向に対する先端と後端ではクロムめっき皮膜32aが残存しているので、露出したサーメット溶射皮膜30の気孔が存在しても、その前後に残存しているクロムめっき皮膜32aの効果でストリークの発生は抑制されるのである。
溶射材の吹き付け時にブレード用鋼材が熱変形することがあるので、溶射皮膜の被覆範囲を塗工用原紙に接触するブレード用鋼材の刃先の両端部に限定することは係る不都合を回避しうる点で有利ではあるが、溶射時のブレード用鋼材の熱変形を抑えることができれば、ブレード用鋼材の刃先の全長にわたってサーメット溶射皮膜を形成し、このサーメット溶射皮膜をクロムめっき皮膜で被覆することが好ましい。この場合、クロムめっき皮膜にはサーメット溶射皮膜の欠陥(気孔)を解消すること(溶射固有の気孔をクロムで埋めること)が期待され、そのためのクロムめっき皮膜の厚みは5〜10μm程度でよい。クロムめっき皮膜を薄めっきとしても、図12を参照しながら説明したように、ストリーク発生は抑制される。しかも、サーメット溶射皮膜の上にクロムめっき皮膜を形成することで、使用開始後に早期に初期馴染み性を発揮することができる。また、塗工用原紙の両端部が通過する部位に生じる異常段差はサーメット溶射皮膜によって抑えることができる。
2 塗工用原紙
2a 塗工層
3 コーターブレード
3a 耐摩耗性皮膜
4 塗工液
5 圧力
6 水切りブレード
7 ニップ部
8 ランド
9 ベベル角度
10 コーターブレードの基材の厚み
11 試験片
12 サーメット溶射皮膜
13 クロムめっき皮膜
14 ブレード用鋼材
15 サーメット溶射皮膜
16 クロムめっき皮膜
17 ブレード用鋼材
18 サーメット溶射皮膜
19 クロムめっき皮膜
20 コーターブレード
21 サーメット溶射皮膜
22 コーターブレード
23 サーメット溶射皮膜
24 サーメット溶射皮膜
25 ニップ部
26 段差
27 クロムめっき皮膜
29 サーメット溶射皮膜
30 サーメット溶射皮膜
31 サーメット溶射皮膜
32 クロムめっき皮膜
32a クロムめっき皮膜
33 クロムめっき皮膜
Claims (9)
- ブレード用鋼材からなり、塗工用原紙に接触する刃先の少なくとも両端部にサーメット溶射皮膜を有し、
当該ブレード用鋼材及び当該サーメット溶射皮膜の両方を覆うクロムめっき皮膜を有し、
当該クロムめっき皮膜は、電気めっきにより、当該ブレード用鋼材及び当該サーメット溶射皮膜の両方に密着していることを特徴とするコーターブレード。 - 上記クロムめっき皮膜は、上記サーメット溶射皮膜内に残存する気孔を埋めるように上記サーメット溶射皮膜の上側に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のコーターブレード。
- ブレード用鋼材からなり、塗工用原紙に接触する刃先の両端部のみに設けられたサーメット溶射皮膜と、当該ブレード用鋼材及び当該サーメット溶射皮膜の両方を覆うクロムめっき皮膜とを有し、
当該クロムめっき皮膜は、電気めっきにより、当該ブレード用鋼材及び当該サーメット溶射皮膜の両方を含む上記鋼材の刃先全長に密着していることを特徴とするコーターブレード。 - 上記クロムめっき皮膜は、上記サーメット溶射皮膜内に残存する気孔を埋めるように上記サーメット溶射皮膜の上側に形成されていることを特徴とする、請求項3に記載のコーターブレード。
- サーメット溶射皮膜は、WC−NiCrおよび/またはWC−CoCrであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のコーターブレード。
- サーメット溶射皮膜の厚さは、5ないし60μmであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載のコーターブレード。
- サーメット溶射皮膜はクロムめっき皮膜より硬く、ビッカース硬さ(HV)が1100以上であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載のコーターブレード。
- クロムめっき皮膜の厚さは、10ないし150μmであることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載のコーターブレード。
- クロムめっきが施される鋼材表面とサーメット溶射皮膜表面の粗さが、2μmRy以下の範囲であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載のコーターブレード。
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