JPH0251398B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は、印刷版の版面に付着した余分なイ
ンクを掻き取つたり、樹脂などの薄膜を形成する
ような場合に使用するドクターブレードに関す
る。

(ロ) 従来の技術 ドクターブレードは、たとえば、印刷版の版面
に付着した余分のインクを掻き取つて印刷時にお
ける地汚れを防止したり、樹脂の薄膜を形成する
ときに同様に余分の樹脂を掻き取つて膜厚を一定
にするような場合に使用するものである。

そのようなドクターブレードは、従来、そのほ
とんどが炭素鋼や高速度鋼などの金属で作られて
いる。しかしながら、金属製のドクターブレード
は耐摩耗性に劣るので寿命が短く、100ｍ程度の
掻き取りで刃先に凹凸ができ、版面を傷付けて印
刷分解能を低下させたり、膜面に筋状痕を発生さ
せて一様な厚みの膜が得られなくなるという欠点
がある。

一方、特開昭58−71095号公報には、正方晶系
の結晶構造をもつジルコニアを少なくとも50モル
％含むジルコニア焼結体からなるドクターブレー
ドが記載されている。しかして、上記焼結体に
は、相当量のアルミナが含まれいる。アルミナが
含まれているのは、粗原料として使用するジルコ
ニア粉末の純度に問題があつたり、製造時にジル
コニア粉末とその安定化剤たる酸化物粉末との混
合粉末、つまり原料粉末を調製するのにアルミナ
ボールミルを使用するなどの理由による。しかる
に、そのように相当量のアルミナを含むジルコニ
ア焼結体からなるドクターブレードは、金属製の
ものの数倍の寿命を有するものの、アルミナはジ
ルコニアにくらべて硬度が高いことから、特に押
付圧力が高い場合や酸化チタンなどの無機系顔料
を含むインクや樹脂を掻き取るような場合に刃先
が一様に摩耗せず、アルミナ部分の摩耗が遅くな
つて刃先に凹凸ができ、相手材を傷付けたり筋状
痕を残してしまう。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 この発明は、従来のドクターブレードの上記欠
点を解決し、機械的強度が高く、また刃先が均一
に摩耗して相手材を傷付けたり筋状痕が発生する
のを防止することができるばかりか、寿命が著し
く長いドクターブレードを提供することを目的と
している。

(ニ) 問題点を解決するための手段 上記目的を達成するためのこの発明は、少なく
とも刃部をジルコニア焼結体で構成してなり、前
記焼結体は、正方晶の結晶構造をもつジルコニア
を少なくとも50モル％含むが単斜晶系の結晶構造
をもつジルコニアを実質的に含んでおらず、かつ
アルミナの含有量が１重量％以下であるドクター
ブレードを特徴とするものである。

この発明のドクターブレードは、通常、その全
体がジルコニア焼結体で構成される。しかしなが
ら、刃部のみをジルコニア焼結体で構成し、その
刃部をプラスチツクなどの取付部で支持するよう
にしてもよいものである。すなわち、この発明の
ドクターブレードは、少なくとも刃部がジルコニ
ア焼結体で構成されていればよい。

この発明で使用するジルコニア焼結体は、その
全部が正方晶系の結晶構造をもつジルコニア（以
下、正方晶ジルコニアという）からなつている
か、正方晶ジルコニアと、立方晶系の結晶構造を
もつジルコニア（以下、立方晶ジルコニアとい
う）が共存していて、正方晶ジルコニアが全体に
対して50モル％以上、好ましくは70モル％以上含
まれているようなものである。すなわち、正方晶
ジルコニアを少なくとも50モル％含むジルコニア
焼結体を使用する。しかも、そのジルコニア焼結
体は、単斜晶系の結晶構造をもつジルコニア（以
下、単斜晶ジルコニアという）を実質的に含んで
いないことが必要である。ここにおいて、単斜晶
ジルコニアを実質的に含まないという意味は、も
しそれが含まれていたとしても10モル％以下であ
るということである。

上記において、正方晶ジルコニアの量は、ドク
ターブレードの表面をＸ線回折して得た回折パタ
ーンの強度（面積強度）と回折角から次式によつ
て求める。ただし、強度はローレンツ因子による
補正後の値を使用する。

Ｔ＝［（Ｂ＋Ｃ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）］×100 ただし、Ｔ：正方晶ジルコニアの量（モル％） Ａ：立方晶ジルコニア400面の回折強度 Ｂ：正方晶ジルコニア004面の回折強度 Ｃ：正方晶ジルコニア220面の回折強度 一方、単斜晶ジルコニアの量もまた、同様に次
式によつて求める。

Ｍ＝［（Ｅ＋Ｆ）／（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ）］×100 ただし、Ｍ：単斜晶ジルコニアの量（モル％） Ｄ：正方晶ジルコニア111面の回折強度 Ｅ：単斜晶ジルコニア111面の回折強度 Ｆ：単斜晶ジルコニア11１面の回折強度 なお、上記により正方晶および単斜晶ジルコニ
アの量が求まれば、残余が立方晶ジルコニアとい
うことになる。

上記ジルコニア焼結体は、0.2〜5μｍの平均結
晶粒径を有するものであるのが好ましい。さらに
好ましい平均結晶粒径は、0.2〜1μｍである。す
なわち、平均結晶粒径が上記範囲にあると、結晶
が緻密であるがゆえに機械的強度の高いドクター
ブレードが得られる。

同様に、この発明においては、次式で表わされ
る気孔率Ｐ（％）が２％以下、好ましくは0.7％以
下であるジルコニア焼結体を使用するのがよい。
そのようなジルコニア焼結体を使用すると、気孔
を起点とする不均一摩耗や欠けを防止することが
でき、版面に傷が付いたり、筋状痕が発生した
り、膜厚が不均一になつたりするのをより完全に
防止することができるようになる。

Ｐ＝［１−（実際の密度／理論密度）］×100 上記ジルコニア焼結体は、アルミナを含んでい
ないのが最も好ましいが、１重量％以下であれば
許容し得る。好ましくは0.1重量％以下である。
しかして、アルミナを含んでいる場合、アルミナ
はジルコニアと固溶体を生成しないから、粒子の
形で、かつ単独でジルコニアの粒内および／また
は粒界に存在しているか、または不純物と固溶し
た形で存在している。また、アルミナを含む場
合、そのアルミナの粒径は可能な限り小さいのが
好ましい。好ましくは、0.5μｍ以上の粒径をもつ
ものの量が0.01重量％以下であるのがよい。

この発明のドクターブレードは、いろいろな方
法によつて製造することができる。次にその好ま
しい一例を示す。

すなわち、純度が99.9％以上であるオキシ塩化
ジルコニウムに、純度が99.9％以上である塩化イ
ツトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム
などの塩化物の少なくとも１種を10モル％以下の
範囲で混合した溶液を調製する。

次に、上記溶液を約150℃まで徐々に昇温して
乾燥した後、約100℃／時の速度で約1000℃まで
昇温し、その温度に数時間保持して假焼する。さ
らに、假焼体を樹脂などで内張りしたポツトに入
れ、かつ樹脂などで被覆した金属製ボールや、ジ
ルコニア製ボールなどを使用してよく湿式粉砕す
る。かかる假焼、粉砕を繰り返し行つて原料粉末
を得る。この工程で、オキシ塩化ジルコニウムを
含む上記すべての塩化物は酸化物となる。樹脂な
どで内張りしたポツトや樹脂被覆ボールなどを使
用したり、ジルコニア製ボールなどを使用するの
は、ポツトやボールからアルミナが混入するのを
防止するためである。

次に、上記原料粉末にポリビニルアルコールな
どのバインダーを加え、湿式混合した後スプレー
ドライヤなどで造粒、乾燥し、さらにラバープレ
ス法を用いて１〜３トン／cm²の圧力下に成形し、
ドクターブレードの所望の部分の形状をした成形
体を得る。もつとも、成形法として金型成形法を
使用してもよいし、原料粉末にバインダーを加え
て泥しようとした後、鋳込成形法や射出成形法な
どの、いわゆる湿式成形法を用いて成形してもよ
いものである。

次に、上記成形体を、湿式成形法による場合に
は脱脂工程を経て、20〜100℃／時の速度で1350
〜1500℃まで加熱し、その温度に数時間保持して
焼成した後、20〜180℃／時の速度で約800℃まで
冷却し、その後炉冷して所望のドクターブレード
の形状をしたジルコニア焼結体を得る。イツトリ
アやカルシア、マグネシアは、このときジルコニ
アの安定化剤として作用する。

次に、上記ジルコニア焼結体の表面を研削加工
し、さらにホーニング加工やラツピング加工を施
して刃付けをし、また刃先に適当な丸みを付けて
ドクターブレードとする。

上記において、成形体を一旦1300〜1500℃で焼
成した後、500〜3000Kg／cm²の圧力下に1200〜
1600℃で焼結する、いわゆる熱間静水圧焼結法を
用いると、結晶をより緻密にすることができるの
で好ましい。

(ホ) 作用 この発明において使明するジルコニア焼結体
は、上述したように正方晶ジルコニアを少なくと
も50モル％含んでいる。しかして、正方晶ジルコ
ニアを少なくとも50モル％含むジルコニア焼結体
は、外力を受けた場合に正方晶系から単斜晶系へ
と結晶構造の変態が起こり、その変態に必要なエ
ネルギーが応力を緩和するように作用するので、
ドクターブレードの機械的強度、特に靭性が向上
し、折損や刃こぼれを防止できるようになる。ま
た、立方晶ジルコニアを含んでいると、立方晶ジ
ルコニアはジルコニアの中でも特に熱的安定性が
優れているので、使用中に温度が上昇しても強度
が低下する必配がない。つまり、熱的安定性が向
上する。一方、ジルコニア焼結体が単斜晶ジルコ
ニアを含んでいるということは、単斜晶ジルコニ
アの周囲または近傍に正方晶系から単斜晶系への
結晶構造の変態に伴うマイクロクラツクができて
いるということであるが、そのようなマイクロク
ラツクを有するジルコニア焼結体が外力を受ける
とマイクロクラツクを起点とする破壊が進行し、
所望の機械的強度を有するドクターブレードが得
られなくなる。それゆえ、この発明においては単
斜晶ジルコニアを実質的に含まないジルコニア焼
結体を使用する。

また、焼結体中のアルミナの含有量は、上述し
たように１重量％以下でなければならない。アル
ミナは、原料粉末の粗原料のみならず、原料粉末
の調製に使用するミルや容器類、焼結時の炉材な
ど、ほとんどあらゆる材料、工程から不純物とし
て混入してくる。しかるに、アルミナは上述した
ようにジルコニアよりも硬度が高いので、これを
含むドクターブレードは、特に押付圧力が高い場
合や、酸化チタンなどの無機系顔料などを含むイ
ンクや樹脂を掻き取る場合に刃先が一様に摩耗せ
ず、アルミナ部分の摩耗が遅くなつて刃先に凹凸
ができ、相手材を傷付けたり筋状痕を残すように
なる。したがつて、アルミナは含まれていないの
がよいのであるが、１重量％以下であれば極端な
寿命低下は避けられる。それゆえ、この発明にお
いてはアルミナの含有量が１重量％以下であるジ
ルコニア焼結体を使用する。さらに好ましくは、
アルミナの粒径を可能な限り小さく、できれば
0.05μｍ以下とする。

(ヘ) 実施例 実施例 １ 純度99.9％のオキシ塩化ジルコニウムと純度
99.9％の塩化イツトリウムとを塩化イツトリウム
が2.5モル％になるように混合した原料溶液を調
製した。

次に、上記原料溶液を150℃まで徐々に昇温し
て乾燥した後、約100℃／時の速度で約1000℃ま
で昇温し、その温度に約３時間保持して假焼し
た。さらに、假焼体をポリウレタンで内張りした
ボールミルに入れ、ジルコニア製のボールを使用
して約48時間湿式粉砕した後乾燥した。かかる假
焼、粉砕を２回繰り返し行い、ジルコニアとイツ
トリアとの混合粉末からなる原料粉末を得た。

次に、上記原料粉末にバインダーとしてポリビ
ニルアルコールを1.5重量％加え、湿式混合した
後スプレードライヤーで造粒、乾燥し、さらにラ
バープレス法を用いて２トン／cm²の圧力下に成形
し、ブロツク状の成形体を得た。

次に、上記成形体を約50℃／時の速度で約1000
℃まで昇温し、さらに約30℃／時の速度で約1500
℃まで昇温し、その温度に約３時間保持した後、
約200℃／時の速度で約1000℃まで冷却し、さら
に室温まで炉冷して焼結体を得た。

次に、上記焼結体について、正方晶ジルコニア
の量と、単斜晶ジルコニアの量と、アルミナの含
有量と、強度の指標たる曲げ強度を測定した。測
定結果を以下に示す。

正方晶ジルコニアの量：95モル％ 単斜晶ジルコニアの量：５モル％ アルミナの含有量：0.03重量％ 曲げ強度：80MPa なお、正方晶および単斜晶ジルコニアの量は上
述したＸ線回折法によつた。また、アルミナの含
有量については、焼結体から採取した試料の溶解
液を高周波誘導プラズマ発光分析することによつ
て求めた。また、曲げ強度はJIS Ｒ 1601によつ
て測定した。

次に、上記焼結体を使用して、長さが100mm、
幅が15mm、厚みが１mmで、120゜の刃先をもち、か
つ刃先に半径15μｍの丸みをもつドクターブレー
ドを加工した。

次に、上記ドクターブレードについて寿命試験
をしたところ、寿命は約5800ｍであつた。なお、
試験は、感光性樹脂印刷板に付着した、酸化チタ
ンの微粒子を含むインクを掻き取ることによつて
行い、印刷板の版面に傷が付いて使用できなくな
るまでの掻き取り距離をもつて寿命とした。

実施例 ２ 実施例１において、原料溶液に0.03重量％の塩
化アルミニウムを故意に添加した。以下、実施例
１と全く同様にして焼結体を得た。実施例１と同
様に測定したこの焼結体の特性は、以下のとおり
であつた。

正方晶ジルコニアの量：94モル％ 単斜晶ジルコニアの量：６モル％ アルミナの含有量：0.06重量％ 曲げ強度：92MPa また、上記焼結体から実施例１と同様のドクタ
ーブレードを作り、同様に寿命試験したところ、
約5300ｍであつた。

すなわち、この実施例２によるドクターブレー
ドは、焼結体が実施例１のものの２倍の、しかし
１重量％以下のアルミナを含んでいる。しかし
て、曲げ強度においては実施例１のものを上回つ
ているが、寿命は短い。しかしながら、その低下
の程度は極くわずかであり、ドクターブレードと
して問題があるというほどではない。

実施例 ３ アルミナの含有量による影響をさらに調べるた
め、塩化アルミニウムの添加量を1.2重量％にし
たほかは上記実施例２と全く同様にして焼結体を
得た。この焼結体の特性は、 正方晶ジルコニアの量：90モル％ 単斜晶ジルコニアの量：10モル％ アルミナの含有量：1.25重量％ 曲げ強度：110MPa であり、またそれを使用したドクターブレードの
寿命は約1400ｍであつた。

すなわち、この実施例３で使用している焼結体
は、この発明が規定している１重量％よりも多い
1.25重量％のアルミナを含んでいる。そのため、
寿命は実施例１ものの約24％にすぎず、また実施
例１のものの約26％にすぎない。

(ト) 発明の効果 この発明のドクターブレードは、少なくともそ
の刃部を、正方晶ジルコニアを少なくとも50モル
％含むが単斜晶ジルコニアを実質的に含んでいな
いジルコニア焼結体で構成しているからして、強
度が大変高い。かつ、上記焼結体中におけるアル
ミナの含有量を１重量％以下に抑えているからし
て、刃先が不均一に摩耗して相手材を傷付けたり
筋状痕が発生するのを防止することができる。し
たがつてまた、この発明のドクターブレードは寿
命が長い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも刃部をジルコニア焼結体で構成し
   てなり、前記焼結体は、正方晶系の結晶構造をも
   つジルコニアを少なくとも50モル％含むが単斜晶
   系の結晶構造をもつジルコニアを実質的に含んで
   おらず、かつアルミナの含有量が１重量％以下で
   あることを特徴とするドクターブレード。