JPH091032A - 塗工用バー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性に優れ、長時間の使用が可能であ
り、また塗工性にも優れる塗工バーを提供する。 【構成】 表面に凹凸の設けられた丸棒状の形態であっ
て、下記式〜を同時に満足することを特徴とする塗
工用バー。 【数１】０．５≦Ｒｚ／Ｒｍａｘ≦１．０ ……… ０．２≦ｌ／Ｌ≦０．９ ……… １≦Ｐｃ ……… （上記式中、Ｒｚは表面長手方向断面曲線の十点平均粗
さ（μｍ）、Ｒｍａｘは表面長手方向断面曲線の最大粗
さ（μｍ）、ｌは被塗布基材と接触する線分の総和長
（ｍｍ）、Ｌは測定長（ｍｍ）、Ｐｃは長手方向断面曲
線の山数（個／ｍｍ）を表す）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紙やフィルムなどの帯
状塗工用基材に塗布された塗料を計量および平滑化する
ために用いられる塗工用バーに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】塗工
用バーは、基材表面に塗布層を設けるための種々の塗工
用装置のうち、一般にバーコーターもしくはロッドコー
ターと称される装置に使用され、ファウンテンまたはア
プリケーターロールなどによって基材表面に塗布された
塗料の計量および平滑化を行う。この方法は比較的簡単
かつ簡便な装置および操作で任意の塗工厚みの塗布を高
速で行うことができ、また薄層塗布が実現できることか
ら広く用いられている。通常塗工用バーは丸棒の表面
に、ある形状が設けられたもので、その形状によって計
量性、平滑性等を含めた塗工性が決まる。使用者は丸棒
の径、長さを含めてその表面形状を選択し、これを用い
るのが普通である。

【０００３】一方、塗工用バーは一般に被塗布基材と接
触しているため、その塗工時間に追随して摩耗し、その
ためバーの表面形状も時間に伴って変化する。形状が大
きく変化すると、当初希望の塗布計量性、塗工性が得ら
れなくなり、目的とする塗工厚みより薄くなるという問
題が生ずる。また摩耗の程度、形状によってはスジ状の
塗工欠陥が生じたり、被塗布基材に傷を与えてしまうこ
ともある。このようなバーの摩耗は被塗布基材を構成す
る材質のほか、基材の抱き角、張力、塗工速度とバーの
回転による周速の差によっては大変顕著になることもあ
る。特にポリエステルフィルムのようなプラスチックフ
ィルムへの塗工で、フィルム中に硬度の高い粒子を多く
含有している場合には、これらの現象がなお顕著にな
る。使用後、もしくは使用中、バーが摩耗してしまった
場合、計量性、塗工性を元に戻したい際には、元の形状
を持った新しいバーと取り替えなければならず、その頻
度が多いと経済性が悪化する。特に連続で塗布生産を行
う際には塗工用バーの耐摩耗性の果たす役割はより重要
となる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題に
鑑み鋭意検討した結果、ある特定の表面を持つ塗工用バ
ーによれば、塗工性、耐摩耗性が良好で長時間使用に耐
えることができることを見いだし、本発明を完成させる
に至った。すなわち、本発明の要旨は、表面に凹凸の設
けられた丸棒状の形態であって、下記式〜を同時に
満足することを特徴とする塗工用バーに存する。

【０００５】

【数２】０．５≦Ｒｚ／Ｒｍａｘ≦１．０ ……… ０．２≦ｌ／Ｌ≦０．９ ……… １≦Ｐｃ ……… （上記式中、Ｒｚは表面長手方向断面曲線の十点平均粗
さ（μｍ）、Ｒｍａｘは表面長手方向断面曲線の最大粗
さ（μｍ）、ｌは被塗布基材と接触する線分の総和長
（ｍｍ）、Ｌは測定長（ｍｍ）、Ｐｃは長手方向断面曲
線の山数（個／ｍｍ）を表す）

【０００６】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明でいう塗工用バーの表面形状は通常公知の方法によ
って得ることができる。すなわち、丸棒状の母材を切
削、彫刻、鍛造、転造、転写、研磨等によって凹凸を設
ける方法や、丸棒をコーテイング、エッチング、溶解、
放電等によって粗面化する方法などがあり、さらには粗
面様、凹凸を鋳型にあらかじめ設けておき、これに液状
の母材を流しこみ、母材を固化させて得る鋳造等があ
る。また丸棒に線状の基材を巻回させても得ることがで
き、その線の断面形状はどのようなものであってもよ
い。またこれらのいくつかを組み合わせることもでき
る。本発明の塗工バーの表面形状を得るに当たっては、
その要旨を越えない限りどのような方法によって作成し
てもよく、上記の方法に限定されるものでない。

【０００７】本発明のバーの表面形状は、バー表面の長
手方向断面曲線の十点平均粗さＲｚ（μｍ）と最大粗さ
Ｒｍａｘ（μｍ）の比（Ｒｚ／Ｒｍａｘ）が０．５〜
１．０の範囲にあることが正確な計量性、良好な塗布性
を得るために必要で、上記範囲外では被塗布基材の幅方
向に均一な厚みの塗工ができず、また塗料もしくは塗工
速度等の条件によっては基材長手方向にスジ状の塗布欠
陥を生じたり、逸脱の程度によっては基材に傷が入った
りすることもある。

【０００８】さらに、表面長手方向粗さ曲線の実質上丸
棒の最外殻に相当し、被塗布基材と接触する線分の総和
長ｌの測定長Ｌに対する比（ｌ／Ｌ）が０．２〜０．９
の範囲にあり、かつ長手方向断面曲線の山数Ｐｃが１個
／ｍｍ以上である必要がある。かかる条件を満足するこ
とによって、さらに塗工用バーの耐摩耗性を向上させる
ことができる。

【０００９】すなわち、これは被塗布基材と塗工用バー
との接触する部分を増やすことによって基材との接圧を
下げる効果が生まれるためである。ｌ／Ｌが０．２未満
では被塗布基材との接圧を大きく下げることができず、
その効果は小さい。またｌ／Ｌが０．９より大きい場
合、被塗布基材の長手方向に、塗料や塗工速度等の条件
によって程度の違いはあるが、スジ状の塗布欠陥を生じ
てしまい、さらには基材に傷が入ってしまう場合もあ
る。またＰｃが１個／ｍｍ未満では、スジ状の塗布欠陥
を生じたり、被塗布基材に傷が入ったりすることがあ
る。

【００１０】また本発明の塗工用バーは、表面のビッカ
ース硬度Ｈｖを６００以上にすることにより、バーの耐
摩耗性をさらに向上させることができる。Ｈｖ６００未
満では、先述のとおり、非常に硬度の高い基材への塗工
や、非常に粗面化された基材への塗工、また非常に高速
での塗工等では短期間でバーが摩耗することがある。表
面のビッカース硬度Ｈｖを６００以上にするには、Ｈｖ
６００以上の材質で前出の加工を施してバーを作製する
か、もしくは既に表面の形状が作られた母材に、公知で
ある方法を用いて加工し、Ｈｖが６００以上のバーを得
ることもできる。またＨｖが６００未満の丸棒をＨｖ６
００以上に加工してから表面形状を設けてもよい。

【００１１】Ｈｖが６００以上の材質としては、金属、
非金属の酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、炭窒化物な
どの中から条件にあったものを選ぶことができ、具体的
には、酸化物として酸化珪素、酸化クロム、酸化ジルコ
ニウム、酸化アルミニウムなどが、窒化物として窒化タ
ンタル、窒化ニオブ、窒化珪素、窒化ジルコニウム、窒
化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化ハフニウム、
窒化硼素などが、炭化物として炭化鉄、炭化クロム、炭
化タンタル、炭化クロム鉄、炭化タングステン、炭化ジ
ルコニウム、炭化珪素、炭化バナジウム、炭化チタン、
炭化硼素などが、硼化物として硼化タングステンなど
が、炭窒化物として炭窒化チタンなどが挙げられる。こ
れらは一般にいわゆるセラミックと称される物質であ
る。また単一元素でＨｖが６００以上のものとしては、
硼素、ダイヤモンドなどがある。

【００１２】前述のとおり、これらの材料を加工してバ
ーを作製してもよいし、またこれらの材料を溶射、蒸
着、コーテイング、メッキ等と呼ばれる方法によって丸
棒の表面を加工してもよい。これらの物質は一種類だけ
でなく、複数種用いてもよく、また単層（中心まで一種
類の層）に限らず、複数の層になっていてもよいし、Ｈ
ｖが６００未満のものとの複数層であってもよい。そし
てそれらが無段階で形成されていてもよい。またこのほ
かにＨｖが６００未満の物質でバーの最外層を形成し、
熱処理、イオン窒化処理、酸化処理等によってＨｖを６
００以上にしてもよい。この場合も一種類の方法に限ら
ず、複数種用いてもよいし、前述の手法と組み合わせる
こともできる。本発明における塗工用バーの直径は３〜
３０ｍｍが塗工性の点から好ましいが、バーの長さは被
塗布基材の幅によって適宜選ばれるものであり特に限定
されない。 バー表面の長手方向粗さ曲線の中心線平均
粗さＲａは、１〜６０μｍであることが塗工性の点から
好ましく、塗布厚さに合わせて適当な粗さになるよう選
択する。

【００１３】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。なお、本発明でいう
表面形状およびビッカース硬度Ｈｖの測定方法は次のと
おりである。 〔表面形状の測定方法〕（株）小坂研究所社製表面粗さ
測定機（ＳＥ−３Ｆ）を用いて次のようにして求めた。 中心線平均粗さＲａ バー表面長手方向の断面曲線からその中心線の方向に基
準長さＬ（２．５ｍｍ）の部分を抜き取り、この抜き取
り部分の中心線をｘ軸、縦倍率の方向をｙ軸として粗さ
曲線ｙ＝ｆ（ｘ）で表したとき、次の式で与えられた値
を［μｍ］で表した。中心線平均粗さＲａは、試料のバ
ー表面から長手方向１０本の断面曲線を求め、これらの
断面曲線から求めた抜き取り部分の中心線平均粗さの平
均値で表した。なお触針の先端半径は２μｍ、荷重は３
０ｍｇとし、カットオフ値は０．０８ｍｍとした。

【００１４】

【数３】Ｒａ＝（１／Ｌ）∫₀ ^L｜ｆ（ｘ）｜ｄｘ

【００１５】最大高さＲｍａｘ バー長手方向表面の断面曲線からその中心線の方向に基
準長さＬ（２．５ｍｍ）の部分を抜き取り、この抜き取
り部分の平均線に平行な２直線で抜き取り部分を挟んだ
時、この２直線の間隔を断面曲線の縦倍率の方向に測定
してその値を［μｍ］で表した。最大高さＲｍａｘは、
試料のバー表面から長手方向１０本の断面曲線を求め、
これらの断面曲線から求めた抜き取り部分の最大高さの
平均値で表した。なお触針の半径は２μｍ、荷重は３０
ｍｇとし、カットオフはしなかった。 十点平均粗さＲｚ バー長手方向表面の断面曲線から基準長さＬ（２．５ｍ
ｍ）だけ抜き取った部分の断面曲線における最高から５
番目までの山頂の標高の平均値と、最深から５番目まで
の谷底の標高の平均値との差で表した。十点平均粗さＲ
ｚは試料のバー表面から長手方向１０本の断面曲線を求
め、これらの断面曲線から求めた抜き取り部分の十点平
均粗さの平均値で表した。なお触針の半径は２μｍ、荷
重は３０ｍｇとし、カットオフはしなかった。

【００１６】ｌ／Ｌ バー長手方向表面の断面曲線から基準長さＬ（ｍｍ）測
定し、被塗布基材と接触する部分の線分の総和ｌ（ｍ
ｍ）をＬで除して求めた。 山数Ｐｃ バー長手方向表面の断面曲線からその中心線の方向に基
準長さＬ（２．５ｍｍ）の部分を抜き取り、この抜き取
り部分の平均線に平行で±ｙだけ離れたレベルに２本の
ピークカウントレベルを設け、この下側のピークカウン
トレベルと曲線が交差する２点間において、上側のピー
クカウントレベルと曲線が交差する点が１個以上存在す
る時１山として、この山数が基準長さＬ中何個存在する
かを［個／ｍｍ］で表した。

【００１７】ビッカース硬度Ｈｖ ＪＩＳ Ｚ ２２４４の手法に従い、以下の方法にて測
定した。すなわち、測定はバー表面ではなく、作製した
バーと同じ加工を施した平板を作り、鏡面に仕上げた面
を用いて行った。対面角が１３６゜ のダイヤモンド四角
錐圧子を用い、試験面にピラミッド型の窪みをつけ、そ
の時の荷重を永久窪みの対角線の長さから求めた表面積
で除した商を次式から算出した。

【００１８】

【数４】 Ｈｖ＝（２Ｗｓｉｎ（θ／２））／ｄ² ＝１．８５４Ｗ／ｄ² （上記式中、Ｈｖはビッカース硬度（ｋｇｆ／ｍｍ² 、
通常は単位を付けない）、Ｗは荷重（ｋｇｆ）、ｄは窪
みの２本の対角線の長さの平均（ｍｍ）、θは対面角
（ｄｅｇ）を表す）

【００１９】実施例１ 直径１０ｍｍのＳＫ４製丸棒を転造法によって下記の表
面特性を有するバーを作成した。 Ｒａ＝６．２ Ｒｚ／Ｒｍａｘ＝０．９５ ｌ／Ｌ＝０．６ Ｐｃ＝５ 得られたバーの表面に化学蒸着（ＣＶＤ）法にて炭化チ
タンを８μｍの厚みでコーテイングをした。得られたバ
ーのＨｖは３８００であった。得られたバーを用いて次
のように塗工を行った。

【００２０】平均粒径２．４μｍの酸化珪素粒子を０．
５重量％、平均粒径０．４μｍのアナターゼ型酸化チタ
ン粒子を１５重量％含むよう調整したポリエチレンテレ
フタレートチップを常法により乾燥して押し出し機に供
給し、２９０℃にてフィルム状に溶融押し出しし、靜電
印加密着法を用いて４０℃の回転冷却ドラム上で急冷し
て無定形シートを得た。次に得られた無延伸シートをロ
ール延伸法を用いて８５℃にて縦方向に３．２倍延伸し
た。この一軸延伸フィルムに上記塗工用バーによるロッ
ドコート方式を用いてポリビニルアルコールの２重量％
水溶液を塗布した。次いでフィルムをテンターに導き、
１３０℃にて横方向に３．６倍延伸し、２３０℃にて熱
処理を施して、厚さ２５０μｍの塗工された二軸延伸ポ
リエステルフィルムを得た。２４時間経過してもこの塗
工用バーは全く摩耗せず、塗工性は良好で、変化は見ら
れなかった。

【００２１】実施例２ 直径１０ｍｍのＳＵＳ３０４製丸棒を転造法によって下
記の表面特性を有するバーを作成した。 Ｒａ＝６．３ Ｒｚ／Ｒｍａｘ＝０．９２ ｌ／Ｌ＝０．４ Ｐｃ＝８ 得られたバーの表面に化学蒸着（ＣＶＤ）法にて炭化タ
ングステンを８μｍの厚みでコーテイングをした。得ら
れたバーのＨｖは２６００であった。このバーを実施例
１と同様に塗布に用いたところ、２４時間経過しても全
く摩耗せず、塗工性は良好で、変化は見られなかった。

【００２２】実施例３ 直径１０ｍｍのＳＵＳ３０４製丸棒を転造法によって下
記の表面特性を有するバように加工した。 Ｒａ＝６．２ Ｒｚ／Ｒｍａｘ＝０．９２ ｌ／Ｌ＝０．４ Ｐｃ＝８ 得られたバーの表面に物理蒸着（ＰＶＤ）法にて窒化チ
タンを３μｍの厚みでコーテイングをした。得られたバ
ーのＨｖは２２００であった。このバーを実施例１と同
様に塗布に用いたところ、２４時間経過しても全く摩耗
せず、塗工性は良好で、変化は見られなかった。

【００２３】実施例４ 直径１０ｍｍのＳＵＳ３０４製丸棒を転造法によって下
記の表面特性を有するバように加工した。 Ｒａ＝６．１ Ｒｚ／Ｒｍａｘ＝０．９５ ｌ／Ｌ＝０．７ Ｐｃ＝４ 得られたバーの表面を硬質クロムの電解メッキにて１０
μｍの厚みでコーテイングした。得られたバーのＨｖは
７００であった。このバーを実施例１と同様に塗布に用
いたところ、２４時間経過しても全く摩耗せず、塗工性
は良好で、変化はみられなかった。

【００２４】比較例１ 直径１０ｍｍのＳＵＳ３０４製丸棒を転造法によって下
記の表面特性を有するバように加工した。 Ｒａ＝３．５ Ｒｚ／Ｒｍａｘ＝０．９５ ｌ／Ｌ＝０．０４ Ｐｃ＝５ 得られたバーの表面を硬質クロムの電解メッキにて１０
μｍの厚みでコーテイングした。得られたバーのＨｖは
７００であった。このバーを実施例１と同様に塗布に用
いたところ、２４時間経過後塗工量が２０％減少した。

【００２５】比較例２ 直径１０ｍｍのＳＵＳ３０４製丸棒を転造法によって下
記の表面特性を有するバように加工した。 Ｒａ＝４．３ Ｒｚ／Ｒｍａｘ＝０．３ ｌ／Ｌ＝０．４ Ｐｃ＝５ 得られたバーの表面を硬質クロムの電解メッキにて１０
μｍの厚みでコーテイングした。得られたバーのＨｖは
７００であった。このバーを実施例１と同様に塗布に用
いたところ、スジ状の塗布欠陥が生じ、フィルムへのキ
ズも生じた。

【００２６】比較例３ 直径１０ｍｍのＳＵＳ３０４製丸棒を転造法によって下
記の表面特性を有するバように加工した。 Ｒａ＝６．５ Ｒｚ／Ｒｍａｘ＝０．９５ ｌ／Ｌ＝０．９５ Ｐｃ＝５ 得られたバーの表面を硬質クロムの電解メッキにて１０
μｍの厚みでコーテイングした。得られたバーのＨｖは
７００であった。このバーを実施例１と同様に塗布に用
いたところ、スジ状の塗布欠陥を生じてしまった。

【００２７】比較例４ 直径１０ｍｍのＳＵＳ３０４製丸棒を転造法によって下
記の表面特性を有するバように加工した。 Ｒａ＝６．２ Ｒｚ／Ｒｍａｘ＝０．９５ ｌ／Ｌ＝０．６ Ｐｃ＝０．２５ 得られたバーの表面を硬質クロムの電解メッキにて１０
μｍの厚みでコーテイングした。得られたバーのＨｖは
７００であった。このバーを実施例１と同様に塗布に用
いたところ、スジ状の塗布欠陥を生じてしまった。

【００２８】比較例５ 直径１０ｍｍのＳＵＳ３０４製丸棒の外側に直径７５μ
ｍのＳＵＳ３０４製ワイヤーをコイル状に密に巻回し、
下記の表面特性を有するバーを作成した。 Ｒａ＝４．５ Ｒｚ／Ｒｍａｘ＝０．９３ ｌ／Ｌ＝０ Ｐｃ＝１２．５ このワイヤーバーの表面を硬質クロムの電解メッキにて
１０μｍの厚みでコーテイングした。得られたバーのＨ
ｖは７００であった。このバーを実施例１と同様に塗布
に用いたところ、２４時間経過後、塗工量が１５％減少
した。

【００２９】

【発明の効果】本発明の塗工用バーは耐摩耗性に優れ、
長時間の使用が可能であり、また塗工性にも優れ、工業
的価値の高いものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に凹凸の設けられた丸棒状の形態で
   あって、下記式〜を同時に満足することを特徴とす
   る塗工用バー。 【数１】０．５≦Ｒｚ／Ｒｍａｘ≦１．０ ……… ０．２≦ｌ／Ｌ≦０．９ ……… １≦Ｐｃ ……… （上記式中、Ｒｚは表面長手方向断面曲線の十点平均粗
   さ（μｍ）、Ｒｍａｘは表面長手方向断面曲線の最大粗
   さ（μｍ）、ｌは被塗布基材と接触する線分の総和長
   （ｍｍ）、Ｌは測定長（ｍｍ）、Ｐｃは長手方向断面曲
   線の山数（個／ｍｍ）を表す）
2. 【請求項２】 表面長手方向粗さ曲線の中心線平均粗さ
   Ｒａが１〜６０μｍ、バーの直径が３〜３０ｍｍ、表面
   のビッカース硬度Ｈｖが６００以上であることを特徴と
   する請求項１記載の塗工用バー。
3. 【請求項３】 ポリエステルフィルム塗工用である請求
   項１または２記載の塗工用バー。