JPH09150100A - ドクターブレード - Google Patents

ドクターブレード

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JPH09150100A
JPH09150100A JP7313291A JP31329195A JPH09150100A JP H09150100 A JPH09150100 A JP H09150100A JP 7313291 A JP7313291 A JP 7313291A JP 31329195 A JP31329195 A JP 31329195A JP H09150100 A JPH09150100 A JP H09150100A
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JP
Japan
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doctor blade
monoclinic crystal
mol
crystal structure
microcrack
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Pending
Application number
JP7313291A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Nakahara
正博 中原
Hidenori Yamanoguchi
秀則 山之口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高強度、高靱性を有し、刃部3aに摩擦熱が生
じても劣化しにくいことから、初期特性を長期間維持す
ることができ、寿命の長いドクターブレード1を得る。 【解決手段】ZrO2 を主成分とし、3〜8モル%のC
eO2 を含むジルコニアセラミックスによりドクターブ
レード1の刃部3aを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シート状体の表面
に他の物質を塗布したり、掻き取ったりする際に用いる
ドクターブレードに関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりドクターブレードはさまざまな
分野で用いられている。
【0003】例えば、紙の表面に樹脂を塗布したり、ま
たは感熱剤を塗布して感熱紙とする工程、紙以外のシー
ト状体の表面に樹脂等をコートする工程、印刷版の版面
に付着した余分なインクを掻き取る工程、ゴムた食料品
等をシート状に成形する工程等において、ドクターブレ
ードが用いられている。
【0004】このようなドクターブレードは、従来その
ほとんどがハイス鋼などの金属材から形成されており、
若干撓ませながら使用することによって、先端のエッジ
で樹脂等を密着させながら延ばして塗布したり、インク
を掻き取ったりするようになっている。しかしながら、
金属で構成される場合、エッジが摩耗して均一に塗布で
きなくなるため、2時間程度の使用で交換しなければな
らず、長期の使用における信頼性の面で極めて重大な問
題を有していた。
【0005】上記問題に対し、特公平2−36671号
公報に示すようにブレードの先端側面部に炭化タングス
テン(WC)等の硬質膜を容射したものもあったが、使
用中に硬質膜が剥がれて80時間程度の使用しかできな
かった。
【0006】また、ドクターブレード全体あるいは刃部
をアルミナ等のセラミックスで構成し、耐久性を向上さ
せることも提案されているが、一般にセラミックスは脆
性材料であるため、ドクターブレードのように1mm以
下と極めて薄く形成し、使用時に撓む必要性があるよう
な部材では、割れてしまうという問題があった。
【0007】そこで、特公平2−51398号公報に示
されるように、ブレードの少なくとも刃部を、セラミッ
クスの中でも比較的高靱性のジルコニアセラミックスで
形成することが提案されている。また、このジルコニア
セラミックスとして、Y2 3 等の安定化剤を含み、正
方晶の結晶構造を主体とし、単斜晶の結晶構造を10モ
ル%以下とし、Al2 3 含有量を1重量%以下とした
ものが示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なジルコニアセラミックスを用いたドクターブレードで
も、120時間程度の使用しかできず、寿命の点で満足
できるものではなかった。
【0009】この原因は、使用中にブレード先端の刃部
が摩擦熱で高温となり、この熱の影響によりジルコニア
セラミックスの結晶構造が正方晶(又は立方晶)から単
斜晶に相転移し、その結果クラックが発生して結晶粒が
剥離して摩耗してゆくためであると考えられる。
【0010】また、Y2 3 を含むジルコニアセラミッ
クスは高温において湿気または水分が存在すると熱劣化
が加速度的に進むことが知られている。これは、水分と
23 が反応してY(OH)3 を形成し、この反応に
より正方晶から単斜晶への相転移が生じるためであると
言われている。そのため、上記ドクターブレードを使用
する時にインク等の溶液の影響によって、劣化が進んで
いると考えられる。
【0011】本発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、極めて薄い状態でも充分な撓みを有し、かつ高温に
おいても熱劣化を生じない材料で構成することにより、
長期の使用においても信頼性の高いドクターブレードを
提供することを目的とする。
【0012】
【問題点を解決するための手段】本発明の第1発明は、
ZrO2 を主成分とし、8〜15モル%のMgOを含
み、単斜晶系の結晶構造を10モル%以上含むジルコニ
アセラミックスによりドクターブレードの刃部を形成し
たことを特徴とする。
【0013】また、上記ジルコニアセラミックスの抗折
強度を500MPa以上、破壊靱性K1Cを8MPa・m
1/2 以上としたことを特徴とする。
【0014】即ち、本発明では、単斜晶の結晶構造を1
0モル%以上と多く発生させることにより、単斜晶の結
晶の周囲に歪みやマイクロクラックを発生させるように
した。これにより、外部からの応力をマイクロクラック
が吸収するほか、割れが発生してもマイクロクラックに
より分散されるため、結果として高い靱性を有すること
ができるのである。しかも、熱衝撃に対してもマイクロ
クラックが急激な膨張を緩和するため、優れた耐熱衝撃
性を得ることができる。
【0015】また、上記単斜晶の結晶構造が50モル%
を超えると抗折強度が低下するため、単斜晶の結晶構造
は10〜50モル%の範囲が好ましい。さらに、単斜晶
以外の結晶構造は、正方晶及び/又は立方晶から成って
いる。
【0016】なお、一般にジルコニアセラミックスの常
温での抗折強度を高くするには単斜晶の結晶構造を少な
くすれば良いことが知られている。しかし、ドクターブ
レードのように、摩擦熱により刃部の劣化が生じやすい
条件下で使用する場合は、むしろ予め所定の範囲で単斜
晶の結晶構造を存在させておいた方が、その後の劣化が
少ないことを見出して本発明を成したのである。
【0017】また、上記ジルコニアセラミックスには、
安定化剤として8〜15モル%のMgOを用いるが、こ
れは8モル%未満であると単斜晶量が必要以上に増加
し、一方15モル%を超えると強度が低下するためであ
る。また、これらZrO2 、MgO以外の成分として、
Al2 3 、SiO2 等を合計5重量%以下の範囲で含
有していても良い。
【0018】このようなジルコニアセラミックスは、抗
折強度500MPa以上で、破壊靱性K1Cが8MPa・
1/2 以上とすることができ、ドクターブレードとして
好適に使用することができる。
【0019】次に本発明の第2発明は、ZrO2 を主成
分とし3〜8モル%のCeO2 を含むジルコニアセラミ
ックスによりドクターブレドの刃部を形成したことを特
徴とする。
【0020】また、上記ジルコニアセラミックスの抗折
強度が800MPa以上で、破壊靱性K1Cが5MPa・
1/2 以上であることを特徴とする。
【0021】即ち、第2発明では安定化剤としてCeO
2 を用いることにより、高温で水分の存在する環境下に
長時間さらされても単斜晶相への転移を抑えて、熱劣化
を防止できるようにしたのである。
【0022】なお、CeO2 含有量を3〜8モル%以上
としたのは、3モル%未満であると室温において正方晶
を準安定で保持できないためであり、一方CeO2 が8
モル%を超えると強度が著しく低下するためである。ま
た、安定化剤として上記CeO2 に加えて1〜3モル%
の範囲でDy2 3 を加えることにより強度を向上させ
ることができる。
【0023】さらに、第2発明のジルコニアセラミック
スに対し、1.0〜5.0重量%の範囲でAl2 3
添加することにより、熱劣化特性を向上することができ
る。これは、Al2 3 粒子がZrO2 の相変態を抑制
するためであると考えられる。
【0024】なお、上記ZrO2 、CeO2 、Dy2
3 、Al2 3 以外に、SiO2 等を合計1重量%以下
の範囲で含むこともできる。
【0025】また、このジルコニアセラミックスの結晶
相は、正方晶及び/又は立方晶を主体とし、単斜晶の結
晶構造は5モル%以下としたものが良く、さらに平均結
晶粒径は2μm以下、好ましくは0.2〜0.8μmと
する。
【0026】このような第2発明によるジルコニアセラ
ミックスは、抗折強度800MPa以上で、破壊靱性K
1Cを5MPa・m1/2 以上とすることができ、ドクター
ブレードとして好適に使用することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態として製紙
用のドクターブレードを説明する。
【0028】図1に示すように、本発明のドクターブレ
ード1は、金属板2の先端側面にジルコニアセラミック
ス製の板状体3を接着したものである。そして、この板
状体3にはエッジ状の刃部3aを備えており、図2に示
すように、このドクターブレード1を用いて紙5の上に
コート剤4を延ばしながら掻き取ることで、紙5の表面
にコート剤5を塗布することができる。また、このとき
ドクターブレード1の本体は金属板2からなるため、こ
の部分が撓むことによって刃部3aを紙5の表面に押し
つけることができ、コート剤4を均一な厚みに密着強度
を高めて塗布することができる。
【0029】そして本発明では、上記板状体3の材質と
して、ZrO2 を主成分とし、8〜15モル%のMgO
を含み、10モル%以上の単斜晶の結晶構造を有するジ
ルコニアセラミックス、又はZrO2 を主成分とし、3
〜8モル%のCeO2 を含むジルコニアセラミックスの
いずれかを用いたものである。
【0030】そのため、刃部3aが高靱性、高強度であ
るとともに、耐熱劣化性に優れたジルコニアセラミック
スから成ることから、刃部3aに摩擦熱が生じても、初
期の特性を長期間維持することができ、寿命を長くする
ことができる。
【0031】また、上記板状体3を形成するためには、
所定の塑性に調合した原料を板状体にプレス成形し、焼
成した後、各表面を研摩し、刃部3aを鋭利に加工すれ
ば良い。
【0032】上記板状体3の厚みは1mm以下とし、刃
部3aは刃先角度90°程度のエッジ状としてある。ま
た、ドクターブレード1の全長は7〜9mと長いもので
あるが、板状体3は長さ方向に複数分割して各々の刃部
3aが揃うように金属板2に接合してある。
【0033】さらに、金属板2はハイス鋼などからな
り、好適に撓むためには厚みを1mm以下とすれば良
い。この金属板2と板状体3は、両者の平面部に接着剤
を介在させて接合すれば良い。
【0034】なお、板状体3の形状や、接合構造等につ
いては、上記実施例に限らず、さまざまなものできるこ
とは言うまでもない。
【0035】また、以上は製紙用のドクターブレードに
ついて説明したが、本発明のドクターブレードは、木材
や金属等のシート状体の表面に樹脂等をコートする工程
や、印刷版の版面に付着したインクを掻き取る工程、ゴ
ムや食料品等をシート状に成形する工程等さまざまな用
途に使用することができる。
【0036】
【実施例】実験例1 まず、第1発明の実施例として、89モル%のZrO2
と11モル%のMgOを調合し、この原料を振動ミルを
用いて混合し、粒径1μm以下に粉砕した。その後、所
定のバインダーを加えてスプレードライにて噴霧乾燥
し、出発原料とした。この原料を1500kg/mm2
の圧力で加圧成形し、100×100mmで厚み4mm
の角板を得た。これを1300〜1600℃で焼成し、
焼結体を得た。(表1中のNo.1) なお、この焼結体に対し、所定の温度で時効処理を施し
てさらに強靱化することも可能である。次に、第2発明
の実施例として、ZrO2 と安定化剤を成すCeO2
Dy23 を表1に示す種々の比率で調合した。これを
上記と同様の製法により、板状の焼結体を得た。(表1
中のNo.2〜4) さらに、比較例として、97モル%のZrO2 と3モル
%のY2 3 からなる原料を用意し、上記と同様の製法
により板状の焼結体を得た。(表1中のNo.5) 得られた各板状体より、長さ100mm、幅10mm、
厚み0.4mmで先端に90°の刃先角度の刃部3aを
もったドクターブレード用の板状体3を作製した。
【0037】それぞれ、熱水中で、エージング温度12
1℃、圧力2気圧の条件下で熱劣化試験を行い、一定時
間後の単斜晶量、抗折強度、破壊靱性K1Cを測定した。
結果は表1に示す通りである。
【0038】なお、単斜晶量は焼結体表面をX線回折に
より測定し、抗折強度はJISの規定による3点曲げ強
度を測定し、破壊靱性K1CはSEPB法により測定し
た。
【0039】この結果より、比較例であるNo.5は、
初期の強度は高いものの、熱劣化試験により急激に単斜
晶量が増加し、これに伴って抗折強度と破壊靱性が低下
することがわかる。
【0040】これに対し、第1発明の実施例であるN
o.1では、安定化剤としてMgOを用い、予め13モ
ル%の単斜晶を存在させることにより、破壊靱性K1C
12MPa・m1/2 と高い値を示すとともに、熱劣化試
験後も単斜晶が増加せず、初期特性を維持できることが
わかった。
【0041】また、第2発明の実施例であるNo.2、
3でも同様に、熱劣化試験後も単斜晶が増加せず、初期
特性を維持できることがわかった。なお、CeO2 量を
3モル%未満としたNo.4では熱劣化が激しいことか
ら、CeO2 量は3モル%以上必要であることがわか
る。
【0042】
【表1】
【0043】実験例2 次に、本発明実施例として表1中のNo.1、2と、比
較例としてNo.5の板状体を用いて、ドクターブレー
ド1として使用した時の寿命を比較する試験を行った。
【0044】その結果、比較例であるNo.5は120
時間で使用不能となったのに対し、No.1は220時
間.No.2は250時間と、いずれも寿命を長くでき
ることがわかった。
【0045】これは、上述したように、No.1,2の
ジルコニアセラミックスは熱劣化が少ないことから、刃
部3aに摩擦熱が生じても初期の特性を長期間維持でき
るためである。
【0046】実験例3 次に、第2発明の実施例としてCeO2 6モル%、Dy
2 3 1.5モル%、残部がZrO2 から成る組成に対
して、表2に示すようにAl2 3 添加量を0.25重
量%、1.5重量%とした原料を用意し、上記と同様に
して板状体を作製した。
【0047】この板状体に対して、熱水中で200℃、
15気圧の、実験例1よりも厳しい条件下で10〜20
時間さらした後の単斜晶量と抗折強度を測定した。
【0048】結果は表2に示すように、Al2 3 量を
1重量%未満としたものでは、熱劣化が生じたのに対
し、Al2 3 量を1重量%以上としたものでは初期の
特性を維持していた。したがって、1重量%以上のAl
2 3 を含有させることによって、水分の存在する過酷
な条件下でも初期特性を維持できることがわかる。
【0049】
【表2】
【0050】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ZrO2
を主成分とし、8〜15モル%のMgOを含み、単斜晶
系の結晶構造を10モル%以上含むジルコニアセラミッ
クスによりドクターブレードの刃部を形成したことによ
って、高強度、高靱性を有し、刃部に摩擦熱が生じても
劣化しにくいことから、初期特性を長期間維持すること
ができ、寿命の長いドクターブレードを提供できる。
【0051】また、本発明によれば、ZrO2 を主成分
とし3〜8モル%のCeO2 を含むジルコニアセラミッ
クスによりドクターブレードの刃部を形成したことによ
って、高強度、高靱性を有し、刃部に摩擦熱が生じても
劣化しにくいことから、初期特性を長期間維持すること
ができ、寿命の長いドクターブレードを提供できる。
【0052】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のドクターブレードの実施形態を示す斜
視図である。
【図2】本発明のドクターブレードの使用状態を示す断
面図である。
【符号の説明】
1:ドクターブレード 2:金属板 3:板状体 3a:刃部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ZrO2 を主成分として、8〜15モル%
    のMgOを含み、単斜晶系の結晶構造を10モル%以上
    含むジルコニアセラミックスにより刃部を形成してなる
    ドクターブレード。
  2. 【請求項2】上記ジルコニアセラミックスの抗折強度が
    500MPa以上で、破壊靱性K1Cが8MPa・m1/2
    以上であることを特徴とする請求項1記載のドクターブ
    レード。
  3. 【請求項3】ZrO2 を主成分として、3〜8モル%の
    CeO2 を含むジルコニアセラミックスにより刃部を形
    成してなるドクターブレード。
  4. 【請求項4】上記ジルコニアセラミックスの抗折強度が
    800MPa以上で、破壊靱性K1Cが5MPa・m1/2
    以上であることを特徴とする請求項3記載のドクターブ
    レード。
JP7313291A 1995-11-30 1995-11-30 ドクターブレード Pending JPH09150100A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003012368A (ja) * 2001-06-27 2003-01-15 Kyocera Corp 半導電性ジルコニア焼結体
WO2023243628A1 (ja) * 2022-06-13 2023-12-21 東ソー株式会社 焼結体

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