JPWO2007049349A1 - Application head - Google Patents
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Abstract
シート状部材などの被塗布部材の表面に塗布液を塗布する塗布装置における塗布ヘッドに傷がつき難くする。塗布ヘッドの先端部分に効果的に超硬合金からなる部材を配置し、かつ、塗料が浸透するような隙間を生じさせないようにこれら部材を組み込んだ塗布ヘッドを提供する。塗布ヘッドは、その先端部分に所定の厚みの超硬合金をコーティングしたことを特徴とすることができる。この超硬合金は、炭化タングステン(WC)を含むサーメットであってよい。更に、このコーティングは溶射により行うことができる。A coating head in a coating apparatus that coats the surface of a member to be coated such as a sheet-like member is less likely to be damaged. Provided is a coating head in which members made of cemented carbide are arranged effectively at the tip of the coating head, and these members are incorporated so as not to create a gap through which the paint penetrates. The coating head may be characterized in that the tip portion thereof is coated with a cemented carbide having a predetermined thickness. The cemented carbide may be a cermet containing tungsten carbide (WC). Furthermore, this coating can be performed by thermal spraying.
Description
本発明は、シート状部材または板状部材などの被塗布部材の表面に塗布液を塗布する塗布工具および塗布装置に関し、特に、スロット状の塗布ノズルを備えた塗布工具および塗布装置に関する。 The present invention relates to a coating tool and a coating apparatus for coating a coating liquid on the surface of a member to be coated such as a sheet-shaped member or a plate-shaped member, and more particularly to a coating tool and a coating apparatus provided with a slot-shaped coating nozzle.
従来から被塗付物体の表面に感熱性膜、導電性膜、低反射導電膜、紫外線防止膜、電磁波防止膜、保護膜または磁性膜に代表される各種の被膜を被覆することが行われている。例えば、シート状部材の表面に塗布液を薄く均一に塗布して、塗膜層を形成するような塗布作業を行う塗布装置に装着される塗布工具として、塗布液を通過させるスロットを有する塗布工具が用いられている。このような塗布工具として、塗布ヘッド(工具本体)を備えた塗布工具がある。図6に例示する。 Conventionally, the surface of an object to be coated has been coated with various films typified by a heat-sensitive film, a conductive film, a low-reflection conductive film, an anti-ultraviolet film, an anti-electromagnetic wave film, a protective film, or a magnetic film. Yes. For example, a coating tool having a slot through which a coating liquid is passed as a coating tool to be applied to a coating apparatus that performs a coating operation to apply a coating liquid thinly and uniformly on the surface of a sheet-like member to form a coating film layer Is used. As such an application tool, there is an application tool provided with an application head (tool body). This is illustrated in FIG.
塗布装置911は、塗布ヘッド910を有し、塗布ヘッド910は、バックエッジと称される第1の部材911とドクターエッジと称される第2の部材912とが互いに取付けられて構成されている。塗布装置は、可撓性帯状支持体914を図中矢印(ロ)の方向に走行させる図示されぬ送り手段を備えており、第1の部材911と第2の部材912は、可撓性帯状支持体914が走行する方向(ロ)に沿って順番に並べられて配置されている。すなわち、第1の部材911は、可撓性帯状支持体914が走行する方向(ロ)の上流側に、第2の部材912は、下流側にそれぞれ配置されている。そして、これら第1,第2の部材911,912間に、塗布液が第1の部材911と第2の部材912の先端に向かって流通するスロット913が形成され、このスロット913の先端に、第1,第2の部材911,912の先端で開口する流出口913aが形成されている。
The
スロット状のノズルを持つ塗布ヘッド911は被塗布部材914との接触、塗料による腐食や含まれ得る顔料等の粒子との摩擦により塗布刃先である先端部分に傷が入ることがある。このような傷は、その大きさが所定の値以上になると、塗料が傷に入り込み、均一な塗膜形成を困難なものとする。そのため、傷がある程度大きくなった時に、刃先部分を研磨してヘッド先端部分の再生を行う必要がある。従って、塗布装置の定期点検、保守、ヘッド再生中の塗布装置の休止又は予備のヘッドの準備、更に、再生後のヘッドの精密な取り付け等、塗布行程の生産性を著しく低下させるものである。
The
図7にヘッド942に生じる傷の例950、952を模式的に示す。被塗装部材との接触などにより、走行方向から徐々に狭く三角形状になる傷952にあり、中には、反対側まで貫通し深い谷間954を生じるものもある。典型的な傷幅は、大きいもので約0.1から0.3mmになるものもあり、このような傷は、塗料が浸み込み、安定した塗膜形成の障害となる。
FIG. 7 schematically shows examples of
このため、塗布ヘッドの先端部分に傷が入りにくくすることが望まれており、具体的には、塗布ヘッドの材料を超硬合金にすることが提案された(例えば、特許文献1)。 For this reason, it is desired that the tip of the coating head is less likely to be scratched. Specifically, it has been proposed to use a cemented carbide material for the coating head (for example, Patent Document 1).
しかしながら、塗布ヘッド全体を超硬合金にすることは、コストがかかり、また、機械加工性が低いので、現実的ではない。そのため、塗布ヘッドの先端部分のみを超硬合金にすることが提案された(例えば、特許文献2、特許文献3)が、先端部分のスロットの幅を均一にするように組み付けることは、容易ではない。特に、組み付け初期には、組み付けが精密に行われていたとしても、塗布作業を繰り返すうちに、その部材間の熱膨張の差から生じる応力等により、経時変化をし易くなる。更に、組み付けにおいては、部材間に微少の隙間が生じ易く、塗料がこの隙間に浸透し、塗布条件を変えるおそれもある。
本発明はでは、以上のようなことを考慮して、効果的にヘッドの先端部分のみの硬度を上げた塗布ヘッドを提供する。これにより、先端部分の摩耗を抑制し、塗膜を安定的に形成させることができるようにする。 In consideration of the above, the present invention provides a coating head in which the hardness of only the tip portion of the head is effectively increased. Thereby, wear of the tip portion is suppressed and a coating film can be formed stably.
本発明における、塗布ヘッドは、先端部分に効果的に超硬合金からなる部材を配置し、かつ、塗料が浸透するような隙間を生じさせないようにこれら部材を組み込むものとする。即ち、その先端部分に所定の厚みの超硬合金をコーティングしたことを特徴とすることができる。この超硬合金は、炭化タングステン(WC)を含むサーメットであってよい。更に、このコーティングは溶射により行うことができる。従って、溶射される溶射材料は、炭化タングステン(WC)を含むサーメットであってよい。 In the present invention, the coating head is configured such that members made of cemented carbide are arranged effectively at the tip portion, and these members are incorporated so as not to generate a gap through which the paint penetrates. That is, the tip portion may be coated with a cemented carbide having a predetermined thickness. The cemented carbide may be a cermet containing tungsten carbide (WC). Furthermore, this coating can be performed by thermal spraying. Therefore, the thermal spray material to be sprayed may be a cermet containing tungsten carbide (WC).
より具体的には、以下のようなものを提供する。 More specifically, the following is provided.
(1)シート状部材に塗膜を形成するために塗料を供給する塗布ヘッドであって、該シート状部材への塗布方向に対してほぼ直角な方向に延びるスロットを有するスロット式塗布ノズルと、該塗布ノズルを保持する塗布ヘッド本体とを含み、該塗布ノズルは、該スロットを規定する所定の幅で対抗する2つのノズル先端部材を有し、該ノズル先端部材の少なくとも前記シート状部材または板状部材に面する部分に溶射による超硬合金コーティング層を備えることを特徴とする塗布ヘッド。 (1) An application head for supplying paint to form a coating film on a sheet-like member, a slot-type application nozzle having a slot extending in a direction substantially perpendicular to the application direction to the sheet-like member; A coating head main body for holding the coating nozzle, the coating nozzle having two nozzle tip members facing each other with a predetermined width defining the slot, and at least the sheet-like member or plate of the nozzle tip member A coating head comprising a cemented carbide coating layer formed by thermal spraying on a portion facing the shaped member.
(2)前記塗布ノズルの基材は、ステンレス金属からなり、その上に前記超硬合金コーティング層が形成されていることを特徴とする上記(1)に記載の塗布ヘッド。 (2) The coating head according to (1), wherein a base material of the coating nozzle is made of stainless metal, and the cemented carbide coating layer is formed thereon.
(3)シート状部材または板状部材に塗膜を形成するために塗料を供給する塗布ヘッドのスロット式塗布ノズルの超硬加工方法であって、塗布ヘッド先端に超硬合金を溶射した後、研磨し所定の形状にすることを特徴とする超硬加工方法。 (3) A cemented carbide processing method for a slotted coating nozzle of an application head that supplies paint to form a coating film on a sheet-like member or plate-like member, and after spraying the cemented carbide on the tip of the application head, A cemented carbide processing method characterized by polishing into a predetermined shape.
(4)板状ワークに塗膜を形成するためのスロット式塗布ノズルで、ノズル先端部分に超硬合金を溶射して形成したことを特徴とする塗布ヘッド。 (4) A coating head, which is a slot type coating nozzle for forming a coating film on a plate-like workpiece and is formed by spraying a cemented carbide on the nozzle tip.
(5)前記塗布ヘッドは本体部分をステンレス、先端部分を超硬合金で形成されていることを特徴とする上記(4)に記載の塗布ヘッド。 (5) The coating head according to (4), wherein the coating head is made of stainless steel for the main body and cemented carbide for the tip.
(6)板状ワークに塗膜を形成するためのスロット式塗布ノズルの超硬加工方法であって、塗布ヘッド先端に超硬合金を溶射した後、研磨にて形状を整える超硬加工方法。 (6) A cemented carbide processing method of a slot type coating nozzle for forming a coating film on a plate-like workpiece, wherein a cemented carbide is sprayed on the tip of the coating head and then the shape is adjusted by polishing.
ここで、溶射は緻密な溶射膜を形成できる爆発溶射、高温燃焼ガスによる溶射、プラズマ溶射等を含んでよい。また、必要に応じて封孔処理を施すこともできる。 Here, the thermal spraying may include explosive thermal spraying capable of forming a dense thermal sprayed film, thermal spraying with a high-temperature combustion gas, plasma spraying, and the like. Moreover, a sealing process can also be performed as needed.
20 塗布ヘッド
21、22 分割ヘッド
21a、22a 先端部
23 シム
26 空洞部
27 スロット
42 溶射コーティング20
図1は、超硬合金を溶射した先端部材を含む塗布ヘッドの断面図を、模式的に示した被塗布部材と共に示す。図2AからCは、塗布ヘッドの先端部材に超硬合金加工がされるようすを段階的に示す。図3は、塗布ヘッドの詳細構造を示す分解斜視図である。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of a coating head including a tip member sprayed with cemented carbide together with a member to be coated schematically. FIGS. 2A to 2C show step by step how cemented carbide is processed on the tip member of the coating head. FIG. 3 is an exploded perspective view showing a detailed structure of the coating head.
図1Aから3を参照しつつ、液晶基板4に塗布を行う塗布ヘッドを好適な例として挙げ、以下に説明する。図1A及びBにおいて、下部に左右に延びるシート状の液晶基板4が配置され、その上に塗布ヘッド20が配置されている。液晶基板もしくは塗布ヘッド20は、図中右から左(又は左から右)へと相対移動され、塗膜が左から右(又は右から左)が形成されていく。図1Aでは、説明のため塗布ヘッド20の先端から液晶基板4の上面まで大きく離れて描かれているが、実際にはより短い距離D(例えば、50〜150μm)隔てて、液晶基板4に塗布される(図1B)。そのため、液晶基板4の上面と塗布ヘッド20の先端部との直接又は間接的な接触が生じることもあり得、塗布ヘッド20の先端部の摩耗や傷が生じ得るのである。
A coating head that performs coating on the
塗布ヘッド20は、所定の間隔を隔てて、対抗し合う分割ヘッド21及び22からなる。この2つの分割ヘッド21、22は、それぞれ細長い直方体形状の金属(ステンレス)製ブロックからなる。分割ブロック21、22間の所定の間隔は、シム23を挟むことによって規定することができる。分割ブロック21、22は、ほぼ平行に対抗する面を有し、これらの面はほぼ垂直に下方に延び、また、ほぼ水平にそれぞれの分割ブロック21、22の幅方向に延びる。塗布ヘッド20は、それぞれ下方に鋭角状に突出する刃先部を上記対抗するそれぞれの面を維持するように備える。即ち、塗布ヘッド20は、刃先の先端エッジが上述の対抗する面の下方の先端エッジとなるように、分割ブロック21、22の肉厚が徐々に薄くなっている。
The
この塗布ヘッド20の下端ノズル部となる、分割ブロック21、22のそれぞれの先端部21a、22aは、液晶基板4の幅(塗布ヘッドの走行方向と直交する方向における液晶基板4の長さ)を越える長さを有するようにほぼ水平に形成され、ノズル部となる。先端部21a及び22aは、上述のように所定の間隔で対抗している。これらの先端部21a及び22aで規定される所定の間隔からなるスロット27から、塗料を単位時間当たり所定量(例えば、一般の液晶基板では、約2cc/sec)流出させることにより、均一な塗膜を形成する。
The
スロット27の所定の間隔は、分割ブロック21、22によって挟まれるシム23によって規定することができる。シム23は、図3に図示されるように、平面視においてカタカナのコの字形状に打ち抜きされた薄板からなり、そのコの字の凹部の辺部23a、23bは、2つの分割ヘッド21、22の間にシム23が挟み付けられたとき、これら2つの分割ヘッド21、22の間に所定の間隔の隙間を維持する。この隙間によりスロット27が形成される。シム23の厚さは、このスロット27の隙間の大きさを決定する。即ち、分割ヘッド21及び22がそれぞれのボルト孔51、52及びシム23のボルト孔53を通る締結部材としてのボルト60及びナット61によって締結されたとき、シム23の厚みが実質的にスロット27の隙間の間隔となる。
The predetermined interval of the
一方の分割ヘッド21の上部には、その幅方向(塗布ヘッド20の幅方向)のほぼ中央に、塗布液(又は塗料)をなす液体等を注入するための液体注入口24が形成され、その長さ方向の両端部寄りに、空気抜き口34がそれぞれ形成さている。これらの液体注入口24及び空気抜き口34は、それぞれ、通孔25により、分割ヘッド21の中間部又は内部に設けられた空洞部26に連通している。空洞部26は、分割ヘッド21の幅方向に延び、液体注入口24から注入された液体等は、ほぼ中央部から両端部へと幅方向に流れる。このとき、空洞部内に残っている空気は、通孔25を通って、空気抜き口34から排出される。このようにして、空洞部26は、このように注入された液体等をその空洞部内に保持することができる。
A
空洞部26は、スロット27に連通しており、空洞部26内の液体は、スロット27により一定の厚みにされて、スロット27の下方の先端開口部28から吐出される。このスロット27の先端開口部28は、塗布ヘッド20の下端ノズル部のノズル口を形成する。
The
上記分割ヘッド21、22のそれぞれの対抗する面の先端部21a、22aは、溶射によるコーティング42がそれぞれ施されており、面粗度が細かく、また、幅方向の歪みも少ないようにされている。例えば、先端部21a、22aに付けられた溶射皮膜42a、42bの表面の粗さは、JISによる測定で、Raで例えば0.1〜0.2μm、より好ましくは、0.025〜0.05μmである。スロット27の間隔は、シムの厚みが±0.1μ,ヘッドの合わせ面が2μm以内となり、最大でも2.1μm以下になる。従って、この範囲から、面粗度や間隔が外れると、均一な塗膜形成が困難になり好ましくない。傷が入ると、吐出塗料の幅方向にムラができやすくなり、塗膜にスジが入り易くなる。従って、均一な塗膜形成が困難になるのである。このような傷は、塗料を塗る工程において、被塗装対象物である液晶基板4の表面凹凸や、表面上のコンタミ等異物、更には、塗料中の固形物等との接触やしゅう動によって起こり得る。本実施例では、ステンレス製の塗布ヘッド刃先部分に更に超硬合金を溶射によりコーティングしており、硬度が高く、このような傷が生じ難い。
The
図2AからCに分割ヘッド21への溶射手順を説明する。まず、塗布ヘッドの分割ブロックの機材形状を機械加工等により形成する。このとき、塗布ヘッド刃先へ溶射する部分を予め窪み44、46を設け肉薄に形成することがより好ましい(図2A)。先端部の外側42C又は内側42bに段差が付き難くなるからである。
2A to 2C, the thermal spraying procedure on the divided
前記窪み44、46等の部分に超硬合金を溶射すると、図2Bのように刃先部分がやや丸みを帯びた形状48となり得る。やや厚めに溶射するのは、薄いと後の研磨工程では除去できない傷ができるおそれがあるからである。このときオプションとして封孔処理をすることができる。開いた孔が傷の起点となることもあり、また、不必要な塗料の浸透を防ぐために一般的に有効と考えられる。
When cemented carbide is sprayed on the
次に、先端部分を研磨し、求められる形状に仕上げる(図2C)。更に封孔処理を行い再度表面の精密研磨をすることも可能であるが、必須の要件ではない。最終的に得られる溶射皮膜の厚みは約0.4mmであった。この厚みは、0.2mm以上が好ましく、更に好ましくは0.3mm以上である。また、この厚みは、1mm以下が好ましく、更に好ましくは0.8mm以下である。厚みが薄すぎると耐摩耗性が十分でなく、厚すぎると皮膜の剥離の恐れがあり、また、溶射で付ける最適な膜厚を大きく超えることになるからである。分割ヘッド22も同様の手順で製作し、これらをシム23を介してボルト等で締結して塗布ヘッドを形成する。
Next, the tip portion is polished and finished to the required shape (FIG. 2C). Further, it is possible to carry out a sealing treatment and perform a precise polishing of the surface again, but this is not an essential requirement. The final thickness of the sprayed coating was about 0.4 mm. This thickness is preferably 0.2 mm or more, and more preferably 0.3 mm or more. Moreover, this thickness is preferably 1 mm or less, and more preferably 0.8 mm or less. This is because if the thickness is too thin, the abrasion resistance is not sufficient, and if it is too thick, the film may be peeled off, and the optimum film thickness to be applied by thermal spraying will be greatly exceeded. The divided heads 22 are also manufactured in the same procedure, and these are fastened with a bolt or the like through the
このように製作することで、異なる材質の接合部分に塗布液が入り込むということもなく、傷の入りにくい塗布ヘッドが出来上がる。 By manufacturing in this way, the coating head does not enter into the joint portion of different materials, and a coating head which is difficult to be damaged is completed.
図4Aは、本発明の実施例において、好適に用いられることができるHVOF(High Velocity Oxy−Fuel)溶射法に用いられるガン部分100を断面において示している。ラーバルノズル(Laval Nozzle)から、右の基板112に向かって音速の5倍にもなる高速の溶射材料を含むガスが噴射され、コーティング皮膜114を形成する。この高速のガスの中に菱形のもの110がいくつか並んでいるが、ショックダイヤモンド(Shock Diamonds)110と呼ばれるものである。このような高速のガスは、矢印106に示されるように酸素及び燃焼ガス(例えばプロピレン)がガン部分100に送られて、高圧の酸素及びプロピレンの燃焼ガスが超高速炎を発生することにより得られる。中央の矢印104が示すように溶射材料(粉末)が供給され、フレーム中央で加熱、溶解加速させられる。燃焼温度は、例えば、2700℃になることもあり、そのフレーム速度は1500m/secに達する。矢印108に示すように圧縮空気が送られて、この高温からノズル102等を守る働きをする。上述するように、音速を超えるので、ショックダイヤモンド110が見られ、その運動エネルギーによって、基材に扁平な溶射皮膜を形成することができる。従って、超緻密性を持ち細かい溶射肌となり、高密度強度であるので高い結合力が得られ、低残留応力となるので基材の相変化が少ないという特徴がある。
FIG. 4A shows, in cross-section, a
このような溶射システムには、JET KOTE (ジエットコート)溶射システムが含まれる。このジェットコートは、1980年代の初め Browing Engineering Co.(米)において、 Union Carbide Co. (米)の d−gunに対抗して開発された新しい高エネルギーガス溶射法である。特に、マッハ5前後の極超音速ジェット燃焼ガス流により、極めてシャーブで高密度の粉末溶射が可能である。更に、炭化物系サーメットおよび超合金材料の溶射に特に適しており、この分野の材料については従来のプラズマ溶射法に比べ、さらに優れた高密度、高密着力の皮膜を形成させることが可能である。 Such thermal spray systems include JET KOTE (jet coat) thermal spray systems. This jet coat was purchased from the Browsing Engineering Co. in the early 1980s. (United States), Union Carbide Co. This is a new high-energy gas spraying method developed against d-gun of (US). In particular, the supersonic jet combustion gas flow around Mach 5 enables extremely high-sheath and high-density powder spraying. Furthermore, it is particularly suitable for spraying carbide-based cermets and superalloy materials. For materials in this field, it is possible to form a film with higher density and higher adhesion than conventional plasma spraying methods.
図4Bにそのジェットコートのガンの概略を側面視で示す。ガン本体103から右に延びる砲身101の先端から、高速の燃焼ガス流111に粉末の溶射材料が運ばれ、基板112に皮膜114が形成される。この高速の燃焼ガス流は、燃焼ガス供給口及び酸素供給口から供給される燃焼ガス及び酸素が燃焼室105で燃焼されて生じることになる。このように、その高速ガス流による高密度、高密着力が特徴であるため、基板112の表面とガス流の角度が重要であり、なるべく直角であることが望ましい。従って、本実施例のように、3つの直交する面に溶射皮膜を作るには、それぞれの面に適した方向から上述のガンによる溶射が行われるのが望ましい。具体的には、ワーク若しくはガンをそれぞれ適した位置に固定し、必要に応じていずれかを基板表面に平行な方向にスライドすることが好ましい。
FIG. 4B shows an outline of the gun of the jet coat in a side view. From the tip of the
図5Aは、本発明において好適に用いられる溶射用の材料をまとめたデータシートを示す。これらの材料以外に好適に用いられるものがある。大きく分けると、炭化物サーメットと金属・合金の2つに分類される。炭化物サーメットは、使用限界温度が比較的低いものの、硬度が比較的高く、本発明の実施例に用いるのにより好適であることがわかる。すなわち、図7に示すように、摩耗が引っかき傷のような、いわゆるアブレッシブ摩耗であるので、硬度の高さが大きく貢献すると考えられる。更に、気孔率が0.5%以下と比較的低く、塗料の浸み込みが生じ難い。また、塗料が腐食性のものであれば、耐蝕性に優れるものを用いることが好ましい。 FIG. 5A shows a data sheet that summarizes the materials for thermal spraying preferably used in the present invention. Some of these materials are suitably used. Broadly divided into two categories: carbide cermet and metal / alloy. It can be seen that the carbide cermet has a relatively low hardness but a relatively high hardness and is more suitable for use in the examples of the present invention. That is, as shown in FIG. 7, since the wear is so-called abrasive wear such as scratches, it is considered that the high hardness contributes greatly. Furthermore, the porosity is relatively low at 0.5% or less, and the penetration of the paint hardly occurs. In addition, if the paint is corrosive, it is preferable to use one having excellent corrosion resistance.
それぞれの成分のより詳しい特性をまとめたデータシートを図5Bから5Jに示す。これらのうちから、又は、これら以外のもので好ましい材料から、或いは、それらの組合せを用いて、上述のような溶射を行い、ヘッドの先端の超硬加工を行えば、摩耗を大きく減少させることが可能であり、塗膜の均一生成に絶大なる効果を奏する。 Data sheets summarizing more detailed characteristics of each component are shown in FIGS. 5B to 5J. Of these, materials other than these, preferred materials, or combinations thereof are used to perform thermal spraying as described above and perform carbide machining of the tip of the head to greatly reduce wear. It is possible to achieve a great effect on uniform formation of a coating film.
本発明は、シート状部材または板状部材などの被塗布部材の表面に塗布液を塗布する塗布工具および塗布装置に関し、特に、スロット状の塗布ノズルを備えた塗布工具および塗布装置に関する。 The present invention relates to a coating tool and a coating apparatus for coating a coating liquid on the surface of a member to be coated such as a sheet-shaped member or a plate-shaped member, and more particularly to a coating tool and a coating apparatus provided with a slot-shaped coating nozzle.
従来から被塗布物体の表面に感熱性膜、導電性膜、低反射導電膜、紫外線防止膜、電磁波防止膜、保護膜または磁性膜に代表される各種の被膜を被覆することが行われている。例えば、シート状部材の表面に塗布液を薄く均一に塗布して、塗膜層を形成するような塗布作業を行う塗布装置に装着される塗布工具として、塗布液を通過させるスロットを有する塗布工具が用いられている。このような塗布工具として、塗布ヘッド(工具本体)を備えた塗布工具がある。図6に例示する。 Conventionally, various surfaces typified by heat-sensitive films, conductive films, low-reflective conductive films, UV-preventing films, electromagnetic wave-preventing films, protective films, or magnetic films have been applied to the surface of objects to be coated . . For example, a coating tool having a slot through which a coating liquid is passed as a coating tool to be applied to a coating apparatus that performs a coating operation to apply a coating liquid thinly and uniformly on the surface of a sheet-like member to form a coating film layer Is used. As such an application tool, there is an application tool provided with an application head (tool body). This is illustrated in FIG.
塗布装置は、塗布ヘッド910を有し、塗布ヘッド910は、バックエッジと称される第1の部材911とドクターエッジと称される第2の部材912とが互いに取付けられて構成されている。塗布装置は、可撓性帯状支持体914を図中矢印(ロ)の方向に走行させる図示されぬ送り手段を備えており、第1の部材911と第2の部材912は、可撓性帯状支持体914が走行する方向(ロ)に沿って順番に並べられて配置されている。すなわち、第1の部材911は、可撓性帯状支持体914が走行する方向(ロ)の上流側に、第2の部材912は、下流側にそれぞれ配置されている。そして、これら第1、第2の部材911、912間に、塗布液が第1の部材911と第2の部材912の先端に向かって流通するスロット913が形成され、このスロット913の先端に、第1、第2の部材911、912の先端で開口する流出口913aが形成されている。
The coating apparatus includes a
スロット状のノズルを持つ塗布ヘッド910は被塗布部材914との接触、塗料による腐食や含まれ得る顔料等の粒子との摩擦により塗布刃先である先端部分に傷が入ることがある。このような傷は、その大きさが所定の値以上になると、塗料が傷に入り込み、均一な塗膜形成を困難なものとする。そのため、傷がある程度大きくなった時に、刃先部分を研磨してヘッド先端部分の再生を行う必要がある。従って、塗布装置の定期点検、保守、ヘッド再生中の塗布装置の休止又は予備のヘッドの準備、更に、再生後のヘッドの精密な取り付け等、塗布工程の生産性を著しく低下させるものである。
The
図7にヘッド942に生じる傷の例950、952を模式的に示す。被塗装部材との接触などにより、走行方向から徐々に狭く三角形状になる傷952があり、中には、反対側まで貫通し深い谷間954を生じるものもある。典型的な傷幅は、大きいもので約0.1から0.3mmになるものもあり、このような傷は、塗料が浸み込み、安定した塗膜形成の障害となる。
FIG. 7 schematically shows examples of
このため、塗布ヘッドの先端部分に傷が入りにくくすることが望まれており、具体的には、塗布ヘッドの材料を超硬合金にすることが提案された(例えば、特許文献1)。 For this reason, it is desired that the tip of the coating head is less likely to be scratched. Specifically, it has been proposed to use a cemented carbide material for the coating head (for example, Patent Document 1).
しかしながら、塗布ヘッド全体を超硬合金にすることは、コストがかかり、また、機械加工性が低いので、現実的ではない。そのため、塗布ヘッドの先端部分のみを超硬合金にすることが提案された(例えば、特許文献2、特許文献3)が、先端部分のスロットの幅を均一にするように組み付けることは、容易ではない。特に、組み付け初期には、組み付けが精密に行われていたとしても、塗布作業を繰り返すうちに、その部材間の熱膨張の差から生じる応力等により、経時変化をし易くなる。更に、組み付けにおいては、部材間に微少の隙間が生じ易く、塗料がこの隙間に浸透し、塗布条件を変えるおそれもある。
本発明では、以上のようなことを考慮して、効果的にヘッドの先端部分のみの硬度を上げた塗布ヘッドを提供する。これにより、先端部分の摩耗を抑制し、塗膜を安定的に形成させることができるようにする。 In consideration of the above, the present invention provides a coating head in which the hardness of only the tip portion of the head is effectively increased. Thereby, wear of the tip portion is suppressed and a coating film can be formed stably.
本発明における、塗布ヘッドは、先端部分に効果的に超硬合金からなる部材を配置し、かつ、塗料が浸透するような隙間を生じさせないようにこれら部材を組み込むものとする。即ち、その先端部分に所定の厚みの超硬合金をコーティングしたことを特徴とすることができる。この超硬合金は、炭化タングステン(WC)を含むサーメットであってよい。更に、このコーティングは溶射により行うことができる。従って、溶射される溶射材料は、炭化タングステン(WC)を含むサーメットであってよい。 In the present invention, the coating head is configured such that members made of cemented carbide are arranged effectively at the tip portion, and these members are incorporated so as not to generate a gap through which the paint penetrates. That is, the tip portion may be coated with a cemented carbide having a predetermined thickness. The cemented carbide may be a cermet containing tungsten carbide (WC). Furthermore, this coating can be performed by thermal spraying. Therefore, the thermal spray material to be sprayed may be a cermet containing tungsten carbide (WC).
より具体的には、以下のようなものを提供する。 More specifically, the following is provided.
(1)シート状部材に塗膜を形成するために塗料を供給する塗布ヘッドであって、該シート状部材への塗布方向に対してほぼ直角な方向に延びるスロットを有するスロット式塗布ノズルと、該塗布ノズルを保持する塗布ヘッド本体とを含み、該塗布ノズルは、該スロットを規定する所定の幅で対抗する2つのノズル先端部材を有し、該ノズル先端部材の少なくとも前記シート状部材または板状部材に面する部分に溶射による超硬合金コーティング層を備えることを特徴とする塗布ヘッド。 (1) An application head for supplying paint to form a coating film on a sheet-like member, a slot-type application nozzle having a slot extending in a direction substantially perpendicular to the application direction to the sheet-like member; A coating head main body for holding the coating nozzle, the coating nozzle having two nozzle tip members facing each other with a predetermined width defining the slot, and at least the sheet-like member or plate of the nozzle tip member A coating head comprising a cemented carbide coating layer formed by thermal spraying on a portion facing the shaped member.
(2)前記塗布ノズルの基材は、ステンレス金属からなり、その上に前記超硬合金コーティング層が形成されていることを特徴とする上記(1)に記載の塗布ヘッド。 (2) The coating head according to (1), wherein a base material of the coating nozzle is made of stainless metal, and the cemented carbide coating layer is formed thereon.
(3)シート状部材または板状部材に塗膜を形成するために塗料を供給する塗布ヘッドのスロット式塗布ノズルの超硬加工方法であって、塗布ヘッド先端に超硬合金を溶射した後、研磨し所定の形状にすることを特徴とする超硬加工方法。 (3) A cemented carbide processing method for a slotted coating nozzle of an application head that supplies paint to form a coating film on a sheet-like member or plate-like member, and after spraying the cemented carbide on the tip of the application head, A cemented carbide processing method characterized by polishing into a predetermined shape.
(4)板状ワークに塗膜を形成するためのスロット式塗布ノズルで、ノズル先端部分に超硬合金を溶射して形成したことを特徴とする塗布ヘッド。 (4) A coating head, which is a slot type coating nozzle for forming a coating film on a plate-like workpiece and is formed by spraying a cemented carbide on the nozzle tip.
(5)前記塗布ヘッドは本体部分をステンレス、先端部分を超硬合金で形成されていることを特徴とする上記(4)に記載の塗布ヘッド。 (5) The coating head according to (4), wherein the coating head is made of stainless steel for the main body and cemented carbide for the tip.
(6)板状ワークに塗膜を形成するためのスロット式塗布ノズルの超硬加工方法であって、塗布ヘッド先端に超硬合金を溶射した後、研磨にて形状を整える超硬加工方法。 (6) A cemented carbide processing method of a slot type coating nozzle for forming a coating film on a plate-like workpiece, wherein a cemented carbide is sprayed on the tip of the coating head and then the shape is adjusted by polishing.
ここで、溶射は緻密な溶射膜を形成できる爆発溶射、高温燃焼ガスによる溶射、プラズマ溶射等を含んでよい。また、必要に応じて封孔処理を施すこともできる。 Here, the thermal spraying may include explosive thermal spraying capable of forming a dense thermal sprayed film, thermal spraying with a high-temperature combustion gas, plasma spraying, and the like. Moreover, a sealing process can also be performed as needed.
図1A及びBは、超硬合金を溶射した先端部材を含む塗布ヘッドの断面図を、模式的に示した被塗布部材と共に示す。図2AからCは、塗布ヘッドの先端部材に超硬合金加工がされるようすを段階的に示す。図3は、塗布ヘッドの詳細構造を示す分解斜視図である。 1A and 1B show a cross-sectional view of a coating head including a tip member sprayed with a cemented carbide together with a coated member schematically shown. FIGS. 2A to 2C show step by step how cemented carbide is processed on the tip member of the coating head. FIG. 3 is an exploded perspective view showing a detailed structure of the coating head.
図1Aから3を参照しつつ、液晶基板4に塗布を行う塗布ヘッドを好適な例として挙げ、以下に説明する。図1A及びBにおいて、下部に左右に延びるシート状の液晶基板4が配置され、その上に塗布ヘッド20が配置されている。液晶基板もしくは塗布ヘッド20は、図中右から左(又は左から右)へと相対移動され、塗膜が左から右(又は右から左)へと形成されていく。図1Aでは、説明のため塗布ヘッド20の先端から液晶基板4の上面まで大きく離れて描かれているが、実際にはより短い距離D(例えば、50〜150μm)隔てて、液晶基板4に塗布される(図1B)。そのため、液晶基板4の上面と塗布ヘッド20の先端部との直接又は間接的な接触が生じることもあり得、塗布ヘッド20の先端部の摩耗や傷が生じ得るのである。
A coating head that performs coating on the
塗布ヘッド20は、所定の間隔を隔てて、対抗し合う分割ヘッド21及び22からなる。この2つの分割ヘッド21、22は、それぞれ細長い直方体形状の金属(ステンレス)製ブロックからなる。分割ブロック21、22間の所定の間隔は、シム23を挟むことによって規定することができる。分割ブロック21、22は、ほぼ平行に対抗する面を有し、これらの面はほぼ垂直に下方に延び、また、ほぼ水平にそれぞれの分割ブロック21、22の幅方向に延びる。塗布ヘッド20は、それぞれ下方に鋭角状に突出する刃先部を上記対抗するそれぞれの面を維持するように備える。即ち、塗布ヘッド20は、刃先の先端エッジが上述の対抗する面の下方の先端エッジとなるように、分割ブロック21、22の肉厚が徐々に薄くなっている。
The
この塗布ヘッド20の下端ノズル部となる、分割ブロック21、22のそれぞれの先端部21a、22aは、液晶基板4の幅(塗布ヘッドの走行方向と直交する方向における液晶基板4の長さ)を越える長さを有するようにほぼ水平に形成され、ノズル部となる。先端部21a及び22aは、上述のように所定の間隔で対抗している。これらの先端部21a及び22aで規定される所定の間隔からなるスロット27から、塗料を単位時間当たり所定量(例えば、一般の液晶基板では、約2cc/sec)流出させることにより、均一な塗膜を形成する。
The
スロット27の所定の間隔は、分割ブロック21、22によって挟まれるシム23によって規定することができる。シム23は、図3に図示されるように、平面視においてカタカナのコの字形状に打ち抜きされた薄板からなり、そのコの字の凹部の辺部23a、23bは、2つの分割ヘッド21、22の間にシム23が挟み付けられたとき、これら2つの分割ヘッド21、22の間に所定の間隔の隙間を維持する。この隙間によりスロット27が形成される。シム23の厚さは、このスロット27の隙間の大きさを決定する。即ち、分割ヘッド21及び22がそれぞれのボルト孔51、52及びシム23のボルト孔53を通る締結部材としてのボルト60及びナット61によって締結されたとき、シム23の厚みが実質的にスロット27の隙間の間隔となる。
The predetermined interval of the
一方の分割ヘッド21の上部には、その幅方向(塗布ヘッド20の幅方向)のほぼ中央に、塗布液(又は塗料)をなす液体等を注入するための液体注入口24が形成され、その長さ方向の両端部寄りに、空気抜き口34がそれぞれ形成されている。これらの液体注入口24及び空気抜き口34は、それぞれ、通孔25により、分割ヘッド21の中間部又は内部に設けられた空洞部26に連通している。空洞部26は、分割ヘッド21の幅方向に延び、液体注入口24から注入された液体等は、ほぼ中央部から両端部へと幅方向に流れる。このとき、空洞部内に残っている空気は、通孔25を通って、空気抜き口34から排出される。このようにして、空洞部26は、このように注入された液体等をその空洞部内に保持することができる。
A
空洞部26は、スロット27に連通しており、空洞部26内の液体は、スロット27により一定の厚みにされて、スロット27の下方の先端開口部28から吐出される。このスロット27の先端開口部28は、塗布ヘッド20の下端ノズル部のノズル口を形成する。
The
上記分割ヘッド21、22のそれぞれの対抗する面の先端部21a、22aは、溶射によるコーティング42がそれぞれ施されており、面粗度が細かく、また、幅方向の歪みも少ないようにされている。例えば、先端部21a、22aに付けられた溶射皮膜42a、42bの表面の粗さは、JISによる測定で、Raで例えば0.1〜0.2μm、より好ましくは、0.025〜0.05μmである。スロット27の間隔は、シムの厚みが±0.1μ、ヘッドの合わせ面が2μm以内となり、最大でも2.1μm以下になる。従って、この範囲から、面粗度や間隔が外れると、均一な塗膜形成が困難になり好ましくない。傷が入ると、吐出塗料の幅方向にムラができやすくなり、塗膜にスジが入り易くなる。従って、均一な塗膜形成が困難になるのである。このような傷は、塗料を塗る工程において、被塗装対象物である液晶基板4の表面凹凸や、表面上のコンタミ等異物、更には、塗料中の固形物等との接触やしゅう動によって起こり得る。本実施例では、ステンレス製の塗布ヘッド刃先部分に更に超硬合金を溶射によりコーティングしており、硬度が高く、このような傷が生じ難い。
The
図2AからCに分割ヘッド21への溶射手順を説明する。まず、塗布ヘッドの分割ブロックの機材形状を機械加工等により形成する。このとき、塗布ヘッド刃先へ溶射する部分を予め窪み44、46を設け肉薄に形成することがより好ましい(図2A)。先端部の外側42C又は内側42bに段差が付き難くなるからである。
2A to 2C, the thermal spraying procedure on the divided
前記窪み44、46等の部分に超硬合金を溶射すると、図2Bのように刃先部分がやや丸みを帯びた形状48となり得る。やや厚めに溶射するのは、薄いと後の研磨工程では除去できない傷ができるおそれがあるからである。このときオプションとして封孔処理をすることができる。開いた孔が傷の起点となることもあり、また、不必要な塗料の浸透を防ぐために一般的に有効と考えられる。
When cemented carbide is sprayed on the
次に、先端部分を研磨し、求められる形状に仕上げる(図2C)。更に封孔処理を行い再度表面の精密研磨をすることも可能であるが、必須の要件ではない。最終的に得られる溶射皮膜の厚みは約0.4mmであった。この厚みは、0.2mm以上が好ましく、更に好ましくは0.3mm以上である。また、この厚みは、1mm以下が好ましく、更に好ましくは0.8mm以下である。厚みが薄すぎると耐摩耗性が十分でなく、厚すぎると皮膜の剥離の恐れがあり、また、溶射で付ける最適な膜厚を大きく超えることになるからである。分割ヘッド22も同様の手順で製作し、これらをシム23を介してボルト等で締結して塗布ヘッドを形成する。
Next, the tip portion is polished and finished to the required shape (FIG. 2C). Further, it is possible to carry out a sealing treatment and perform a precise polishing of the surface again, but this is not an essential requirement. The final thickness of the sprayed coating was about 0.4 mm. This thickness is preferably 0.2 mm or more, and more preferably 0.3 mm or more. Moreover, this thickness is preferably 1 mm or less, and more preferably 0.8 mm or less. This is because if the thickness is too thin, the abrasion resistance is not sufficient, and if it is too thick, the film may be peeled off, and the optimum film thickness to be applied by thermal spraying will be greatly exceeded. The divided heads 22 are also manufactured in the same procedure, and these are fastened with a bolt or the like through the
このように製作することで、異なる材質の接合部分に塗布液が入り込むということもなく、傷の入りにくい塗布ヘッドが出来上がる。 By manufacturing in this way, the coating head does not enter into the joint portion of different materials, and a coating head which is difficult to be damaged is completed.
図4Aは、本発明の実施例において、好適に用いられることができるHVOF(High Velocity Oxy−Fuel)溶射法に用いられるガン部分100を断面において示している。ラーバルノズル(Laval Nozzle)から、右の基板112に向かって音速の5倍にもなる高速の溶射材料を含むガスが噴射され、コーティング皮膜114を形成する。この高速のガスの中に菱形のもの110がいくつか並んでいるが、ショックダイヤモンド(Shock Diamonds)110と呼ばれるものである。このような高速のガスは、矢印106に示されるように酸素及び燃焼ガス(例えばプロピレン)がガン部分100に送られて、高圧の酸素及びプロピレンの燃焼ガスが超高速炎を発生することにより得られる。中央の矢印104が示すように溶射材料(粉末)が供給され、フレーム中央で加熱、溶解加速させられる。燃焼温度は、例えば、2700℃になることもあり、そのフレーム速度は1500m/secに達する。矢印108に示すように圧縮空気が送られて、この高温からノズル102等を守る働きをする。上述するように、音速を超えるので、ショックダイヤモンド110が見られ、その運動エネルギーによって、基材に扁平な溶射皮膜を形成することができる。従って、超緻密性を持ち細かい溶射肌となり、高密度強度であるので高い結合力が得られ、低残留応力となるので基材の相変化が少ないという特徴がある。
FIG. 4A shows, in cross-section, a
このような溶射システムには、JET KOTE (ジエットコート)溶射システムが含まれる。このジェットコートは、1980年代の初め Browing Engineering Co.(米)において、 Union Carbide Co.(米)の d−gun に対抗して開発された新しい高エネルギーガス溶射法である。特に、マッハ5前後の極超音速ジェット燃焼ガス流により、極めてシャープで高密度の粉末溶射が可能である。更に、炭化物系サーメットおよび超合金材料の溶射に特に適しており、この分野の材料については従来のプラズマ溶射法に比べ、さらに優れた高密度、高密着力の皮膜を形成させることが可能である。 Such thermal spray systems include JET KOTE (jet coat) thermal spray systems. This jet coat was purchased from the Browsing Engineering Co. in the early 1980s. (United States), Union Carbide Co. This is a new high-energy gas spraying method developed against d-gun of (US). In particular, the supersonic jet combustion gas flow around Mach 5 enables extremely sharp and high-density powder spraying. Furthermore, it is particularly suitable for spraying carbide-based cermets and superalloy materials. For materials in this field, it is possible to form a film with higher density and higher adhesion than conventional plasma spraying methods.
図4Bにそのジェットコートのガンの概略を側面視で示す。ガン本体103から右に延びる砲身101の先端から、高速の燃焼ガス流111に粉末の溶射材料が運ばれ、基板112に皮膜114が形成される。この高速の燃焼ガス流は、燃焼ガス供給口及び酸素供給口から供給される燃焼ガス及び酸素が燃焼室105で燃焼されて生じることになる。このように、その高速ガス流による高密度、高密着力が特徴であるため、基板112の表面とガス流の角度が重要であり、なるべく直角であることが望ましい。従って、本実施例のように、3つの直交する面に溶射皮膜を作るには、それぞれの面に適した方向から上述のガンによる溶射が行われるのが望ましい。具体的には、ワーク若しくはガンをそれぞれ適した位置に固定し、必要に応じていずれかを基板表面に平行な方向にスライドすることが好ましい。
FIG. 4B shows an outline of the gun of the jet coat in a side view. From the tip of the
図5Aは、本発明において好適に用いられる溶射用の材料をまとめたデータシートを示す。これらの材料以外に好適に用いられるものがある。大きく分けると、炭化物サーメットと金属・合金の2つに分類される。炭化物サーメットは、使用限界温度が比較的低いものの、硬度が比較的高く、本発明の実施例に用いるのにより好適であることがわかる。すなわち、図7に示すように、摩耗が引っかき傷のような、いわゆるアブレッシブ摩耗であるので、硬度の高さが大きく貢献すると考えられる。更に、気孔率が0.5%以下と比較的低く、塗料の浸み込みが生じ難い。また、塗料が腐食性のものであれば、耐蝕性に優れるものを用いることが好ましい。 FIG. 5A shows a data sheet that summarizes the materials for thermal spraying preferably used in the present invention. Some of these materials are suitably used. Broadly divided into two categories: carbide cermet and metal / alloy. It can be seen that the carbide cermet has a relatively low hardness but a relatively high hardness and is more suitable for use in the examples of the present invention. That is, as shown in FIG. 7, since the wear is so-called abrasive wear such as scratches, it is considered that the high hardness contributes greatly. Furthermore, the porosity is relatively low at 0.5% or less, and the penetration of the paint hardly occurs. In addition, if the paint is corrosive, it is preferable to use one having excellent corrosion resistance.
それぞれの成分のより詳しい特性をまとめたデータシートを図5Bから5Jに示す。これらのうちから、又は、これら以外のもので好ましい材料から、或いは、それらの組合せを用いて、上述のような溶射を行い、ヘッドの先端の超硬加工を行えば、摩耗を大きく減少させることが可能であり、塗膜の均一生成に絶大なる効果を奏する。 Data sheets summarizing more detailed characteristics of each component are shown in FIGS. 5B to 5J. Of these, materials other than these, preferred materials, or combinations thereof are used to perform thermal spraying as described above and perform carbide machining of the tip of the head to greatly reduce wear. It is possible to achieve a great effect on uniform formation of a coating film.
20 塗布ヘッド
21、22 分割ヘッド
21a、22a 先端部
23 シム
26 空洞部
27 スロット
42 溶射コーティング
20
Claims (3)
該シート状部材への塗布方向に対してほぼ直角な方向に延びるスロットを有するスロット式塗布ノズルと、該塗布ノズルを保持する塗布ヘッド本体とを含み、
該塗布ノズルは、該スロットを規定する所定の幅で対抗する2つのノズル先端部材を有し、
該ノズル先端部材の少なくとも前記シート状部材または板状部材に面する部分に溶射による超硬合金コーティング層を備えることを特徴とする塗布ヘッド。An application head that supplies paint to form a coating film on a sheet-like member,
A slot-type application nozzle having a slot extending in a direction substantially perpendicular to the application direction to the sheet-like member, and an application head main body holding the application nozzle,
The application nozzle has two nozzle tip members that oppose each other with a predetermined width defining the slot;
An application head comprising: a cemented carbide coating layer formed by thermal spraying on at least a portion of the nozzle tip member facing the sheet-like member or plate-like member.
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