ダイ及びその製造方法
【課題】ＨＩＰ処理によりダイ本体の母材と拡散接合されたＨＩＰ層からなるリップ部とすることにより、リップ部の組織が緻密化され、曲げ強度が大幅に改善されて、表面粗度を高精度に仕上げることができ、エッジ部が高精度のシャープエッジに仕上げられるとともに、リップ部以外のダイ流路も良好な耐食性及び耐摩耗性を有するダイを提供する。
【解決手段】ダイ本体４に形成されたダイ流路５の先端側にリップ部６，６が設けられ、ダイ流路５に供給される塗工液又は溶融樹脂をリップ部６から吐出するダイであって、リップ部６は、ＨＩＰ処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材に直接拡散接合させたＨＩＰ層１０によって形成され、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面に硬質クロムメッキ層２０が被覆されている。
【解決手段】ダイ本体４に形成されたダイ流路５の先端側にリップ部６，６が設けられ、ダイ流路５に供給される塗工液又は溶融樹脂をリップ部６から吐出するダイであって、リップ部６は、ＨＩＰ処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材に直接拡散接合させたＨＩＰ層１０によって形成され、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面に硬質クロムメッキ層２０が被覆されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイ本体に形成されたダイ流路の先端側にリップ部が設けられていて、前記ダイ流路に供給される塗工液又は溶融樹脂をリップ部から吐出するようにしたダイ（塗工ダイ又はＴダイ）及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｔダイを用いた押出機によって製造される樹脂フィルムは、特に光学用途などに使用されるものについては厚みの偏差やスジ状の欠陥のないものが求められている。このため、溶融樹脂の流路となるダイ流路は、滞留が生じないようにその内壁面が滑らかとされると共に、特に溶融材料が吐出するリップ部は、その先端のエッジ部がシャープエッジに形成され、しかも傷や摩耗が発生しないように硬度や強度、耐摩耗性の高い材料で形成されることが望まれる。
【０００３】
従来においては、ダイ流路の内壁面に溶融樹脂との摩擦を低減するための硬質クロムメッキを施す一方、リップ部には高硬度で耐摩耗性の高い超硬を例えば溶射によって被覆することが提案されている。しかし、ダイ流路内壁面に硬質クロムメッキを施すとともに、リップ部に超硬を被覆しようとすれば、リップ部の先端での硬質クロムメッキの密着性が悪いため、メッキ層にクラックが生じてしまい、成形される樹脂フィルムに傷を発生される原因となる。そのため、メッキ処理した後に、溶射予定部分のメッキ層を研削加工等により剥がしてから溶射を行うようにすると、メッキ部分と溶射部分との継ぎ目に割れ目が発生し、接続不良を起こし易く、樹脂の流動を妨げるおそれがある。また、溶射によって超硬を被覆する場合は、ＷＣを主成分とする超硬粉末材料う溶融して吹き付けることになるので、溶射後に研削・研摩加工を施してエッジ部を仕上げる際に粉末材料の粒子の剥がれやクラックが発生し易くなる。
【０００４】
そこで、リップ部を超硬合金により形成して、これをダイ本体に取り付けるようにしたＴダイが従来提案されている。このように超硬合金製のリップ部をダイ本体に取り付けたＴダイによれば、上記のような剥がれやクラックを生じることがなく、また高い摩耗性や耐食性、強度を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のような超硬合金のリップ部材をダイ本体に取り付けた塗工ダイでは、焼結体の中に微細な気孔が残留していて、この結晶体を研削すると、ピンホールが多く見られることから、表面粗度の点で問題があって、高精度の塗布が要求されるような液晶ディスプレイパネルの製造工程などには使用することができない。また、超硬合金のリップ部材は、母材であるダイ本体に対しロウ付けや溶接によって接合されるから、接合部において溶接欠陥やロウ付け欠陥、接合強度の低下などの影響によって接合部の摩耗や変形が大きいため、上記同様に高い精度が要求される液晶ディスプレイパネルの製造工程などでの使用ができない。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑み、超硬合金製のリップ部材に代えて、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing の略称で、熱間等方圧加圧と言う）処理により任意の厚みでダイ本体の母材に粉末合金を直接拡散接合したＨＩＰ層からなるリップ部とすることによって、リップ部の組織が緻密化され、表面粗度を高精度に仕上げることができると共に、接合部の強度低下や接合欠陥の発生がなく、しかもエッジ部が高精度のシャープエッジに仕上げられ、しかも耐食性及び耐摩耗性が良好となるダイ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明は、ダイ本体４に形成されたダイ流路５の先端側にリップ部６，６が設けられ、前記ダイ流路５に供給される塗工液又は溶融樹脂をリップ部６から吐出するダイ１，１１であって、リップ部６が、ＨＩＰ処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材に直接拡散接合させたＨＩＰ層１０によって形成され、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面に硬質クロムメッキ層２０又は無電解ニッケルメッキ層が被覆されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２は、請求項１に記載のダイにおいて、ＨＩＰ処理される合金粉末はニッケル系合金又はコバルト系合金からなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３は、請求項１又は２に記載のダイにおいて、ダイ本体４の母材は、オーステナイト／フェライトの２相系ステンレスからなることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れかに記載のダイの製造方法であって、前記リップ部６を、ＨＩＰ処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材に直接拡散接合させたＨＩＰ層１０によって形成し、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面に硬質クロムメッキ層２０又は無電解ニッケルメッキ層を被覆することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、リップ部６が、ＨＩＰ処理によって耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材に任意の厚みで拡散接合させたＨＩＰ層１０により形成されているから、合金粉末のＨＩＰ処理によりリップ部８の組織が緻密化され、超硬合金製焼結体のように内部に気孔が残留することがなくなり、研削やラップ時にピンホールを発生することがなく、接合部の強度低下や結合欠陥の発生もなく、リップ部６の表面粗度が大幅に改善されると共に、エッジ部をシャープエッジに仕上げることができる。また、ダイ流路５を全てＨＩＰ層１０によって形成しようとした場合は、ダイの製造コストが非常に高騰することになるが、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４の内壁面には、ＨＩＰ処理よりはるかに安い硬質クロムメッキ層２０又は無電解ニッケルメッキ層が被覆されるから、塗工液又は溶融樹脂との摩擦を低減することができながら、ダイの製造コストの軽減化が図られる。
【００１２】
硬質クロムメッキは、摩擦係数が小さく非常に滑りが良好で、他の物質が付着し難く、防錆力をもったメッキであるため、溶融樹脂や塗工液との摩擦を低減し、摩擦性の強い溶融樹脂や塗工液を使用した場合でも、ダイ流路５の接液部に傷、摩耗を発生することがなく、永続的に使用することができる。また、無電解ニッケルメッキ層は、母材との密着性が良く、硬質クロムメッキ層２０と同等の優れた耐摩耗性を有する。
【００１３】
また、リップ部６は、合金粉末がＨＩＰ処理によってダイ本体４の母材と任意の厚さで拡散接合したＨＩＰ層１０によって形成されたものであるから、超硬合金製リップ部を母材に取り付けて構成されるリップ部に比べ、母材との接合強度が格段に大きくなる。またリップ部６を形成するＨＩＰ層１０は、少なくとも数ミリから数十ミリの厚さを有するから、補修研削加工することにより繰り返し使用可能である。
【００１４】
請求項２に係る発明のように、ＨＩＰ処理される合金粉末がニッケル系合金又はコバルト系合金からなる場合は、耐食性がより一層良好となる。
【００１５】
請求項３に係る発明のように、ダイ本体の母材がオーステナイト／フェライトの２相系ステンレスからなる場合は、ＨＩＰ処理によってダイ本体の母材と拡散接合する合金粉末の熱膨張率が近いため、熱膨張差に起因する曲がり変形が少なくなる。
【００１６】
請求項４に係るダイの製造方法によれば、ダイ本体４のリップ部６を、ＨＩＰ処理によって耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材に任意の厚みで拡散接合させたＨＩＰ層１０によって形成するから、合金粉末のＨＩＰ処理によりリップ部８の組織が緻密化され、超硬合金製焼結体のように内部に気孔が残留することがなくなり、研削やラップ時にピンホールを発生することがなく、接合部の強度低下や結合欠陥の発生もなく、リップ部６の表面粗度が大幅に改善されると共に、エッジ部をシャープエッジに仕上げることができる。またダイ流路５を全てＨＩＰ層１０によって形成しようとした場合は、ダイの製造コストが非常に高騰することになるが、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４の内壁面には、ＨＩＰ処理よりもはるかに安い硬質クロムメッキ層２０又は無電解ニッケルメッキ層を被覆するから、塗工液又は溶融樹脂との摩擦を低減することができながら、ダイの製造コストの軽減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るＴダイを示すもので、(a) は一対のダイからなるダイ本体の一方のダイを合わせ面側から見た正面図、(b) は(a) のＡ−Ａ線断面図、(c) は一対のダイを突き合わせてダイ本体を形成してなるＴダイの断面図である。
【図２】(a) は本発明に係る塗工ダイを示す断面図、(b) は(a) のＢ−Ｂ線断面図、(c) は(a) のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】(a) 〜(d) はＨＩＰ処理を説明する説明図である。
【図４】塗工ダイの製造方法を示すもので、(a-1) は内壁面先端部にＨＩＰ層によって形成されたリップ部を有する片方のダイ素材を合わせ面側から見た正面図、(a-2) は同ダイ素材の断面図であり、(b-1) はアンダーカットされたダイ素材の正面図、(a-2) は断面図であり、(c-1) はダイ素材の内壁面のほぼ全域に硬質クロムメッキ層を被覆した状態の正面図、(c-2) はその断面図である。
【図５】(a) はＨＩＰ層と硬質クロムメッキ層とを面一にするために研削加工する研削加工ラインを示すダイ素材の断面説明図であり、(b-1) は研削加工後のダイ部材の正面図、(b-2) はその断面図であり、(c) は一対のダイ部材を互いに突き合わせて形成したダイ本体４からなる塗工ダイの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の好適な一実施形態を図面に基づいて説明すると、図１の(c) は本発明に係るダイの一実施形態であるＴダイ１を示したもので、このＴダイ１は、一対のダイ部材２，３からなるダイ本体４を有し、両ダイ部材２，３間にダイ流路５が形成され、そしてダイ流路５の先端側にリップ部６，６が設けられ、ダイ流路５の後端側にはマニホールド７が設けられ、マニホールド７の中央部に溶融樹脂流入口８が設けられている。従って、このＴダイ１では、流入口８から流入された溶融樹脂は、マニホールド７に一旦溜められてダイ幅方向に広げられた状態でリップ流路部９に流れ込み、先端部のリップ部６，６間を通ってリップ口１７から吐出することによって膜状に押し出されるようになっている。図２の(a) は一方のダイ部材２を合わせ面側から見た正面図であり、(b) (a) のＡ−Ａ線断面図である。
【００１９】
このＴダイ１の特徴は、各リップ部６が、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をＨＩＰ（熱間等方圧加圧）処理によって、母材であるダイ部材２，３と拡散接合したＨＩＰ層１０によって形成され、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ部材２，３の内壁面に硬質クロムメッキ層２０が被覆されている点であり、このＨＩＰ層１０を各図面には梨地模様で示している。
【００２０】
図２は本発明に係るダイの他の実施形態である塗工ダイ１１を示したもので、この塗工ダイ１１は、上下一対のダイ部材２，３からなるダイ本体４を有し、両ダイ部材２，３間にはダイ流路５が設けられ、下ダイ部材３には、外部から塗工液が供給される塗工液供給路１４と、この供給路１４からの塗工液を一旦溜めた後、ダイ幅方向に広げるマニホールド７が設けてある。これら塗工液供給路１４及びマニホールド７はダイ流路５の一部を形成するもので、ダイ流路５の先端側にはリップ部６，６が設けられる。
【００２１】
両ダイ部材２，３の合わせ面には、マニホールド７の後側に対向する位置及び幅方向両端部に、基部１５ａと両袖部１５ｂ，１５ｂとで平面視略コ字状に形成した厚さｔのライナー１５を取り付け、このコ字状ライナー１５により塞がれた部分を除いて、下ダイ部材３の上面３ｏと上ダイ部材２の下面２ｏとの間には、厚さがｔ、幅がＷ１のリップ流路部９（図２の(a) 〜(c) 参照）を形成し、このリップ流路部９の先端に位置するリップ部６のリップ口１７から塗工液を吐出するようになっている。
【００２２】
この塗工ダイ１１も、各リップ部６が、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をＨＩＰ（熱間等方圧加圧）処理により、母材であるダイ部材２，３と拡散接合したＨＩＰ層１０により形成され、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面に硬質クロムメッキ層２０が被覆されている点を特徴とする。このＨＩＰ層１０を図２の(a) 〜(c) には梨地模様で示している。
【００２３】
次に、上述したＴダイ１及び塗工ダイ１１のうちの塗工ダイ１１の製造方法について図３〜図４を参照しながら説明する。
【００２４】
図３の(a) 〜(d) はＨＩＰ処理を説明する説明図であり、図４の(a-1) は内壁面先端部に合金粉末をＨＩＰ処理して形成されたＨＩＰ層１０を有する片方のダイ素材１２を合わせ面側から見た正面図、(a-2) はダイ素材１２の断面図であり、(b-1) はアンダーカットされたダイ素材１２の正面図、(a-2) は断面図であり、(c-1) はダイ素材１２の内壁面の略全域に硬質クロムメッキ層２０を被覆した状態の正面図、(c-2) はその断面図である。尚、上下両ダイ素材１２，１３は同じ方法で製作されるため、(a-1) 〜(b-2) には、一方のダイ素材１２のみ示し、他方のダイ部材１３は省略している。
【００２５】
ダイ素材１２，１３は、ＨＩＰ層１０の合金粉末に使用されるニッケル系合金粉末又はコバルト系合金粉末と熱膨張率の近いＳＵＳ３２９Ｊ１〜４（オーステナイト／フェライトの２相系ステンレス）が好ましい。
【００２６】
また、材料的により安価なダイを製造するには、母材であるダイ素材１２，１３の材料として、ＳＣＭ４４０系の材料を使用することにより、更にコストの低減化が図られる。また母材材料として、ＳＣＭ４３５や４４０系の構造用合金鋼を使用することによって、硬質クロムメッキ処理が有効に生かされる。
【００２７】
図４の(a-1) ，(a-2) に示すようにダイ素材１２，１３の内壁面先端部に合金粉末のＨＩＰ処理によりＨＩＰ層１０を形成する方法について、図３の(a) 〜(d) を参照して説明すると、先ず図３の(a) に示すように、両ダイ素材１２，１３の互いの合わせ面側の夫々先端部位に形成した合金粉末用凹部３１，３１に、夫々耐熱性離型材が塗布された中子型３２，３２を収納した状態で両ダイ素材１２，１３を突き合わせ、この突き合わさった両ダイ素材１２，１３を溶接により仮止めしてカプセル３３を形成し、このカプセル３３の粉末供給口３４より各ダイ素材１２，１３の合金粉末用凹部３１，３１に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末３５を充填し、粉末供給口３４を塞ぎ板３６で塞いで脱気密封し、図３の(a) に示す状態とする。
【００２８】
耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末としては、ニッケル系合金粉末又はコバルト系合金粉末が使用される。ニッケル系合金粉末として好ましいものは、その構成元素比率が、ニッケル６９．７５重量％、クロム１６．５重量％、ホウ素３．３重量％、珪素４．０重量％、炭素０．６５重量％、鉄３．５重量％、モリブデン３．０重量％及び銅２．３重量％からなるものである。他の好ましいニッケル系合金粉末は、ニッケル５８．２重量％、クロム１８．０重量％、ホウ素３．３重量％、珪素３．７重量％、炭素０．８重量％、鉄１．５重量％、モリブデン２．５重量％及びタングステン１２．０重量％からなるものである。更に他の好ましいニッケル系合金粉末は、ニッケル５０．０５重量％、クロム１９．０重量％、ホウ素３．０重量％、珪素３．１重量％、炭素０．８５重量％、鉄１．５重量％、モリブデン２．５重量％及びタングステン２０．０重量％からなるものである。一方、コバルト系合金粉末として好ましいものは、その構成元素比率が、コバルト４５．７重量％、クロム１９．０重量％、タングステン１５．０重量％、銅１．３重量％、ニッケル１３．０重量％、ホウ素３．０重量％及び珪素３．０重量％からなるものである。
【００２９】
それから、カプセル３３を、図３の(b) に示すようにＨＩＰ（熱間等方圧加圧）装置の処理室３７に入れて、例えば１３００℃、１３００Kgf/cm2 の高温高圧下でＨＩＰ処理を行うことにより、図３の(c) に示すように、ダイ素材１２，１３の夫々内壁面先端部に合金粉末が拡散接合されたＨＩＰ層１０を形成する。このＨＩＰ層は、上記のような構成元素比率のニッケル系合金又はコバルト系合金からなる硬度ＨＲＣ５７〜７２の硬質層である。
【００３０】
上記のようにＨＩＰ処理によって両ダイ素材１２，１３の夫々内壁面先端部にＨＩＰ層１０を形成したカプセル３３を図３の(c) に示すように解体し、各ダイ素材１２，１３の中子型３２を取り外した後、所要の形状となるように適宜に切断及び切削加工を施して、図３の(d) に示す状態とする。このダイ素材１２，１３のＨＩＰ層１０部分がダイ部材２，３のリップ部６となる。尚、図３の(d) に示すダイ素材１２，１３と、図４の(a-1) ，(a-2) に示すダイ素材１２，１３とでは、形成されたＨＩＰ層１０の位置関係が上下逆となっている。
【００３１】
図４の(a-1) ，(a-2) に示すように内面側先端部にＨＩＰ層１０を形成したダイ素材１２，１３には、リップ部６となるＨＩＰ層１０以外のダイ素材１２，１３内面側に表面処理である硬質クロムメッキ処理を行うための、図４の(b-2) に示すような所要カット量ｗのアンダーカット処理を切断加工によって行う。図４の(b-2) には、アンダーカット部を１６で示す。尚、このアンダーカット処理は、図示のように、ダイ素材１２，１３と境を接するＨＩＰ層１０の部分も行い、従ってアンダーカット部１６は、ＨＩＰ層１０の一部も含むものとする。アンダーカット処理におけるアンダーカット量ｗは、この後に行う硬質クロムメッキのメッキ層２０の厚みを考慮して適宜に設定することができる。
【００３２】
上記のようにアンダーカット処理を行ったダイ素材１２，１３の内面側全域とＨＩＰ層１０の一部とにわたって硬質クロムメッキ層２０が被覆されるように、硬質クロムメッキを行い、図４の(c-1) ，(c-2) に示す状態とする。メッキ層２０の厚みは、この後に研削加工を行うことから、最終厚みよりも十分に厚い、例えば１００μｍ程度とされる。この場合、ダイ素材１２，１３及びＨＩＰ層１０のメッキ不要部分には、適宜にメッキ防止手段を施すことができる。また、ダイ素材１２，１３及びＨＩＰ層１０の全体が硬質クロムメッキ層２０で覆われるようにメッキして、後工程でメッキ不要部を研削加工等によって除去するようにすることもできる。
【００３３】
こうしてダイ素材１２，１３の内面側全域とリップ部６を形成するＨＩＰ層１０の一部とにわたって硬質クロムメッキ層２０を被覆した後に、ダイ素材１２，１３の内面側に被覆された硬質クロムメッキ層２０とＨＩＰ層１０とが面一になるように研削加工を行う。図５の(a) の断面図には研削最終ラインをＧで示し、このラインＧまで硬質クロムメッキ層２０及びＨＩＰ層１０う研削することによって、図５の(b-1) ，(b-2) に示すように、ダイ素材１２，１３内面側の硬質クロムメッキ層２０と、リップ部６を形成するＨＩＰ層１０とを面一にすることができる。その後、必要に応じて鏡面研削加工や鏡面加工を行う。
【００３４】
上記のようにダイ素材１２，１３内面側のクロムメッキ層２０とリップ部６のＨＩＰ層１０とを面一に仕上げた後、ダイ素材１２，１３全体を所要形状に切削、研削及び鏡面加工（バフを含む）することによって、塗工ダイ用の上ダイ部材２及び下ダイ部材３を形成し、また下ダイ部材３には塗工液供給路１４及びマニホールド７を形成する。しかして、図５の(c) は、上ダイ部材２と下ダイ部材３とを互いに突き合わせてダイ本体４を形成すると共に、ダイ本体４内にダイ流路５を形成し、ダイ流路５の先端側のリップ部６，６を形成することによって製造された塗工ダイ１１を示したものである。
【００３５】
本発明の方法によってＴダイ１及び塗工ダイ１１を製造するのに、基本的には、図３〜図５によって説明した塗工ダイ１１の製造方法の実施形態のように、ダイ素材１２，１３に対するＨＩＰ処理及び硬質クロムメッキ処理を行った後に、ダイ素材１２，１３全体の形状加工を行って、最終形状の塗工ダイ１１を形成するが、ＨＩＰ処理及びメッキ処理を行う前に形状加工を行ってもよい。その場合、ダイ素材１２，１３上へのＨＩＰ層１０の残留と硬質クロムメッキ層２０の残留状態を計算した上で形状加工を行う必要がある。
【００３６】
上記のように硬質クロムメッキ処理の前に、ＨＩＰ層２０部分を含めたダイ素材の形状加工は、Ｔダイを製造する場合は、樹脂流動口から流出口の先端エッジまでの機械加工や研削加工を完了した後で硬質クロムメッキ処理を行う。この場合、硬質クロムメッキ層の残留量を考慮して、メッキ処理前の機械加工や研削加工を行う（図４の(b-1) ，(b-2) 参照）。硬質クロムメッキ処理後は、図５の(b-1) ，(b-2) で説明したように、硬質クロムメッキ層２０とＨＩＰ層１０部分とを面一に研削加工し、鏡面研削加工、鏡面ラップ加工を行えばよい。また、三次元的形状のマニホールド部や、溶融樹脂又は塗工液の流動部も、硬質クロムメッキ処理部は、バフ加工によって鏡面加工ができる。
【００３７】
以上説明した本発明に係るＴダイ１や塗工ダイ１１によれば、ダイ本体４のリップ部６が、ＨＩＰ処理によって耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材と任意の厚みで拡散接合したＨＩＰ層１０により形成されているから、合金粉末のＨＩＰ処理によりリップ部８の組織が緻密化され、超硬合金製焼結体のように内部に気孔が残留することがなくなり、研削やラップ時にピンホールを発生することがなく、接合部の強度低下や結合欠陥の発生もなく、リップ部６の表面粗度が大幅に改善されるとともに、エッジ部であるリップ部６のリップ口１７を１μｍ単位のシャープエッジに仕上げることができる。因に、リップ部６の表面粗度は、リップ部６のエッジ部であるリップ口１７でＲｙ０．１μｍに仕上げることが可能となり、またラップ仕上げにおいて更に表面粗度を細かくすることができる。
【００３８】
また、仮に、ダイ本体４のダイ流路５を全てＨＩＰ層１０によって形成したとすれば、ダイの製造コストが非常に高騰することになるが、本発明に係るダイ１，１１のように、リップ部６のみをＨＩＰ層１０によって形成し、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面は、ＨＩＰ処理よりもはるかに安い硬質クロムメッキで被覆するようにすることによって、ダイの製造コストの軽減化を図ることができる。
【００３９】
硬質クロムメッキは、摩擦係数が小さく非常に滑りが良好で、他の物質が付着し難く、防錆力をもったメッキであるため、溶融樹脂や塗工液との摩擦を低減し、摩擦性の強い溶融樹脂や塗工液を使用した場合でも、ダイ流路５の接液部に傷、摩耗を発生することがなく、永続的に使用することができる。
【００４０】
また、リップ部６は、合金粉末がＨＩＰ処理によってダイ本体４の母材と任意の厚みで拡散接合したＨＩＰ層１０により形成されたものであるから、超硬合金製のものを取り付けて構成されるリップ部に比べると、母材との接合強度が格段に大きくなる。またリップ部６を形成するＨＩＰ層１０は、少なくとも数ミリから数十ミリの厚さを有するものであるため、補修研削加工により繰り返し使用でき、ＨＩＰ層１０がなくなるまで何度でも加工できる。硬質クロムメッキ層２０は、安価で復元することができる。
【００４１】
以上の実施形態では、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面に硬質クロムメッキ層２０を被覆するようにしているが、この硬質クロムメッキ層２０に代え、無電解ニッケルメッキ処理によって、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面にニッケルメッキ層を被覆形成してもよい。無電解ニッケルメッキ処理は、電気を使用しないでメッキする処理のことで、メッキの膜厚が均一につくため、メッキ液が浸漬していれば、複雑な形状、寸法精度を有するものに適している。この無電解ニッケルメッキ処理により形成されるメッキ層は、母材との密着性が良く、メッキ膜厚が均一となり、また硬質クロムメッキ層２０と同等の優れた耐摩耗性を有し、そしてまた耐食性も優れている。
【符号の説明】
【００４２】
１ 塗工ダイ
２ 上ダイ部材
３ 下ダイ部材
４ ダイ本体
５ ダイ流路
６ リップ部
７ マニホールド
９ リップ流路部
１０ ＨＩＰ層
１１ 塗工ダイ
１２，１３ ダイ素材
２０ 硬質クロムメッキ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイ本体に形成されたダイ流路の先端側にリップ部が設けられていて、前記ダイ流路に供給される塗工液又は溶融樹脂をリップ部から吐出するようにしたダイ（塗工ダイ又はＴダイ）及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｔダイを用いた押出機によって製造される樹脂フィルムは、特に光学用途などに使用されるものについては厚みの偏差やスジ状の欠陥のないものが求められている。このため、溶融樹脂の流路となるダイ流路は、滞留が生じないようにその内壁面が滑らかとされると共に、特に溶融材料が吐出するリップ部は、その先端のエッジ部がシャープエッジに形成され、しかも傷や摩耗が発生しないように硬度や強度、耐摩耗性の高い材料で形成されることが望まれる。
【０００３】
従来においては、ダイ流路の内壁面に溶融樹脂との摩擦を低減するための硬質クロムメッキを施す一方、リップ部には高硬度で耐摩耗性の高い超硬を例えば溶射によって被覆することが提案されている。しかし、ダイ流路内壁面に硬質クロムメッキを施すとともに、リップ部に超硬を被覆しようとすれば、リップ部の先端での硬質クロムメッキの密着性が悪いため、メッキ層にクラックが生じてしまい、成形される樹脂フィルムに傷を発生される原因となる。そのため、メッキ処理した後に、溶射予定部分のメッキ層を研削加工等により剥がしてから溶射を行うようにすると、メッキ部分と溶射部分との継ぎ目に割れ目が発生し、接続不良を起こし易く、樹脂の流動を妨げるおそれがある。また、溶射によって超硬を被覆する場合は、ＷＣを主成分とする超硬粉末材料う溶融して吹き付けることになるので、溶射後に研削・研摩加工を施してエッジ部を仕上げる際に粉末材料の粒子の剥がれやクラックが発生し易くなる。
【０００４】
そこで、リップ部を超硬合金により形成して、これをダイ本体に取り付けるようにしたＴダイが従来提案されている。このように超硬合金製のリップ部をダイ本体に取り付けたＴダイによれば、上記のような剥がれやクラックを生じることがなく、また高い摩耗性や耐食性、強度を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のような超硬合金のリップ部材をダイ本体に取り付けた塗工ダイでは、焼結体の中に微細な気孔が残留していて、この結晶体を研削すると、ピンホールが多く見られることから、表面粗度の点で問題があって、高精度の塗布が要求されるような液晶ディスプレイパネルの製造工程などには使用することができない。また、超硬合金のリップ部材は、母材であるダイ本体に対しロウ付けや溶接によって接合されるから、接合部において溶接欠陥やロウ付け欠陥、接合強度の低下などの影響によって接合部の摩耗や変形が大きいため、上記同様に高い精度が要求される液晶ディスプレイパネルの製造工程などでの使用ができない。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑み、超硬合金製のリップ部材に代えて、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing の略称で、熱間等方圧加圧と言う）処理により任意の厚みでダイ本体の母材に粉末合金を直接拡散接合したＨＩＰ層からなるリップ部とすることによって、リップ部の組織が緻密化され、表面粗度を高精度に仕上げることができると共に、接合部の強度低下や接合欠陥の発生がなく、しかもエッジ部が高精度のシャープエッジに仕上げられ、しかも耐食性及び耐摩耗性が良好となるダイ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明は、ダイ本体４に形成されたダイ流路５の先端側にリップ部６，６が設けられ、前記ダイ流路５に供給される塗工液又は溶融樹脂をリップ部６から吐出するダイ１，１１であって、リップ部６が、ＨＩＰ処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材に直接拡散接合させたＨＩＰ層１０によって形成され、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面に硬質クロムメッキ層２０又は無電解ニッケルメッキ層が被覆されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２は、請求項１に記載のダイにおいて、ＨＩＰ処理される合金粉末はニッケル系合金又はコバルト系合金からなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３は、請求項１又は２に記載のダイにおいて、ダイ本体４の母材は、オーステナイト／フェライトの２相系ステンレスからなることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れかに記載のダイの製造方法であって、前記リップ部６を、ＨＩＰ処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材に直接拡散接合させたＨＩＰ層１０によって形成し、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面に硬質クロムメッキ層２０又は無電解ニッケルメッキ層を被覆することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、リップ部６が、ＨＩＰ処理によって耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材に任意の厚みで拡散接合させたＨＩＰ層１０により形成されているから、合金粉末のＨＩＰ処理によりリップ部８の組織が緻密化され、超硬合金製焼結体のように内部に気孔が残留することがなくなり、研削やラップ時にピンホールを発生することがなく、接合部の強度低下や結合欠陥の発生もなく、リップ部６の表面粗度が大幅に改善されると共に、エッジ部をシャープエッジに仕上げることができる。また、ダイ流路５を全てＨＩＰ層１０によって形成しようとした場合は、ダイの製造コストが非常に高騰することになるが、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４の内壁面には、ＨＩＰ処理よりはるかに安い硬質クロムメッキ層２０又は無電解ニッケルメッキ層が被覆されるから、塗工液又は溶融樹脂との摩擦を低減することができながら、ダイの製造コストの軽減化が図られる。
【００１２】
硬質クロムメッキは、摩擦係数が小さく非常に滑りが良好で、他の物質が付着し難く、防錆力をもったメッキであるため、溶融樹脂や塗工液との摩擦を低減し、摩擦性の強い溶融樹脂や塗工液を使用した場合でも、ダイ流路５の接液部に傷、摩耗を発生することがなく、永続的に使用することができる。また、無電解ニッケルメッキ層は、母材との密着性が良く、硬質クロムメッキ層２０と同等の優れた耐摩耗性を有する。
【００１３】
また、リップ部６は、合金粉末がＨＩＰ処理によってダイ本体４の母材と任意の厚さで拡散接合したＨＩＰ層１０によって形成されたものであるから、超硬合金製リップ部を母材に取り付けて構成されるリップ部に比べ、母材との接合強度が格段に大きくなる。またリップ部６を形成するＨＩＰ層１０は、少なくとも数ミリから数十ミリの厚さを有するから、補修研削加工することにより繰り返し使用可能である。
【００１４】
請求項２に係る発明のように、ＨＩＰ処理される合金粉末がニッケル系合金又はコバルト系合金からなる場合は、耐食性がより一層良好となる。
【００１５】
請求項３に係る発明のように、ダイ本体の母材がオーステナイト／フェライトの２相系ステンレスからなる場合は、ＨＩＰ処理によってダイ本体の母材と拡散接合する合金粉末の熱膨張率が近いため、熱膨張差に起因する曲がり変形が少なくなる。
【００１６】
請求項４に係るダイの製造方法によれば、ダイ本体４のリップ部６を、ＨＩＰ処理によって耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材に任意の厚みで拡散接合させたＨＩＰ層１０によって形成するから、合金粉末のＨＩＰ処理によりリップ部８の組織が緻密化され、超硬合金製焼結体のように内部に気孔が残留することがなくなり、研削やラップ時にピンホールを発生することがなく、接合部の強度低下や結合欠陥の発生もなく、リップ部６の表面粗度が大幅に改善されると共に、エッジ部をシャープエッジに仕上げることができる。またダイ流路５を全てＨＩＰ層１０によって形成しようとした場合は、ダイの製造コストが非常に高騰することになるが、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４の内壁面には、ＨＩＰ処理よりもはるかに安い硬質クロムメッキ層２０又は無電解ニッケルメッキ層を被覆するから、塗工液又は溶融樹脂との摩擦を低減することができながら、ダイの製造コストの軽減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るＴダイを示すもので、(a) は一対のダイからなるダイ本体の一方のダイを合わせ面側から見た正面図、(b) は(a) のＡ−Ａ線断面図、(c) は一対のダイを突き合わせてダイ本体を形成してなるＴダイの断面図である。
【図２】(a) は本発明に係る塗工ダイを示す断面図、(b) は(a) のＢ−Ｂ線断面図、(c) は(a) のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】(a) 〜(d) はＨＩＰ処理を説明する説明図である。
【図４】塗工ダイの製造方法を示すもので、(a-1) は内壁面先端部にＨＩＰ層によって形成されたリップ部を有する片方のダイ素材を合わせ面側から見た正面図、(a-2) は同ダイ素材の断面図であり、(b-1) はアンダーカットされたダイ素材の正面図、(a-2) は断面図であり、(c-1) はダイ素材の内壁面のほぼ全域に硬質クロムメッキ層を被覆した状態の正面図、(c-2) はその断面図である。
【図５】(a) はＨＩＰ層と硬質クロムメッキ層とを面一にするために研削加工する研削加工ラインを示すダイ素材の断面説明図であり、(b-1) は研削加工後のダイ部材の正面図、(b-2) はその断面図であり、(c) は一対のダイ部材を互いに突き合わせて形成したダイ本体４からなる塗工ダイの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の好適な一実施形態を図面に基づいて説明すると、図１の(c) は本発明に係るダイの一実施形態であるＴダイ１を示したもので、このＴダイ１は、一対のダイ部材２，３からなるダイ本体４を有し、両ダイ部材２，３間にダイ流路５が形成され、そしてダイ流路５の先端側にリップ部６，６が設けられ、ダイ流路５の後端側にはマニホールド７が設けられ、マニホールド７の中央部に溶融樹脂流入口８が設けられている。従って、このＴダイ１では、流入口８から流入された溶融樹脂は、マニホールド７に一旦溜められてダイ幅方向に広げられた状態でリップ流路部９に流れ込み、先端部のリップ部６，６間を通ってリップ口１７から吐出することによって膜状に押し出されるようになっている。図２の(a) は一方のダイ部材２を合わせ面側から見た正面図であり、(b) (a) のＡ−Ａ線断面図である。
【００１９】
このＴダイ１の特徴は、各リップ部６が、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をＨＩＰ（熱間等方圧加圧）処理によって、母材であるダイ部材２，３と拡散接合したＨＩＰ層１０によって形成され、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ部材２，３の内壁面に硬質クロムメッキ層２０が被覆されている点であり、このＨＩＰ層１０を各図面には梨地模様で示している。
【００２０】
図２は本発明に係るダイの他の実施形態である塗工ダイ１１を示したもので、この塗工ダイ１１は、上下一対のダイ部材２，３からなるダイ本体４を有し、両ダイ部材２，３間にはダイ流路５が設けられ、下ダイ部材３には、外部から塗工液が供給される塗工液供給路１４と、この供給路１４からの塗工液を一旦溜めた後、ダイ幅方向に広げるマニホールド７が設けてある。これら塗工液供給路１４及びマニホールド７はダイ流路５の一部を形成するもので、ダイ流路５の先端側にはリップ部６，６が設けられる。
【００２１】
両ダイ部材２，３の合わせ面には、マニホールド７の後側に対向する位置及び幅方向両端部に、基部１５ａと両袖部１５ｂ，１５ｂとで平面視略コ字状に形成した厚さｔのライナー１５を取り付け、このコ字状ライナー１５により塞がれた部分を除いて、下ダイ部材３の上面３ｏと上ダイ部材２の下面２ｏとの間には、厚さがｔ、幅がＷ１のリップ流路部９（図２の(a) 〜(c) 参照）を形成し、このリップ流路部９の先端に位置するリップ部６のリップ口１７から塗工液を吐出するようになっている。
【００２２】
この塗工ダイ１１も、各リップ部６が、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をＨＩＰ（熱間等方圧加圧）処理により、母材であるダイ部材２，３と拡散接合したＨＩＰ層１０により形成され、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面に硬質クロムメッキ層２０が被覆されている点を特徴とする。このＨＩＰ層１０を図２の(a) 〜(c) には梨地模様で示している。
【００２３】
次に、上述したＴダイ１及び塗工ダイ１１のうちの塗工ダイ１１の製造方法について図３〜図４を参照しながら説明する。
【００２４】
図３の(a) 〜(d) はＨＩＰ処理を説明する説明図であり、図４の(a-1) は内壁面先端部に合金粉末をＨＩＰ処理して形成されたＨＩＰ層１０を有する片方のダイ素材１２を合わせ面側から見た正面図、(a-2) はダイ素材１２の断面図であり、(b-1) はアンダーカットされたダイ素材１２の正面図、(a-2) は断面図であり、(c-1) はダイ素材１２の内壁面の略全域に硬質クロムメッキ層２０を被覆した状態の正面図、(c-2) はその断面図である。尚、上下両ダイ素材１２，１３は同じ方法で製作されるため、(a-1) 〜(b-2) には、一方のダイ素材１２のみ示し、他方のダイ部材１３は省略している。
【００２５】
ダイ素材１２，１３は、ＨＩＰ層１０の合金粉末に使用されるニッケル系合金粉末又はコバルト系合金粉末と熱膨張率の近いＳＵＳ３２９Ｊ１〜４（オーステナイト／フェライトの２相系ステンレス）が好ましい。
【００２６】
また、材料的により安価なダイを製造するには、母材であるダイ素材１２，１３の材料として、ＳＣＭ４４０系の材料を使用することにより、更にコストの低減化が図られる。また母材材料として、ＳＣＭ４３５や４４０系の構造用合金鋼を使用することによって、硬質クロムメッキ処理が有効に生かされる。
【００２７】
図４の(a-1) ，(a-2) に示すようにダイ素材１２，１３の内壁面先端部に合金粉末のＨＩＰ処理によりＨＩＰ層１０を形成する方法について、図３の(a) 〜(d) を参照して説明すると、先ず図３の(a) に示すように、両ダイ素材１２，１３の互いの合わせ面側の夫々先端部位に形成した合金粉末用凹部３１，３１に、夫々耐熱性離型材が塗布された中子型３２，３２を収納した状態で両ダイ素材１２，１３を突き合わせ、この突き合わさった両ダイ素材１２，１３を溶接により仮止めしてカプセル３３を形成し、このカプセル３３の粉末供給口３４より各ダイ素材１２，１３の合金粉末用凹部３１，３１に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末３５を充填し、粉末供給口３４を塞ぎ板３６で塞いで脱気密封し、図３の(a) に示す状態とする。
【００２８】
耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末としては、ニッケル系合金粉末又はコバルト系合金粉末が使用される。ニッケル系合金粉末として好ましいものは、その構成元素比率が、ニッケル６９．７５重量％、クロム１６．５重量％、ホウ素３．３重量％、珪素４．０重量％、炭素０．６５重量％、鉄３．５重量％、モリブデン３．０重量％及び銅２．３重量％からなるものである。他の好ましいニッケル系合金粉末は、ニッケル５８．２重量％、クロム１８．０重量％、ホウ素３．３重量％、珪素３．７重量％、炭素０．８重量％、鉄１．５重量％、モリブデン２．５重量％及びタングステン１２．０重量％からなるものである。更に他の好ましいニッケル系合金粉末は、ニッケル５０．０５重量％、クロム１９．０重量％、ホウ素３．０重量％、珪素３．１重量％、炭素０．８５重量％、鉄１．５重量％、モリブデン２．５重量％及びタングステン２０．０重量％からなるものである。一方、コバルト系合金粉末として好ましいものは、その構成元素比率が、コバルト４５．７重量％、クロム１９．０重量％、タングステン１５．０重量％、銅１．３重量％、ニッケル１３．０重量％、ホウ素３．０重量％及び珪素３．０重量％からなるものである。
【００２９】
それから、カプセル３３を、図３の(b) に示すようにＨＩＰ（熱間等方圧加圧）装置の処理室３７に入れて、例えば１３００℃、１３００Kgf/cm2 の高温高圧下でＨＩＰ処理を行うことにより、図３の(c) に示すように、ダイ素材１２，１３の夫々内壁面先端部に合金粉末が拡散接合されたＨＩＰ層１０を形成する。このＨＩＰ層は、上記のような構成元素比率のニッケル系合金又はコバルト系合金からなる硬度ＨＲＣ５７〜７２の硬質層である。
【００３０】
上記のようにＨＩＰ処理によって両ダイ素材１２，１３の夫々内壁面先端部にＨＩＰ層１０を形成したカプセル３３を図３の(c) に示すように解体し、各ダイ素材１２，１３の中子型３２を取り外した後、所要の形状となるように適宜に切断及び切削加工を施して、図３の(d) に示す状態とする。このダイ素材１２，１３のＨＩＰ層１０部分がダイ部材２，３のリップ部６となる。尚、図３の(d) に示すダイ素材１２，１３と、図４の(a-1) ，(a-2) に示すダイ素材１２，１３とでは、形成されたＨＩＰ層１０の位置関係が上下逆となっている。
【００３１】
図４の(a-1) ，(a-2) に示すように内面側先端部にＨＩＰ層１０を形成したダイ素材１２，１３には、リップ部６となるＨＩＰ層１０以外のダイ素材１２，１３内面側に表面処理である硬質クロムメッキ処理を行うための、図４の(b-2) に示すような所要カット量ｗのアンダーカット処理を切断加工によって行う。図４の(b-2) には、アンダーカット部を１６で示す。尚、このアンダーカット処理は、図示のように、ダイ素材１２，１３と境を接するＨＩＰ層１０の部分も行い、従ってアンダーカット部１６は、ＨＩＰ層１０の一部も含むものとする。アンダーカット処理におけるアンダーカット量ｗは、この後に行う硬質クロムメッキのメッキ層２０の厚みを考慮して適宜に設定することができる。
【００３２】
上記のようにアンダーカット処理を行ったダイ素材１２，１３の内面側全域とＨＩＰ層１０の一部とにわたって硬質クロムメッキ層２０が被覆されるように、硬質クロムメッキを行い、図４の(c-1) ，(c-2) に示す状態とする。メッキ層２０の厚みは、この後に研削加工を行うことから、最終厚みよりも十分に厚い、例えば１００μｍ程度とされる。この場合、ダイ素材１２，１３及びＨＩＰ層１０のメッキ不要部分には、適宜にメッキ防止手段を施すことができる。また、ダイ素材１２，１３及びＨＩＰ層１０の全体が硬質クロムメッキ層２０で覆われるようにメッキして、後工程でメッキ不要部を研削加工等によって除去するようにすることもできる。
【００３３】
こうしてダイ素材１２，１３の内面側全域とリップ部６を形成するＨＩＰ層１０の一部とにわたって硬質クロムメッキ層２０を被覆した後に、ダイ素材１２，１３の内面側に被覆された硬質クロムメッキ層２０とＨＩＰ層１０とが面一になるように研削加工を行う。図５の(a) の断面図には研削最終ラインをＧで示し、このラインＧまで硬質クロムメッキ層２０及びＨＩＰ層１０う研削することによって、図５の(b-1) ，(b-2) に示すように、ダイ素材１２，１３内面側の硬質クロムメッキ層２０と、リップ部６を形成するＨＩＰ層１０とを面一にすることができる。その後、必要に応じて鏡面研削加工や鏡面加工を行う。
【００３４】
上記のようにダイ素材１２，１３内面側のクロムメッキ層２０とリップ部６のＨＩＰ層１０とを面一に仕上げた後、ダイ素材１２，１３全体を所要形状に切削、研削及び鏡面加工（バフを含む）することによって、塗工ダイ用の上ダイ部材２及び下ダイ部材３を形成し、また下ダイ部材３には塗工液供給路１４及びマニホールド７を形成する。しかして、図５の(c) は、上ダイ部材２と下ダイ部材３とを互いに突き合わせてダイ本体４を形成すると共に、ダイ本体４内にダイ流路５を形成し、ダイ流路５の先端側のリップ部６，６を形成することによって製造された塗工ダイ１１を示したものである。
【００３５】
本発明の方法によってＴダイ１及び塗工ダイ１１を製造するのに、基本的には、図３〜図５によって説明した塗工ダイ１１の製造方法の実施形態のように、ダイ素材１２，１３に対するＨＩＰ処理及び硬質クロムメッキ処理を行った後に、ダイ素材１２，１３全体の形状加工を行って、最終形状の塗工ダイ１１を形成するが、ＨＩＰ処理及びメッキ処理を行う前に形状加工を行ってもよい。その場合、ダイ素材１２，１３上へのＨＩＰ層１０の残留と硬質クロムメッキ層２０の残留状態を計算した上で形状加工を行う必要がある。
【００３６】
上記のように硬質クロムメッキ処理の前に、ＨＩＰ層２０部分を含めたダイ素材の形状加工は、Ｔダイを製造する場合は、樹脂流動口から流出口の先端エッジまでの機械加工や研削加工を完了した後で硬質クロムメッキ処理を行う。この場合、硬質クロムメッキ層の残留量を考慮して、メッキ処理前の機械加工や研削加工を行う（図４の(b-1) ，(b-2) 参照）。硬質クロムメッキ処理後は、図５の(b-1) ，(b-2) で説明したように、硬質クロムメッキ層２０とＨＩＰ層１０部分とを面一に研削加工し、鏡面研削加工、鏡面ラップ加工を行えばよい。また、三次元的形状のマニホールド部や、溶融樹脂又は塗工液の流動部も、硬質クロムメッキ処理部は、バフ加工によって鏡面加工ができる。
【００３７】
以上説明した本発明に係るＴダイ１や塗工ダイ１１によれば、ダイ本体４のリップ部６が、ＨＩＰ処理によって耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体４の母材と任意の厚みで拡散接合したＨＩＰ層１０により形成されているから、合金粉末のＨＩＰ処理によりリップ部８の組織が緻密化され、超硬合金製焼結体のように内部に気孔が残留することがなくなり、研削やラップ時にピンホールを発生することがなく、接合部の強度低下や結合欠陥の発生もなく、リップ部６の表面粗度が大幅に改善されるとともに、エッジ部であるリップ部６のリップ口１７を１μｍ単位のシャープエッジに仕上げることができる。因に、リップ部６の表面粗度は、リップ部６のエッジ部であるリップ口１７でＲｙ０．１μｍに仕上げることが可能となり、またラップ仕上げにおいて更に表面粗度を細かくすることができる。
【００３８】
また、仮に、ダイ本体４のダイ流路５を全てＨＩＰ層１０によって形成したとすれば、ダイの製造コストが非常に高騰することになるが、本発明に係るダイ１，１１のように、リップ部６のみをＨＩＰ層１０によって形成し、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面は、ＨＩＰ処理よりもはるかに安い硬質クロムメッキで被覆するようにすることによって、ダイの製造コストの軽減化を図ることができる。
【００３９】
硬質クロムメッキは、摩擦係数が小さく非常に滑りが良好で、他の物質が付着し難く、防錆力をもったメッキであるため、溶融樹脂や塗工液との摩擦を低減し、摩擦性の強い溶融樹脂や塗工液を使用した場合でも、ダイ流路５の接液部に傷、摩耗を発生することがなく、永続的に使用することができる。
【００４０】
また、リップ部６は、合金粉末がＨＩＰ処理によってダイ本体４の母材と任意の厚みで拡散接合したＨＩＰ層１０により形成されたものであるから、超硬合金製のものを取り付けて構成されるリップ部に比べると、母材との接合強度が格段に大きくなる。またリップ部６を形成するＨＩＰ層１０は、少なくとも数ミリから数十ミリの厚さを有するものであるため、補修研削加工により繰り返し使用でき、ＨＩＰ層１０がなくなるまで何度でも加工できる。硬質クロムメッキ層２０は、安価で復元することができる。
【００４１】
以上の実施形態では、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面に硬質クロムメッキ層２０を被覆するようにしているが、この硬質クロムメッキ層２０に代え、無電解ニッケルメッキ処理によって、リップ部６以外のダイ流路５を形成するダイ本体４内壁面にニッケルメッキ層を被覆形成してもよい。無電解ニッケルメッキ処理は、電気を使用しないでメッキする処理のことで、メッキの膜厚が均一につくため、メッキ液が浸漬していれば、複雑な形状、寸法精度を有するものに適している。この無電解ニッケルメッキ処理により形成されるメッキ層は、母材との密着性が良く、メッキ膜厚が均一となり、また硬質クロムメッキ層２０と同等の優れた耐摩耗性を有し、そしてまた耐食性も優れている。
【符号の説明】
【００４２】
１ 塗工ダイ
２ 上ダイ部材
３ 下ダイ部材
４ ダイ本体
５ ダイ流路
６ リップ部
７ マニホールド
９ リップ流路部
１０ ＨＩＰ層
１１ 塗工ダイ
１２，１３ ダイ素材
２０ 硬質クロムメッキ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ本体に形成されたダイ流路の先端側にリップ部が設けられ、前記ダイ流路に供給される塗工液又は溶融樹脂をリップ部から吐出するダイであって、リップ部が、ＨＩＰ処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体の母材に直接拡散接合させたＨＩＰ層によって形成され、リップ部以外のダイ流路を形成するダイ本体内壁面に硬質クロムメッキ層又は無電解ニッケルメッキ層が被覆されていることを特徴とするダイ。
【請求項２】
ＨＩＰ処理される合金粉末はニッケル系合金又はコバルト系合金からなることを特徴とする請求項１に記載のダイ。
【請求項３】
ダイ本体の母材は、オーステナイト／フェライトの２相系ステンレスからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のダイの製造方法であって、前記リップ部を、ＨＩＰ処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体の母材に直接拡散接合させたＨＩＰ層によって形成し、リップ部以外のダイ流路を形成するダイ本体内壁面に硬質クロムメッキ層又は無電解ニッケルメッキ層を被覆することを特徴とするダイの製造方法。
【請求項１】
ダイ本体に形成されたダイ流路の先端側にリップ部が設けられ、前記ダイ流路に供給される塗工液又は溶融樹脂をリップ部から吐出するダイであって、リップ部が、ＨＩＰ処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体の母材に直接拡散接合させたＨＩＰ層によって形成され、リップ部以外のダイ流路を形成するダイ本体内壁面に硬質クロムメッキ層又は無電解ニッケルメッキ層が被覆されていることを特徴とするダイ。
【請求項２】
ＨＩＰ処理される合金粉末はニッケル系合金又はコバルト系合金からなることを特徴とする請求項１に記載のダイ。
【請求項３】
ダイ本体の母材は、オーステナイト／フェライトの２相系ステンレスからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のダイの製造方法であって、前記リップ部を、ＨＩＰ処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をダイ本体の母材に直接拡散接合させたＨＩＰ層によって形成し、リップ部以外のダイ流路を形成するダイ本体内壁面に硬質クロムメッキ層又は無電解ニッケルメッキ層を被覆することを特徴とするダイの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２０４３４（Ｐ２０１２−２０４３４Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５８５９６（Ｐ２０１０−１５８５９６）
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（５０７０５０００１）平井工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（５０７０５０００１）平井工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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