説明

塗工ダイ及びその製造方法

【課題】HIP(熱間等方圧加圧)処理によりダイ本体の母材に直接拡散接合されたHIP層からなるリップ部であって、緻密化されて曲げ強度、靱性に優れ、表面粗度が高精度に仕上げられると共に、エッジ部が高精度のシャープエッジに仕上げられ、耐摩耗性及び耐食性が良好なリップ部を有する塗工ダイを提供する。
【解決手段】ダイ本体4内に形成されたダイ流路5の先端側にリップ部8が設けられて、ダイ流路5に供給される塗工液をリップ部8から吐出する塗工ダイであって、少なくともリップ部8が、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末19をHIP処理によってダイ本体4の母材に直接拡散接合させたHIP層20により形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、走行する可撓性帯状支持体にゲル状又は液状の塗工液を塗布する塗工ダイ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の塗工ダイとして、特許公報などの具体的な公知文献を挙げることはできないが、従来使用されている塗工ダイには、ダイ本体に形成されたダイ流路の先端側に超硬合金製のリップ部材を取り付けたものがあり、このリップ部材の超硬合金によって、高い剛性、耐摩耗性及び耐食性が得られ、先端部形状精度の向上が図られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上記のような超硬合金製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、この焼結体を研削すると、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液晶ディスプレイパネルの製造工程などでは使用できない。また、超硬合金製のリップ部材を、溶接、ロウ付けなどの接合手段によってダイ本体に接合すると、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。
【0004】
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)処理によりダイ本体の母材に直接拡散接合された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、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、耐摩耗性及び耐食性が良好となるリップ部を有する塗工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】
【0005】
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内に形成されたダイ流路5の先端側にリップ部8が設けられ、前記ダイ流路5に供給される塗工液をリップ部8から吐出する塗工ダイであって、少なくとも前記リップ部8が、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末19をHIP処理によってダイ本体4の母材に直接拡散接合させたHIP層20により形成されていることを特徴とする。
【0006】
請求項2は、請求項1に記載の塗工ダイにおいて、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
【0007】
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。
【0008】
請求項4に係る塗工ダイの製造方法の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の塗工ダイを製造する方法であって、少なくとも前記リップ部8を、HIP処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末19をダイ本体4の母材に直接拡散接合させたHIP層20によって形成することを特徴とする。
【0009】
請求項5に係る塗工ダイの製造方法の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の塗工ダイを製造する方法であって、三次元的に湾曲したり屈曲するような形状の合金粉末用凹部24,25を形成したダイ素材12,13からなるカプセル18を形成し、このカプセル18のダイ素材12,13の合金粉末用凹部24,25に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末19を充填してHIP処理を行うことにより、前記合金粉末19をダイ素材12,13に直接拡散接合したHIP層20を形成し、このダイ素材12,13及びHIP層20を機械加工することにより、ダイ本体4を形成すると共に、ダイ本体4内に三次元的に湾曲したり屈曲するような形状のダイ流路5を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
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に係る発明の塗工ダイによれば、少なくともリップ部8が、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末19をHIP処理によりダイ本体4の母材と直接拡散接合させたHIP層20により形成されているから、合金粉末19のHIP処理によりリップ部8の組織の緻密化され、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接合欠陥の発生もなく、リップ部8の表面粗度が大幅に改善されて、塗工液の流動性が極めて良好になると共に、エッジ部を高精度のシャープエッジに仕上げることが可能で、高精度の塗布が要求される液晶ディスプレイパネルの製造工程などに使用可能となる。
【0011】
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。
【0012】
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に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。
【0013】
請求項4に係る発明の塗工ダイの製造方法によれば、少なくともリップ部8を、HIP処理により耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末19をダイ本体4の母材に直接拡散接合させたHIP層20によって形成するようにしたから、合金粉末19のHIP処理によりリップ部8の組織の緻密化され、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接合欠陥の発生もなく、リップ部8の表面粗度が大幅に改善されて、塗工液の流動性が極めて良好になると共に、エッジ部を高精度のシャープエッジに仕上げることが可能で、高精度の塗布が要求される液晶ディスプレイパネルの製造工程などに使用が可能となる。
【0014】
請求項5に係る発明の塗工ダイの製造方法によれば、三次元的に湾曲したり屈曲するような形状のHIP層20を形成することによって、三次元的に湾曲したり屈曲するような形状のマニホールド7部分からリップ部6へ至るダイ本体4内部の複雑な形状の接液部全体をHIP層20によって形成した塗工ダイを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】(a) は本発明に係る塗工ダイを示す側面図、(b) は正面図、(c) は(a) のA−A線断面図、(d) は(a) のB−B線断面図である。
【図2】(a) は図1の(b) のC−C線断面図、(b) は図1の(a) のD−D線断面図である。
【図3】(a) は他の実施形態による塗工ダイを示す、図2の(a) と同様な断面図であり、(b) は更に他の実施形態による塗工ダイを示す断面図である。
【図4】(a-1) は上ダイ素材の断面図、(b-1) は下ダイ素材の断面図であり、(b-1) は上ダイ素材を合わせ面側から見た正面図、(b-2) は下ダイ素材を合わせ面側から見た正面図であり、(c-1) は上ダイ素材に中子を内装した状態の断面図、(c-2) は上ダイ素材に中子を内装した状態の断面図であり、(d) は上下ダイ素材を重ね合わせて製作したカプセルの断面図である。
【図5】(a) はカプセルの凹部に合金粉末を充填した状態の断面図、(b) はカプセルをHIP装置の処理室に入れてHIP処理する状態を示す説明図、(c) はカプセルの両ダイ素材を分離した状態の説明図である。
【図6】(a-1) はHIP処理した上ダイ素材の不要部分を切断除去する切断線を示す断面図、(a-2) はHIP処理した下ダイ素材の不要部分を切断除去する切断線を示す断面図、(b-1) はHIP処理した上ダイ素材の不要部分を切断除去する切断線を示す正面図、(b-2) はHIP処理した下ダイ素材の不要部分を切断除去する切断線を示す正面図であり、(c-1) は不要部分を除去した形成された上ダイの断面図、(c-2) は不要部分を除去した形成された下ダイの断面図、(d) は上下両ダイからなる塗工ダイの断面図である。
【図7】(a-1) は一対のダイ素材のうちマニホールドが形成される一方のダイ素材を合わせ面側から見た正面図、(a-2) は(a-1) のE−E線断面図、(b-1) は他方のダイ素材の正面図、(b-2) は(b-1) のF−F線断面図、(c) は両ダイ素材を対向させた状態の断面図、(d) は両ダイ素材からなるカプセルの断面図、(e) はHIP処理後にカプセルを解体し、機械加工して形成した一対のダイ部材からなるダイ本体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に本発明の好適な一実施形態を図面にもとづいて説明すると、図1に示すように、塗工ダイ1は、上ダイ2と下ダイ3とからなるダイ本体4を有し、上下ダイ2,3間にはダイ流路5が設けられている。下ダイ3には、図1の(a) ,(d) に示すように、外部から塗工液が供給管Kにより矢印aのように供給される塗工液供給路6と、この供給路6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。これら供給路6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8,8が設けられる。
【0017】
また、上ダイ2と下ダイ3との合わせ面2o,3o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9aと両袖部9b,9bとで平面視略コ字状に形成した厚さtのライナー9を取り付け、このコ字状ライナー9により塞がれた部分の除いて、下ダイ3の上面3oと上ダイ2の下面2oとの間には厚さt、幅W1のリップ流路部10(図1の(a) 〜(c) 参照)を形成し、このリップ流路部10の先端に位置するリップ部8のリップ口11から塗工液を吐出するようになっている。
【0018】
この塗工ダイ1の特徴は、ダイ本体4の少なくともリップ部8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)処理によってダイ本体4の母材に直接拡散接合したHIP層20により形成されている点であり、このHIP層20を各図面には梨地模様で示している。図1及び図2に示す実施形態の塗工ダイ1においては、ダイ本体4内に形成されるダイ流路5のうちリップ流路部10を形成している上下ダイ2,3の内面側がHIP層20により形成されている。図3の(a) に示す塗工ダイ1では、ダイ本体4を構成する上下ダイ2,3の合わせ面2o,3o全域にHIP層20が形成されており、また同図の(b) に示す塗工ダイ1では、ダイ流路5の先端側に形成されるリップ部8のみがHIP層20によって形成されている。
【0019】
上記塗工ダイ1を製造する方法について、図4〜図6を参照しながら以下に説明する。尚、尚、ここでは、図3の(a) に示す塗工ダイ1、即ち上下ダイ2,3の合わせ面2o,3o全域にわたるようにHIP層20が形成される場合の塗工ダイ1の製造方法について説明する。
【0020】
図4の(a-1) は上ダイ素材12の断面図、(a-2) は下ダイ素材13の断面図であって、(b-1) は上ダイ素材12を下ダイ素材13との合わせ面側から見た正面図、(b-2) は下ダイ素材13を上ダイ素材12との合わせ面側から見た正面図である。上ダイ素材12及び下ダイ素材13は、HIP層20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。各ダイ素材12,13の互いの合わせ面側には正面視矩形状の合金粉末用凹部14を形成すると共に、凹部14の周辺部に中子型嵌合段部15を形成し、また図4に関し凹部14の上部には合金粉末供給口16を形成する。
【0021】
先ず、図4の(c-1) ,(c-2) に示すように上下ダイ素材12,13の夫々中子型嵌合段部15に離型処理された板状の中子型17を嵌合固定し、これら上下ダイ素材12,13を互いに重ね合わせて、両ダイ素材12,13の外周に現れた分割線部を溶接することによって、同図の(d) に示すようなカプセル18を形成する。このカプセル18には供給口16より各ダイ素材12,13内の凹部14に、図5の(a) に示すように耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末19を充填し、供給口16側を塞ぎ板20によって塞ぎ、脱気密封する。
【0022】
上記耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末19としては、ニッケル系合金粉末又はコバルト系合金粉末を使用する。ニッケル系合金粉末として好ましいものの構成元素比率は、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。
【0023】
それから、このカプセル18を、図5の(b) に示すようにHIP(熱間等方圧加圧)装置の処理室21に収容して、例えば1300℃、1300Kgf/cm2 の高温高圧下でHIP処理を行うことにより、各ダイ素材12,13の内面側に合金粉末19が直接拡散接合されたHIP層20を形成する。このHIP層20は、ニッケル系合金粉末又はコバルト系合金粉末のHIP処理によって硬度HRC55〜68の硬質層である。こうしてHIP処理によって両ダイ素材12,13の夫々内面側にHIP層20を形成したカプセル18を解体し、両ダイ素材12,13を図5の(c) に示すように互いに分離し、更に各ダイ素材12,13の中子型17を取り外す。
【0024】
図6の(a-1) ,(a-2) は上記のようなHIP処理によって夫々HIP層20を形成した上ダイ素材12及び下ダイ素材13の夫々不要部分を、切断線22に沿って切断及び切削加工により切断除去しようとする状態を示す断面図であり、同状態を上下ダイ素材12,13の夫々合わせ面から見た正面図を(b-1) ,(b-2) に示す。(c-1) 及び(c-2) は、夫々不要部分を切断線22に沿って切断除去することによって形成した上ダイ2及び下ダイ3を示す。上ダイ2には、ダイ流路5の塗工液供給路6及びリップ流路部10をドリル加工、フライス加工等によって形成する。
【0025】
この後、上ダイ2及び下ダイ3の夫々の合わせ面を鏡面研削加工によって鏡面加工し、リップ部8の先端エッジであるリップ口11は1μmで仕上がり、その表面粗度(表面粗さ)は、Ry(最大高さ)0.1μmに精度に仕上げる。そしてさらにラップを行えば、合わせ面の表面粗度は、Ry0.0アルファー単位まで仕上げることができる。
【0026】
図6の(d) は、上記のようにして形成された上ダイ2と下ダイ3とを、合わせ面どうし突き合わせてダイ本体4を形成すると共に、その合わせ面間にマニホールド7の後側に対向する位置及び幅方向両端部に平面視略コ字状のライナー9を挟み込んだ状態で、上下両ダイ2,3をボルト等により一体的に締結することによって形成された、図3の(a) に示すような塗工ダイ1を示したものである。
【0027】
上記のように製造される塗工ダイ1は、図3の(a) に示すように、マニホールド7からリップ流路10先端側のリップ部8に亘ダイ本体4内部が、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末19のHIP処理によって、ダイ本体4の母材に直接拡散接合されたHIP層20により形成されているから、良好な耐摩耗性及び耐食性が確保されると共に、合金粉末19のHIP処理によるリップ部8の組織の緻密化によって曲げ強度が大幅に改善され、また超硬合金の焼結品のように内部に気孔が残留することがないため、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接合欠陥の発生もなく、リップ部8の表面粗度が大幅に改善されて、塗工液の流動性が極めて良好になると共に、エッジ部であるリップ部8のリップ口11を1μm単位の高精度のシャープエッジに仕上げることが可能で、高精度の塗布が要求される液晶ディスプレイパネルの製造工程などに使用可能となる。
【0028】
また、図示は省略するが、HIP処理により、ダイ本体4の塗工液供給路6から、マニホールド7、リップ流路部10及びリップ部8に至るダイ流路5の全域に亘るようにHIP層20を形成して、硬度HRC55〜68の硬質層とすることにより、摩耗性の強い塗工液を使用した場合も、そのダイ流路5の接液部に傷、摩耗を発生することがなくなり、永続的に有効に使用することができる。
【0029】
また、塗工液によっては、図3の(b) に示す塗工ダイ1のように、ダイ流路5の先端側に形成されるリップ部8のみがHIP層20によって形成されたものであっても、なんら問題ない。
【0030】
図4〜図6によって説明した塗工ダイ1の製造方法は、カプセル18を形成する一対のダイ素材12,13の合金粉末用凹部14に合金粉末19を充填してHIP処理を行うことにより、ダイ素材12,13の所要部に直線的形状、即ち直方体状のHIP層20を形成する場合の実施形態であるが、図7には、ダイ素材12,13の所要部に三次元的に湾曲したり屈曲するような所要形状のHIP層20を形成する場合の実施形態を示している。このように三次元的に湾曲したり屈曲した形状のHIP層20を形成することにより、三次元的に湾曲したり屈曲するような形状のマニホールド7部分からリップ部6へ至る接液部の全体をHIP層20によって形成することができるもので、これが、本発明方法の特徴でもある。
【0031】
図7の(a-1) は一対のダイ素材12,13のうちマニホールドが形成される一方のダイ素材12を他方のダイ素材13との合わせ面側から見た正面図、(a-2) は(a-1) のE−E線断面図であり、(b-1) は、ダイ素材13をダイ素材12との合わせ面側から見た正面図、(b-2) は(b-1) のF−F線断面図である。先ず(a-1) ,(a-2) に示すように、一方のダイ素材12の合わせ面側には、上辺部が山形を成すと共にその山形上辺部から下辺部にかけて深さが漸次浅くなるような三次元的に湾曲及び屈曲した形状の合金粉末用凹部24を形成してのり、他方のダイ素材13の合わせ面側には、上辺部は山形を成すが、深さは一定となった合金粉末用凹部25を形成している。尚、図示は省略するが、各ダイ素材12,13の合金粉末用凹部24,25にはその中央上部に合金粉末供給口を形成する。
【0032】
それから、図7の(c) に示すように、上記一対のダイ素材12,13の合わせ面どうし対向させ、それらの間に離型処理された板状の中子型27を介在させた状態で、両上下ダイ素材12,13を互いに重ね合わせて、両ダイ素材12,13の外周に現れた分割線部を溶接することによって、同図の(d) に示すようなカプセル18を形成し、このカプセル18には前記合金粉末供給口よりダイ素材12,13内の凹部24,25に、前述した実施形態と同様な合金粉末19を充填して、脱気密封状態とする。
【0033】
この後、カプセル18を、図5の(b) に示すHIP(熱間等方圧加圧)装置の処理室21に収容して、高温高圧下でHIP処理を行うことにより、各ダイ素材12,13の内面側には前記合金粉末19が直接拡散接合された三次元的に湾曲及び屈曲した形状のHIP層20を形成する。こうしてHIP処理によって両ダイ素材12,13の夫々内面側にHIP層20を形成したカプセル18を解体した後、両ダイ素材12,13を互いに分離して、中子型27を取り外す。しかして、図7の(e) に示すように、一方のダイ素材12を適宜に形状加工し、そのHIP層20の内面側を機械加工することにより、マニホールド7及びリップ流路部10を形成すると共にマニホールド7に連通する塗工液供給路6を形成し、リップ流路部10の先端側をリップ部8とする。他方のダイ素材13も適宜に形状加工し、HIP層20内面も必要に応じて機械加工する。これによって、図示は省略するが、三次元的に湾曲及び屈曲したダイ流路5を形成した一対のダイ2,3からなるダイ本体4を有する塗工ダイを製造することができる。
【0034】
上記のように三次元的に湾曲したり屈曲するような形状のHIP層20を形成することによって、三次元的に湾曲したり屈曲するような形状のマニホールド7部分からリップ部6に至るダイ本体4内部の複雑な形状の接液部全体をHIP層20によって形成した塗工ダイを製造することができる。
【符号の説明】
【0035】
1 塗工ダイ
2 上ダイ
3 下ダイ
4 ダイ本体
5 ダイ流路
6 塗工液供給路
7 マニホールド
8 リップ部
9 ライナー
10 リップ流路部
11 リップ口
12,13 ダイ素材
14 合金粉末用凹部
18 カプセル
19 合金粉末
20 HIP層
24,25 合金粉末用凹部

【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をリップ部から吐出する塗工ダイであって、少なくとも前記リップ部が、耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末をHIP処理によってダイ本体の母材に直接拡散接合させたHIP層により形成されていることを特徴とする塗工ダイ。
【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に記載の塗工ダイ。
【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の何れかに記載の塗工ダイを製造する方法であって、少なくとも前記リップ部を、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接合させたHIP層によって形成することを特徴とする塗工ダイの製造方法。
【請求項5】
請求項1〜3の何れかに記載の塗工ダイを製造する方法であって、三次元的に湾曲したり屈曲するような形状の合金粉末用凹部を形成したダイ素材からなるカプセルを形成し、このカプセルのダイ素材の合金粉末用凹部に耐食性及び耐摩耗性の良好な合金粉末を充填してHIP処理を行うことにより、前記合金粉末をダイ素材に直接拡散接合したHIP層を形成し、このダイ素材及びHIP層を機械加工することにより、ダイ本体を形成すると共に、ダイ本体内に三次元的に湾曲したり屈曲するような形状のダイ流路を形成することを特徴とする塗工ダイの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−20214(P2012−20214A)
【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2010−158595(P2010−158595)
【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)】