专利名称：滚压模具和采用该滚压模具制造涂布杆的方法
技术领域：
本发明涉及滚压模具和采用该滚压模具制造涂布杆的方法，特别地，涉及一种制造涂布杆的方法，该涂布杆用于将各种液态物质(涂布液)涂布或施加在诸如连续行进的薄金属板、纸张、薄膜之类的片状或带状支撑件(以下称为薄片(web))上并在涂布之后使液态物质平滑。
背景技术：
已知各种涂布设备用于将各种涂布液涂布在诸如薄金属板、纸张或塑料薄膜之类的薄片上，各种涂布设备包括辊涂布机、气刀涂布机、采用模具的涂布机和杆式涂布机。在这些涂布设备中，杆式涂布机为一种简单的涂布设备并且可以将多种涂布液涂布在各种薄片上，因此已经被广泛使用。杆式涂布机可以被分类成采用涂布杆(也称为棒) 将涂布在薄片上的多余的涂布液刮掉的类型和同时进行到薄片上的涂布和用一个涂布杆调整涂布液的量的类型。在任一种类型的杆式涂布机中，多个凹槽沿圆周方向形成在涂布杆的表面中。通过调整这些凹槽的深度和宽度，调整将被涂布到薄片上的涂布液的量和将被刮掉的涂布液的量。作为在涂布杆的表面上形成凹槽的方法，通过滚压(rolling)形成凹槽是已知的。在该方法中，杆材插入具有上面形成有凹槽的两个滚压模具之间，并且在这两个滚压模具旋转的同时杆材沿轴向方向向前移动，从而在杆材的表面上形成凹槽。作为通过这些滚压模具在杆材的表面上形成凹槽的方法，已经披露了 "涂布杆及其制造方法"(日本专利No. 4460257)。作为这些滚压模具，已经披露了 "滚压模具"(日本实用新型申请公开No. 5-88733)。在日本专利No. 4460257中披露的"涂布杆及其制造方法"中，通过在滚压之后抛光涂布杆的表面(凸起部分)，凸起部分的沿轴向方向的垂直剖面之间的相同度(overlap)等于或高于99.5%。由此，当形成在杆材的表面上的凹槽的深度由于滚压不规则性而不均匀时，能够解决最高部分局部接触薄片而产生划痕的问题。在日本实用新型申请公开No.5-88733中披露的"滚压模具"中，退出部具有等于或大于0° 30'和小于2°的退出角(relief angle)。由此，可以抑制球状凹槽形状的变形和精度降低。
发明内容
然而，在日本专利No. 4460257中披露的方法中，在滚压之后抛光凸起部分，而没有考虑凹部的形状。因此，通过抛光改变了凹槽的截面积，可能导致涂布不规则性。在这里，涂布不规则性是由于涂布量的局部差异在涂布表面上引起的密度不规则性。同样，日本实用新型申请公开No. 5-88733中披露的滚压模具中，注意力集中在每个球状凹槽上，并且可以实现抑制球状凹槽的有效直径的不规则性的效果。然而，不能抑制杆材的表面上形成的凹槽的深度的不均匀性。为此原因，如果使用这些滚压模具，则凹槽的最高部分局部地接触薄片，从而不利地引起划痕。而且，通常，与日本实用新型申请公开No. 5-88733的滚珠螺杆相比，形成在涂布杆上的表面上的凹槽的大小(深度)为0.001mm至0. 1mm，该深度极其小。为此，滚压不规则性对凹槽形状的精确度的影响相对大，并且因此必须更加严格地抑制滚压不规则性。已经考虑到这些情况作出了本发明，并且本发明的目标是提供一种制造能够消除薄片上的划痕和涂布不规则性的涂布杆的方法。根据本发明的一个方面的制造涂布杆的方法的主要特征在于包括下述步骤制备杆材；布置成对滚压模具，每个滚压模具具有形成在外周面上的多个凸起形状，每个滚压模具从杆材进入侧到杆材排出侧具有导入部、平行部和退出部，并具有由形成退出部的表面和平行部的表面形成的0.01°至0.45°的退出角，滚压模具布置成平行部彼此面对；从导入部侧将杆材插入夹在所述成对滚压模具之间的空间中；以及，通过成对滚压模具在旋转的同时对位于所述成对滚压模具之间的杆材进行挤压而在杆材的表面上执行滚压加工，将杆材推进至退出部侧。 由此，可以制造能够减少划痕和涂布不规则性的涂布杆。根据本发明的另一个方面的滚压模具的主要特征在于，该滚压模具从杆材进入侧到杆材排出侧包括导入部、平行部和退出部，平行部具有柱状形状，导入部具有带有外径的平截头体形状，该外径从末端向连接至平行部的部分逐渐增加直至具有平行部的外径，退出部具有圆锥体形状，该圆锥体具有从末端向连接至平行部的部分从平行部的外径开始逐渐减小的外径，并且由形成退出部的表面和平行部的表面形成的退出角为0.01°至0. 45°。由此，通过使用这些滚压模具，可以制造能够减少划痕和涂布不规则性的涂布杆。根据本发明，可以制造能够防止或抑制薄片上的划痕和涂布不规则性的涂布杆。
图I为包括涂布杆的杆式涂布机的示意图；图2为部分地示出涂布杆的透视图；图3为杆材的透视图；图4为成对滚压模具的示意图；图5为滚压加工设备的平面图；图6为抛光设备的截面图；以及图7为涂布杆的外周面的放大视图。
具体实施例以下根据附图描述本发明的优选实施例。虽然以下基于优选实施例描述本发明，但在不偏离本发明的范围的条件下可以采用多种技术进行修改，并且还可以采用除本实施例之外的其它实施例。因此，本发明的范围内的所有修改被包括在权利要求中。同样，在说明书中，采用“至(to)"的数值范围是指包括“至"前、后的数值。图I示出了包括涂布杆的杆式涂布机。杆式涂布机10包括涂布杆12、可旋转地支撑涂布杆12 (以下也可以将其简称为杆)的杆支撑台13、和邻近杆支撑台13的门构件16。涂布液15供给至由杆支撑台13和门构件16形成的涂布液供给通道17。当与正在行进的薄片11接触时，涂布杆12沿薄片11的宽度方向设置。在杆式涂布机10中，一个涂布杆12将涂布液供给至薄片11以及调整涂布液的量。涂布杆12可以沿与薄片行进方向相同的方向旋转，处于静止状态，或者可以沿与薄片行进方向相反的方向旋转。接下来描述采用杆式涂布机10的涂布方法。在连续行进的薄片11和涂布杆12之间的接触部处，形成有涂布液15的存储部(bank) 18。随着涂布杆12的旋转，存储部18中的涂布液15被测量并被施加或涂布到薄片11上。图2为涂布杆的示意性结构视图。如图2所示，涂布杆12由柱状杆材20构造而成。杆材20由诸如SUS (Steel Use Stainless，不锈钢)制成。沿杆材20的周面上的圆周方向，大致在杆材20的整个长度范围内形成凹槽(凹部)21。形成凹槽21处的宽度大于涂布宽度W。采用每个凹槽(凹部)21的深度、宽度和间距调整涂布液的量。至于凹槽的形状，凹槽具有在0. OOlmm至0. Imm范围内的深度(每个凸起部和每个凹部之间的高度差)和在0. Imm至0. 5mm范围内的凹部和凸起部之间的间距(凹部的中心和凸起部的中心 之间沿杆轴向方向的距离)。接下来，描述制造涂布杆的方法。如图3所示，制备用于构造涂布杆的杆材20。杆材20例如由SUS构成并具有为3mm至70mm的外径(R)的柱状形状。图4为用于在杆材上形成凹槽的成对滚压模具的示意性结构视图。第一滚压模具120和第二滚压模具130中每一个都具有大致柱状形状，并且分别以主轴线122和132为旋转中心进行旋转。第一滚压模具120和第二滚压模具130大致具有相同的尺寸。第一滚压模具120和第二滚压模具130中的每一个沿主轴向方向具有大致IOmm至500mm的长度。在这里，滚压模具可以简称为模具。为了在杆材上形成凹槽，第一滚压模具120和第二滚压模具130中的每一个具有带有与凹槽形状相反的多个凸起的外周面。从杆材的进入侧向排出侧，第一滚压模具120和第二滚压模具130分别具有导入部(chamfer part) 120a和130a、平行部120b和130b、以及退出部(relief part) 120c 和 130c。在导入部120a和130a中，从每个末端向着平行部120b和130b分别设置有预定倒角(chamfer angle) a I和a 2。由此,每个滚压模具的外径逐渐增加,直到最终分别等于平行部120b和130b的、位于导入部120a和130a与平行部120b和130b之间的连接部处的外径。在平行部120b和130b中，滚压模具的外径基本上彼此相等。在退出部120c和130c中，设置分别从平行部120b和130b向着每个末端的预定退出角(reliefangle) ￠1和^ 2。由此，每个滚压模具的外径从平行部120b和130b中的每一个的相同外径逐渐减小。倒角a I指由导入部UOa的表面和从平行部120b延伸的平面形成的角。倒角a 2指由导入部130a的表面和从平行部130b延伸的平面形成的角。退出角P I指由退出部120c的表面和从平行部120b延伸的表面形成的角。退出角P 2指由退出部130c的表面和从平行部130b延伸的表面形成的角。导入部120a和130a以及退出部120c和130c中的每一个具有例如5mm至30_的长度。倒角a I和a 2优选等于或小于1°，更优选等于或小于0.5°。倒角a I和倒角a 2优选彼此相等。退出角P I和退出角￠2优选为0.01°至0.45°，更优选为0.01°至0.1°。退出角P I和退出角￠2优选彼此相等。滚压模具的导入部、平行部和退出部的长度根据需要恰当地设置。杆材从导入部120a和130a侧插入第一滚压模具120和第二滚压模具130之间的空间。第一滚压模具120和第二滚压模具130在旋转时对位于其间的杆材进行挤压，并将形成在第一滚压模具120和第二滚压模具130上的形状(该形状称为模具表面形状)转移到杆材的表面上。在这里，将被转移到杆材的表面上的形状是带有其凹部和相反的凸起的模具表面形状。当在其表面上经受滚压加工时，杆材沿杆材的轴向方向从导入部120a和130a侧向前前进至退出部120c和130c侧。作为本发明研究滚压不规则性的进一步研究的结果，已经确定，滚压模具的直径和滚压模具的平行部的长度作为抑制滚压不规则性的因子是有效的。在退出角￠1和3 2处于0.01°至0.45°的范围内的情况下，当滚压模具120和130具有直径D并且滚 压模具120和130的平行部120b和130b具有长度L时，已经确定直径D优选较小且平行部长度L优选较大。滚压模具的直径D优选在60mm彡D彡180mm的范围内，更优选在60mm彡D彡150mm的范围内。滚压模具的平行部长度L优选在6mm彡L彡50mm的范围内，更优选在IOmm ^ L ^ 50mm的范围内。图5为滚压(rolling)加工设备的平面图。滚压加工设备包括用于对夹在其间的杆材进行挤压以用于滚压加工的第一滚压模具120和第二滚压模具130以及用于支撑杆材的基座140。为了调整对杆材20进行挤压的压力，调整第一滚压模具120和第二滚压模具130a之间的距离(间距)X以及第一滚压模具120和第二滚压模具130中的每一个的主轴线和杆材20的中心轴线22之间沿高度方向的距离(间距)Y。同样，由主轴线122和132形成的角度优选为0° (主轴线122和132彼此平行)，但是可以进行调整以便这些轴线形成(除0°之外的)角度。在本实施例中，通过调整距离X，调整将成对滚压模具120和130推入杆材中的量(滚压压力)。通过调整距离Y，调整加工高度。在这里，加工高度是指相对于滚压模具120和130的主轴线122和132沿垂直方向的加工位置。在这里，由于滚压加工伴随着塑性形变，因此杆在滚压前后的外形改变。也就是说，平行部上经历塑性形变的材料被推向退出部120c和130c。在这里，如果滚压模具120和130本身具有沿圆周方向的直径波动和安装精确度的变化，则杆变成波形形状，并且其幅度根据滚压模具120和130的退出角P I和P 2改变。由于难以完全消除滚压模具120和130的振动，从根本上解决滚压不规则性是极其困难的。然而，通过最小化退出角以将滚压不规则性的幅度抑制到最小，则可以将滚压之后的抛光加工减到最少以防止划痕。同样，可以使每个凹槽的截面积的变化达到预定范围，从而获得良好的表面状态。经历滚压加工的涂布杆的表面由抛光设备抛光。此时，重要的是在凹槽在抛光后的截面积不变的范围内进行抛光。同样，在滚压之后和抛光表面之前可以进行诸如电镀之类的表面处理加工。电镀指通过化学汽相沉积、溅射、离子电镀法或其它方法进行的镀铬、镀镍和其它复合金属电镀，或者类金刚石炭加工(diamond like carbon process)等。
图6为抛光设备的截面图。抛光设备包括抛光部31，该抛光部31包括用于保持涂布杆12以从垂直方向插入涂布杆12的多个磨具(Iapper) 35、保持这些磨具35的保持基座36、将研磨剂37供给至磨具35和涂布杆12之间的接触表面的研磨剂供给部38。每个磨具35沿垂直方向分成两部分，由上磨具体35a和下磨具体35b构成。多个磨具35沿涂布杆12的轴向方向对齐并设置在保持基座36中。在磨具体35a和35b中形成抛光表面40，其由具有近似等于涂布杆12的直径的直径的内周面构成。每个磨具35沿杆轴向方向具有例如80mm的长度，并且对齐地设置例如25个这种磨具35。磨具35的数量根据涂布杆12的涂布宽度或凸起区域沿杆轴向方向的长度确定。上磨具体35a由上支撑基座36a保持。上磨具体35a通过其自身的重量压向涂布杆12。下磨具体35b由下支撑基座36b保持。除了铸铁和铜合金之外，磨具35还可以 由诸如树脂复合物之类的材料制成。为了将研磨剂37供给到磨具35的抛光表面40，研磨剂供给部38具有供给管41和泵42。来自研磨剂供料箱43的研磨剂37供给至磨具35的抛光表面40。所使用的研磨剂37的例子包括氧化铁、氧化铝和浮石。下面描述抛光方法。首先，涂布杆12设置到磨具35中的抛光表面40，随后涂布杆12的一端由紧固件保持。接下来，研磨剂供给部38被驱动以将研磨剂(抛光剂)37供给至每个磨具35的抛光表面40。随后，使涂布杆12在被旋转时沿涂布杆12的轴向方向往复运动。由此，涂布杆12的凸部被抛光以近似变平。[示例]以下参照本发明的具体示例更详细地描述本发明。然而，这些并不意味着是限制性的。首先，制备具有IOmm的外径和IOOOmm的长度且由SUS 304制成的柱状形状的杆材。通过使用具有不同退出角3的多个滚压模具，通过执行滚压加工的滚压加工设备在杆材上形成凹槽以制造杆。在滚压加工中，所使用的第一滚压模具的退出角和第二滚压模具的退出角相同。在这里，作为滚压加工的条件，以成对滚压模具的平行部被设置成彼此平行的方式进行滚压加工。而且，退出角P固定在0.45°，并且使用具有不同直径D和平行部长度L的多个滚压模具以通过执行滚压加工的滚压加工设备在杆材上形成凹槽以制造杆。对于其上具有通过具有不同退出角P的滚压模具形成的凹槽的杆，评估凸起部经受抛光加工之前的涂布表面状态。对于其上具有通过具有不同直径D和平行部长度L的所述多个滚压模具形成的凹槽的杆，评估凸起部经受抛光加工之前的涂布表面状态。作为涂布表面状态的评估，进行滚压不规则性和划痕的评估。首先，描述滚压不规则性的评估。图7为涂布杆的外周面的放大视图。首先，得到外周面上的凸起部的垂直于轴向方向的高度的最大值Z1和最大值Z2，随后得到最大值Z1和最大值4之间的差z12。类似地，得到外周面上的凹部的垂直于轴向方向的高度的最大值Z3和最大值z4，随后得到最大值Z3和最大值Z3之间的差Z34。将差Z12和差Z34中的较大的任一个作为滚压不规则性Z(Pm)。参考线例如通过放在表面板上而被设置。在该情况中，Z4=O。
注意到，通过以类似的方式进行测量得到抛光之后的滚压不规则性。然而，为了区分抛光之前的滚压不规则性，抛光之后的滚压不规则性称为滚压不规则性Y ( y m)。在划痕的评估中，在对涂布薄膜的表面进行肉眼检查之后，剥去涂布薄膜，并且随后进行板上是否存在划痕的肉眼检查。在涂布薄膜和板上都不存在划痕的情况由A(最好)标记，在板上存在划痕但在涂布薄膜上不存在划痕的情况由B(好)标记，在涂布薄膜和板上都存在划痕的情况由C(差)标记。在涂布不规则性的评估中，肉眼检查刚刚涂布之后的表面和刚刚干燥结束之后的表面。刚刚涂布之后和刚刚干燥结束之后的表面都处于良好条件的情况由A(最好)标记，刚刚涂布之后观察到不规则性和刚刚干燥结束之后的表面处于良好条件的情况由B(好)标记，刚刚涂布之后和刚刚干燥结束之后都出现不规则性的情况由C(差)标记。在这里，涂布不规则性是由涂布量的局部差异在涂布表面上引起的密度不规则性。评估结果在表I中示出。
权利要求
1.一种制造涂布杆的方法，包括下述步骤 制备杆材； 布置成对滚压模具，每个滚压模具具有形成在外周面上的多个凸起形状，每个滚压模具从杆材进入侧向杆材排出侧具有导入部、平行部和退出部，并具有由形成退出部的表面和平行部的表面形成的O. 01°至O. 45°的退出角，所述成对滚压模具布置成平行部彼此面对； 从导入部侧将杆材插入夹在所述成对滚压模具之间的空间中；以及 通过成对滚压模具在旋转的同时对位于所述成对滚压模具之间的杆材进行挤压而在杆材的表面上执行滚压加工，将杆材推进至退出部侧。
2.根据权利要求I所述的制造涂布杆的方法，进ー步包括在滚压加工之后抛光杆材的表面的步骤。
3.根据权利要求I所述的制造涂布杆的方法，其中，在滚压加工中，杆材由基座支撑。
4.根据权利要求2所述的制造涂布杆的方法，其中，在滚压加工中，杆材由基座支撑。
5.根据权利要求I所述的制造涂布杆的方法，其中，调整所述成对滚压模具之间的距离以及每个滚压模具的主轴线和所述杆材的中心轴线之间沿高度方向的间距。
6.根据权利要求2所述的制造涂布杆的方法，其中，调整所述成对滚压模具之间的距离以及每个滚压模具的主轴线和所述杆材的中心轴线之间沿高度方向的间距。
7.根据权利要求3所述的制造涂布杆的方法，其中，调整所述成对滚压模具之间的距离以及每个滚压模具的主轴线和所述杆材的中心轴线之间沿高度方向的间距。
8.根据权利要求4所述的制造涂布杆的方法，其中，调整所述成对滚压模具之间的距离以及每个滚压模具的主轴线和所述杆材的中心轴线之间沿高度方向的间距。
9.根据权利要求I所述的制造涂布杆的方法，其中，每个滚压模具的平行部具有直径D,该直径D满足60_彡D彡180mm。
10.根据权利要求2所述的制造涂布杆的方法，其中，每个滚压模具的平行部具有直径D,该直径D满足60_彡D彡180mm。
11.根据权利要求3所述的制造涂布杆的方法，其中，每个滚压模具的平行部具有直径D,该直径D满足60_彡D彡180mm。
12.根据权利要求4所述的制造涂布杆的方法，其中，每个滚压模具的平行部具有直径D,该直径D满足60_彡D彡180mm。
13.根据权利要求5所述的制造涂布杆的方法，其中，每个滚压模具的平行部具有直径D,该直径D满足60_彡D彡180mm。
14.根据权利要求6所述的制造涂布杆的方法，其中，每个滚压模具的平行部具有直径D,该直径D满足60_彡D彡180mm。
15.根据权利要求7所述的制造涂布杆的方法，其中，每个滚压模具的平行部具有直径D,该直径D满足60_彡D彡180mm。
16.根据权利要求8所述的制造涂布杆的方法，其中，每个滚压模具的平行部具有直径D,该直径D满足60_彡D彡180mm。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的制造涂布杆的方法，其中，每个滚压模具的平行部具有长度L，该长度L满足6mm < L < 50mm。
18.一种用于通过在杆材上执行滚压加工制造涂布杆的滚压模具， 该滚压模具从杆材进入侧向杆材排出侧包括导入部、平行部和退出部， 所述平行部具有柱状形状， 所述导入部具有平截头体形状，该平截头体的外径从末端向连接至平行部的部分逐渐増加直至具有平行部的外径， 所述退出部具有圆锥体形状，该圆锥体的外径从末端向连接至平行部的部分从平行部的外径开始逐渐减小，并且 由形成退出部的表面和平行部的表面形成的退出角为O. 01°至O. 45°。
19.根据权利要求18所述的滚压模具，其中滚压模具的平行部具有直径D，该直径D满足 60mm < D < 180mm。
20.根据权利要求18或19所述的滚压模具，其中所述滚压模具的平行部具有长度L，该长度L满足6_ ^ L ^ 50_。
全文摘要
本发明提供了一种制造能够消除薄片上的划痕和涂布不规则性的涂布杆的方法。该方法包括下述步骤制备杆材；布置成对滚压模具，每个滚压模具具有形成在外周面上的多个凸起形状，每个滚压模具具有从杆材进入侧到杆材排出侧的导入部、平行部和退出部，并具有由形成退出部的表面和平行部的表面形成的0.01°至0.45°的退出角，成对滚压模具布置成平行部彼此面对；从导入部侧将杆材插入夹在所述成对滚压模具之间的空间中；以及通过成对滚压模具在旋转的同时对位于所述成对滚压模具之间的杆材进行挤压而在杆材的表面上执行滚压加工，将杆材推进至退出部侧。
文档编号B21D13/04GK102672020SQ20121006694
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者大井佑记, 大岛笃, 曾根信幸 申请人:富士胶片株式会社