(57)【要約】【課題】フィルム裁断方法および装置において、裁断時に切屑発生が少なく裁断面が平滑であり、裁断刃の寿命を延ばして裁断刃の交換周期を長くする。【解決手段】円板状の裁断刃１０の刃先部１１を、フィルム１を支持する裁断基台上２０に形成された溝部２１へこの裁断基台２０に対して非接触状態で挿入し、上記フィルム１を裁断基台２０上に支持させて搬送させつつ、裁断刃１０を回転手段１５によって回転させながらこのフィルム１を裁断する。【選択図】　　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の裁断刃の刃先を、フィルムを支持する裁断基台の表面に形成された溝部へ該裁断基台に対して非接触状態で挿入し、フィルムを前記裁断基台の表面に支持させて搬送させつつ、前記裁断刃を回転させながら前記フィルムを裁断することを特徴とするフィルム裁断方法。
【請求項２】
円板状の裁断刃と、該裁断刃を回転させる回転手段と、前記裁断刃の刃先が非接触状態で挿入される溝部が形成された支持面を有し該支持面でフィルムを支持する裁断基台と、フィルムを前記支持面上に支持させて搬送するフィルム搬送手段とを備え、
前記フィルム搬送手段によりフィルムを搬送しつつ、前記回転手段により裁断刃を回転させながら前記フィルムを裁断することを特徴とするフィルム裁断装置。
【請求項３】
前記裁断刃の刃先の線速度が、前記フィルムの搬送速度の７０％以下であることを特徴とする請求項２記載のフィルム裁断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルム裁断方法および装置に関し、詳しくは、回転する円板状の裁断刃でフィルムを切断するフィルム裁断方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、幅の広いフィルムを通常使用される幅の狭いフィルムに裁断する方式として、回転する上丸刃の側面を回転する下丸刃の側面に押し当てて上丸刃と下丸刃とを擦り合わせながら、上記上丸刃と下丸刃との間にフィルムを通して裁断するゲーベル方式が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記幅の広いフィルムを幅の狭いフィルムに裁断する装置は、裁断刃である多数の上丸刃と多数の下丸刃とがそれぞれの回転軸方向に並べられて組み立てられたものであり、それぞれの裁断刃を再研磨して再びフィルムが所定の幅に正確に裁断されるように調節して組み立てる作業に多くの労力を要するため、裁断刃の交換周期を長くして裁断刃の再研磨および再組立に要する作業工数を減らしたいという要請がある。また、上記装置には、裁断刃の切れ味を良化することにより切屑の発生を少なくして、クリーンな裁断を実施したいという要請もある。
【０００４】
しかしながら、上記ゲーベル方式は上丸刃と下丸刃とを擦り合わせて裁断を行なうため、刃先の磨耗が早く裁断刃の交換周期を長くすることが難しいという問題とともに、裁断刃の切れ味を良化することが難しいという問題がある。また、上丸刃と下丸刃との擦り合いによる磨耗が生じないように、裁断刃としてレザー刃を採用し、固定されたレザー刃にフィルムを通して裁断する方式も知られているが、この方式はレザー刃の特定の領域でフィルムを裁断するので、レザー刃とフィルムとの間の摩擦によりレザー刃の特定の領域が早く磨耗し、上記と同様に裁断刃の交換周期を長くすることが難しいという問題とともに、裁断刃の切れ味を良化することが難しいという問題がある。
【０００５】
なお、被裁断物や裁断条件によって異なるが、上記ゲーベル方式では裁断刃を約１ヶ月周期で交換しており、上記レザー刃を用いた方式では裁断刃を約２週間周期で交換している。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、裁断刃の寿命を延ばして裁断刃の交換周期を長くするとともに、裁断刃の切れ味を良化することができるフィルム裁断方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のフィルム裁断方法は、円板状の裁断刃の刃先を、フィルムを支持する裁断基台の表面に形成された溝部へこの裁断基台に対して非接触状態で挿入し、フィルムを前記裁断基台の表面に支持させて搬送させつつ、裁断刃を回転させながらフィルムを裁断することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明のフィルム裁断装置は、円板状の裁断刃と、この裁断刃を回転させる回転手段と、裁断刃の刃先が非接触状態で挿入される溝部が形成された支持面を有しこの支持面でフィルムを支持する裁断基台と、フィルムを前記支持面上に支持させて搬送するフィルム搬送手段とを備え、このフィルム搬送手段によりフィルムを搬送しつつ、前記回転手段により裁断刃を回転させながらフィルムを裁断することを特徴とするものである。
【０００９】
前記裁断刃の刃先の線速度は、フィルムの搬送速度の７０％以下が好ましく、フィルムの搬送速度の５０％以下とすることがより好ましく、フィルムの搬送速度の２％以下とすることがさらに好ましい。
【００１０】
前記フィルムは、シート状に成形されたものであればどのようなものであってもよく、このフィルムの材質は、樹脂に限らず如何なる材質であってもよい。例えば、上記フィルムは紙、金属箔、布等、あるいはこれらの組合せによる複合材からなるものであってもよい。
【００１１】
【発明の効果】
本発明のフィルム裁断方法および装置によれば、円板状の裁断刃の刃先を、フィルムを支持する裁断基台の表面に形成された溝部へこの裁断基台に対して非接触状態で挿入し、上記裁断刃を回転させながらフィルムを裁断するようにしたので、裁断刃がフィルム以外と接触することなく裁断刃の単位時間当りの磨耗量を少なく抑えることができるとともに、フィルムの裁断に裁断刃の特定の領域のみが使用されることなく裁断刃の刃先の全領域がフィルムの裁断に均等に使用されるので裁断刃の単位面積当りの磨耗量も少なくなり裁断刃の寿命を延ばすことができ、これにより裁断刃の交換周期を長くすることができる。また、上記のような裁断方式としたことにより、裁断刃の切れ味を良化することができ、裁断刃の刃先とフィルムとのコスレ等によるフィルム裁断面のあれ、切屑の発生をより少なく抑えることができる。これにより、よりクリーンなフィルムの裁断を実施することができる。さらに、裁断刃が回転することによりフィルム裁断時の熱が外部（大気中）に放出され、温度上昇による刃先の劣化、および温度上昇によるフィルムの変質を抑制する効果も得ることができる。
【００１２】
また、裁断刃の刃先の線速度を、フィルムの搬送速度の７０％以下とすれば、上記回転する裁断刃の振れによる裁断されたフィルムの急激な幅変動をより少なく抑えることができる。また、裁断刃の刃先の線速度をフィルムの搬送速度の５０％以下とすれば、上記裁断されたフィルムの急激な幅変動をより少なく抑えることができ、さらに裁断刃の刃先の線速度をフィルムの搬送速度の２％以下とすれば、上記裁断されたフィルムの急激な幅変動をさらに少なく抑えることができる。これとともに、フイルムの裁断面を凹凸が少ないより平滑な面とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態によるフィルム裁断装置の概略構成を示す概念図、図２は図１中の矢印Ｚ方向から見た裁断刃近傍の構造を示す一部断面拡大図、図３は裁断基台の溝部に挿入された裁断刃を示す拡大図、図４はフィルムが切断されたときに生じる裁断盛り上り部を示す図、図５はフィルムが巻き取られて作成されたフィルムロールを示す斜視図、図６は裁断基台に支持されたフィルムを示す図、図７は実験の結果を示す図、図８は裁断されたフィルムを示す図である。
【００１４】
図１（ａ）および図２に示すように、本発明のフィルム裁断装置は、円板状の裁断刃１０と、裁断刃１０を回転させる回転手段１５と、裁断刃１０の刃先部１１が非接触状態で挿入される溝部２１が形成された支持面２２を有しこの支持面２２でフィルム１を支持する裁断基台２０と、フィルム１を支持面２２上に支持させて搬送するフィルム搬送手段３０とを備えており、フィルム搬送手段３０によりフィルム１を搬送しつつ、回転手段１５により裁断刃１０を回転させながらフィルム１を裁断刃１０に通して裁断する。
【００１５】
フィルム搬送手段３０は、フィルム１を回転可能に保持するロール保持部３１と、フィルムロール５から引出された幅広のフィルム１の搬送方向を変更させる中間のパスロール３２、３３、３４、３５と、巻き取りの回転軸３７と、この回転軸３７を回転させる駆動源（図示は省略）とを備え、裁断刃１０によって裁断された裁断済みフィルム１Ａを上記回転軸３７で巻き取る巻取り部３６を備え、巻取り部３６によりフィルム１を巻き取ることによりフィルム１が上記各パスロールを経由してロール保持部３１から巻取り部３６へ向けて搬送される。
【００１６】
すなわち、上記巻取り部３６の駆動によりフィルムロール５から引出され、パスロール３３、パスロール３４との間において幅広のフィルム１が、裁断基台２０上に支持されて裁断刃１０によって裁断される。そして、裁断された裁断済みフィルム１Ａは巻取り部３６によって巻き取られる。ここで、パスロール３３とパスロール３４との間でフィルム１に与えられる張力によってフィルム１がシワ無く裁断基台２０の支持面２２に接触して、フィルム１が支持面２２に支持される。
【００１７】
ここで、図１（ｂ）に示すように、支持面２２にフィルム１をラップさせると、フィルム１の搬送が安定するとともに、裁断時のフィルム１と裁断刃１０とのこすれが少なくなり切屑の発生が少なくなってより望ましい。さらに、図１（ｃ）に示すように、このときのラップ角は、フィルムの裁断前にはより大きく、フィルムの裁断後にはより小さくなっていることが好ましい。
【００１８】
裁断刃１０は直径は３０ｍｍ〜２００ｍｍ程度であり（ここでは裁断刃の直径ａ＝１００ｍｍ）、刃先部１１は回転面に対して対称形状の両刃を成す。裁断刃１０の刃先角度は１５°から３５°程度が好ましく、２段刃にして逃がしを設けるようにしてもよい（ここでは１段刃を用いている）。裁断刃１０の材質は超硬であり、鏡面加工された刃先は表面粗さがＲｍａｘ０．２ｍｍ程度に仕上げられている。ここでは、刃先部１１を両刃としたが、刃先部は片刃であってもよい。ただし、刃先部が片刃の場合には、裁断時に裁断刃に対して斜め方向の力（裁断刃の回転面に対して斜め方向の力）が加えられて裁断刃の裁断位置が幅方向に変動したり、切屑の発生が多くなったりすることがある。
【００１９】
なお、この裁断刃１０は、回転手段１５のモータ１６の回転軸１７に固定されたフランジ部１９の側面に当てつけられて回転手段１５に取り付けられる。ここでは、裁断刃１０として超硬刃を使用しているが、材質上の問題で発生し易い刃先のチッピングを防止するために、刃先に微小なＲ加工を施した方が安定した切れ味を得やすい。また、裁断刃の取り付けについては、回転時の振れを少なくするために、刃物の平面度を確保するとともに取り付け部の精度が重要になる。そのための一例として、フランジ部１９および押え板１４の側面に平面度の良い研削仕上げ加工を施すことが望ましい。なお、裁断刃１０は、回転軸１７のネジ部１７Ａに螺合された押えナット１３が回転されて押え板１４に押圧力が加えられることにより、この押え板１４とフランジ部１９との間に固定される。
【００２０】
裁断基台２０は、直径３０ｍｍ〜２００ｍｍ（ここでは裁断基台の直径ｂ＝１００ｍｍ）の円筒形状で、上記円筒形状と同軸を成す軸２９によって回転可能に支持されており、フィルム１を支持しつつこのフィルム１の搬送に伴って回転する。すなわち、フィルム１の搬送に伴い裁断基台２０が回るようになっている。
【００２１】
なお、裁断刃１０の回転方向は、フィルムの搬送方向と同方向が安定した裁断に望ましく、逆方向だとフィルムの持ち上げ等が発生して安定しにくい。
【００２２】
図３に示すように、裁断刃１０に対する溝部２１の幅Ｗの設定は、裁断するフィルムの厚み、裁断するフィルムの剛性、裁断刃１０の刃先角、溝部２１への裁断刃１０の挿入深さ等によって変わり、裁断の態様毎に適切な値を設定する必要がある。
【００２３】
すなわち、刃先１１の側面と、溝部２１のそれぞれの側面２５との隙間の間隔（Ｋ）が狭いと、刃先１１の微小な振れによって、この刃先１１と角部２３とが接触するおそれが生じるとともに、裁断時のフィルムの逃げ場が無くなってしまい、刃先１１とフィルムとのコスレによりフィルムに盛り上りが生じたり、切屑が発生したりし易くなる。
【００２４】
刃先１１を溝部２１に挿入する深さは、フィルムを裁断できる最低限の値でよく、深すぎると相対的に隙間の間隔（Ｋ）が狭くなり上記のような問題が発生する。
【００２５】
したがって、以上のことから考えると、裁断刃の刃先は裁断に必要な剛性があり、かつ製作上および加工上問題の無い限り、刃先角が小さく、刃厚が薄い方が良いと考えられる。しかしながら、実際にはある程度以上に刃先角が小さくなったり、刃厚が薄くなったりすると、裁断したフィルムが逃げにくくなってコスレが強くなり、上記盛り上りの発生や切屑の発生、あるいは裁断刃とフィルムとのきしみが問題となる。
【００２６】
ここで、フィルム厚み８０μｍ、刃先角２０°とした場合について設定された各部の寸法について１例を示す。
【００２７】
裁断基台２０の溝部２１は、幅Ｗが０．５ｍｍから４ｍｍ程度（ここでは１．５ｍｍ）、深さは０．１ｍｍから２ｍｍ程度（ここでは０．４ｍｍ）であり、角部２３にはわずかに面取りが施されている（ここでは面取り０．１ｍｍ）。角部の面取りは有る方が望ましく、この面取りがあると刃先が角部に当った場合のバリの発生やこのバリによるフィルムのキズ発生が抑制される。
【００２８】
なお、回転手段１５によって回転される裁断刃１０の回転方向はフィルムと同方向で裁断刃１０の刃先の線速度はフィルムの搬送速度の５０％程度としてある。ここで、裁断刃１０の刃先の線速度はフィルムの搬送速度の７０％以下が好ましく、フィルムの搬送速度の５０％以下とすることがより好ましい。
【００２９】
次に上記実施の形態における作用について説明する。
【００３０】
フィルムロール５から引出された幅広のフィルム１はパスロール３２、パスロール３３を経由してパスロール３４に向けて搬送される。
【００３１】
パスロール３３とパスロール３４との間で、裁断基台２０上に支持されて搬送されるフィルム１が上記回転手段１５によって回転される裁断刃１０で裁断され、フィルムロール５から引き出された幅広のフィルムは裁断済みフィルム１Ａとなって巻取り部３６に巻き取られる。
【００３２】
このとき、裁断刃１０はフィルム１以外と接触することなく裁断が実施されるので裁断刃１０の磨耗は少なく、また、この裁断刃１０は裁断の際に回転しているので、裁断刃１０の刃先部１１の特定の領域のみがフィルム１の裁断に使用されてこの特定の領域が早く磨耗するようなこともない。したがって、裁断刃の寿命が長く、裁断刃の交換周期を長くすることができる。さらに、裁断刃が回転することにより、フィルムの裁断に使用される裁断刃の特定の領域にのみ熱が蓄積されることなく裁断刃の刃先の温度を全体的に低く保つことができ、温度上昇による刃先の劣化、および温度上昇によるフィルムの変質を抑制する効果も得ることができる。
【００３３】
なお、上記装置において、回転手段１５の回転軸に多数の裁断刃１０を取り付けて、幅広のフィルムを幅の狭い多数のフィルムに裁断するようにすることもできる。
【００３４】
次に、上記フィルム裁断装置を、プラスチックフイルムの製造工程における耳切りに適用した場合について説明する。
【００３５】
一般に、プラスチックフイルムの製造工程の最終工程においては、フイルムを巻き取ってフィルムロールを作成するが、その前にフィルムロールの両端面を凹凸なく揃えるとともに、フィルムを一定の幅にするためにフイルムの両端部（耳部）を裁断し除去する（耳切りと言う）。図４に示すように、従来の方式では耳部４が裁断されて取り除かれたフィルム１′の裁断断面Ｅの近傍に大きな盛り上がりＦが発生し（以後、この部分を裁断盛上り部と言う）、上記切断されたフィルムを巻き取ると、図５に示すようにフィルムが巻き取られて形成されたフィルムロール５′の両端部Ｇが盛り上がって両端の径が太くなり（耳立ちと言う）、これにより、フィルムの両端部近傍が伸びてしまったり、巻き取る際の張力による集中応力の発生によりフィルムが切断されたり、あるいは巻き取られたフィルムの軸方向へのずれを防止するエンボス処理による巻ズレ防止効果が損なわれてしまうことがある（これらを耳立ち故障と言う）。一方、上記耳切りが施されたフィルムロールの重要な品質項目の１つとして切屑の付着がないことも要求され、上記耳立ち故障および切屑付着のない良好なフィルムロールを得ることが望まれている。
【００３６】
なお、上記のように耳切りが施されフィルムロールとして巻き取られるプラスチックフイルムとしては、例えば、セルローストリアセテートフィルム等が挙げられる。このセルローストリアセテートフィルムの幅は数ｍｍ〜数ｍ程度、厚さは数μｍ〜２００μｍ程度、巻き長さは５００ｍ〜数千ｍ程度である。
【００３７】
以下、上記フィルム裁断装置をフィルムの耳切りに適用した実験結果について説明する。
【００３８】
実験には、厚みが８０μｍで幅１４００ｍｍのセルローストリアセテートフィルムの両端にエンボス処理を施したフィルムを評価用フィルムとして使用した。すなわち、裁断基台に支持されているフィルムを表す図６に示すように、フィルム５１は、製品として使用されるフィルムベース部５２の他に、このフィルムベース部５２の外側にエンボス処理が施された凹凸部５３、凹凸部５３の外側に続いて配されフィルムロールを作成するときに削除される耳部５４とから成る。なお、凹凸部５３は巻き取られたフィルムが軸方向へずれるときに生じる抵抗（摩擦による抵抗）を大きくしてフィルム間の滑りを防止する機能を有し、エンボス処理が施された凹凸部５３のフィルムの厚み（図８中にＴ３で示す）はフィルムベース部５２より約４μｍ厚くなっている。
【００３９】
図６に示すように、上記フィルムの凹凸部５３の外側に裁断基台２０の溝部２１が位置するようにフィルム５１を裁断基台２０で支持し、裁断刃の回転速度を段階的に変化させて耳部５４を切断しフィルムロールを作成する。すなわちフィルム５１に耳切りを施し、その後、上記段階的に変化された各回転速度毎に切断されたそれぞれのフィルムを巻き取り上記各回転速度毎のフィルムロールを作成して上記耳立ち故障発生の有無および切屑付着の有無等を評価した。
【００４０】
以下、実験結果を示す。
【００４１】
実験１：裁断基台の溝部の側面と裁断刃の刃先との間の隙間の間隔および上記間隔の変動と、フィルム切断面の盛り上りおよび切断屑とに関する実験
○パラメータ
・Ｋ（ｍｍ）：裁断基台の溝部の側面と裁断刃との隙間の間隔（ただし、裁断刃の一方の側における溝部の側面と裁断刃の刃先との隙間の間隔は、裁断刃の他方の側における上記間隔と等しいものとし、上記間隔Ｋはいずれか一方の間隔とする）
・Ｔ（μｍ）：フィルムの厚さ
○評価項目
・裁断されたフィルムの切断面の盛り上り
・切屑の付着状態（切屑の付着は目視により判定）
○実験結果
縦軸に上記フィルムの厚さＴ、横軸に上記隙間の間隔Ｋを示した図７中の斜線部分Ｈが、フィルムを裁断するときに生じる切断面の盛り上りと切屑の付着が許容される範囲となる。すなわち、隙間の間隔が０．２ｍｍ以下のときにフィルムの厚みが概略１００μｍを越えると、裁断されたフィルムの切断面の盛り上りが大きくなり切屑の発生が多くなる。逆に隙間の間隔Ｋが概略０．８ｍｍを越えるとフィルムがバタつき易く安定しなくなる。
【００４２】
実験２：耳立ち故障の発生に関する実験
○パラメータ
・Ｔｘ（μｍ）：裁断盛上り部の厚さＴ１とフィルムベース部の厚さＴ２との差（Ｔｘ＝Ｔ１―Ｔ２＝裁断による裁断盛上り部の厚さの増加量、図８参照）
○評価項目
・耳立ち故障
○実験結果
【表１】
2004050307.tif 000003
上記表１から解るように、上記裁断による裁断盛上り部の厚さの増加が３μｍ以下のとき、すなわち、図８に示すように裁断盛上り部の厚さＴ１とフィルムベース部の厚さＴ２との差Ｔｘが３μｍ以下のときに耳立ち故障の発生のない良好なフィルムロールが得られた。すなわち、裁断盛上り部の厚さＴ１が凹凸部５３の厚さＴ３（凹凸部５３の厚さＴ３はフィルムベース部５２の厚さＴ２より４μｍ〜１０μｍ厚い）より薄いときに耳立ち故障の発生のない良好なフィルムロールが得られる。
【００４３】
また、上記実験１、および実験２の結果はフィルムの搬送速度が３０〜８０ｍ／ｍｉｎの範囲内で同じ結果が得られた。
【００４４】
その他、上記と同様の実験を裁断に関する種々のパラメータを変更して行ない以下の結果が得られた。
【００４５】
従来の方式では３日〜１ヶ月であった裁断刃の寿命（刃先の摩耗劣化により裁断刃の交換が必要となるまでの期間）が、上記実施の形態のフィルム裁断装置を適用すると１８０日以上に延長されることも実験により確認され、裁断刃の交換が２回／年で済むことが確かめられた。
【００４６】
また、厚さ２０μｍ〜２１０μｍのセルロースアセテートフィルムに対しても上記と略同様な結果が得られることが確認された。
【００４７】
また、上記セルロースアセテートフィルム等のプラスチックフィルムは、可塑剤、マット剤、滑り剤、ＵＶ吸収剤等を含むフィルム、さらには、写真乳剤や磁気材料等を塗布したフィルムとすることができ、このように各種薬剤等を含有したフィルムに対しても、上記と略同様の結果が得られることが確認された。
【００４８】
また、従来の方式に比して切屑の発生が少なくなり、裁断後のフィルムへの付着が減るとともにパスロールに付着した切屑のクリーニングの回数を少なくすることができる。
【００４９】
また、裁断刃の外形を大きくすることにより裁断刃の寿命が長くなることが確かめられた。
【００５０】
なお、上記実施の形態のフィルム裁断装置によれば、裁断刃によって引き切られてこの裁断刃の両側に分離されたフィルムそれぞれの裁断面は、両方共に平滑で光沢のある裁断面となり、はさみ切りのようにせん断力によって裁断されたときのように裁断され分離されたそれぞれのフィルムの裁断面が、凹凸と亀裂が多く切屑の発生し易い断面形状を示すことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるフィルム裁断装置の概略構成を示す概念図
【図２】図１中の矢印Ｚ方向から見た裁断刃近傍の構造を示す拡大図
【図３】裁断基台の溝部に挿入された裁断刃を示す拡大図
【図４】フィルムが切断されたときに生じる裁断盛り上がり部を示す図
【図５】フィルムが巻き取られて作成されたフィルムロールを示す図
【図６】裁断基台に支持されたフィルムを示す図
【図７】実験１の結果を示す図
【図８】裁断されたフィルムを示す図
【符号の説明】
１　　フィルム
１０　　裁断刃
１１　　刃先部
１５　　回転手段
２０　　裁断基台
２１　　溝部
２２　　支持面
３１　　ロール保持部
３６　　巻取り部
【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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【図８】
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