(57)【要約】【課題】耐摩耗性が向上して、長寿命化が図れ、しかも、コーティングによる熱変形を生じることのない丸型刃物を提供する。【解決手段】帯状の被切断材を剪断により切断するための刃物であって、半径方向に側面部と幅方向に外周面部とが形成され、側面部と外周面部との交線部を刃先とする略円盤形状の丸型刃物において、刃先の少なくとも側面部には、円周方向に亘って、ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子がバインダー媒体と共にメッキ電着されていることを特徴とする。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の被切断材を剪断により切断するための刃物であって、半径方向に側面部と幅方向に外周面部とが形成され、前記側面部と前記外周面部との交線部を刃先とする略円盤形状の丸型刃物において、
前記刃先の少なくとも前記側面部には、円周方向に亘って、ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子がバインダー媒体と共にメッキ電着されていることを特徴とする丸型刃物。
【請求項２】
前記ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子の粒径が１ミクロン〜１０ミクロンであることを特徴とする請求項１に記載の丸型刃物。
【請求項３】
帯状の被切断材を剪断により切断するための刃物であって、半径方向に側面部と幅方向に外周面部とが形成され、前記側面部と前記外周面部との交線部を刃先とする略円盤形状の丸型刃物において、
前記刃先の少なくとも前記側面部は、円周方向に亘って、ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子を焼結した焼結板で被覆されていることを特徴とする丸型刃物。
【請求項４】
前記ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子の粒径が１ミクロン〜１０ミクロンであることを特徴とする請求項３に記載の丸型刃物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状の被切断材を剪断によって切断するために用いる丸型刃物に関するものである。特に、上刃と下刃の上下一対の組み合わせで帯状の被切断材を剪断によって切断するための丸型刃物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
比較的薄い帯状の被切断材を切断する場合には、従来から剪断によって切断する方式（以降、剪断切り方式という）が広く利用されている。例えば、製紙工場で製造されるシート状の紙を切断する場合には、上刃と下刃の上下一対の丸型刃物（スリッターナイフ）を用い、この上下のスリッターナイフを回転させながら上下二つの刃物の剪断力によって紙を縦方向に押し切るように切断している。また、フィルム工場で製造されるシート状のフィルムや、プラスチック・ゴムシート工場で製造されるプラスチックシート、ゴムシートや、製鉄工場で製造される金属薄板なども同様の剪断切り方式で切断を行っている。
【０００３】
この剪断切り方式では、帯状の被切断材を丸型刃物の刃先で押し切るようにして切断するため、刃先の摩耗が帯状の被切断材の切断性能に大きな影響を及ぼすことは言うまでもないことである。つまり、刃先が摩耗すると、切断面（切り口）の状態が良好でなくなり、切断された製品の品質が低下してしまうという問題が生じるのである。
【０００４】
また、帯状の被切断材を切断する工程では、生産効率の観点から、なるべく丸型刃物を取り替えたり、研磨したりすることなく長期間連続して切断工程を行うことを望んでいるのであるが、現実には丸型刃物が早期に摩耗してしまうため、長期間の連続切断作業が達成できないという問題を抱えている。
【０００５】
例えば、製紙工場においては、コート紙等に塗布された硬質コート材（炭酸カルシュウム、澱粉）を剪断して切断するために、この硬質コート材の影響により丸型刃物の刃先が短期間に摩耗してしまい、度々、丸型刃物を交換したり、研磨したりしなければならないという問題が生じている。
【０００６】
また、フィルム、プラスチックシート、ゴムシート、金属薄板などの帯状被切断材を切断する場合においても、これらの被切断材表面に添加される物質や、被切断材自体の表面処理などに起因して、丸型刃物の刃先が短期間に摩耗し、刃物の交換、研磨を余儀なくさせられているという同様の問題が生じている。
【０００７】
このような問題を改善するために、近年、丸型刃物の耐摩耗性の向上を目的とした技術がさまざま提案されており、例えば、高速度鋼にＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ等をＰＶＤ法（物理蒸着法）によってコーティングを施した刃物、または、超硬合金にＰＶＤ法によるコーティングを施した刃物、もしくは、ＣＶＤ法（化学蒸着法）によってチタン化合物にセラミックをコーティングした刃物などが提案されている。
【０００８】
また、ダイヤモンド皮膜をＰＶＤ法、ＣＶＤ法によってコーティングした刃物も提案されている。
【０００９】
これらの技術は、刃物表面を硬質層で覆うことによって刃物の耐摩耗性の向上を図るものであるが、実用においては、コーティングを施していない刃物に比べて２〜３倍程度しか寿命が延びていないのが現実であり、切断作業を行う者にとって必ずしも充分なものではなかった。しかも、これらの技術では次に述べるような新たな問題が生じてしまう。
【００１０】
即ち、ＰＶＤ法やＣＶＤ法によるコーティングは、共に高温下で行われる。具体的には、ＰＶＤ法は約５００℃の温度環境下で行われ、ＣＶＤ法にあっては約８００℃の温度環境下で行われる。このような高温下でコーティングが行われるため、丸型刃物の母材が熱変形してしまうという新たな問題が生じるのである。刃物が変形すると、被切断材を切断する際の切れ味を悪くするばかりでなく、被切断材の切り口にかえりが生じたり、切り口が直線でなくなったり、というような切り口の状態に不具合を招き、切断後の製品（例えば、所定の幅で切断された紙製品など）の品質が低下する結果となってしまう。
【００１１】
とりわけ、刃物の刃先形状（の精度）によって被切断材の切り口状態が左右される剪断切り方式においては、上記のような母材の変形は深刻な問題である。
【００１２】
このように、近年提案されている上記従来の技術では、コーティングによって刃物の耐摩耗性が向上してある程度の長寿命化が実現できるが、その一方で丸型刃物をコーティングする際に熱変形が起こってしまい、切断された製品の品質が低下するという新たな問題を抱えるものとなっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、耐摩耗性が向上して、長寿命化が図れる丸型刃物を提供しようとするものである。さらに、コーティングによる熱変形を生じることのない丸型刃物を提供しようとすることも、本発明の別の目的である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明によれば、帯状の被切断材を剪断により切断するための刃物であって、半径方向に側面部と幅方向に外周面部とが形成され、前記側面部と前記外周面部との交線部を刃先とする略円盤形状の丸型刃物において、前記刃先の少なくとも前記側面部には、円周方向に亘って、ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子がバインダー媒体と共にメッキ電着されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明は、帯状の被切断材を剪断によって（剪断方式で）切断するために用いる刃物であるが、ここで、帯状の被切断材とは、比較的薄い帯状（シート状）に形成されたもの全てを含む概念のものであり、具体的には、シート状の紙、フィルム、プラスチックシート、ゴムシート、金属薄板などがこれに該当する。また、帯状の被切断材は、ロールに巻かれた状態となっている場合も多いが、ロールに巻かれた状態であっても、帯状の被切断材であることに変わりはない。
【００１６】
また、本発明における丸型刃物は、半径方向に側面部と幅方向に外周面部とが形成され、前記側面部と前記外周面部との交線部を刃先とする略円盤状のものであれば全て含まれるものである。つまり、半径方向の側面部と幅方向の外周面部とが形成された略円盤状の刃物であり、側面部と外周面部との交線部（エッジ部分）に形成された刃先が帯状の被切断材を剪断によって切断する形式の刃物であれば全て本発明に該当する。ここで、本発明における丸型刃物は、刃物全体としておよそ円盤状を成していればよく、例えば、側面部や外周面部に構造上凹凸が形成されているものも略円盤状に含まれる。また、幅方向の長さ（つまり刃物の幅）が比較的大であり、一見円柱形状となっているものでも本発明においては略円盤状に含まれるものである。
【００１７】
ところで、剪断切り方式で帯状の被切断材を切断する場合には、前記刃先は常に被切断材の平面にほぼ垂直の方向に作用し、前記側面部と前記外周面部との交線部で形成される刃先は常に帯状の被切断材との摩擦が生じている。特に、剪断切り方式では、刃先の側面部は被切断材による過酷な摩擦の環境下に晒されている。
【００１８】
例えば、コート紙を切断する場合には、紙の表面に塗布された硬質コート材に含まれる炭酸カルシュウム、澱粉が刃先と常に摩擦してしまう。特に、刃先の側面部は炭酸カルシュウムなどによって激しくこすられる。このように、炭酸カルシュウムや澱粉など硬質物質が刃先との摩擦を繰り返すと、刃先は早期に摩耗する。
【００１９】
しかしながら、本発明では、前記刃先の少なくとも前記側面部には、円周方向に亘って、ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子がバインダー媒体と共にメッキ電着することによって、刃先の早期摩耗を防止している。
【００２０】
つまり、刃先の少なくとも側面部に円周方向に亘ってダイヤモンド粒子又はボラゾン粒子で覆うことにより、刃先表面を炭酸カルシュウムや澱粉などの硬質物から保護して、耐摩耗性が向上するのである。
【００２１】
ここで、本発明における丸型刃物では、少なくとも側面部が円周方向に亘ってダイヤモンド粒子又はボラゾン粒子で覆われていれば良い。前述のように剪断切り方式では、刃先の側面部が特に過酷な摩擦環境に晒されるからである。勿論、刃先の外周面部にもさらに同様の粒子で覆うようにしても別に構わない。
【００２２】
また、本発明では、ダイヤモンド粒子とボラゾン粒子のどちらを刃先側面部に被覆しても良いが、一般的には、被切断材が非鉄金属、紙、ゴム、プラスチック等の場合にはダイヤモンド粒子の方がより好ましく、被切断材が鉄系の場合にはボラゾン粒子の方がより好ましい。
【００２３】
ここで、本発明の特筆すべき特徴は、ダイヤモンド粒子やボラゾン粒子の刃先への被覆は、バインダー媒体と共にメッキ電着によってなされることにある。
【００２４】
即ち、本発明は、従来のような蒸着ではなく、メッキ電着を用いていることに大きな特徴を有するものである。このメッキ電着は刃物の母材を高温環境下に晒すことなく、常温下で行うことができる。よって、母材の熱変形が起こらないのである。このようにメッキ電着を行うことによって、刃物が熱変形することなく、ダイヤモンド粒子やボラゾン粒子を刃先に被覆できるから、刃先の耐摩耗性が向上して長寿命化が達成でき、その上、刃物の切断性能が良好に維持でき、製品の品質が安定するのである。
【００２５】
ここで、バインダー媒体は、ダイヤモンド粒子やボラゾン粒子を刃先に被覆する接着剤の役割を果たすものであり、例えば、銅、ニッケル等をバインダー媒体として用いることが可能である。しかし、本発明において、バインダー媒体は、刃物の母材と強固に密着し、帯状の被切断材を切断する際にメッキ電着が剥がれ難い程度の密着強度が得られるのもであれば、何れのバインダー媒体でも適用可能である。
【００２６】
また、本発明で用いるダイヤモンド粒子、ボラゾン粒子の粒径は、適宜選択可能であるが、次に示す粒径の範囲にしておくのが好ましい。
【００２７】
即ち、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の丸型刃物において、前記ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子の粒径が１ミクロン〜１０ミクロンであることを特徴とするものである。
【００２８】
ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子は、帯状の被切断材と刃先とが摩擦することによって刃先が摩耗することを防止するために刃先に被覆されるものであるが、ダイヤモンド粒子やボラゾン粒子の粒径が小さ過ぎるとバインダー媒体層に埋まってしまい、バインダー媒体層が切断工程で直ぐに剥がれてしまうおそれがある。また、粒径が大きすぎても粒子間の隙間が大きくなり、この隙間に被切断材の含有物（例えば紙のコート材成分である炭酸カルシュウムなど）が入り込み、刃先の切断性能が低下し、良好な切れ味が維持できなくなるおそれがある。
【００２９】
このような不具合のおそれを生じさせないために、ダイヤモンド粒子又はボラゾン粒子の粒径は１ミクロン〜１０ミクロンの範囲内にあるのが望ましい。また、実用上、さらに好ましい粒径は３ミクロン程度である。
【００３０】
また、請求項３に記載の発明によれば、帯状の被切断材を剪断により切断するための刃物であって、半径方向に側面部と幅方向に外周面部とが形成され、前記側面部と前記外周面部との交線部を刃先とする略円盤形状の丸型刃物において、前記刃先の少なくとも前記側面部は、円周方向に亘って、ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子を焼結した焼結板で被覆されていることを特徴とするものである。
【００３１】
本発明は、刃先の少なくとも側面部は、円周方向に亘って、ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子を焼結した焼結板で被覆されていることに特徴を有するものであり、以下、この特徴について説明するが、それ以外の部分については請求項１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００３２】
本発明では、ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子を焼結した焼結版で刃先を被覆して耐摩耗性の向上を図っている。つまり、ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子を焼結することで、より強固な被覆層となり、前述のメッキ電着に比べて耐摩耗性がさらに向上するのである。しかも、焼結した焼結板で刃先を被覆する構成としたことにより、刃物に熱を加えて被覆層を形成する必要がない。即ち、熱変形が一切生じない。よって、刃物の形状をより高精度に製作することができ、切断の切れ味がさらに向上し、製品の品質がさらに安定する。
【００３３】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の丸型刃物において、前記ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子の粒径が１ミクロン〜１０ミクロンであることを特徴とするものである。
【００３４】
本発明については、焼結板を被覆した点において刃物の構成が異なる以外は請求項２に記載の発明と同様のものであるため、ここでの説明は省略する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。なお、図中、図と同一の符号を付した部分は同一物又は相当物を表わしている。
【００３６】
図１は、本発明の第一実施形態に係る丸型刃物の側面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。また、図３は、図２のＢ部詳細を表わす部分拡大図である。
【００３７】
図１および図２に示すように、本発明の第一実施形態に係る丸型刃物であるスリッターナイフ１ａは、半径方向に一様に平坦を成す側面部２ａと幅方向に外周部３ａとが形成され、側面部２ａと外周部３ａとの交線部分が刃先４ａとなった円盤形状であり、この刃先４ａが被切断材を剪断により切断することができるようなっている。また、刃先４ａの側面部２ａ側には、刃先４ａから中心に向かって所定の長さ（幅）で円周方向に亘って約３ミクロンの粒径を有するダイヤモンド粒子がバインダー媒体であるニッケルと共にメッキ電着されてメッキ部５ａ（図中の斜線部）が形成されている。
【００３８】
刃先４ａの詳細は、図３に示すように、先端が所定の逃げ角だけ尖った形状をなし、側面部２ａと外周面部３ａとの交線が尖った刃先４の先端部となっている。そして、側面部２ａの表面にダイヤモンド粒子を含んだメッキ部５ａが電着されて刃先４ａが形成されるのである。
【００３９】
ここで、メッキ部５ａの上記所定の長さ（幅）は、使用態様に応じて適宜決定することができるものである。即ち、後述するように、スリッターナイフを上下一対で用い、紙を切断する使用態様（図５参照）では、下側のスリッターナイフ１ａは上側のスリッターナイフ１ｂと噛合部７の部分で常時摺り合う状態で使用される。従って、後述する使用態様においては、この噛合部７で摺り合う幅がメッキ部５ａの所定の長さ（幅）となる。勿論、このメッキ部５ａは、スリッターナイフ１ａの側面部２ａの全面に亘ってなされても良いが、使用態様に応じてメッキ部の幅を決定するのが好ましい。その方が経済的だからである。
【００４０】
また、図４に示すスリッターナイフ１ｃは、本発明の第二実施形態に係る丸型刃物を示す部分拡大図であり、図１〜図３に示すものと基本構成は同じであるが、メッキ部の構成が異なるものである。つまり、図４では図１〜図３に示すメッキ部５ａの代りにダイヤモンド粒子を焼結した焼結板５ｃを刃先４ｃから中心に向かって所定長さ（幅）で円周方向に亘って張り付けて被覆したものとなっている。なお、焼結板５ｃの所定長さ（幅）も前述と同様に適宜決定できるものである。
【００４１】
次に、図１〜３に示すスリッターナイフ１ａの使用態様の一例を、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第一実施形態に係る丸型刃物の使用態様の一例を説明するための図である。
【００４２】
図５は、帯状の被切断材である紙６を、上下一対のスリッターナイフ１ａ，１ｂを用いて剪断によって切断する場合の一例である。具体的には、上下一対のスリッターナイフ１ａ，１ｂは噛合部７を有するように上下に対向して配置され、上側のスリッターナイフ１ｂと下側のスリッターナイフ１ａとの噛合部７に紙６を差込んで、上下のスリッターナイフ１ａ，１ｂを回転することにより、噛合部７で上下のスリッターナイフ１ａ，１ｂが摺り合いながら紙６を剪断によって切断する。
【００４３】
紙６を切断すると、スリッターナイフ１ａの噛合部７は常に紙６に塗布されたコート材（炭酸カルシュウム、澱粉）によって摩耗するが、ダイヤモンド粒子がメッキ電着されたメッキ部５ａが刃先４ａを保護しているから、摩耗の進行を抑制できる。つまり、メッキ部５ａを刃先４ａの側面部２ａにメッキ電着したことにより、耐摩耗性が向上する。
【００４４】
図６に示す使用態様では、下側のスリッターナイフ１ａには側面部にメッキ部５ａが形成されたものを用い、上側のスリッターナイフ１ｂには何らコーティングが施されていないものを用いて紙６の切断を行っている。このような上下刃物の組み合わせにすることにより、上側のスリッターナイフ１ｂの側面部２ｂは、下側のスリッターナイフ１ａのメッキ部５ａによって常に回転しながら研磨された状態となる。つまり、メッキ部５ａに含有するダイヤモンド粒子がスリッターナイフ１ｂの側面を研磨しているのである。これにより、上側のスリッターナイフ１ｂの刃先が良好に維持され、紙６を切断する切れ味が低下しない。よって、紙６の切断後の製品の品質も良好で安定したものとなる。
【００４５】
実際に図５に示すような方法で紙６を切断する試験を行ったところ、スリッターナイフにコーティングを施していないものに比べて寿命が約５倍に延びることが確認できた。
【００４６】
さらに、図１〜図３に示すスリッターナイフ１ａの代りに図４に示すようなダイヤモンド粒子の焼結板５ｃを刃先４ｃの側面部に張り付けて被覆したスリッターナイフ１ｃを用いて、図５に示すような構成で紙を切断する試験を行った。つまり、図５におけるスリッターナイフ１ａを１ｃに交換して試験を行った。その結果、ダイヤモンド粒子が強固に焼結しているため、コーティングを施していない刃物に比べて寿命が約１０倍に延びることが確認できた。
【００４７】
この試験結果から、ダイヤモンド粒子をメッキ電着することで、コーティングを施していない刃物に比べて大幅に耐摩耗性が向上することが確認でき、さらには、ダイヤモンド粒子をメッキ電着するのに比べてダイヤモンド粒子の焼結板を被覆した刃物の方がより耐摩耗性が向上することが確認できた。
【００４８】
また、上記の試験中、紙６の切り口を検査したが、製品である紙６に何ら品質的な問題が生じることはなかった。このことから、切り口の状態を良好に維持して、製品の品質を良好に保つためには、刃物の表面を硬質体で被覆する過程で刃物の母材が変形したか否かが重要な要素であることが分かった。つまり、スリッターナイフの刃先のダイヤモンドコーティングを常温下ですることが、刃物の切断性能、製品の品質に寄与していることが確認できた。
【００４９】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。図６は、本発明の第三実施形態に係る丸型刃物の側面図を、図７は図６のＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。図６及び図７に示す丸型刃物は、外周面部３ｄが幅広となった台ナイフ１ｄである。この台ナイフ１ｄの基本構成は、スリッターナイフ１ａ，１ｃと同様であり、この台ナイフ１ｄを用いて紙を切断する場合には、図４に示す下側のスリッターナイフ１ａの代りにこの台ナイフ１ｄを使用すればよい。台ナイフ１ｄを用いた場合とスリッターナイフ１ａを用いた場合とでは、耐摩耗性に殆ど差はなく、同様に長寿命が実現でき、紙６の切断性能等も同様の効果が得られることは構造上明らかであるが、台ナイフ１ｄを用いた場合には、外周面部３ｄが幅広であるため、紙６を支えることが可能となる利点がある。
【００５０】
尚、本発明の実施の形態では紙を切断する場合を説明したが、限定を意図するものではなく、フィルムシート、プラスチックシート、ゴムシート、金属薄板などあらゆる帯状被切断材に利用できることは言うまでもない。また、本実施形態では、上下一対の組み合わせによる使用態様を説明したが、一つの刃物単独で用いることもできる。
【００５１】
また、上記実施形態では、上下一対の組み合わせで用いる態様であって、上側の刃物にはコーティングを施していないものを用いた例を示したが、上下一対の両方の刃物についてダイヤモンド粒子又はボラゾン粒子によるメッキ電着或は焼結板による被覆を施したものを用いて紙などの帯状被切断材を切断するようにしても良い。さらに、使用条件に応じて、ダイヤモンド粒子とボラゾン粒子とどちらを用いるかの選択、また、これらの粒子をメッキ電着又は焼結板のどちらによって被覆するかの選択は適宜行えば良い。
【００５２】
尚、本発明における丸型刃物は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明に係る丸型刃物によれば、ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子がバインダー媒体と共にメッキ電着されていることにより、或は、ダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子を焼結した焼結板で被覆されていることにより、耐摩耗性が大幅に向上し、長寿命化が図れ、もって、刃物を取り替えたり、研磨したりすることなく長期間連続で切断作業を行えるという優れた効果を奏し得る。
【００５４】
しかも、刃先へのダイヤモンド粒子、又は、ボラゾン粒子の被覆はメッキ電着或は焼結板によるものであるため、刃物が熱変形することなく、もって、被切断材を切断する際の切れ味を良好に維持でき、切断後の製品を高品質に保つことができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る丸型刃物の側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図２のＢ部詳細を表わす部分拡大図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る丸型刃物の部分拡大図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る丸型刃物の使用態様の一例を説明するための図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る丸型刃物の側面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ’断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ：スリッターナイフ
１ｄ：台ナイフ
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ：側面部
３ａ，３ｃ，３ｄ：外周面部
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ：刃先
５ａ，５ｄ：メッキ部
５ｃ：焼結板
６：紙
７：噛合部
【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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