JP2001025585A - 包丁等利器のダイヤモンド入り刃材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】調理用包丁その他生物の組織や細胞などの切り
分けに使用する刃物において、切れ味とその持続性がと
もに大きい刃材を提供する。 【解決手段】粒径１００μｍ以下のダイヤモンド粒子を
切断材とし、これをダイヤモンド粒子のマトリックス
（媒体）としての純チタン粒子をなどとともに焼結した
焼結物に刃付け加工を施してなる刃材。 【効果】粒径１００μｍ以下のダイヤモンド粒子が刃付
け加工後は、刃先においてほぼ一線上に配列固定されて
いるため、優れた切れ味と切れ味の持続性が抜群である
とともに、高価なダイヤモンド粒子の配合は刃先と刃先
直近の部位のみに局限することが可能なため、優れた特
性をもつ刃物を低コストで提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は第一に、調理用包
丁、鋏、カミソリその他、主として民生用の各種利器及
びその刃材に関する技術分野に属するものである。本発
明は第二に、粉末冶金法により生産される刃物及び刃材
に関する技術分野に属するものである。本発明は第三
に、チタン又はチタン合金を主要素材のひとつとして用
いる刃物及びその刃材に関する技術分野に属するもので
ある。さらに本発明は第四に、ダイヤモンド粒子を生物
の組織及び細胞の切断材として用いる利器及びその刃材
に関するものである。

【０００２】

【発明が解決すべき課題】前記のような各種の利器とし
ては古来炭素鋼を素材とするものがもっぱら普及してい
たが、最近はステンレス鋼製のもの及びこれにモリブデ
ン、バナジウム等の特殊金属を添加した、いわゆる特殊
ステンレス鋼を刃材とするものが普及品に加わるように
なった。また粉末冶金技術の向上に伴い、ジルコニアセ
ラミックやチタン合金を刃材とする包丁なども刃物店の
店頭に現れるようになった。

【０００３】ところで、前記のような各種の刃物に先ず
もって要求される特性は切れ味が良好だということであ
る。それと同時にその切れ味ができるだけ長期間持続す
ることである。従来、刃物業界の常識として、硬度の高
い素材ほど切れ味が永く衰えないとされ、それゆえ刃材
の高硬度化に研究の主体がおかれて来た。

【０００４】しかしながら、本発明者の研究により、刃
物の切れ味の良さは刃材、特に刃先における刃材の硬度
に深い関係があるけれども、切れ味の持続性と刃材の硬
度とは直接の関係がないことが分かってきた。即ち、例
えばジルコニアセラミックの刃材はＨＶ硬度が１２００
以上と、ＳＵＳ鋼その他の特殊合金鋼の硬度の上限値で
あるＨＶ硬度７００程度と較べてはるかに高硬度である
が、刃コボレが多発するのが原因で、切れ味の持続性を
期待するのには無理がある。また、鋼系材についても、
熱処理によりＨＶ硬度を７００以上にしたものは、セラ
ミックの場合と同様刃コボレの多発に悩まされるのであ
る。つまり、切れ味の持続性の問題は、刃材の硬度如何
よりも、むしろ刃材の靱性又は弾性に深い関係があるの
である。

【０００５】本発明者は包丁、その他の利器の特性につ
いての前記の知見に鑑み、刃物の切れ味の良さと、その
持続性とが両立できるような手段を追求し、その成果を
得ることができた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は調理用の包丁、
携帯ナイフ、鋏、カミソリ等各種の利器の刃材であっ
て、この刃材には動植物の細胞や組織等を切断する切断
材として、適量のダイヤモンド粒子が配合されている。
ダイヤモンド粒子の粒径は１００μｍを超えてはならな
い。この刃材には、同時に純チタン粒子又は純チタン５
０重量％以上を含むチタン合金の粒子が配合される。こ
れらの純チタン又はチタン合金はダイヤモンド粒子のマ
トリクス（媒体）として機能することになる。また、前
記した刃材は前記した純チタン粒子又はチタン合金粒子
とともにダイヤモンド粒子を配合し、少なくとも目的と
する刃物の刃先部分に相当する形状に圧縮成型のうえ、
適温において焼結し、さらに、得られた焼結物の前記し
た刃先部分に相当する部分に刃付け加工を施したもので
ある。

【０００７】従来、包丁、ナイフその他前記のような利
器の刃材の成分としてダイヤモンドが配合されたことは
なかった。これはダイヤモンドが単に高価であるゆえで
はなく、この物質が硬質過ぎて研ぎ難いところから、利
器の製造、販売の業者に関心がなかったためであると思
われる。もっとも、石材やコンクリート等の切断等に用
いられるホイールカッターブレードにはコランダム等の
研磨材とともに使用されている例はあるが、これはダイ
ヤモンドの切断力を利用したものでなく、硬質無機物に
対するダイヤモンドの強力な摩砕力を利用したものであ
って、硬質物の摩砕と生物組織や細胞の切断又は剪断と
は、利用目的及び利用の物理的態様から見て、およそ無
縁のものである。

【０００８】本発明において、刃材に配合されるダイヤ
モンド粒子の粒径は、前記のように１００μｍ以下であ
る。その理由は刃付け加工後の刃先には粒径１００μｍ
以下、大小のダイヤモンド粒子Ｄが狭い範囲内において
ほぼ一線上に並び、従ってそれらの粒子Ｄが刃先Ｍの厚
みを決定するので、粒径が１００μｍを越えると、軟質
の食材等に対する切れ味が良好でなくなるからである。

【０００９】本発明において、刃材に配合されているダ
イヤモンド粒子の配合割合は刃物の刃先によって切断さ
れる食材その他の種類によっても異なるが、一般に刃材
の全重量に対し５〜５０重量％程度が適当である。５重
量％未満では切れ味が不充分であり、また５０重量％を
越えるとマトリックスである純チタン又は前記したチタ
ン合金のダイヤモンド粒子に対する把持力が不充分とな
るからである。

【００１０】前記したように、本発明によれば、刃材に
はダイヤモンド粒子に対するマトリックスとして純チタ
ンの粒子又は純チタンを５０重量％以上を含むチタン合
金が含まれている。このチタン合金の一、二の例として
は、６Ａｌ４Ｖ合金粉や、純チタン粉５０．１重量％、
Ｎｉ粉４９．９重量％の合金粉などを挙げることができ
る。特にＮｉ粉を含むＴｉ合金粉はダイヤモンド粒子に
対するマトリックスとしてダイヤモンド粒子に対して大
きい親和力を発揮する。また、Ｔｉ合金粉は、あらかじ
めニッケルコーティングを施したダイヤモンド粒子への
親和力が非常に大きい。

【００１１】本発明により解決すべき課題のひとつとし
て、前記のように切れ味の持続性の向上を挙げたが、前
記した各種の刃物において切れ味の持続性が不良化する
原因は、微細なチッピング（刃こぼれ）であり、特に本
発明のように粉末冶金法により生産される刃材におい
て、チッピングが一般に顕著であると言える。このよう
な微細なチッピングが発生するのは、焼結した刃材に刃
付けした刃先部の靱性が比較的弱いのがその原因であ
る。この靱性は物体の抗折力の値の大小により数量的に
測定することが可能なので、本発明者は図２に示すよう
な装置により試料Ａが折損するときの荷重Ｐの平均値を
測定したところ、約４．０ｋｇ／ｍｍ^２であった。また
前記試料を赤熱して鍛圧した試料につき同様に測定した
ところ、荷重Ｐの平均値は約６．０ｋｇ／ｍｍ^２であっ
た。ただし、試料Ａ作成の際のチタン合金粉は下記した
刃材の組成の（例１）に掲げたものである。一方、市販
されているジルコニアセラミック製包丁の抗折強度は約
３ｋｇ／ｍｍ^２であるから、本発明にかかる刃材はジル
コニアセラミック製包丁の刃材の約１．３ないし２倍で
あり、従って刃物を同様な条件で使用しても刃コボレが
著しく少なく、これに起因して切れ味が、ジルコニアセ
ラミック製包丁よりもかなり長く持続することが理解さ
れるであろう。

【００１２】前記した通り、本発明によれば、切断材で
あるダイヤモンド粒子の保持媒体（マトリックス）とし
て純チタン粒子、又は純チタン５０重量％以上を含むチ
タン合金粒子が配合される。前記記載の抗折力テストに
用いた本発明に係る刃材の一、二の例の組成はつぎの通
りである。即ち、 （例１） 刃材４．２４５ｇ（１００重量％、体積率１００％）中
ダイヤモンド粉０．８７５ｇ（２１重量％、体積率２５
％） 混合合金粉（純Ｔｉ粉：６Ａｌ４Ｖ合金粉＝９：１の混
合粉）３．３７ｇ（７９重量％、体積率７５％） （例２）上記した（例１）において混合合金粉の組成重
量比をつぎの通りにしたもの。 純Ｔｉ粉：Ｎｉ粉＝５０．１：４９．９ 但しこの場合の刃材全量に対する混合合金粉の体積率は
７５％である。

【００１３】これまで、本発明の刃材に含まれる組成物
の種類及び配合割合につき若干の例を掲げて説明した
が、本発明によれば、このような組成物を所望の形状の
型に充填して圧縮成型のうえ、真空炉又は不活性ガス炉
中において焼結し、この焼結物に刃付け加工を施し製品
とする。この場合の焼結温度としてはダイヤモンドや混
合チタン合金の変性を避けるのに必要な温度であって、
通常１３００℃以下が適当であるが、炉体の構造その他
の条件により若干異なるものと思われる。

【００１４】図３に示したのは本発明に係る刃材のひと
つの応用例としてのペーパーカッターナイフの断面図
で、厚さｄ１が１．５ｍｍの刃板部Ｂ１に対するダイヤ
モンド入り刃材Ｋ１の刃高ｔ１は１０ｍｍである。刃板
部Ｂ１の組成は純チタン又は前記したチタン合金で、刃
板部Ｂ１は刃材Ｋ１と同時の成型及び焼結により形成さ
れ、刃材Ｋ１の刃先部分には刃先角１５度の刃付け加工
が施される。

【００１５】図４に示したのは本発明に係る他のひとつ
の応用例で、厚刃の調理用包丁の断面を示している。厚
さｄ２が３ｍｍの刃板部Ｂ２に対する刃材Ｋ２の刃高ｔ
２は１０ｍｍであるが、刃材Ｋ２の厚さは０．３ｍｍと
きわめて薄い。刃材Ｋ２の断面は刃先部に刃付け加工後
は図示のようにほぼ台形である。図示のテーパー面の傾
斜角は６度、刃先角は前記例と同様１５度である。図示
のような厚刃の調理用包丁の生産にあたっては、１０ｍ
ｍ×０．３ｍｍの長方形断面の前記したダイヤモンド入
り刃材Ｋ２を刃板部Ｂ２の組成物である純チタン粉又は
前記のようなチタン合金粉とともに成型型に装入し成型
及び焼結のうえ、刃先部分に相当する部分に刃付け加工
する。

【００１６】

【発明の作用効果】さて、本発明に係る刃材は前記した
ように、粒径１００μｍ以下のダイヤモンド粒子を、純
チタン粒子のみ、又は５０重量％以上の純チタン粒子を
含むチタン合金粒子とともに成型、焼結した焼結物に刃
付け加工を施したものである。従って、純チタン又は前
記チタン合金が焼結時においてダイヤモンド粒子を強力
に確保するマトリックス（媒体）として機能する。

【００１７】炉から取り出した焼結物に刃付けを行う際
は、前記したマトリックスに保持されているダイヤモン
ド粒子をなるべく脱落させないために、普通の金属刃物
の刃付け加工に使用されるような砥材を用いるべきであ
る。かくして、刃付け加工後の刃先にはダイヤモンド粒
子がほぼ最大幅１００μｍ以下の範囲において一線上に
配列固定され、それらのダイヤモンド粒子がそれぞれ生
物組織や細胞を切り分ける切断材となるので、特殊鋼や
セラミック刃物よりも一層鋭利性に優れた刃物を得るこ
とができる。

【００１８】また、本発明によれば、前記のようにダイ
ヤモンド粒子相互の中間にはそれらの粒子のマトリック
スとして純チタン又は前記のようなチタン合金の焼結物
が存在し、この焼結物の抗折強度はセラミックよりも著
しく大きいので、刃物を使用する際にチッピングなどの
小さい刃コボレが発生する機会が少なく、そのため、前
記した鋭利性の持続時間は焼入れした鋼製、特殊合金鋼
製又はセラミック製の刃物と比較して非常に長い。

【００１９】かくして、本発明に係る刃材は当然のこと
として不銹性、軽量であるのみならず、使用の当初から
きわめて切れ味が良好であり、しかも、その切れ味の持
続性は既知の如何なる刃材よりも優れている。さらに本
発明の刃材は前記したように相当量の純チタン又はチタ
ン合金を含むため、前掲の応用例のように包丁等の刃板
部に本発明の刃材と同質である純チタン又はチタン合金
を使用して刃板部を形成し、あわせて刃物の刃先部分の
みに本発明の小寸度の刃材をすることにより、前記のよ
うに良好な切れ味と切れ味の持続性において抜群に優れ
た刃物を低コストにおいて提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る刃材の刃先を拡大した正面を示す
概念図。

【図２】本発明に係る刃材の一応用例の拡大断面図。

【図３】刃材の抗折強度測定における測定装置及び試料
の断面を示す概念図。

【図４】本発明に係る刃材の一使用例を示すカッターナ
イフの刃の拡大断面図。

【図５】本発明に係る刃材の他の応用例を示す包丁の刃
の拡大断面図。

【符号の説明】

Ｍ …………………………………… 刃先 Ｄ …………………………………… ダイヤモンド粒子 Ｔ …………………………………… 刃先の厚み Ｃ …………………………………… 定盤 Ａ …………………………………… 試料 Ｐ …………………………………… 荷重 ａ …………………………………… 荷重用丸棒 ｂ１，ｂ２ ………………………… 支持用丸棒 Ｂ１，Ｂ２ ………………………… 刃板部 Ｋ１，Ｋ２ ………………………… 本発明の刃材 ｔ１，ｔ２ ………………………… 刃材の刃高 ｄ１，ｄ２ ………………………… 刃板部の厚さ ｄ３ ……………………………… 刃材の厚さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒径１００μｍ以下のダイヤモンド粒子
   を、純チタン粒子、又は純チタン５０重量％以上を含む
   チタン合金粒子とともに、圧縮成型のうえ焼結した焼結
   物に刃付け加工を施すことにより、前記ダイヤモンド粒
   子がほぼ一線上に配列固定された刃先を形成してなる、
   包丁等利器のダイヤモンド入り刃材。