JP2001322096A - 切断型、切断方法、及び切断材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 幅広い材質、板厚に亘って滑らかな切断面が
得られ、しかも、切断刃の寿命が長い、硬質の合成樹脂
材の切断型、及び切断方法を提供する。 【解決手段】 切断型は、刃物５，６が上型基板３の下
面と下型基板４の上面から突出して対向配置し、上下の
各刃物の両側面に刃物の突出高さよりも厚い厚さの弾性
体１５，１６，１７，１８が配置している。上型１の弾
性体１５，１６の下面と刃物５の刃先との距離をＤＵ、
下型２の弾性体１７，１８の上面と刃物６の刃先との距
離をＤＬとしたとき、上型の弾性体をＤＵだけ圧縮する
力の大きさと、下型の弾性体をＤＬだけ圧縮する力の大
きさとを相違させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬質の合成樹脂材
を所望の形状に切断する切断型、切断方法、及び切断材
に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクリル樹脂等の硬質の合成樹脂からな
る板素材は、常温でせん断加工するとクラックを生じ易
い。この種の合成樹脂製板素材を真空成形や加圧成形す
る場合、成形メーカーは、素材メーカーが押出しやキャ
スト法等によって製造した規格寸法の定尺の板素材を、
製品形状に応じた矩形寸法に丸鋸やバンドソー等で切断
し、二次加工している。更に、真空成形や加圧成形の場
合には、成形加工後、耳部を切断している。

【０００３】上記製造工程によると、 ・耳部や切屑が発生するため、素材の重量歩留まりが低
く ・生産性が低く（切断形状が複雑な場合、自動化が困難
で切断速度が遅い） ・リサイクルが不可能な切屑を大量に発生する 不都合がある。

【０００４】切屑を発生しない切断方法として、被切断
形状に形成した切断刃と、この切断刃の周囲に弾性体を
配設した上型及び下型を用い、上下型の間に樹脂板を置
いて、樹脂板の上下面に切断刃を打込み、切断する技術
が提案されている（特開平７−２８５０９９号）。この
技術は、超硬合金等で形成した刃を備え、上下型を鋼等
で形成した高価な打抜き型に利用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者が、上記技術
を種々の板厚のアクリル樹脂に適用して試験したとこ
ろ、以下の事項が明らかになった。 ・切断面は上刃食い込み部、クラック部、及び下刃食い
込み部からなる。 ・板厚が増加すると、クラック部の表面が粗くなる。 ・切断刃の刃先が鋭利なうちはクラック部の表面は滑ら
かであるが、刃先が鈍くなるとクラック部の表面は粗く
なる。 ・アクリル樹脂へのゴムの添加量が増加すると、われ、
欠け、ひげ等の欠陥が発生しにくい。 ・ゴムの添加量が少ないアクリル樹脂は、切断刃の食い
込み量、弾性体の厚み、硬度等の切断条件により、クラ
ック部の表面の粗さが大きく変化する。 そして、上記発明によると、切断刃の刃先の摩耗・損傷
が比較的早期に発生するので、滑らかな切断面を得るに
は、頻繁な切断刃の交換が必要である。また、合成樹脂
の材質や板厚の変化により、得られる切断面の粗さが大
きく変化する不都合がある。

【０００６】本発明は、幅広い材質、板厚に亘って滑ら
かな切断面が得られ、しかも、切断刃の寿命が長い、硬
質の合成樹脂材の切断型、及び切断方法を提供すること
を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の解決手段を採る。すなわち、本発明の
硬質の合成樹脂材の切断型は、刃物が上型基板の下面と
下型基板の上面から突出して対向配置され、前記上下の
各刃物の両側面に刃物の突出高さよりも厚い厚さの弾性
体が配置されている切断型において、上型の弾性体下面
と刃物の刃先との距離をＤＵ、下型の弾性体上面と刃物
の刃先との距離をＤＬとしたとき、上型の弾性体をＤＵ
だけ圧縮する力の大きさと、下型の弾性体をＤＬだけ圧
縮する力の大きさとが相違していることを特徴とする。

【０００８】上記の関係は、次のいずれかの手段で実現
できる。 （１）ＤＵ＝ＤＬで、上型の弾性体の硬度と下型の弾性
体の硬度とを相違させる。例えば、ＤＵ＝ＤＬで、上型
の弾性体の硬度を下型の弾性体の硬度よりも低くする。 （２）上型の弾性体の硬度と下型の弾性体の硬度とが同
一で、ＤＵとＤＬの長さを相違させる。例えば、上型の
弾性体の硬度と下型の弾性体の硬度とが同一で、ＤＵ＜
ＤＬの関係にする。 （３）ＤＵとＤＬの長さが相違し、上型の弾性体の硬度
と下型の弾性体の硬度とを相違させる。例えば、ＤＵ＜
ＤＬで、上型の弾性体の硬度を下型の弾性体の硬度より
も低くする。

【０００９】上記の関係を満たすのに、弾性体を、硬度
が相違している少なくとも２層の積層構造としてもよ
い。

【００１０】また、本発明の硬質の合成樹脂材の切断方
法は、対向する刃物の刃先を板材の上下面に打ち込んで
硬質の合成樹脂材を切断する方法において、板材の上下
面の一面側に、切断面に垂直な引張応力を作用させるこ
とを特徴とする。

【００１１】上記において、板材に曲げ変形を与えて切
断面に垂直な引張応力を作用させるのが好ましい。これ
は上記本発明の切断型を使用することで実現できる。こ
のときの曲げ変形の曲率半径は３００〜８００ｍｍの範
囲であるのが好ましい。

【００１２】上記の切断型の上型と下型との間に、硬質
の合成樹脂板を置き、対向する刃物の刃先を被切断物の
上下面に打込むと、上型の弾性体をＤＵだけ圧縮する力
の大きさと、下型の弾性体をＤＬだけ圧縮する力の大き
さとが相違しているため、先に一方の型の刃物の刃先が
板材の一面に接触し、食い込み、板材は他方の面を凸に
曲げ変形を生じる。このとき、板材には、曲げ変形によ
り、他方の面側に切断面に垂直な引張応力が作用する。
更に、プレスすると、他方の面側の刃物の刃先が板材の
表面に接触し、食い込み、他方の面側の刃物の刃先から
一方の面側の刃物の刃先に向かって脆性破壊が起きて、
板材が所定の打抜き形状に切断される。このように、切
断時、板材の片方の面側に、切断面に垂直な引張応力が
作用した状態で刃物が打ち込まれることにより、片方の
面側の刃物の刃先からもう片方の面側の刃物の刃先に向
かってクラックが連続的に発生するため、滑らかで良好
な切断面が得られる。また、上型と下型の刃物の食い込
み量が浅くて切断できるため、刃物の寿命を長くでき
る。

【００１３】上記において、硬質の合成樹脂としては、
ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリエチレ
ンテレフタレート樹脂等の汎用プラスチック、アクリル
樹脂、ポリスチレン樹脂、メタアクリル−スチレン共重
合樹脂及びスチレン−アクリロニトリル共重合樹脂等の
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及びエンジニアリングプ
ラスチックなどが挙げられる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態１を図
１〜図３により説明する。なお、図は位置決め孔などは
省略して描かれており、刃物と弾性体の関係を図示して
いる。

【００１５】切断型は、上型１と下型２とからなる。上
型１及び下型２を形成する上型基板３及び下型基板４の
材料は、Ａｌ合金製である。本実施形態の切断型は、板
材を端から短冊状に切断するものであり、真直ぐな帯状
刃物５，６を備えている。

【００１６】上型基板３と下型基板４は、真直ぐな帯状
刃物５，６が圧入される刃物圧入部７，８を有してい
る。上型基板３の刃物圧入部７は、一直線上に間隔をお
いて配置する複数個のスリット状の貫通孔９と、貫通孔
９間の基板３の下面に形成されている溝１０とで構成さ
れている。貫通孔９と溝１０は基板３に垂直に形成さ
れ、同じ圧入幅を有している。下型基板４の刃物圧入部
８は、上型基板３の刃物圧入部７に対向する位置に、上
型基板３の刃物圧入部７と同じ構造、大きさの貫通孔１
１と溝１２とで構成されている。なお、溝１２は下型基
板４の上面に形成されている。

【００１７】上型基板３と下型基板４に固定される各刃
物５，６は、紙、シート、ゴム等を切断するトムソン刃
等を用いることができる。各刃物５，６は、それぞれ上
型基板３及び下型基板４の刃物圧入部７，８と略同じ大
きさの帯状刃物であり、刃先角度は一般的に３０〜５５
度である。刃先角度が小さいほど、厚板の切断に適して
いるが、刃先の寿命が短くなる。上型基板３及び下型基
板４の刃物圧入部７，８の貫通孔９，１１と溝１０，１
２の幅は、刃物５，６の厚さよりやや小さく（１／１０
０〜３／１００ｍｍ）すると、各刃物５，６がそれぞれ
上型基板３及び下型基板４に確実に固定され、刃先の位
置精度を向上できる。

【００１８】各刃物５，６の縦方向長さはそれぞれ上型
基板３及び下型基板４の厚さよりも長い長さを有してお
り、刃先と反対側の端部には複数個所に矩形形状の切欠
き１３，１４を有している。各切欠き１３，１４は上型
基板３及び下型基板４に形成されている各刃物圧入部
７，８の溝１０，１２位置に対応して形成されている。
したがって、各刃物５，６がそれぞれ上型基板３及び下
型基板４の各刃物圧入部７，８に圧入固定された状態で
は、刃物５，６の切欠き１３，１４部が刃物圧入部７，
８の溝１０，１２部に圧入されており、切欠き１３，１
４の形成されていない部分が刃物圧入部７，８の貫通孔
９，１１に圧入されている。この際、各刃物５，６の刃
先と反対側の端面が上型基板３及び下型基板４の端面と
面一になるように固定されることによって、各刃物５，
６の上下方向の位置決めが行われ、各刃物５，６の刃先
はそれぞれ上型基板３及び下型基板４から所定長さ突出
して配置される。

【００１９】上型基板３及び下型基板４の表面からの各
刃物５，６の刃先の突出高さは、２．５〜６．０ｍｍの
範囲とする。刃物５，６の突出高さが高すぎると、刃先
の位置精度が低下する。しかし、突出高さが小さすぎる
と、被切断物を位置決めするガイドピンや後述する弾性
体等の構成に不自由を生じる。より好ましい突出高さは
３．０〜５．０ｍｍである。

【００２０】上型基板３の下面には、同一形状、同一の
大きさの弾性体１５，１６が刃物５の両側面に配置固定
されている。弾性体１５，１６は、矩形の板形状をな
し、ゴム製スポンジ等の弾性材から形成されており、刃
物５の突出高さより少し厚い厚さを有している。下型基
板４にも、その上面に、同一形状、同一の大きさの弾性
体１７，１８が刃物６の両側面に配置固定されている。
弾性体１７，１８は、矩形の板形状をなし、ゴム製スポ
ンジ等の弾性材から形成されており、刃物６の突出高さ
より少し厚い厚さを有している。

【００２１】ここで、上型１の弾性体１５，１６の下面
と刃物５の刃先との距離をＤＵ、下型２の弾性体１７，
１８の上面と刃物６の刃先との距離をＤＬとしたとき、 上型１の弾性体１５，１６をＤＵだけ圧縮する力の大き
さ＜下型２の弾性体１７，１８をＤＬだけ圧縮する力の
大きさ となるように構成する。

【００２２】本実施形態においては、上記関係を満たす
ために、上型１の弾性体１５，１６の硬度は下型２の弾
性体１７，１８の硬度よりも低くされており、ＤＵ＝Ｄ
Ｌである。上型１の弾性体１５，１６の硬度は硬度１
５、下型２の弾性体１７，１８の硬度は硬度２５であ
る。このような関係は、板材が比較的薄い場合に効果的
である。

【００２３】図２及び図３において、上型１と下型２と
の間に描かれている板材２０は、被切断物である硬質の
合成樹脂板を示している。

【００２４】次に、上記切断型を用いて硬質の合成樹脂
板を切断する方法を説明する。

【００２５】前述した切断型を機械式プレス機あるいは
油圧プレス機にセットする。セットした切断型の上型１
と下型２との間に、硬質の合成樹脂板２０を置き、対向
する刃物５，６の刃先を被切断物の上下面に打込む。

【００２６】このとき、 上型１の弾性体１５，１６をＤＵだけ圧縮する力の大き
さ＜下型２の弾性体１７，１８をＤＬだけ圧縮する力の
大きさ の関係があるので、先に上型１の刃物５の刃先が板材２
０の上面に接触し、食い込み、板材２０は下面を凸に曲
げ変形を生じる。このとき、板材２０には、曲げ変形に
より、下面側に切断面に垂直な引張応力が作用する。更
に、プレスすると、下型２の刃物６の刃先が板材２０の
下面に接触し、食い込み、下型２の刃物６の刃先から上
型１の刃物５の刃先に向かって脆性破壊が起きて、板材
２０が所定の打抜き形状に切断される。下型２の刃物６
の刃先が接触する際の板材２０の曲げ変形の曲率半径は
３００〜８００ｍｍの範囲とするのが望ましい。

【００２７】このように、切断時、板材２０の下面側
に、切断面に垂直な引張応力を作用させた状態で下型２
の刃物６が打ち込まれることにより、下型２の刃物６の
刃先から上型１の刃物５の刃先に向かってクラックが連
続的に発生するため、滑らかで良好な切断面が得られ
る。また、上型１と下型２の刃物５，６の食い込み量が
浅くて切断できるため、刃物５，６の寿命を長くでき
る。

【００２８】被切断物への刃先の打込み深さは上下それ
ぞれ０．２〜０．７ｍｍとする。打込み深さが小さすぎ
ると切断できない部分が生じることがあり、大きすぎる
と刃先の寿命を短くする。また、打込み速度が大きい方
が若干切断面性状が良好となる傾向が認められる。しか
し、被切断物の板厚が０．８〜５．０ｍｍの範囲であれ
ば、通常の機械式プレス機あるいはこれより低速の油圧
プレス機のプレス速度の範囲で切断可能である。

【００２９】切断後、上型１と下型２を離反させると、
切断材は圧縮されていた弾性体１５，１６，１７，１８
の元の形への復帰力によって刃物５，６の刃先から離脱
され、下型２の弾性体１７，１８上に載置される。

【００３０】切断材は、切断面が上型１の刃物５の食い
込み部、クラック部、及び下型２の刃物６の食い込み部
の順に並んでおり、上型１の刃物５の食い込み部の長さ
が下型２の刃物６の食い込み部の長さよりも大きい。

【００３１】図４は、本発明の別の実施形態２を示して
いる。本実施形態２と上記実施形態１とは弾性体の構成
が相違しているだけで、他の構成は同じである。本実施
形態２の弾性体は、上型１の弾性体１５，１６の硬度が
下型２の弾性体１７，１８の硬度よりも低くされてお
り、ＤＵ＜ＤＬである。上型１の弾性体１５，１６の硬
度は硬度１５、下型２の弾性体１７，１８の硬度は硬度
２５である。このような関係は、板材が厚い場合に効果
的である。

【００３２】図５は、本発明の更に別の実施形態３を示
している。本実施形態３と上記実施形態１とは弾性体の
構成が相違しているだけで、他の構成は同じである。本
実施形態３は、上型１の弾性体１５，１６と下型２の弾
性体１７，１８が、硬度が相違している２層の積層構造
にそれぞれ形成されている。そして、上型１の弾性体１
５，１６の硬度が下型２の弾性体１７，１８の硬度より
も低くされており、ＤＵ＝ＤＬである。上型１の一方の
弾性体１５は弾性体１５ａ（硬度１５）と弾性体１５ｂ
（硬度２５）が上型基板３に順に積層されて形成されて
おり、もう一方の弾性体１６も弾性体１６ａ（硬度１
５）と弾性体１６ｂ（硬度２５）が上型基板３に順に積
層されて形成されている。下型２の一方の弾性体１７は
弾性体１７ａ（硬度３５）と弾性体１７ｂ（硬度２５）
が下型基板４に順に積層されて形成されており、もう一
方の弾性体１８も弾性体１８ａ（硬度３５）と弾性体１
８ｂ（硬度２５）が下型基板４に順に積層されて形成さ
れている。

【００３３】図６は、本発明の更に別の実施形態４を示
している。本実施形態４と上記実施形態１とは弾性体の
構成が相違しているだけで、他の構成は同じである。本
実施形態４は、上型１の弾性体１５，１６は１層であ
り、下型２の弾性体１７，１８は硬度が相違している２
層の積層構造に形成されている。そして、上型１の弾性
体１５，１６の硬度が下型２の弾性体１７，１８の硬度
よりも低くされており、ＤＵ＜ＤＬである。上型１の弾
性体１５，１６の硬度は硬度２５である。下型２の一方
の弾性体１７は弾性体１７ａ（硬度３５）と弾性体１７
ｂ（硬度２５）が下型基板４に順に積層されて形成され
ており、もう一方の弾性体１８も弾性体１８ａ（硬度３
５）と弾性体１８ｂ（硬度２５）が下型基板４に順に積
層されて形成されている。

【００３４】以上説明した切断型で、板厚が０．８〜５
ｍｍの範囲、材質がゴム添加量０〜３０％の範囲の種々
のアクリル樹脂板の切断試験を行ったところ、安価なト
ムソン刃を用いているにもかかわらず、３万回の切断後
も良好な切断面が得られ、本発明の効果が確認された。

【００３５】なお、本発明は上記実施形態に限られるこ
とはなく、例えば、ＤＵ＞ＤＬで、上型１の弾性体１
５，１６の硬度を下型２の弾性体１７，１８の硬度より
も低くすることにより、 上型１の弾性体１５，１６をＤＵだけ圧縮する力の大き
さ＜下型２の弾性体１７，１８をＤＬだけ圧縮する力の
大きさ の関係を実現させることもできる。また、本発明は上記
実施形態とは逆に、 上型１の弾性体１５，１６をＤＵだけ圧縮する力の大き
さ＞下型２の弾性体１７，１８をＤＬだけ圧縮する力の
大きさ の関係を満たすように構成しても勿論よい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、幅
広い材質、板厚にわたって滑らかで良好な切断面が得ら
れ、切断刃の寿命が長い、硬質の合成樹脂材の切断型、
切断方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す切断型の平面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】本発明の別の実施形態を示し、図２に対応する
断面図である。

【図５】本発明の更に別の実施形態を示し、図２に対応
する断面図である。

【図６】本発明の更に別の実施形態を示し、図２に対応
する断面図である。

【符号の説明】

１ 上型 ２ 下型 ３ 上型基板 ４ 下型基板 ５，６ 刃物 ７，８ 刃物圧入部 ９，１１ 貫通孔 １０，１２ 溝 １３，１４ 切欠き １５，１６，１７，１８ 弾性体 ２０ 硬質の合成樹脂板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入口 智也 東京都中央区八重洲一丁目９番９号 帝国 ピストンリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3C060 AA04 BA03 BB01 BC01 BC16 BG03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 刃物が上型基板の下面と下型基板の上面
   から突出して対向配置され、前記上下の各刃物の両側面
   に刃物の突出高さよりも厚い厚さの弾性体が配置されて
   いる切断型において、上型の弾性体下面と刃物の刃先と
   の距離をＤＵ、下型の弾性体上面と刃物の刃先との距離
   をＤＬとしたとき、 上型の弾性体をＤＵだけ圧縮する力の大きさと、下型の
   弾性体をＤＬだけ圧縮する力の大きさとが相違している
   ことを特徴とする硬質の合成樹脂材の切断型。
2. 【請求項２】 ＤＵ＝ＤＬで、上型の弾性体の硬度と下
   型の弾性体の硬度とが相違していることを特徴とする請
   求項１記載の切断型。
3. 【請求項３】 ＤＵとＤＬの長さが相違し、上型の弾性
   体の硬度と下型の弾性体の硬度とが同一であることを特
   徴とする請求項１記載の切断型。
4. 【請求項４】 ＤＵとＤＬの長さが相違し、上型の弾性
   体の硬度と下型の弾性体の硬度とが相違していることを
   特徴とする請求項１記載の切断型。
5. 【請求項５】 弾性体が、硬度が相違している少なくと
   も２層の積層構造を有していることを特徴とする請求項
   １〜４のいずれかに記載の切断型。
6. 【請求項６】 刃物がトムソン刃であることを特徴とす
   る請求項１〜５のいずれかに記載の切断型。
7. 【請求項７】 対向する刃物の刃先を板材の上下面に打
   ち込んで硬質の合成樹脂材を切断する方法において、板
   材の上下面の一面側に、切断面に垂直な引張応力を作用
   させることを特徴とする硬質の合成樹脂材の切断方法。
8. 【請求項８】 板材に曲げ変形を与えて切断面に垂直な
   引張応力を作用させることを特徴とする請求項７記載の
   硬質の合成樹脂材の切断方法。
9. 【請求項９】 曲げ変形の曲率半径が３００〜８００ｍ
   ｍの範囲であることを特徴とする請求項８記載の硬質の
   合成樹脂材の切断方法。
10. 【請求項１０】 切断面が刃物の食い込み部、クラック
    部、及び刃物の食い込み部の順に並んでいる切断材にお
    いて、一方の食い込み部の長さが他方の食い込み部の長
    さよりも大きいことを特徴とする硬質の合成樹脂の切断
    材。