JP2007167974A - Cutting tools and surface machining method used in it - Google Patents
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- Details Of Cutting Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は刃物類とそれに用いる表面加工方法に関し、例えば、生産工程においてスリッティングやカッティング、ハーフカッティング、スライシングなどを行う刃物類とそれに用いる表面加工方法に関するものである。 The present invention relates to a cutting tool and a surface processing method used therefor, for example, a cutting tool that performs slitting, cutting, half-cutting, slicing, and the like in a production process and a surface processing method used therefor.
このような刃物類は、従来から樹脂フィルム、布生地、紙、不織布、繊維、板紙などのシート物、それらを巻き取った巻取りロールや紙管、絶縁テープ、粘着テープなどに、所定間隔でスリットを入れて分離したり、突っ切りカットやスライスによる断裁を行ったりするのに利用される。また、いわゆる押し切りであるスコアーカットは粘着テープ、布テープ、軟質フィルム、ゴムなどに用いられる。また、粘着紙等のハーフカットやラベラーの姿切りに用いられて剥離紙、剥離フィルムのみをスリットする刃物も知られている(例えば、非特許文献1参照。)。 Such blades are conventionally used at predetermined intervals on sheet materials such as resin films, fabrics, paper, nonwoven fabrics, fibers, paperboard, take-up rolls, paper tubes, insulating tapes, adhesive tapes, etc. Used for slitting and separating, and cutting by cutting and slicing. Also, score cut which is so-called push-cut is used for adhesive tape, cloth tape, soft film, rubber and the like. Also known is a blade that is used for half-cutting adhesive paper or the like and cutting a labeler, and slits only the release paper and release film (for example, see Non-Patent Document 1).
これらの刃物類は、セラミック、ジルコニア、サファイアなど特殊な場合を除いてほとんど鉄系の材料よりなり、非特許文献1は、通常上刃にはSKH(鋼速度鋼)、下刃にはSKD(工具鋼)が用いられるとし、薄板用のシャーナイフ(断裁用直刃)として、耐摩耗性に優れた冷間金型用合金現鋼であるSKD11、ロックウエル硬度HRC65〜67を用い、薄板用のシャーナイフ(直刃)として、耐摩耗性に優れた冷間金型用合金現鋼であるSKD11改良鋼、ロックウエル硬度HRC65〜67を用い、中厚板用のシャーナイフ(直刃)として、耐摩耗性に優れた冷間金型用合金現鋼であるSKD12改良鋼、ロックウエル硬度HRC64〜67を用い、厚板用のシャーナイフ(直刃)として、耐摩耗性、耐衝撃性に優れた熱間金型用合金工具鋼であるSKD61改良鋼、ロックウエル硬度HRC60〜65を用い、木材用のベニヤナイフとして、合金工具鋼改良金であるSKS改良鋼、ロックウエル硬度HRC60〜63を用い、木材用のスライサーとして、クロームモリブデン鋼改良鋼であるNTT、ロックウエル硬度HRC61〜64を用い、また、別に、木材用のスライサーとして、セミハイス鋼改良鋼であるNLS、ロックウエル硬度HRC62〜65を用い、チッパーナイフ、スライサーナイフとして、クロームモリブデン鋼であるNTT、ロックウエル硬度HRC60〜63を用い、スライサーナイフ、カッターとして、平物用鋼速度鋼であるSKH3、ロックウエル硬度HRC65〜67を用い、断裁包丁として、平物用鋼速度鋼であるSKH2、ロックウエル硬度HRC65〜67を用いることを例示している。
These blades are almost made of iron-based materials except for special cases such as ceramic, zirconia, and sapphire. Non-Patent
また、非特許文献1は刃物類の長寿命化のために行われる超硬度化の表面処理として、天然ダイヤモンド(ビッカース硬度8,000〜1,000)、DLC(ビッカース硬度3,000〜5,000)、GLC(ビッカース硬度2,800〜3,200)、SIC(ビッカース硬度2,800〜)、TiN(ビッカース硬度2,200〜2,400)、TiC(ビッカース硬度3,000〜3,500)、AI2O3(ビッカース硬度2,000〜2,500)、超硬合金(ビッカース硬度1,500〜2,000)、硬質クローム(ビッカース硬度700〜2,500)、焼入れ鋼(ビッカース硬度500〜1,000)を例示している。
ところで、刃物類はそのセラミックや鉄系といった材料の違いに関係なく、使用によって図4に示すカッタbのように、タルクなどを含む紙粉や繊維屑などのゴミdが付着しやすく、ゴミdの種類や付着量によってはカッタbの切れ味が落ちて切断などの作業が思うようにできなくなる。特に、セラミック系は粉末焼結によるものでポーラス構造であり、しかも、コバルトなどのバインダ粒子の脱落による凹部もあって、異物が付着しやすく蓄積しやすい問題である。 By the way, regardless of the material such as ceramic or iron, the blades are likely to adhere to dust d such as paper dust or fiber waste containing talc, etc., as shown in the cutter b shown in FIG. Depending on the type and amount of attachment, the cutting of the cutter b will be lost, making it impossible to perform operations such as cutting. In particular, the ceramic system has a porous structure due to powder sintering, and also has a recess due to the dropping of binder particles such as cobalt, which is a problem that foreign matter tends to adhere and accumulate.
このため、ゴミdをアセトンやキシレンなどの有機溶剤にて定期的に、例えば1日に3回程度、場所や用途によっては1時間に1回〜10回などと念入りに拭き取り作業が行われているが、手間であるし危険でもある。また、アセトンやキシレンなどの有機溶剤を使用するのでは、揚げ物の油の吸い取り、煮物調理時の落し蓋、濾紙などとして食品に使用されるキッチンペーパーなどの場合衛生上の問題ともなる。 For this reason, the dust d is carefully wiped with an organic solvent such as acetone or xylene regularly, for example, about 3 times a day, or once to 10 times an hour depending on the place or application. However, it is bothersome and dangerous. In addition, the use of organic solvents such as acetone and xylene poses a sanitary problem in the case of kitchen paper used for foods such as sucking oil from fried foods, dropping lids when cooking boiled foods, and filter paper.
これらを回避するには非特許文献1に記載があるように、個々のカッタbにバキューム装置付きクリーナを取り付けるようにしているが、これもコスト高の原因になるし、加工装置cがさらにかさ高になる。グラインダによる研磨によって汚れを落すことはできるが摩耗を早めてしまう問題がある。
In order to avoid these problems, as described in
そこで、グラインダとバキューム装置付きクリーナとの併用が好適ではあるが、加工機械cのコストが勢い上昇するし、かなり大型に成る。しかも、カッタbまわりのスペースは小さくそれを実現するのが困難な場合もある。 Therefore, although the combined use of the grinder and the cleaner with the vacuum device is suitable, the cost of the processing machine c increases rapidly and becomes considerably large. In addition, the space around the cutter b is small and it may be difficult to realize it.
特に、ドラムに巻き付けた藤などの繊維を、ドラムに対向するよう2mm〜8mm程度の間隔で270〜300枚程度配設して切断し、紙類に漉き込むなどする短繊維を製造するようなカッタの場合、クリーナやグラインダを働かせること自体が困難であるし、配設間隔が2mm程度と小さくなるほど繊維屑などが蓄積しやすく団子になって押出されることを繰り返し、カッティングした短繊維中に混入する品質を落す問題があるが解消しにくい。 In particular, the production of short fibers such as wisteria wound around a drum is cut by arranging and cutting about 270 to 300 sheets at intervals of about 2 mm to 8 mm so as to face the drum. In the case of a cutter, it is difficult to operate a cleaner or a grinder itself, and as the disposition interval becomes as small as about 2 mm, fiber waste and the like are likely to accumulate and are extruded into dumplings. There is a problem of degrading the mixed quality, but it is difficult to solve.
そこで、本発明者は上記のような問題を解決すべく研究を続け、種々に実験をし検討を重ねる中、本出願人が先に提供している基材表面に焼成し付着させたシリカ粒子がが角張らないことによって、在来の角張った不定形なシリカ粒子(例えば、特許文献1参照。)と違って、その付着表面において優れた滑り性を発揮することを知見し、これを汚れ防止に役立てるべく刃物類の表面に付着させたところ、汚れがつきにくく蓄積しない好結果が得られた。
上記の目的を達成するために、本発明の刃物類は、少なくとも作業域を含む表面に、角張らないシリカ粒子が梨地状に散在し付着していることを特徴としている。それは例えば、少なくとも作業域を含む表面に、角張らずに焼成されたシリカ粒子が散在し付着している状態である。 In order to achieve the above object, the blades of the present invention are characterized in that non-angular silica particles are scattered and attached to the surface including at least the working area. That is, for example, a state in which silica particles fired without angling are scattered and attached to the surface including at least the working area.
このような構成では、刃物類の少なくとも被加工物と接触する作業域の表面に焼成などによる角張らないシリカ粒子が梨地状に散在していて、それが微小粒子であることにより刃物類の切れ味を低下させることなく、その材質および形状的特徴から、刃物類の地肌面より高い滑り性を発揮して切り込み時の摩擦抵抗を軽減すると共に紙粉や繊維屑などのゴミの付着や蓄積を抑制する。 In such a configuration, non-angular silica particles due to firing or the like are scattered on the surface of the work area at least in contact with the work piece of the cutlery in a satin form, and the sharpness of the cutlery is due to the fine particles. This reduces the frictional resistance at the time of cutting and suppresses the adhesion and accumulation of dust such as paper dust and fiber waste due to its material and shape characteristics that reduce the frictional resistance when cutting. To do.
さらに具体的には、鉄系金属製で少なくとも作業域を含む表面に、ケイ素−窒素結合物質と水素原子を持ち、有機溶剤に可溶な無機ポリマーの有機溶媒溶液の粒子状塗布ポリマー液からの角張らない焼成シリカ粒子が、散在し付着していることを別の特徴としている。 More specifically, the surface is made of an iron-based metal and includes at least a work area, and has a silicon-nitrogen bonding substance and a hydrogen atom. Another feature is that non-angular baked silica particles are scattered and adhered.
このような構成では、1つの特徴に加え、さらに、焼成されたシリカ粒子が粒子状塗布ポリマー液からのもので、表面張力による丸みのある形態にて焼成されるので、より角張らず、滑り特性、汚れ防止機能がより高まる。 In such a configuration, in addition to one feature, the baked silica particles are from a particulate coating polymer liquid and baked in a rounded form due to surface tension, so it is less angular and slips. Properties and dirt prevention function are further enhanced.
本発明の表面加工方法は、ケイ素−窒素結合物質と水素原子を持ち、有機溶剤に可溶な無機ポリマーの有機溶媒溶液であるポリマー液を、刃物類の少なくとも作業域を含む表面に表面張力による角張らない粒子状に塗布し、この塗布した粒子状のポリマー液をシリカまで大気中で焼成する工程を備え、角張らないシリカ粒子が散在した少なくとも作業域を含む表面を得ることを特徴としている。 In the surface processing method of the present invention, a polymer liquid, which is an organic solvent solution of an inorganic polymer having a silicon-nitrogen bond substance and a hydrogen atom and soluble in an organic solvent, is applied to the surface including at least the working area of the blades by surface tension. It is characterized in that it is applied to particles that are not angular and baked in the atmosphere up to the silica with the applied particle polymer solution, to obtain a surface including at least a working area in which silica particles that are not angular are scattered. .
このような構成では、粒子状に塗布されるポリマー液が刃物類の少なくとも作業域を含む表面において濡れ性と表面張力に応じ角張らない丸みのある形態で付着し、その形態を保ってシリカ粒子に焼成されるので、角張らない丸みのあるシリカ粒子を所定域に梨地状に散在させられる。 In such a configuration, the polymer liquid applied in the form of particles adheres to the surface including at least the working area of the blades in a rounded form that is not angular depending on wettability and surface tension, and maintains the form to obtain silica particles. Since it is fired, the round silica particles that are not angular can be scattered in a satin state in a predetermined area.
この場合、霧化状態のポリマー液と刃物類の少なくとも作業域を含む表面との接触によって、少なくとも作業域を含む表面にポリマー液を粒子状に塗布する、さらなる構成では、
ポリマー液を霧化させると必要な粒子径以下の球状粒子としてほぼ均等な密度で分散、浮遊した雰囲気を作り出すことができ、これに刃物類の少なくとも作業域を含む表面を接触させることによって、その分散、浮遊密度を持って互いの親和度、濡れ性に応じた接触角にて付着し、角張らない丸みを残した形態をなすので、滑り性のよいシリカ粒子が分散した表面を得るのに好適である。
In this case, in the further configuration in which the polymer liquid is applied to the surface including at least the work area by contacting the atomized polymer liquid and the surface including at least the work area of the blades,
By atomizing the polymer liquid, it is possible to create a spherical atmosphere with a particle size equal to or less than the required particle size, and to create an atmosphere that is dispersed and floated at an almost equal density. It has a dispersion and buoyant density, adheres at contact angles according to each other's affinity and wettability, and forms a shape that leaves a non-angular roundness, so to obtain a surface with dispersed slippery silica particles Is preferred.
霧化状態のポリマー液と少なくとも作業域を含む表面との接触は、ポリマー液の霧化雰囲気に少なくとも作業域を含む表面を曝すことで簡単に実現する。 The contact between the atomized polymer liquid and the surface including at least the working area is easily realized by exposing the surface including at least the working area to the atomizing atmosphere of the polymer liquid.
このとき刃面は、上向きでポリマー液の霧化雰囲気に曝すことで、霧化して分散し浮遊しているポリマー液粒子が静かに自然降下しながら刃物類の所定の表面域上に接触していき、霧化雰囲気にさらしている時間に比例してポリマー液粒子が付着し、付着密度が高まる。このとき、ポリマー液粒子は二重、三重に重なって付着することはあるが、ポリマー液を50μ以下の粒子径とすることで、刃物類の切れ味や汚れの付着防止性、蓄積防止性の上で問題はない。 At this time, by exposing the blade surface upward to the atomizing atmosphere of the polymer liquid, the atomized and dispersed polymer liquid particles come into contact with a predetermined surface area of the blades while gently falling naturally. The polymer liquid particles adhere in proportion to the exposure time to the atomizing atmosphere, and the adhesion density increases. At this time, the polymer liquid particles may adhere in double or triple layers, but by setting the polymer liquid to a particle diameter of 50 μm or less, the sharpness of the blades, the adhesion prevention of dirt, and the accumulation prevention are improved. There is no problem.
しかし、このポリマー液は大気中で焼成してシリカにすることができるが、この焼成の途中で撥水性のある物質がシリカ化と共に焼成されるのを利用し、付着させたポリマー液粒子を前記撥水性の物質が生成されるように焼成する前工程後に、ポリマー液粒子を塗布して撥水性の物質が生成している先のシリカ粒子の撥水性によりそれらのまわりへはじいて重ならないように塗布し、最終的なシリカへの焼成を行うことで、重なりのない高密度なシリカ粒子の分散状態を得ることもできる。 However, this polymer liquid can be baked into the silica to form silica, but the water-repellent substance is baked with silicification in the middle of the calcination, and the adhered polymer liquid particles are converted into the above-mentioned polymer liquid particles. After the pre-baking process to produce water-repellent substances, polymer liquid particles are applied so that the water-repellent substances are generated so that they do not repel around the water due to the water repellency of the previous silica particles. It is possible to obtain a dispersed state of high-density silica particles without overlapping by applying and firing to final silica.
塗布するポリマー液が形成する塗布粒子よりも小さい粒子径300から1000Åの抗菌剤微粒子を混入して行なうと、ポリマー液が抗菌性微粒子を保持してシリカにまで焼成されてバインダとなり刃物類の表面に存在させ続けて抗菌性を持たせることができる。 When mixed with antibacterial fine particles having a particle diameter of 300 to 1000 も smaller than the coated particles formed by the polymer liquid to be applied, the polymer liquid retains the antibacterial fine particles and is baked to silica to become a binder and the surface of the blades The antibacterial property can be made to continue to exist.
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面の記載によって明らかになる。本発明の各特徴は、可能な限りにおいてそれ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して用いることができる。 Further objects and features of the present invention will become apparent from the following detailed description and drawings. Each feature of the present invention can be used alone or in combination in various combinations as much as possible.
本発明の1つの特徴の刃物類によれば、少なくとも被加工物と接触する作業域の表面に角張らないシリカ粒子が梨地状に散在して、刃物類の切れ味を低下させずに高い滑り性を発揮し、切り込み時の摩擦抵抗による作業負荷を軽減して省エネが図れると共に紙粉や繊維屑などのゴミの付着や蓄積を抑制してメンテナンス作業の軽減とそれによる稼働率低下の軽減が図れる。 According to the blades of one feature of the present invention, at least the non-angular silica particles are scattered in a satin-like manner on the surface of the work area that comes into contact with the workpiece, and high slipperiness is achieved without reducing the sharpness of the blades. This reduces energy consumption by reducing the work load due to frictional resistance when cutting, and reduces the maintenance work and reduces the operating rate by suppressing the adhesion and accumulation of dust such as paper dust and fiber waste. .
本発明の別の特徴の刃物類によれば、1つの特徴の場合に加え、さらに、焼成されたシリカ粒子が液状態での表面張力と濡れ性を利用した丸みのある形態での焼成にてより角張らないものとなり、滑り特性、汚れ防止機能がより高まる。 According to the blades of another feature of the present invention, in addition to the case of one feature, the fired silica particles are further fired in a rounded form utilizing surface tension and wettability in a liquid state. It becomes less angular, and the slipping characteristics and antifouling function are further enhanced.
本発明の表面加工方法によれば、塗布されるポリマー液粒子が濡れ性と表面張力を利用した角張らない丸みのある形態で付着し焼成されて、角張らない丸みのあるシリカ粒子となって所定域に梨地状に散在させられる。 According to the surface processing method of the present invention, the polymer liquid particles to be applied are adhered and fired in a non-angular rounded shape utilizing wettability and surface tension, and become non-angular rounded silica particles. It is scattered in a satin pattern in a predetermined area.
ポリマー液の霧化により必要な粒子径以下の球状粒子としてほぼ均等な密度で分散、浮遊した雰囲気をなし、刃物類との接触によって互いの親和度、濡れ性に応じた接触角にて付着し、角張らない丸みを残した形態に焼成できるので、滑り性のよいシリカ粒子が分散した表面が容易かつ安定して得られる。 Dispersed as a spherical particle with a particle size equal to or less than the required particle size by atomization of the polymer liquid, forms a floating atmosphere, and adheres at contact angles according to each other's affinity and wettability by contact with the blades. Since it can be fired in a form that leaves a non-angular roundness, a surface on which silica particles with good slip properties are dispersed can be obtained easily and stably.
以下、本発明の実施の形態に係る刃物類とその表面加工方法につき図面を参照しながら詳細に説明し、本発明の理解に供する。 Hereinafter, the blades according to the embodiments of the present invention and the surface processing method thereof will be described in detail with reference to the drawings to provide an understanding of the present invention.
本実施の形態は、主として、生産工程においてスリッティングやカッティング、ハーフカッティング、スライシングなどを行う既述したようなセラミック、ジルコニア、サファイア、鉄系金属といった各種材料よりなる各種の刃物類を対象とし、図4では受ロール4で支持した紙管1を切断するための回転するカッタ2の例を示しているがこれに限られることはない。これらカッタ2などの刃物類の全面または作業域2a、つまり被加工物である紙管1と接触する作業域2aを少なくとも含む表面に、図1(b)、図2、図3に示すように角張らないシリカ粒子3が焼成されるなどして梨地状に散在し付着したものとしている。
This embodiment is mainly intended for various blades made of various materials such as ceramic, zirconia, sapphire, and iron-based metal as described above that perform slitting, cutting, half-cutting, slicing, etc. in the production process, Although FIG. 4 shows an example of the
このように角張らないで焼成されたシリカ粒子3が散在したカッタ2などの刃物類の表面では、シリカ粒子3が例えば50μ以下と微小粒子であることにより梨地状を呈するだけで、カッタ2などの刃物類の切れ味を低下させることはなく、シリカ粒子3の材質および形状的特徴から、刃物類の図1〜図3に示すような地肌面に代ってそれよりも高い滑り性を発揮する。このため、回転するカッタ1の切り込み時の摩擦抵抗を軽減すると共に紙粉や繊維屑などのゴミの付着や蓄積を抑制する。しかも、刃物類が鉄系金属であっても刃物類のシリカ粒子3による覆い面での発錆を阻止し、その周辺、従ってシリカ粒子付着部間への発錆の影響も、シリカ粒子付着部間からの発錆の影響も受けないので、シリカ粒子付着域全体の発錆を抑えられる。
On the surface of the blades such as the
錆は刃物の被加好物と接する作業域表面は被加工物と繰り返し接触することで使用が継続している間は錆びることはない。しかし、作業域表面でも刃物を装備した加工機械の運転休止中に発錆しやすく、湿気の多い時期では夜間の休止によっても発錆する。また、湿気の多い時期でなくても土日の休止中に生じることがあるし、長期休暇中の発錆度は高い。 Rust does not rust during continuous use because the surface of the work area in contact with the tool's preference is repeatedly in contact with the workpiece. However, the surface of the work area is easily rusted during the suspension of operation of the processing machine equipped with the blade, and rusting occurs even at night when the humidity is high. In addition, it may occur during weekends and holidays even when it is not humid, and the degree of rusting during a long holiday is high.
このため比較的頻繁に錆落しをする必要があり、これに対応するのに刃物類と共にそれに専用の錆落しをする専用グラインダを加工機械に装備することが行われているが、図4に示すような紙管aを切断するカッタbなどは1台の加工機械cに多数枚、例えば9枚や10枚装備して同時切断に供することもあり、それぞれにグラインダを付帯させると高価につく上、加工機械cが嵩張るだけでなく、切断ピッチを小さくできない問題がある。これを手作業でするには手間が掛かるし、危険でもある。まして、加工機械cから取り外して錆落しをするのでは全周に鋭い刃を持った大きなカッタbを取り扱うのにさらに危険が増すので、ほとんどの場合加工機械cに装備したまま錆落しをしており、その作業中は加工機械cが休止状態になってしまい稼働率が低下する。長期休暇後の錆落しには長い時間かかるので特に問題である。しかも、グラインダによる錆落しはカッタbの早期摩耗ともなり寿命を低下させる問題もある。このような現状から本実施の形態での防錆効果によればこのような問題を大きく軽減できる。 For this reason, it is necessary to rust off relatively frequently, and in order to cope with this, a dedicated grinder for rusting is also installed on the processing machine together with the blades, as shown in FIG. Such a cutter b that cuts the paper tube a may be used for simultaneous cutting by attaching a large number, for example, 9 or 10 pieces, to a single processing machine c, and it is expensive to attach a grinder to each. There is a problem that not only the processing machine c is bulky but also the cutting pitch cannot be reduced. This is manual and laborious and dangerous. Furthermore, removing the rust from the processing machine c increases the risk of handling a large cutter b with a sharp blade all around, so in most cases rusting with the processing machine c installed. During the work, the processing machine c is in a resting state and the operating rate is lowered. Rust removal after a long vacation is particularly problematic because it takes a long time. Moreover, the rust removal by the grinder also causes the wear of the cutter b, resulting in a problem of shortening the life. From such a current situation, according to the rust prevention effect in the present embodiment, such a problem can be greatly reduced.
シリカを焼成する原料として、ケイ素−窒素結合物質Si−Nと水素原子Hを持ち、有機溶剤に可溶な無機ポリマー(SiH2 NH、例えば東燃株式会社製のパーヒドロポリシラザン)が知られている。この無機ポリマーの有機溶媒溶液であるポリマー液を塗布し大気中で焼成すると大気中の水分や酸素と反応して高純度シリカが得られる。例えば450℃で焼成するとアモルファスな状態のシリカSiO2 が得られる。その反応式は次の通りであり、
‐SiH2 NH‐+O2 → SiO2 +NH3
‐SiH2 NH‐+H2 O → SiO2 +NH3 +H2
焼成時の雰囲気ガスを分析すると、アンモニアおよび水素の生成が確認される。
As a raw material for firing silica, an inorganic polymer (SiH 2 NH, for example, perhydropolysilazane manufactured by Tonen Corporation) having a silicon-nitrogen bonding substance Si—N and a hydrogen atom H and soluble in an organic solvent is known. . When a polymer liquid which is an organic solvent solution of the inorganic polymer is applied and baked in the air, it reacts with moisture and oxygen in the air to obtain high purity silica. For example, when fired at 450 ° C., silica SiO 2 in an amorphous state can be obtained. The reaction formula is as follows:
-SiH 2 NH- + O 2 → SiO 2 + NH 3
-SiH 2 NH- + H 2 O → SiO 2 + NH 3 + H 2
Analysis of the atmospheric gas during firing confirms the production of ammonia and hydrogen.
このシリカのIRスペクトルは図5に示すようにシロキサンSi−Oの吸収が成長しており、塗布する液状の無機ポリマーで見られるシリカ以外の成分による吸収はほぼ焼失している。またこのシリカの特性は、密度2.1〜2.2g/cm3 、屈折率1.46、抵抗率約1015、絶縁耐圧性>2×106 V/cm、比誘電率4.2@1MHz、可視領域の光透過率98%以上であり、膜状形態での透明性は石英ガラスと同等である。 In the IR spectrum of this silica, as shown in FIG. 5, the absorption of siloxane Si—O has grown, and the absorption by components other than silica found in the liquid inorganic polymer to be applied is almost burned out. The silica has a density of 2.1 to 2.2 g / cm 3 , a refractive index of 1.46, a resistivity of about 10 15 , a dielectric strength of> 2 × 10 6 V / cm, and a relative dielectric constant of 4.2 @ 1 MHz, visible region light transmittance of 98% or more, and transparency in the film form is equivalent to quartz glass.
そこで、本発明者は、カッタ2などの刃物類の全面または少なくとも作業域2aを含む表面に塗布した粒子状塗布ポリマー液を大気中で焼成して角張らない焼成シリカ粒子3が付着した表面状態を得た。これにより粒子状塗布ポリマー液が表面張力による丸みのある形態にて焼成されてより滑りのよいシリカ粒子3となっている上に、粒子状ポリマー液のカッタ2の表面への接触角はほとんどの場合90°以下と小さくほとんど40°〜50°の範囲となる関係から、湿気やゴミを捕捉したり溜めこむディテール部ができないので、防汚性や防錆性がより高まる。
Therefore, the present inventor has obtained a surface state in which the
このようなポリマー液によるシリカ粒子3の焼成は、ケイ素−窒素結合物質と水素原子を持ち、有機溶剤に可溶な無機ポリマーの有機溶媒溶液であるポリマー液を、刃物類の少なくとも作業域を含む表面に表面張力による角張らない粒子状に塗布し、この塗布した粒子状のポリマー液をシリカまで大気中で焼成する工程により実現する。シリカ粒子を所定域に散在させられる。また、このようなポリマー液の塗布は、例えば、霧化状態のポリマー液とカッタ2などの刃物類の少なくとも作業域2aを含む表面との接触によって容易に行うことができる。特に、ポリマー液をスプレーで噴霧するなどして霧化させることにより、ポリマー液を必要な粒子径以下の球状粒子としてほぼ均等な密度で分散、浮遊した雰囲気を作り出すことができ、これにカッタ2などの刃物類の少なくとも作業域2aを含む表面を接触させることによって、その分散、浮遊密度を持って互いの親和度に応じた接触角にて付着し、角張らない丸みを残した形態をなすので、滑り性のよいシリカ粒子が分散した表面を得るのに好適である。このような塗布方式においてカッタ2などの刃物の特定の表面にだけ塗布したい場合は、霧化雰囲気の範囲を制限するか、カッタ2などの刃物の特定の表面以外の部分にマスクをかけるかすればよい。
Firing of the
また、霧化状態のポリマー液と少なくとも作業域2aを含む表面との接触は、ポリマー液の霧化雰囲気にカッタの少なくとも作業域2aを含む表面を曝すことで簡単に実現するが、特に、塗布対象表面は上向きでポリマー液の霧化雰囲気に曝すと、霧化して分散し浮遊しているポリマー液粒子が静かに自然降下しながら刃物類の所定の表面域上に接触していき、霧化雰囲気にさらしている時間に比例してポリマー液粒子が付着し、付着密度が簡単に高まる。このとき、ポリマー液粒子は二重、三重に重なって付着することはあるが、ポリマー液を50μ以下の粒子径とすることで、刃物類の切れ味や防汚性、防錆性の上で問題はない。もっとも、付着密度を上げていくと、ポリマー液の付着粒子の隣合うものどうしが凝集して膜化していくので、これを好まない場合は付着密度に限度を持たせればよい。
The contact between the atomized polymer liquid and the surface including at least the
このような塗布対象面を上にして霧化ポリマー液にさらしてポリマー液粒子を塗布する場合、カッタ2の一方の面への塗布、焼成後に、他方の面への塗布、焼成を行うことになる。
When the polymer liquid particles are applied by exposing to the atomized polymer liquid with the surface to be applied facing up, the application and baking on the other surface are performed after the application and baking on one surface of the
本実施の形態では、シリカ粒子3は図1(a)(b)、図2、図3に示すようなカッタ2の研磨痕2bを持った表面に対し、図1(b)、図3に示すように付着させている。特に、図3に示す実施の形態では、図1(b)の実施の形態に対し、研磨痕2bの中にシリカ粒子3が付着形成されて、研磨痕2bを埋める状態であるのが特徴となっている。これらの表面状態につき検証例を示すと、図1(a)の図示例での地金の表面粗さRa、Ry、Rzと、凹凸の平均間隔Sm、局部山頂の平均間隔S、二乗平均粗さRMSは、いずれも単位μmとして
横方向で
Ra0.05、Ry0.34、Rz0.28、Sm9.26、S4.00、RMS0.06
縦方向で
Ra0.04、Ry0.31、Rz0.24、Sm6.78、S3.83、RMS0.05
であり、負荷長さ率tp(%)は、
横方向で77.25
縦方向で25.20
であった。
In the present embodiment, the
Ra0.04, Ry0.31, Rz0.24, Sm6.78, S3.83, RMS0.05 in the vertical direction
And the load length ratio tp (%) is
77.25 in the horizontal direction
25.20 in the vertical direction
Met.
また、図1(b)の図示例でのシリカ粒子3を付着させた後の表面粗さRa、Ry、Rzと、凹凸の平均間隔Sm、局部山頂の平均間隔S、二乗平均粗さRMSは、
横方向で
Ra0.12、Ry1.33、RZ1.01、Sm9.25、 S2.40、RMS0.19
縦方向で
Ra0.07、Ry1.31、Rz0.52、Sm14.20、S1.92、RMS0.13
であり、負荷長さ率tp(%)は、
横方向で17.19
縦方向で13.02
であった。
Moreover, the surface roughness Ra, Ry, Rz after attaching the
Ra0.12, Ry1.33, RZ1.01, Sm9.25, S2.40, RMS0.19 in the lateral direction
Ra0.07, Ry1.31, Rz0.52, Sm14.20, S1.92 and RMS0.13 in the vertical direction
And the load length ratio tp (%) is
17.19 in the lateral direction
13.02 in the vertical direction
Met.
また、図3の図示例での地金の表面粗さRa、Ry、Rzと、凹凸の平均間隔Sm、局部山頂の平均間隔S、二乗平均粗さRMSは、
横方向で
Ra0.36、Ry2.90、Rz2.17、Sm6.66、S1.67、RMS0.45
縦方向で
Ra0.36、Ry3.19、Rz1.92、Sm6.91、S1.51、RMS0.47
であり、負荷長さ率tp(%)は、
横方向で48.54
縦方向で74.74
であった。
Further, the surface roughness Ra, Ry, Rz of the bare metal in the illustrated example of FIG. 3, the average interval Sm of the unevenness, the average interval S of the local peaks, and the root mean square RMS
Ra0.36, Ry2.90, Rz2.17, Sm6.66, S1.67, RMS0.45 in lateral direction
Ra0.36, Ry3.19, Rz1.92, Sm6.91, S1.51, RMS0.47 in the vertical direction
And the load length ratio tp (%) is
48.54 in the horizontal direction
74.74 in the vertical direction
Met.
また、図3の図示例でのシリカ粒子3を付着させた後の表面粗さRa、Ry、Rzと、凹凸の平均間隔Sm、局部山頂の平均間隔S、二乗平均粗さRMSは、
横方向で
Ra0.83、Ry5.74、Rz4.27、Sm12.10、S1.93、RMS1.00
縦方向で
Ra0.69、Ry5.25、Rz3.78、Sm8.49、 S2.08、RMS0.69
であり、負荷長さ率tp(%)は、
横方向で44.04
縦方向で44.40
であった。
Further, the surface roughness Ra, Ry, Rz after the
Ra0.83, Ry5.74, Rz4.27, Sm12.10, S1.93, RMS1.00 in the horizontal direction
Ra0.69, Ry5.25, Rz3.78, Sm8.49, S2.08, RMS0.69 in the vertical direction
And the load length ratio tp (%) is
44.04 in the horizontal direction
44.40 in the vertical direction
Met.
このように、シリカ粒子3の付着前の地金の表面粗さよりも、シリカ粒子3が付着した後の表面粗さのRa、Ry、Rz、Sm、RMSの数値は大きくなるが、tpの値は小さくなり、いずれの場合もシリカ粒子3の付着によってカッタ2の切れ味は低下しなかったし、汚れが付き難く蓄積し難い好結果が防錆性と共に得られ、メンテナンス性が向上したし、2mm間隔で繊維カットを行う刃であっても異物の詰まりやそれによる繊維屑の塊やカッティングした短繊維中への混入が解消された。
As described above, the surface roughness Ra, Ry, Rz, Sm, and RMS after the
ところで、前記ポリマー液は大気中で焼成してシリカにすることができるが、この焼成の途中で撥水性のある物質がシリカ化と共に焼成されるのを利用し、付着させたポリマー液粒子を前記撥水性の物質が生成されるように焼成する前工程後に、ポリマー液粒子を塗布して撥水性の物質が生成している先のシリカ粒子の撥水性によりそれらのまわりへはじいて重ならないように塗布し、最終的なシリカへの焼成を行うことで、重なりのない高密度なシリカ粒子の分散状態を得ることもできる。 By the way, the polymer liquid can be baked in the atmosphere to form silica, and the polymer liquid particles adhered thereto are used by utilizing the fact that a water-repellent substance is baked with silicification during the baking. After the pre-baking process to produce water-repellent substances, polymer liquid particles are applied so that the water-repellent substances are generated so that they do not repel around the water due to the water repellency of the previous silica particles. It is possible to obtain a dispersed state of high-density silica particles without overlapping by applying and firing to final silica.
具体的には、ポリマー液の前記シリカまでの焼成において撥水性の物質がシロキサンとともに生成される。この撥水性の物質は例えばケイ素−水素結合物質Si−Hであり、新たに塗布されてくるポリマー液をはじく。このような中間物質は例えば焼成温度を80〜200℃、焼成時間を15分〜5分に設定して安定に得られる。焼成温度が高いと焼成時間は短くてよく、焼成温度が低いと焼成時間は長く要る。図6にその例を示し、80℃×10分の焼成を行なった場合のスペクトルである。図6では撥水性の物質Si−Hがシロキサンとともに生成されているのが確認できる。 Specifically, a water-repellent substance is produced together with siloxane in the baking of the polymer liquid up to the silica. This water-repellent substance is, for example, a silicon-hydrogen bond substance Si-H, which repels a newly applied polymer liquid. Such an intermediate substance can be stably obtained by setting the firing temperature to 80 to 200 ° C. and the firing time to 15 to 5 minutes, for example. If the firing temperature is high, the firing time may be short, and if the firing temperature is low, the firing time is long. An example is shown in FIG. 6 and is a spectrum when baking is performed at 80 ° C. for 10 minutes. In FIG. 6, it can be confirmed that the water-repellent substance Si—H is produced together with siloxane.
そこで、シリカ焼成過程において生成されるSi−Hなどの撥水性の物質の特性を巧みに活かし、カッタ2の表面に、ケイ素−窒素結合物質Si−Nと水素原子Hを持ち、有機溶剤に可溶な無機ポリマーの有機溶媒溶液であるポリマー液(SiH2 NH、例えば東燃株式会社製のポリシラザン)を粒子状に塗布し、この塗布した粒子状のポリマー液を撥水性の物質が生成するように大気中で焼成することを1回以上行なう前工程と、この前工程後のカッタ2の表面に前記無機ポリマーを粒子状に塗布し、この塗布した粒子状のポリマー液および前工程による前記中間物をシリカSiO2 まで大気中で焼成する後工程とにより、カッタ2の表面にシリカ粒子3が散在した処理面を得る。
Therefore, taking advantage of the characteristics of water-repellent substances such as Si-H produced during the silica firing process, the surface of the
この場合、カッタ2の表面上に前記ポリマー液を最初に塗布、焼成するのに、それよりも後に塗布、焼成するポリマー液よりも粒子径を大きくすることにより、シリカの初回の塗布、焼成による粒子密度を高めやすくして、しかも、それより後に塗布する粒子状のポリマー液につき、撥水性の物質が生成している前記先のシリカ粒子3がその撥水性によりまわりへはじいて上下の重なりを防止しながら、先のシリカ粒子3がない隙間領域に追いやりそこを埋めて高密度化していく働きをさせることができる。なお、先のシリカ粒子3中の撥水性の物質は後のポリマー液とともに後工程にてシリカに焼成される。この結果、先のシリカ粒子3と後のシリカ粒子3とに上下の重なりなくほぼ一重に高密度にカッタ2の表面上に焼成して結合させられる。
In this case, when the polymer liquid is first applied and baked on the surface of the
なお、無機ポリマーの分子量はポリマー液3aの焼成特性などに関係し、数平均分子量を500〜4000程度に設定してよく、数平均分子量700〜1500のパーヒドロポリシラザンの20%溶液を用いるのが好ましい。溶剤としては、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素の炭化水素溶媒、ハロゲン化メタン、ハロゲン化エタン、ハロゲン化ベンゼン等のハロゲン化炭化水素、脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類が使用できる。好ましい溶媒は、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、プロモホルム、塩化エチレン、塩化エチリデン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、ブチルエーテル、1,2・・ジオキシエタン、シオキサン、ジメチルジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類、ペンタンヘキサン、イソヘキサン、メチルペンタン、ヘプタン、イソヘプタン、オクタン、イソオクタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の炭化水素等である。 The molecular weight of the inorganic polymer is related to the firing characteristics of the polymer liquid 3a, and the number average molecular weight may be set to about 500 to 4000, and a 20% solution of perhydropolysilazane having a number average molecular weight of 700 to 1500 is used. preferable. Solvents include aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbon hydrocarbon solvents, halogenated hydrocarbons such as halogenated methane, halogenated ethane, and halogenated benzene, aliphatic ethers, and alicyclic ethers. Etc. can be used. Preferred solvents are halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, promoform, ethylene chloride, ethylidene chloride, trichloroethane, tetrachloroethane, ethyl ether, isopropyl ether, ethyl butyl ether, butyl ether, 1, 2, dioxyethane, Ethers such as Siooxane, Dimethyldioxane, Tetrahydrofuran, Tetrahydropyran, Pentanehexane, Isohexane, Methylpentane, Heptane, Isoheptane, Octane, Isooctane, Cyclopentane, Methylcyclopentane, Cyclohexane, Methylcyclohexane, Benzene, Toluene, Xylene, Ethylbenzene, etc. Hydrocarbons and the like.
これらの溶剤を使用する場合、前記パーヒドロポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度を調節するために、2種類以上の溶剤を混合してもよい。 When these solvents are used, two or more kinds of solvents may be mixed in order to adjust the solubility of the perhydropolysilazane and the evaporation rate of the solvent.
撥水性の物質が、ケイ素−水素結合物質SiHであるとき、上記本発明者等の知見に従えば、焼成温度を80〜200℃、焼成時間を15分〜5分の焼成条件として好適である。また、このような撥水性の物質のための焼成温度とシリカの焼成温度450℃を例にとると、焼成工程は、前工程の焼成温度を、撥水性の物質を生成させるために後工程の焼成温度に至らない温度で行なうものとしても捉えることができ、撥水性の物質の生成効率、安定性の面で好適である。上記以外の撥水性の物質としては、Si−メチル、Si−フェニール、Si−弗化アルキルなどがある。 When the water-repellent substance is a silicon-hydrogen bond substance SiH, according to the knowledge of the present inventors, the baking temperature is preferably 80 to 200 ° C. and the baking time is preferably 15 to 5 minutes. . Taking the firing temperature for such a water-repellent substance and the firing temperature of silica at 450 ° C. as an example, the firing process uses the firing temperature in the previous process to produce the water-repellent substance. It can be understood that the process is performed at a temperature that does not reach the firing temperature, which is preferable in terms of generation efficiency and stability of the water-repellent substance. Examples of water-repellent substances other than those described above include Si-methyl, Si-phenyl, and Si-alkyl fluoride.
しかし、本発明者等は臨界条件を求めた訳ではなく、他の種々な焼成条件や他の種々な撥水性の物質、およびこれを持ったシリカ焼成のための他のポリマー液の存在は否定できず、基本的には上記に限定されない。 However, the present inventors did not seek critical conditions, and denied the existence of other various firing conditions, other various water-repellent substances, and other polymer liquids for firing the silica having this. Basically, it is not limited to the above.
なお、1または複数の所定回、例えば最終に塗布するポリマー液に、それが形成するシリカ粒子3よりも小さい抗菌性微粒子を混入して前記シリカの焼成を行なうと、ポリマー液が抗菌性微粒子を保持してシリカ粒子3にまで焼成されてバインダとなり、カッタ2の表面に抗菌性微粒子を存在させ続けられるので、抗菌性を安定して持たせることができ、食品や衛生品を加工するのに有効である。
If the antibacterial fine particles smaller than the
このような抗菌性微粒子にはAg、Cu、Znなどの抗菌性のある金属イオンを含む無機粒子がその取扱いや抗菌性の持続において好適である。抗菌性微粒子の粒子径は小さいほど比表面積が大きく質量に対する抗菌作用面の比が大きくなって抗菌性を発揮するのに有利である。また、ポリマー液3a中において互いに凝集せず分散していることが必要である。これを満足するのに抗菌性微粒子32の粒子径は300〜1000Å程度とするのが好適であり、必要に応じて分散させて凝集防止を行う。 As such antibacterial fine particles, inorganic particles containing metal ions having antibacterial properties such as Ag, Cu, and Zn are suitable for handling and maintaining antibacterial properties. The smaller the particle size of the antibacterial fine particles, the larger the specific surface area, and the larger the ratio of the antibacterial action surface to the mass, the more advantageous for exhibiting antibacterial properties. Further, it is necessary that the polymer liquid 3a is dispersed without being aggregated. In order to satisfy this requirement, the particle diameter of the antibacterial fine particles 32 is preferably about 300 to 1000 mm, and is dispersed as necessary to prevent aggregation.
鉄系金属製の刃物類の表面処理に実用して、汚れ難く、錆び難くすることができる。 It can be practically used for surface treatment of iron-based metal blades, making it difficult to stain and rust.
1 紙管
2 カッタ
2a 作業域
2b 研磨痕
3 シリカ粒子
1
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