JP2017087303A - 切断用カッターの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
レーザ加工により、刃先に、刃の厚み方向に凹設され、刃先の先端から基端方向(図1(A)等参照)に向けて延在される微細なスリットを形成したことを特徴とする。
<カッターナイフによる高分子シートや樹脂製材料の切断に関して>(図4参照)
(1)カッターナイフによる切断は,図4に示すように、メカニズム的には金属材料におけるバイトなどの切削加工に類似するものと考えられる。
(2)しかしながら、切削加工のメカニズムは現実的に完全には明らかにはされていないのが実情である。
(3)切削加工のメカニズムは,被切削材の機械的特性に依存するが,刃先による塑性流動(せん断)と亀裂の進展の混在と考えられる。
(4)金属材料の切削加工の場合,刃先先端部のミクロ的な加工メカニズムは複雑ではあるが、滑り変形やそれに基づく塑性流動などが連続的に起こり易く、良好な切削がなされる。
(5)一方、高分子シートや樹脂製材料の切断加工の場合,配向性,結晶部と非晶部などのミクロ組織,充填剤などの複雑要因がある。また,高分子シートを構成する炭素−炭素結合は強固な共有結合であり、金属材料の切削の場合のような滑り変形やそれに基づく塑性流動などの連続的な発生が途絶え易く、切断加工が途中から継続できなくなり良好な切断が行えなくなるものと考えられる。
(6)すなわち、高分子シートや樹脂製材料の切断加工の基本的なメカニズムとしては,刃先による破壊と亀裂伝播が主たる要因であり、これら主たる要因を連続的に発生させることができれば、切断し難い高分子シートや樹脂製材料であっても良好な切断を実現することができるものと考えられる。
<カッターナイフの刃先の切れ味向上のメカニズムに関して>(図5、図6参照)
(1)カッターナイフによる切断は,図4にて説明したように、メカニズム的には金属材料におけるバイトなどの切削加工に類似するものと考えられる。
そして、上述したように、刃先による破壊と亀裂伝播を連続的に発生させることができれば高分子シートや樹脂製材料等であっても良好な切断を実現することができるものと考えられる。
(2)このような観点より、カッターナイフによる高分子シートあるいは樹脂の切断には、a)被切断材料(切断対象物)への刃先の押し込み、b)その押し込んだ状態から上下方向(被切断部材と交差する方向)への刃の移動が必要(有効)であると考える(図5(A)、(B)参照)。
(3)刃先の押し込みは、刃先による被切断材料(切断対象物)の切断と亀裂進展をもたらす,また,その比率(”切断”と”亀裂進展”の比率)は刃先角度と刃先の鋭利さに依存する。
刃先角度が小さい,あるいは,鋭利な場合は切断の効果が主となり,逆の場合は,亀裂進展が主となる。
(4)上下方向(被切断材料と交差する方向)の刃の移動は、刃先(被切断材料に対向する面)の凹凸による被切断部材(切断対象物)のせん断(被切断材料を刃先を挟んで両側に分断する作用)をもたらすものと考えられる。
(5)一般に、シート表面や樹脂成型品の表面は、キャスティングの影響(金型に接している部分であることの影響)により,高密度,高結晶度化されているため、機械的強度が高い場合が多く、初期的な刃先の被切断材料への食い込みには,強いせん断力が必要である。
(6)また、高分子シート等の高分子材料は、配向性,結晶部と非晶部などのミクロ組織や添加剤,充填剤の影響で、ミクロ的には不均一組織となっていると考えられる。
そのため、押し込みによる亀裂の進展の停止が起き、せん断による亀裂の再開が必要である。
(7)従って、高分子シート等の高分子材料の切断には,亀裂進展とせん断力の周期的な付加が有効と考えられる。
(8)しかし、通常のカッターナイフの刃先では,摩耗によるせん断力の低下や,凹凸が殆どなく初期的な被切断材料への食い込みに対して,有効に作用しない。
(9)そこで、本発明者等は、レーザ加工により、刃先に周期的な(所定間隔で)微細スリットを形成し、刃先と被切断材料が相対移動するときに、この微細なスリットを周期的に(或いは間欠的に)被切断材料へ食い込ませることにより、亀裂進展とせん断力を周期的に(或いは間隔をおいて連続的に)作用させることを試みた。
例えば、粘着テープ、梱包用テープ、梱包用等のストレッチフィルム、梱包用紐、梱包用バンドなどの他、肉、パン、トマト、チーズなどの食品、ゴム製のシートやブロックなどの切断に利用できると共に、手術用のメスなどの刃先にも利用することができる。
パルス幅は同一エネルギーであれば、短パルスほどエネルギー密度が高いこと、パルス幅が短いほど照射エネルギーが照射部に伝わらないことから、パルス幅が長いほど熱影響が多くなり溶融・蒸発の加工に、短いほど溶融過程を経過せずに直接原子化される(アブレーション)加工となるため、バリ等の生じない精度の高い加工が可能である。
また,装置価格もナノ(nano)秒レーザ,ピコ(pico)秒レーザ,フェムト(femto:fm)秒レーザの順に高額となる。
ピコ秒レーザを被加工物の表面に照射することで、照射された部分がアブレーション(ablation:材料の表面が蒸発等によって剥ぎ取られる現象)されてスリット(溝)12が形成される。
11 刃先
11A 刃先の先端(切断対象物との接触端)
12 微細なスリット(溝)
13 背(峰)
レーザ加工により、切断用カッターの刃先に、刃の厚み方向に凹設され、刃先の先端から基端方向(図1(A)等参照)に向けて延在される微細なスリットを形成することを特徴とする。
Claims (6)
- レーザ加工により、刃先に、刃の厚み方向に凹設され、刃先の先端から基端方向に向けて延在される微細なスリットを形成したことを特徴とするカッター。
- 前記微細なスリットの刃先の長手方向における幅が、5μm〜30μm程度であることを特徴とする請求項1に記載のカッター。
- 前記微細なスリットが刃先の長手方向に形成される間隔が、200μm程度であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のカッター。
- 前記レーザ加工がパルスレーザによる加工であることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1つに記載のカッター。
- 前記カッターの少なくとも刃先に、WPC処理が施されていることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1つに記載のカッター。
- 前記カッターの少なくとも刃先に、DLC処理が施されていることを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1つに記載のカッター。
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