JP3808696B2 - 合成樹脂材の切断型及び切断方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレー用合成樹脂板等を所望の形状に切断する合成樹脂材の切断型及び切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレー用合成樹脂等の軟質の合成樹脂板は素材メーカが押出しなどによって製造した規格寸法の板素材を製品形状に応じた寸法に丸鋸やバンドソーなどで切断し、２次加工を行っている。この工程では、
（１）耳部や切屑が発生するため、素材の重量歩留まりが低い。
（２）素材にゴムの添加量が多いため、切断面にひげ状のゴムのかす（以下、ひげという。）が発生し、切断面の粗さが粗くなる。又、ひげの付着により、品質に影響を与える。
（３）切断速度を速くすると割れや欠けが発生するので、切削速度を速くできず、生産性が低い。
（４）リサイクル不可能な切屑が大量に発生する。
などの不都合がある。
【０００３】
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の打抜き型に利用されている。又、この発明においては、比較的薄板で軟質な材料を切断する場合に、被切断物に引張応力を加えて切断することが有効であることは述べておらず、弾性体の配置や形状についての詳細な説明も見られない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者が、上記技術を液晶ディスプレー用合成樹脂板（ゴムの添加量３０〜５０％）に適用して、切断試験を実施したところ、以下の事項が明らかになった。
（１）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。
（２）ゴムの添加量が多く、薄い合成樹脂板を切断する際には、被切断物を水平に保ち、切断面に垂直な方向に引張応力を加えながら切断しないと、切断面にひげが発生する。
（３）合成樹脂へのゴムの添加量が増加すると、割れ、欠け等の欠陥が発生しにくくなるが、ひげの発生量が多くなる。
（４）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。
（５）切断刃の打ち込み深さ、弾性体の硬度、厚み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。又、ひげの発生も大きく変化する。
（６）上下の刃物の刃先の横方向のずれが０．１ｍｍを越えると、ひげが発生する。
そして、上記技術によると、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。又、合成樹脂へのゴムの添加量や板厚の変化により、得られる切断面粗さやひげの発生割合が大きく変化する。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、合成樹脂材の切断において、割れ、欠け、ひげの発生を防止でき、滑らかで良好な切断面を得ることができる切断型及び切断方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【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よりも突出して弾性体が配置されている切断型において、
前記上型の弾性体の下面と刃物の刃先との距離をＤＵ、下型の弾性体の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＝下型の弾性体をＤＬだけ圧縮する力の大きさであり、弾性体の被切断物側における端面が傾斜してお り、圧縮方向の厚さが刃物と反対側で厚くなっていることを特徴とする。
【０００７】
上記構成により、切断時、上下の弾性体が被切断物に与える垂直方向の押圧力が等しく、左右の弾性体が被切断物に与える水平方向の力が刃物と反対方向を向くので、被切断物の切断面に引張応力が作用した状態で刃先が打ち込まれることにより、クラックが連続的に発生して滑らかな切断面を得られる。
【０００８】
弾性体の硬度は３５〜７０であるのが好ましい。硬度が低すぎると、被切断物の上下を均一な力で押圧できず、ひげが発生したり、切断面の粗さが粗くなり、切断面に段差や凹凸を生じる不都合がある。硬度が高すぎると、被切断物に傷を付ける場合がある。なお、硬度はＪＩＳ Ｋ６３０１に記載されているスプリング式硬さ試験による硬度であり、数値は硬さ試験機の目盛値である。
【０００９】
切断時、左右の弾性体が被切断物に与える水平方向の力が刃物と反対方向を向くようにするには、次のいずれかの構成を採用することもできる。
（１）弾性体の刃物と反対側における側面を傾斜させ、圧縮方向と垂直な方向の厚さを被切断物側で厚くする。
（２）弾性体の刃物と反対側における側面に凹部を形成する。
（３）弾性体が、圧縮方向と垂直方向において硬度が相違している少なくとも２層構造を有しており、刃物側に近い部分の弾性体の硬度を遠い部分の弾性体の硬度よりも高くする。
【００１０】
弾性体が被切断物に適切な水平方向の力を与えるには、弾性体と被切断物との間の摩擦係数は０．２以上が好ましい。弾性体の材質としてはウレタンゴム、クロロプレンゴム、天然ゴムなどを用いるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明の合成樹脂材の切断方法は、上記の切断型を使用し、対向する刃物の刃先を被切断物の上下面に打ち込んで切断する合成樹脂材の切断方法であって、
刃先の打ち込み深さが、被切断物の厚さをＴとすると、（Ｔ／２−０．１５）ｍｍ〜（Ｔ／２−０．０５）ｍｍであり、上下の刃物の対向する刃先の横方向のずれ量が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
打ち込み深さが小さすぎると切断できない部分が生じたり、ひげが発生したりすることがある。大きすぎると刃先の寿命を短くする。対向する刃物の刃先の横方向のずれ量が０．１ｍｍを越えると、ひげが発生し、切断面の粗さが粗くなり、切断面に段差や凹凸を生じる不都合がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態１を図１及び図２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。
【００１４】
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、A１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。
【００１５】
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、一直線状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１１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。
【００１６】
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１０，１２の幅は、刃物５，６の厚さよりやや小さく（１／１００〜３／１００ｍｍ）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。
【００１７】
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１３，１４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。
【００１８】
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。
【００１９】
上型基板３の下面には、弾性体１５，１６が刃物５の両側面に配置固定されている。刃物５の側面と左右の弾性体１５，１６との隙間はそれぞれ０．１〜２．０ｍｍである。弾性体１５，１６は、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、弾性体１７，１８が刃物６の両側面に配置固定されている。刃物６の側面と左右の弾性体１７，１８との隙間はそれぞれ０．１〜２．０ｍｍである。弾性体１７，１８は、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。本実施形態の弾性体は、上型１及び下型２の弾性体１５，１６，１７，１８の板材２０側における端面１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａが傾斜しており、圧縮方向の厚さが刃物５，６と反対側で厚くなっている。端面１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａの傾斜角度は１〜１０度である。そして、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されている。本実施形態においては、上記関係を満たすために、各弾性体１５，１６，１７，１８の硬度は３５〜７０の範囲で、全て等しくされており、また、ＤＵ＝ＤＬである。
【００２０】
図２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、ゴム添加量が３０〜５０％の合成樹脂板からなる被切断物を示している。
【００２１】
次に、上記切断型を用いて合成樹脂板を切断する方法を説明する。
【００２２】
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、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。
【００２３】
このとき、弾性体１５，１６，１７，１８は圧縮されて、板材２０を上下から均一に押圧し、上下の弾性体１５，１６，１７，１８が板材２０に与える垂直方向の押圧力は等しい。また、弾性体１５，１６，１７，１８は圧縮する際、刃物５，６側よりも刃物５，６と反対側部分がより圧縮され、刃物５，６と反対方向に座屈、膨張するため、左右の弾性体１５，１６，１７，１８が板材２０に与える水平方向の力が刃物５，６と反対方向を向くので、板材２０には切断面に垂直な引張応力が作用する。そして、上型１及び下型２の刃物５，６の刃先が板材２０に同時に接触し、更に、プレスされると、上下の刃物５，６の刃先が板材２０に打ち込まれ、上下の刃物５，６の刃先から、板材２０の板厚の中央に向かって脆性破壊が起き、板材２０が所定の形状に切断される。
【００２４】
このように、ゴムの添加量が多い（３０〜５０％）板材２０の場合、切断時、上下の刃物５，６の刃先が板材２０に同時に接触すると共に、上下の弾性体１５，１６，１７，１８が板材２０に与える垂直方向の押圧力が等しく、左右の弾性体１５，１６，１７，１８が板材２０に与える水平方向の力が刃物と反対方向を向き、板材２０の切断面に垂直な引張応力を作用させた状態で刃先が打ち込まれることにより、クラックが連続的に発生し、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の打ち込み深さが小さくて切断できるため、刃物５，６の寿命を長くできる。
【００２５】
板材２０への刃物５，６の刃先の打込み深さは、板材２０の厚さをＴとすると、（Ｔ／２−０．１５）ｍｍ〜（Ｔ／２−０．０５）ｍｍとする。対向する刃物５，６の刃先の横方向のずれ量は０．１ｍｍ以下とする。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０．５〜５ｍｍ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り、良好な切断面が得られる。板厚が０．５ｍｍ未満であると被切断物に変形が発生することがあり、５ｍｍを越えると、切断できなかったり、切断面が粗くなる場合がある。より好ましい板厚は０．８〜３ｍｍである。
【００２６】
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。
【００２７】
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と等しい。
【００２８】
弾性体１５，１６，１７，１８が刃物５，６と反対方向に座屈、膨張し易くなるための別の手段を図３、図４、及び図５に示す。図３、図４、及び図５において、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されており、上記関係を満たすために、各弾性体１５，１６，１７，１８の硬度は３５〜７０の範囲で、全て等しくされ、また、ＤＵ＝ＤＬである。
【００２９】
図３は、上型１及び下型２の弾性体１５，１６，１７，１８の刃物５，６と反対側における側面１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂが傾斜しており、圧縮方向と垂直な方向の厚さが板材２０側で厚くなっている。側面１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂの傾斜角度は１〜１０度である。
【００３０】
図４は、上型１及び下型２の弾性体１５，１６，１７，１８の刃物５，６と反対側における側面１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂに凹部１９が形成されている。凹部１９は例えば円弧状凹部で、その半径は例えば５ｍｍとされる。
【００３１】
図５は、上型１及び下型２の弾性体１５，１６，１７，１８が、圧縮方向と垂直方向において硬度が相違している２層構造を有しており、刃物側に近い部分の弾性体１５Ａ，１６Ａ，１７Ａ，１８Ａの硬度（硬度：５０）が遠い部分の弾性体１５Ｂ，１６Ｂ，１７Ｂ，１８Ｂの硬度（硬度：３５）よりも高くされている。
【００３２】
以上説明した切断型及び切断方法で、板厚が０．５〜５ｍｍの範囲で、材質がＭＢＳ（メタアクリル ブタジエン スチレン共重合樹脂）等のゴム添加量が３０〜５０％の範囲の種々の合成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、２万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。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の切断型、切断方法によれば、ゴムの添加量の多い比較的軟質な合成樹脂材の切断において、割れ、欠け、ひげの発生を防止でき、滑らかで良好な切断面が得られ、切断刃の寿命も長くできる。
【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】 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４】 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。
【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
１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ 端面
１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ 側面
１９ 凹部
２０ 合成樹脂板

Claims (7)

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よりも突出して弾性体が配置されている切断型において、
   前記上型の弾性体の下面と刃物の刃先との距離をＤＵ、下型の弾性体の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＝下型の弾性体をＤＬだけ圧縮する力の大きさであり、弾性体の被切断物側における端面が傾斜しており、圧縮方向の厚さが刃物と反対側で厚くなっていることを特徴とする合成樹脂材の切断型。
2. 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よりも突出して弾性体が配置されている切断型において、
   前記上型の弾性体の下面と刃物の刃先との距離をＤＵ、下型の弾性体の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＝下型の弾性体をＤＬだけ圧縮する力の大きさであり、弾性体の刃物と反対側における側面が傾斜しており、圧縮方向と垂直な方向の厚さが被切断物側で厚くなっていることを特徴とする合成樹脂材の切断型。
3. 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よりも突出して弾性体が配置されている切断型において、
   前記上型の弾性体の下面と刃物の刃先との距離をＤＵ、下型の弾性体の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＝下型の弾性体をＤＬだけ圧縮する力の大きさであり、弾性体の刃物と反対側における側面に凹部が形成されていることを特徴とする合成樹脂材の切断型。
4. 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よりも突出して弾性体が配置されている切断型において、
   前記上型の弾性体の下面と刃物の刃先との距離をＤＵ、下型の弾性体の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＝下型の弾性体をＤＬだけ圧縮する力の大きさであり、弾性体が、圧縮方向と垂直方向において硬度が相違している少なくとも２層構造を有しており、刃物側に近い部分の弾性体の硬度が遠い部分の弾性体の硬度よりも高いことを特徴とする合成樹脂材の切断型。
5. 刃物がトムソン刃であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の合成樹脂材の切断型。
6. 弾性体の硬度がＪＩＳ Ｋ６３０１に記載されているスプリング式硬さ試験による硬度３５〜７０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合成樹脂材の切断型。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の合成樹脂材の切断型を使用し、対向する刃物の刃先を被切断物の上下面に打ち込んで切断する合成樹脂材の切断方法であって、
   刃先の打ち込み深さが、被切断物の厚さをＴとすると、（Ｔ／２−０．１５）ｍｍ〜（Ｔ／２−０．０５）ｍｍであり、上下の刃物の対向する刃先の横方向のずれ量が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする合成樹脂材の切断方法。

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