JP5327940B2 - 連続シートの切断装置および切断方法 - Google Patents

Description

本発明は光学用途等に使用されるシートの切断装置において、切断の際発生する切粉が飛散することによるシートへの付着、傷入り等の発生を防止する切断装置に関する。

ノート型パソコンのディスプレイにおける、いわゆるバックライトを構成する導光板等の光学用途に使用されるアクリル樹脂シートは、シート自体に透明性の高い光学特性が要求されると共に、シート表面にも傷や歪の無いことが要求される。

シートの連続製造ラインでは、連続キャスト、押出等によりにシートを成形し、シート表面に異物が直接接触することを防止する保護フィルム貼り付け工程を経て、シートを所定サイズに切断するシート切断工程を持つのが一般的である。

シート切断工程に利用される切断技術としては、ナイフ、スリッター、レーザー光、高圧水による切断、及び丸鋸による切断等が挙げられる。これらの方法の中で丸鋸による切断は、比較的設備が安価、構造がシンプルで、幅広いシート厚みを切断可能という利点があるが、シート切断時に切粉が発生するという欠点がある。

切粉がシート表面、もしくはシートを搬送するロール等に付着すると、シート積載時、またはシート搬送時に保護フィルム表面の押し傷になったり、さらには保護フィルムを貫通してシート本体まで傷を付けたりすることがあり、製品品質上問題となる場合がある。

丸鋸切断機には通常、切断機カバーが取り付けられ、高速回転する鋸刃がむき出しになるのを防ぐと同時に、吸引ダクトを接続し、発生した切粉を吸引してカバー外部に飛散させない機能を持つ。

しかし、大量に発生する切粉を全て捕集するのは容易ではなく、切断機カバーから捕集しきれない切粉が外部に飛び出してしまう欠点があった。この時、単位時間当たりの切断量が上がるほど、多くの切粉がカバー外に飛散する傾向があるため、シート厚みが厚くなるほど、また、ラインスピードが速くなるほど切粉飛散のリスクが高く、よってシート表面に傷が入るリスクも高くなるということになる。

また、水平に移動する連続シートにおける切断工程は、該シートの移動方向に沿った切断（第一切断機）と、移動方向と直交水平方向の切断（第二切断機）のように連続生産ライン上で二工程に分けて行われ、連続的にシートを搬送しながら所定サイズのシートを得るのが一般的である。

第一切断機による移動方向に沿った切断溝が入った状態で第二切断機にて直交水平方向の切断を行うと、移動方向に沿った切断により生じた隙間から切粉が容易に飛散してしまう。これは第二切断機カバーに接続された吸引ダクトの吸引力を強化しても、吸引風速よりも切粉飛散スピードの方が遥かに大きく、簡単に防げる物ではなかった。

ここで、飛散した切粉をシート上から除去する方法として、ロール状ブラシをシート上にて接触、回転させながら吸引ダクトで集塵することで、シート上に飛散した切粉を除去することが開示されている（特許文献１、２）。しかしながらこの方法の欠点としては以下の3点があった。

（１）シート上に飛散した全ての切粉を除去することが難しく、シート上に飛散する切粉量が増えると当該装置で除去しきれず下流に流出する切粉が増えてしまう。これは吸引ブロワの能力を上げることで改善はされるが、完全に切粉を除去するには至らない。

（２）飛散した切粉はシート上以外に、搬送ロールに付着する場合もある。搬送ロールに付着した切粉が搬送ロールとシートに挟まれて、ロールの一回転毎にシート下面に一定の間隔で傷を付けるという問題は当該技術では解決することはできない。

（３）シートとブラシが直接接触、剥離を繰り返すため、シート表面に静電気が発生しやすくなり、当該装置でいくら切粉を除去しても、当該工程で発生する気流に乗ってきた微小な切粉、あるいは埃をその下流工程で吸着する新たな問題が発生する。

以上のことから、上記技術は、発生した切粉が切断機カバーから一度シート上に飛散し、シート上で静止した状態の切粉を除去するという技術である。

また、主にスリッティングカット時に発生するダストを吸引ダクトとエヤー吹き付けノズルを用いて誘引捕集する技術が特許文献３に開示されているが、これは切断方向に飛び出す切粉、及びダストを捕集対象としているため、切断方向に対して直角方向に飛び出す切粉を捕集することはできない。また、比較的薄いシート、フィルム、帯状紙の切断を対象としており、発生する切粉はダストに近いため、本発明で発生するような比較的大きいサイズの切粉の捕集には不向きであった。実際に厚み0.5mm〜20mmのシートの切断に適用した場合、シート流れ方向の切断をする第一切断機では切断方向に飛び出る切粉の捕集効率は若干上がったが、切断方向の直角方向に飛び出る切粉は全く捕集することができず、切断カバーから切粉の飛散が認められた。第二切断機においても切断方向上流にエアノズルを設置し、下流に吸引ダクトを設置し切断を行ったが、切断方向と直角に飛び出る切粉を捕集することはできず、切断カバーから切粉の飛散が認められた。
特開２００２−２３３８２８号 特開２００２−１７２７０７号 特開平１０−１５６７９６号

本発明の目的は、連続シートの切断工程において切断機カバーからの切粉飛散を抑制する事で異物付着、傷等の欠陥の無い外観品質良好なシートを得るための切断装置、及び切断方法に関する。

本願発明は、以下の二つの切断機を有する、水平に移動する連続シートの切断装置である。

（１）連続シートの移動方向に沿って該シートを切断する一個以上の第一切断機。

（２）前記シートの移動に同期して移動し、下記（Ａ）〜（Ｄ）の四つの部品を有し、前記シートの移動方向と直交水平方向に該シートを切断する第二切断機。

（Ａ）前記シートを切断するためのカッター
（Ｂ）前記カッターによる前記シートの切断部の近傍上部に配設された第二切断機カバー
（Ｃ）第二切断機カバー（Ｂ）を挟んで前記シート上流側及び下流側に対称に付設された一対のガスノズル
（Ｄ）第二切断機カバー（Ｂ）に接続された吸引ダクト
また本願発明は、記載の切断装置を用いる切断方法であって、以下の二つの工程を有する連続シートの切断方法である。

（１）第一切断機により切断する第一の工程。

（２）第一の工程で切断されたシートを第二切断機により切断する第二の工程。

本発明によって、連続シート製造設備における移動方向の水平直交方向の切断機において、切断時に移動方向に沿った切断溝による隙間から飛散する切粉を減少させることが可能となり、シート表面の切粉による傷等の問題を低減させることができる。

添付図面に基づいて、本発明の実施例について、本発明をより詳細に説明する。本発明の切断装置は、二つの切断機を有し、水平に移動する連続シートの切断に供される。前記二つの切断機は第一切断機と第二切断機のことをいう。第一切断機は、連続シートの移動方向に沿って該シートを切断するものである。第二切断機は連続シートの移動に同期して移動し、下記（Ａ）〜（Ｄ）の四つの部品を有し、前記シートの移動方向と直交水平方向に該シートを切断するためのものである。

（Ａ）前記シートを切断するためのカッター
（Ｂ）前記カッターによる前記シートの切断部の近傍上部に配設された第二切断機カバー
（Ｃ）第二切断機カバー（Ｂ）を挟んで前記シート上流側及び下流側に対称に付設された一対のガスノズル
（Ｄ）第二切断機カバー（Ｂ）に接続された吸引ダクト
次に本発明の切断方法について説明する。図1は連続シートの切断工程を表したもので、水平方向に搬送されるシート１を第一切断機２にて移動方向に沿って切断を行い、続いて、第二切断機３にて移動方向と水平直交方向に切断を行い、縦横所定サイズのシート４を得る。第一切断機２、及び第二切断機３に用いられるカッターとしては特に限定されないが、例えば丸鋸、ナイフ、スリッター、レーザー光、高圧水等が挙げられる。取り扱い性、装置コストの観点から、丸鋸が好ましい。

ここで「連続シート」とは、第一切断機及び第二切断機によりシートを切断している時間内に途切れることなく供給されるシートのことをいう。シートの供給、移動は例えばローラーコンベアにより行うことができる。該シートの種類は特に限定されないが、例えば樹脂シートが挙げられ、中でもシート表面品質の観点からアクリル樹脂シートが好ましい。

前記シートの厚みは、切粉発生量の観点から０．５ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。また必要に応じて該シート表面に保護フィルムを貼り付けてもよい。

図２は第二切断機をシート移動方向上流側から見たものである。所定の切断位置でシート１の移動に同期して移動しながらカッターによりシートの移動方向と直交水平方向に該シートを切断する。この時、切断機カバー５を降ろしてシート１を固定することが好ましい。

図３のように切断機カバー５を挟んで上流側及び下流側に対称にガスノズル９を設置し、切断中にガスを供給しノズルから吐出することで、第一切断機による切断によってできる隙間８を経由して切断機カバー５に流入するガスの流れができ、切断により生じる切粉が隙間８を通って前記シート上方へ飛散することを防止することができる。すなわち飛散する切粉の内、主としてシートの切断方向に対して直角方向に飛散する切粉を切断機カバー（Ｂ）内に封入することができる。同時に切断機カバー５に接続された吸引ダクト７により切断時に発生する切粉を吸引する。

前記一対のガスノズル９は、隙間８ごとに配置され、該ガスノズルからガスを吐出することが好ましい。

隙間８がシートの幅方向に２つ以上ある場合、その隙間８の位置に合わせた複数のガスノズル９を設置することができる。また隙間８の位置がシートサイズにより変わる場合は、ガスノズル９をシートの幅方向に可動式にして任意の位置にガスノズルをセットできるようにして対応できる。

ガスノズル９の材質は樹脂製、金属製等が挙げられ特に制限されない。

ガスノズル９に供給するガスは特に限定されないが、例えばコンプレッサによる圧縮空気、またはガスボンベに充填された空気、窒素、酸素等のガスが挙げられる。供給するガスの元圧力は０．３ＭＰａ以上有ることが好ましく、適宜吐出速度が最適となるよう減圧弁等にて圧力を調節して使うのが好ましい。

前記一対のガスノズル９から吐出されるガスの吐出速度を両方とも同じ吐出速度とすることが好ましい。すなわち、前記一対のガスノズル９から吐出されるガスの吐出速度差は±５％以内になるようにガスのチューブ経路や圧力を調整することが好ましい。前記ガスノズルからのガス吐出速度の差が大きすぎると、切粉をカバー内に封入するバランスが上下流で崩れ、ガス吐出速度の速い方から切粉飛散量が増加してしまう可能性がある。

ガスノズルの吐出口は第一切断機を用いた前記シートの切断により生じた隙間と切断機カバー（Ｂ）下端部との交差箇所に向かって配設していることが好ましい。

ガスノズル９の先端形状は扁平四角形状、丸チューブ形状等、特に限定されないが、ノズル幅すなわちシートの移動方向と直交水平方向方向のノズル幅は隙間８よりも大きいことが好ましい。ノズル幅が小さすぎるとガス吐出により生じるガス流れが隙間８全体をカバーしきれなくなり、ガス吐出速度の遅いところから切粉が飛散してしまう。またノズル幅を大きすぎると、隙間８以外の箇所にもガス流れができてしまい、無意味に埃、または切粉を空気中に舞い上げることになる。

前記一対のガスノズルから吐出されるガスの吐出速度を両方とも１００〜５００ｍ／ｓｅｃの範囲とするのが好ましい。該ノズルからのガス吐出速度が小さすぎると、切粉が飛散する速度の方が勝り、切粉飛散抑制効果が充分に発揮できない可能性がある。また、該ノズルからのガス吐出速度が大きすぎるとそれ以上ガス吐出速度を上げても切粉飛散抑制効果は殆ど上がらず、余剰なガス風量が無意味に埃や切粉を空気中に舞い上げてしまったり、あるいは上下流のガスのバランスが悪化しやすくなって切粉飛散量の増加を招くという問題が発生しやすくなる。また連続シートに保護フィルムを貼付する場合、該保護フィルムの一部が前記シートから剥がれること(以下、「保護シートのめくれ」という。)になる。

ガスノズル９の設置位置については、図３に示すとおり隙間８と第二切断機カバー（Ｂ）下端部との交差箇所からガスノズル９の吐出口先端までの距離は１５〜５０mmであることが好ましく、ガスノズル９の吐出口からのガス吐出方向とシート１平面とのなす角度は３０°〜８０°が好ましく、４０〜５０°とするのがより好ましい。前記交差箇所からガスノズル９の吐出口先端までの距離が短すぎると、ガスノズル９がシートに接触して該シート表面に傷が入る可能性が高まり、また長すぎるとガス流れが弱くなって切粉飛散抑制効果が低下する。また、ガスノズル９の吐出口からのガス吐出方向とシート１とのなす角度については、ガスノズル９からのガス流れは隙間８を経由して切断機カバー５内への流れを強制的に作り出す目的のため、該角度が小さすぎる、もしくは大きすぎると隙間８に流入する充分なガス流れを作ることができず切粉飛散抑制効果が低下する。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。

（実施例１）
厚み８ｍｍ、幅２８００ｍｍのアクリル樹脂シート(三菱レイヨン（株）製アクリライト（登録商標）)がローラーコンベアにより搬送速度２ｍ／ｍｉｎで搬送されるアクリルシート製造ラインで、インラインで上下面に表面保護フィルム（ポリエチレン製、厚さ９０μｍ、接着層；エチレン−酢酸ビニル共重合体）を貼り付けた。前記アクリル樹脂シートへの該保護フィルムの接着力は２０ｇ／ｃｍ（９０°方向剥離時の最小荷重）であった。次に第一切断機として鋸刃の厚み３ｍｍ、鋸直径３０５ｍｍの丸鋸切断機を用い、シートの流れ方向に沿って両エッジ、センターを切断し、幅１３８０ｍｍの２枚のシートとした。この時、第一切断機の切断溝によってできる隙間は３ｍｍであった。続いて第二切断機として、鋸刃の厚み３ｍｍ、鋸直径３０５ｍｍの丸鋸切断機を用い、シートの流れ方向と直角方向に鋸回転数４０００ｒｐｍ、鋸進行速度２０ｍ／ｍｉｎで切断を行い、シート長１１００ｍｍとなるように切断した。

図３に示すガスノズル９としてスプレーイングシステム社製ＷｉｎｄＪＥＴノズル（型番ＡＡＢ７２７−１／４−１５）を用い、ガスノズル９の吐出口先端から隙間８と第二切断機カバー（Ｂ）下端部との交差箇所までの距離Ｌを３０ｍｍ、ガス吐出方向とシート平面とのなす角度θを４５°とし第二切断機カバーを挟んで上流側、下流側対称に取り付けた。第二切断機の切断時にガスノズル９へコンプレッサによる圧縮空気を供給し、該ガスノズル先端から圧縮空気を吐出させ、ガス吐出速度が上流側、下流側共に１９０ｍ／ｓとなるようにガスノズル９にかかる圧力を設定した。ガスノズル９の先端吐出速度は、ガスノズルにかかる圧力の調整により調整可能で、メーカーカタログに記載されている、ガスノズルにかかる圧力と吐出風量の関係を示したグラフから求めた風量をノズル開口面積で割ることでノズル先端吐出速度を求めた。

上記のようにして第二切断機でシート移動方向と直行水平方向の切断を１０回行い、切断時に切断溝の隙間８から飛散する切粉を目視でのカウント、及び高速度カメラ撮影による映像の確認により飛散する切粉数を定量化したところ、上流側の隙間から３３個、下流側の隙間から３７個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は０．０５ｍｍ〜２ｍｍ程度のサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムのめくれは認められなかった。

（実施例２、３、４）
ガスノズル先端から吐出されるガス吐出速度が上流側、下流側共に２８０ｍ／ｓ、３６０ｍ／ｓ、４４０ｍ／ｓとなるようにガスノズルにかかる圧力を設定した以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉を観察したところ、それぞれ上流側で１４個、９個、９個、下流側で１６個、７個、８個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムのめくれは認められなかった。

（実施例５）
ガスノズル先端から吐出されるガス吐出速度が上流側、下流側共に０ｍ／ｓ、つまりガスノズルへのガス供給が無い状態とする以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉を観察したところ、上流側で１０６個、下流側で１１５個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。

（実施例６、７）
ガスノズル先端から吐出されるガス吐出速度が上流側、下流側共に５１０ｍ／ｓ、５７０ｍ／ｓとなるようにガスノズルにかかる圧力を設定した以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉を観察したところ、それぞれ上流側で７個、８個、下流側で１２個、１０個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムの端が５ｍｍ程度めくれた。

（実施例８）
ガスノズル先端から吐出されるガス吐出速度が上流側２８０ｍ／ｓ、下流側４４０ｍ／ｓとなるようにガスノズルにかかる圧力を設定した以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉を観察したところ、上流側で２４個、下流側で９個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムのめくれは認められなかった。

（実施例９）
ガスノズル９から隙間８と第二切断機カバー（Ｂ）下端部との交差箇所までの距離Ｌを１５ｍｍにした以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉、及びマスキングのめくれを観察したところ、上流側で３２個、下流側で３９個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムのめくれは認められなかった。

（実施例１０）
ガスノズル９から隙間８と第二切断機カバー（Ｂ）下端部との交差箇所までの距離Ｌを１０ｍｍにした以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉を観察したところ、上流側で３５個、下流側で４８個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムの端が５ｍｍ程度めくれてしまうという問題が起きた。

（実施例１１）
ガスノズル９から隙間８と第二切断機カバー（Ｂ）下端部との交差箇所までの距離Ｌを５０ｍｍにした以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉を観察したところ、上流側で４０個、下流側で４６個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムのめくれは認められなかった。

（実施例１２）
ガスノズル９から隙間８と第二切断機カバー（Ｂ）下端部との交差箇所までの距離Ｌを７０ｍｍにした以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉を観察したところ、上流側で６０個、下流側で７０個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムのめくれは認められなかった。

（実施例１３）
ガス吐出方向とシート上平面とのなす角度θを３０°にした以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉を観察したところ、上流側で３５個、下流側で３８個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムのめくれは認められなかった。

（実施例１４）
ガス吐出方向とシート上平面とのなす角度θを１５°にした以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉を観察したところ、上流側で５０個、下流側で５８個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムのめくれは認められなかった。

（実施例１５）
ガス吐出方向とシート上平面とのなす角度θを８０°にした以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉を観察したところ、上流側で３９個、下流側で４５個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムのめくれは認められなかった。

（実施例１６）
ガス吐出方向とシート上平面とのなす角度θを９０°にした以外は実施例１と同じ条件とした。飛散する切粉を観察したところ、上流側で５５個、下流側で６０個の切粉飛散が認められた。確認された切粉は実施例１と同様に０．０５ｍｍ〜２ｍｍのサイズであった。また、この時シートに貼り付けた保護フィルムのめくれは認められなかった。

前記実施例に記載の結果を、表１にまとめた。

本発明の装置によって良好な表面性状のシートを得ることができ、光学用途等のシートに好適である。

本発明の一実施形態にかかる、連続シートの切断工程を示す概略斜視図である。 第二切断機を流れ方向の上流側から見た概略斜視図である。 第二切断機から飛散する切粉を抑制するためのガスノズルの配置を示す、シート移動方向と直交水平方向から見た概略図である。

符号の説明

１ 切断前のシート
２ 第一切断機のカッター（丸鋸）
３ 第二切断機のカッター（丸鋸）
４ 所定のサイズに切断されたシート
５ 第二切断機カバー
６ 第二切断機のカッター（丸鋸）
７ 吸引ダクト
８ 第一切断機の切断によってできる隙間
９ ガスノズル
１０ 隙間８と第二切断機カバー（Ｂ）下端部との交差箇所

Claims (8)

1. 以下の二つの切断機を有する、水平に移動する連続シートの切断装置。
   （１）連続シートの移動方向に沿って該シートを切断する一個以上の第一切断機。
   （２）前記シートの移動に同期して移動し、下記（Ａ）〜（Ｄ）の四つの部品を有し、前記シートの移動方向と直交水平方向に該シートを切断する第二切断機。
   （Ａ）前記シートを切断するためのカッター
   （Ｂ）前記カッターによる前記シートの切断部の近傍上部に配設された第二切断機カバー
   （Ｃ）第二切断機カバー（Ｂ）を挟んで前記シート上流側及び下流側に、吐出口が第一切断機を用いた前記シートの切断により生じた隙間と切断機カバー（Ｂ）下端部との交差箇所に向かって対称に付設された一対のガスノズル
   （Ｄ）第二切断機カバー（Ｂ）に接続された吸引ダクト
2. 下記（ａ）〜（ｂ）の構成を有する請求項１記載の切断装置。
   （ａ）前記吐出口からのガス吐出方向と、前記シートの上平面とのなす角度が３０°〜８０°。
   （ｂ）前記吐出口先端から前記交差箇所までの距離が１５ｍｍ〜５０ｍｍ。
3. 前記第二切断機カバー（Ｂ）が、前記シートと接触して前記シートを固定することができるようになっている請求項１または２に記載の切断装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の切断装置を用いる切断方法であって、以下の二つの工程を有する連続シートの切断方法。
   （１）第一切断機により切断する第一の工程。
   （２）第一の工程で切断されたシートを第二切断機により切断する第二の工程。
5. 第二の工程において、第一の工程で切断されたシートを第二切断機カバーと接触させて固定して切断する請求項４記載の切断方法。
6. 前記一対のガスノズルが第一切断機を用いた前記シートの切断により生じた隙間ごとに配置され、前記ガスノズルからガスを吐出する請求項４または５に記載の切断方法。
7. 前記一対のガスノズルから吐出されるガスの吐出速度を両方とも１００〜５００ｍ／ｓｅｃの範囲とし、かつ両方とも同じガス吐出速度とする請求項４〜６のいずれかに記載の切断方法。
8. 前記連続シートの厚みが０．５ｍｍ〜２０ｍｍであり、該シート表面に保護フィルムが貼り付けられた請求項４〜７のいずれかに記載の切断方法。

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