JP6830491B2 - カッティングマットおよびその作製方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001]本特許出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１５年９月２３日に出願された「Ｒｉｇｉｄ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｍａｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｓａｍｅ」という名称の米国仮特許出願第６２／２２２，４８７号の優先権を主張する。

[0002]本明細書に記載される主題はカッティングマットに関し、より詳細には、回転アンビルに取り付けられるように構成された、樹脂注入されたロービング裏当てを含むカッティングマットに関する。

[0003]回転ダイカット機械は、箱および輸送用コンテナなどの波形製品の製造を含む多くの業界で、切断およびすじ付け作業を行なうために使用される。概して、回転ダイカット機械は、継続的に移動する工作物を、切断ダイと回転アンビルのニップ部に通す。切断ダイはその表面から突出したブレードを含み、工作物に対して所望の切断およびすじ付け動作を行なう。回転アンビルは工作物を支持し、アンビルの周囲周りに位置合わせされた１つまたは複数の弾性のあるカッティングマットをその上に含む。カッティングマットは、典型的には弾性ポリマー材料から形成される。カッティングマットは安全装置（ｂａｃｋｓｔｏｐ）として機能し、切断ダイのブレードが、ブレード自体またはアンビルの表面を損傷することなく、工作物に押し当てられることを可能にする。しかしダイカットのブレードと繰り返し接触することによって、マット上で表面摩耗および裂けが生じ、頻繁なマットの交換または取り替えが必要になる。

[0004]典型的にはカッティングマットは、回転アンビルシリンダにマットを取り付ける際にこわさを与え取付けを補助するために、弾性ポリマーの下に裏当てまたは支持層を含むように製造される。概して、そのような裏当て材料を用いることによって、重量増加、設置を複雑化する柔軟性欠如、およびカッティングマットの幅にわたって均一で平坦な表面を保持および維持することが裏当てはできないこと、などの問題が生じていた。このように均一で平坦な表面を保持および維持することができないことは、「カッピング(cupping)」と呼ばれることが多い。カッピングは、マットが設置されたときのカッティングマットの裏当て材料と、回転アンビルシリンダの表面との間に形成される隙間の幅として定義され得る。これらの隙間によって、マットの上側作業表面に高スポットができ、それにより表面が平らではなくなる。鋼裏当て層を使用すると、このカッピングの問題が生じる。

[0005]波形材製造において利用可能な新技術の発展に伴い、カッティングマットの機能性が変化している。かつては、カッティングマットはその耐用年数を延ばすためにアンビルシリンダ上で異なる位置に回転または移動されることがあった。カッピングは厄介ではあったが、ほぼ無視された。しかし現在の回転ダイカット機器には、カッティングマットの作業表面を研削または表面仕上げする機能が備わっている。動作中にカッティングマットを再表面処理する機能によって、マットの耐用年数が増え、同時にマットを回転または移動させる必要がなくなった。このような機器の改善によって、カッティングマットのカッピングを低減させるまたはなくす必要性がより優先されるようになった。

[0006]回転ダイカット機器において研磨または研削シリンダを使用することによって、マットの幅にわたってカッピングにより隆起したマット表面の部分は除去される。しかし、アンビルシリンダとカッティングマット裏当てとの間に存在する隙間は残っている。回転ダイカット機器の動作中、波形材が切断またはすじ付けされるときに、回転切断ダイと波形材との両方によって加えられる圧力が、マット表面上を下向きに押し、隙間を低減させる。この隙間の「閉じ」または低減によって、カッティングマットの表面上の低スポットと呼ばれているものが生じる。これらの低スポットでは、切断またはすじ付け工程が不完全になることから、仕上がった波形製品において欠陥または空所が生じる。これらの欠陥により、廃棄波形材が増大することになり、エンドユーザがカッティングマットを不良品として拒絶する恐れがある。

[0007]したがって、回転ダイカット機器に使用されるカッティングマットのカッピングを低減させるまたはなくす必要性が、当技術分野においてなお存在している。

[0008]本開示の実施形態は、繊維材料および硬化樹脂から形成される複合材カッティングマット裏当てを組み込むことによって、カッピングの問題に対処し、その複合材カッティングマット裏当ては、従来の鋼裏当てよりも軽いが、回転アンビルシリンダの表面にカッティングマットを一致させるための、より大きな剛性を提供するものである。本開示の実施形態の剛性複合材を利用するカッティングマットは、カッティングマットの幅にわたって平坦で均一な表面を維持する。カッピングおよびその結果生じる低スポットが、大きく低減されるまたはなくなる。

[0009]一実施形態によれば、回転アンビルで使用するためのカッティングマット裏当てを作製する方法が提供される。方法は、複数の層を形成するように、引張状態で回転シリンダ周りに繊維材料を巻くことによってロービングを作るステップを含む。複数の層のそれぞれは、回転シリンダの中心軸に対して傾斜している。ロービングは、２．５４ｃｍ（１インチ）のビーム幅にわたる正規化された軸方向曲げ剛性１３７９０〜２０６８５０Ｐａ（２〜３０ｌｂｆ／ｉｎ^２）、および正規化された周方向曲げ剛性と正規化された軸方向曲げ剛性の比１：１〜３０：１を有する。方法は、ロービングにポリマー樹脂を注入するステップと、カッティングマット裏当てを形成するように、電磁放射によって樹脂を硬化させるステップとをさらに含む。

[0010]別の実施形態によれば、カッティングマット裏当てを作製する方法は、複数の層を形成するように、引張状態で回転シリンダ周りに複数の繊維ガラスストランドを巻くことによってロービングを作るステップを含む。複数の層のそれぞれは、回転シリンダの中心軸に対して傾斜している。ロービングは、２．５４ｃｍ（１インチ）のビーム幅にわたる正規化された軸方向曲げ剛性１３７９０〜２０６８５０Ｐａ（２〜３０ｌｂｆ／ｉｎ^２）、および正規化された周方向曲げ剛性と正規化された軸方向曲げ剛性の比１：１〜３０：１を有する。方法は、ロービングにポリウレタン樹脂を注入するステップと、カッティングマット裏当てを形成するように、紫外線を用いて樹脂を硬化させるステップとをさらに含む。

[0011]さらに別の実施形態によれば、カッティングマットは、ポリマー樹脂が注入された複数の層を含むロービングを含むカッティングマット裏当てを含む。複数の層のそれぞれは、巻かれた繊維材料を含む。ロービングは、ポリマー樹脂の注入の前に、２．５４ｃｍ（１インチ）のビーム幅にわたる正規化された軸方向曲げ剛性１３７９０〜２０６８５０Ｐａ（２〜３０ｌｂｆ／ｉｎ^２）、および正規化された周方向曲げ剛性と正規化された軸方向曲げ剛性の比１：１〜３０：１を有する。カッティングマットは、カッティングマット裏当てに結合されたカッティング面をさらに含む。

[0012]本開示の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述、添付図面および、別記の特許請求の範囲から、明らかになろう。
[0013]本開示の特定の実施形態の以下に示される詳細な説明は、以下の図面と併せて読まれるとき最も良く理解することができ、図面では同様の構造は同様の参照符号により指示される。

[0014]１つまたは複数の実施形態による回転アンビルの概略図である。 [0015]１つまたは複数の実施形態による代替的な回転アンビルの概略図である。 [0016]１つまたは複数の実施形態によるカッティングマットの断面の概略図である。 [0017]図４Ａは、１つまたは複数の実施形態による、非傾斜層を形成する複数の引張巻き取りされたフィラメントの配置を概略的に示す図である。 [0018]図４Ｂは、１つまたは複数の実施形態による、傾斜層を形成する複数の引張巻き取りされたフィラメントの配置を概略的に示す図である。 [0019]図４Ｃは、１つまたは複数の実施形態による、別の傾斜層を形成する複数の引張巻き取りされたフィラメントの代替的な配置を概略的に示す図である。

[0020]実施形態は、鋼よりも高いこわさおよび剛性を有する複合材から作られる回転アンビル用カッティングマットを対象とする。最初に図１および図２を参照すると、回転アンビル１が描かれている。回転アンビル１は、波形材切断システムまたは他の産業用途で利用することができる。図１および図２に示されるように、回転アンビル１はシャフト部材２０上に同軸に配設された円筒形本体１０を含む。回転アンビル１は、円筒形本体１０の少なくとも一部分周りに同軸に巻かれたカッティングマット３０も含む。図１および図２に描かれるように、カッティングマット３０は、円筒形本体１０の一部分上のスリーブとして機能してもよい。円筒形本体１０は、金属複合材、例えば鋼から形成されてもよい。

[0021]概して図３に描かれるように、カッティングマット３０は、カッティングマット裏当て（本明細書において「裏当て」と呼ばれることもある）５０と、カッティング面６０とを含む。様々な実施形態では、カッティングマット裏当て５０は、繊維材料および硬化ポリマー樹脂を含む複合材構造体である。

[0022]繊維材料は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、またはそれらの組合せを含んでもよい。特定の一実施形態では、繊維材料はガラス繊維である。ガラス繊維は、特定の繊維ガラスに応じて様々なタイプのガラスから作られてもよいが、概して異なる量のカルシウム、マグネシウム、および場合によってはホウ素の酸化物とともに、シリカまたはケイ酸塩を含む。いくつかの実施形態では、繊維は、１１μｍ〜１３μｍのストランドから作られる。繊維材料は、１平方メートル当たり２４００グラムの密度でシリンダ周りに巻き取られてもよい。

[0023]繊維材料は、多数の適した構造のうちの任意の１つを有してもよい。限定するものではないが、例えば繊維材料は、ランダムマット、スクリム、短繊維、ニット、プライ、フィラメント、３次元織物およびプリフォーム、不織布もしくは織布、またはそれらの組合せの形態であってもよい。一実施形態では、繊維材料は、引張状態で巻き取られたフィラメント、繊維、またはストランドを含んでもよく、本明細書ではこれらを「引張巻取りフィラメント」と呼ぶ。例えばフィラメントは、引張状態で円筒形本体１０周りに巻き取られてもよく、または巻かれてもよい。フィラメントは、波形材ダイカットシステムに組み込まれた回転アンビル１で使用される円筒形本体１０周りに巻き取られてもよく、またはカッティングマット３０が後に組み込まれることになる回転アンビルと同じ寸法を有する任意の円筒形本体に、引張状態で巻かれてもよい。実施形態では、１つまたは複数の層７０は、６７０重量のガラス繊維の２４本のストランドを、引張状態で円筒形本体１０周りに約１０．１ｃｍ（４．０インチ）の幅にわたって巻くことによって形成される。

[0024]様々な実施形態では、引張巻取りされたフィラメントの１つまたは複数の層７０は、様々なパターンまたは配置で円筒形本体１０に付けられてもよい。例えば、引張巻取りされたフィラメントの層７０のうちの少なくとも１つは、傾斜して（換言すれば、斜めに）付けられてもよい。本明細書において使用されるとき、「層」は、円筒形本体上に同じ角度で隣り合って巻かれた複数のフィラメントを指す。例えば、傾斜していない第１の層（すなわち、円筒形本体の端部により画成される平面、または円筒形本体１０の中心軸ＣＡに垂直な平面に平行な非傾斜層）を巻くことが企図される。図４Ａは、中心軸ＣＡに対して垂直に巻かれて、傾斜していない層を形成する複数の引張巻取りされたフィラメント８０を概略的に描いている。あるいは、第１の層は傾斜して付けられてもよい。実施形態では、繊維材料の１つまたは複数の層は、円筒形本体１０の中心軸ＣＡに対して８０°〜８９°、または８４°〜８６°の角度で傾斜している。図４Ｂは、中心軸ＣＡに対して８０°〜８９°の角度で巻かれて８０°〜８９°傾斜した層を形成する複数の引張巻取りされたフィラメント８０を概略的に描いている。実施形態では、繊維材料の１つまたは複数の層は、円筒形本体１０の中心軸ＣＡに対して４５°〜５４°の角度で傾斜していてもよい。図４Ｃは、中心軸ＣＡに対して４５°〜５４°の角度で巻かれて４５°〜５４°傾斜した層を形成する複数の引張巻取りされたフィラメント８０を概略的に描いている。角度を有する層は、円筒形本体の端部により画成される（すなわち中心軸ＣＡに垂直な）平面に平行に配向された、または他の態様でその層の角度からわずかに逸れた、少なくともいくつかの引張巻取りされたフィラメント８０を含んでもよいことが企図される。

[0025]さらに、第２および任意の後続層は、その層が第１の層および／または任意の介在層に重なるまたはそれと交差するように、傾斜して巻かれてもよい。理論に束縛されるものではないが、複合材の厚さおよび／またはこわさは、繊維材料の層の数を増やすまたは減らすことによって調整することができる。

[0026]例えば、一実施形態では、繊維材料の第１および第２の層は、円筒形本体１０の中心軸ＣＡに対して４５°〜５４°傾斜して引張状態において回転シリンダ周りに巻かれてもよく、繊維材料の第３および第４の層は、円筒形本体１０の中心軸ＣＡに対して８０°〜８９°傾斜して引張状態において回転シリンダ周りに巻かれてもよく、繊維材料の第５および第６の層は、円筒形本体１０の中心軸ＣＡに対して４５°〜５４°傾斜して引張状態において回転シリンダ周りに巻かれてもよい。別の例としては、繊維材料の第１および第２の層は、円筒形本体１０の中心軸ＣＡに対して８０°〜８９°傾斜して引張状態において回転シリンダ周りに巻かれてもよく、繊維材料の第３および第４の層は、円筒形本体１０の中心軸ＣＡに対して４５°〜５４°傾斜して引張状態において回転シリンダ周りに巻かれてもよい。さらに別の例としては、繊維材料の第１の層は、円筒形本体１０の中心軸ＣＡに対して４５°〜５４°傾斜して引張状態において回転シリンダ周りに巻かれてもよく、繊維材料の第２の層は、円筒形本体１０の中心軸ＣＡに対して８０°〜８９°傾斜して引張状態において回転シリンダ周りに巻かれてもよく、繊維材料の第３の層は、円筒形本体１０の中心軸ＣＡに対して４５°〜５４°傾斜して引張状態において回転シリンダ周りに巻かれてもよい。したがって、層は、様々な配向で円筒形本体１０周りに巻かれてもよく、少なくとも２つの隣接する層が同じ角度で巻かれているものもあれば、隣接する層同士の間で異なる角度を有するものもあることが企図される。

[0027]様々な実施形態では、円筒形本体１０周りに引張状態で巻き取られたとき、繊維材料の層７０は、従来のカッティングマット裏当て層の剛性よりも大きい剛性を有するロービングを形成する。本明細書において「剛性」は、ビーム（換言すれば、梁）の曲げこわさに対応する。理論に束縛されるものではないが、ビームの曲げこわさ（ＥＩによって定義される）は、その分子にビーム幅（換言すれば、断面の幅）（ｂ）を有する面積慣性モーメント（換言すれば、断面二次モーメント）（Ｉ）に比例することから、曲げこわさは、ビーム幅に正比例する。曲げこわさ（ＥＩ）は、本明細書において曲げこわさまたは曲げ剛性と呼ばれてもよい。様々な実施形態では、ＥＩ値は、異なるビーム幅を補償するように調整（または「正規化」）される。本明細書において「正規化された曲げ剛性」は、２．５４ｃｍ（１．０インチ）のビーム幅に対応する値に正規化されたＥＩ値を意味する。正規化された曲げ剛性は、本明細書において２．５４ｃｍ（１インチ）幅当たりの曲げ剛性と呼ばれてもよい。

[0028]実施形態では、ロービングの剛性は、周方向（例えば円筒形本体１０周り）における２．５４ｃｍ（１インチ）幅当たりの曲げ剛性約１３７９０Ｐａ〜約３４４７５０Ｐａ（約２ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約５０ｌｂｆ／ｉｎ^２）によって定義することができる。さらなる実施形態では、ロービングは、周方向における２．５４ｃｍ（１インチ）幅当たりの曲げ剛性約６８９５０Ｐａ〜約２７５８００Ｐａ（約１０ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約４０ｌｂｆ／ｉｎ^２）、または約１３７９００Ｐａ〜約２０６８５０Ｐａ（約２０ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約３０ｌｂｆ／ｉｎ^２）を有する。理論に束縛されるものではないが、周方向における２．５４ｃｍ（１インチ）幅当たりの曲げ剛性によって定義される剛性は、複合材カッティングマットを平坦な状態にしておくことに役立つ。切断工程に起因して、所望の平坦な構造から逸脱した表面の凹凸（すなわち「高スポット」または「低スポット」）が生じることによって、カッティングマットが円筒形本体に付着することが難しくなる。本カッティングマットの実施形態の剛性は、このような表面の凹凸の生じやすさを大きく低減させる。

[0029]さらに様々な実施形態では、ロービングは６８９５Ｐａ（１ｌｂｆ／ｉｎ^２）より大きい正規化された軸方向曲げ剛性を有する。実施形態では、ロービングは、正規化された軸方向曲げ剛性約１３７９０Ｐａ〜約２０６８５０Ｐａ（約２ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約３０ｌｂｆ／ｉｎ^２）、約１７２３７．５Ｐａ〜約１０３４２５Ｐａ（約２．５ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約１５ｌｂｆ／ｉｎ^２）、または約１７２３７．５Ｐａ〜約３７９２２．５Ｐａ（約２．５ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約５．５ｌｂｆ／ｉｎ^２）を有する。理論に束縛されるものではないが、軸方向の剛性は、カッティングマット３０の軸方向縁部を真っ直ぐな状態にし、それにより軸方向縁部が適切にかみ合い、図１および図２にそれぞれ描かれるように継ぎ目３２または１３２が形成される。

[0030]様々な実施形態では、ロービングは、正規化された周方向曲げ剛性の正規化された軸方向曲げ剛性に対する比１：１〜３０：１を有する。いくつかの実施形態では、ロービングは、正規化された周方向曲げ剛性と正規化された軸方向曲げ剛性の比１：１〜２０：１、１：１〜１０：１、１：１〜８：１、またはさらに１：１〜７．５：１を有する。様々な実施形態によれば、ロービングの正規化された周方向曲げ剛性は、正規化された軸方向曲げ剛性よりも大きい。例えばいくつかの実施形態では、ロービングが有する正規化された周方向曲げ剛性と正規化された軸方向曲げ剛性との差は、約６８９５Ｐａ〜約１４４７９５Ｐａ（約１ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約２１ｌｂｆ／ｉｎ^２）である。

[0031]様々な実施形態では、カッティングマット３０の生産において使用される繊維材料は、ポリマー樹脂でコーティングされてもよく、それをしみ込ませてもよく、および／またはそれが注入されてもよく、その後硬化されてもよい。ポリマー樹脂は、任意の適切なタイプの熱硬化性プラスチックまたは熱可塑性物質とすることができる。様々な実施形態では、ポリマー樹脂材料は、例としてであって限定としてではなく、エポキシ、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリエステル、スチレン樹脂、またはそれらの組合せを含んでもよい。一実施形態では、ポリマー樹脂はポリウレタンを備える。他の実施形態では、ポリマー樹脂は、不飽和ポリエステルとスチレン樹脂の混合物を含んでもよい。ポリマー樹脂は、Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ、ＢＡＳＦ、Ｂａｙｅｒ、ＢＵＦＡ、およびＬｙｏｎｄｅｌｌ Ｂａｓｉｌから市販されているポリマー樹脂であってもよい。

[0032]いくつかの実施形態では、硬化剤および架橋剤などの添加物が、ポリマー樹脂とともに含まれてもよい。例としてであって限定としてではなく、硬化剤は、メチルエチルケトンペルオキシド（ＭＥＫＰ）、アセチルアセトンペルオキシドを含んでもよい。架橋剤は、例えばオクタン酸コバルトを含んでもよく、これは乾燥剤および架橋剤として使用されてもよい。透明染料または不透明顔料を有する着色剤が、さらに樹脂に添加されてもよい。それに加えて、またはその代わりに、薄い樹脂にスチレンが添加され、ハンドリング特性を向上させてもよい。

[0033]実施形態では、繊維は、円筒形本体１０周りに繊維が巻かれる前にもしくは巻かれている間に、ポリマー樹脂でコーティングされてもよく、または巻かれた後にポリマー樹脂でコーティングされてもよい。一実施形態では、ポリマー樹脂は、巻かれた後の繊維材料上に手動でラミネートされて付けられてもよい。あるいはポリマー樹脂は、繊維材料を樹脂浴に浸し、次いで浸された繊維材料を円筒形本体１０周りに引張状態で巻くことによって、巻かれる前の繊維材料上に付けられてもよい。ポリマー樹脂を付けるための追加的な方法、例えばポリマー樹脂を繊維材料上に吹き付けることが、適切であると考えられる。

[0034]カッティングマット裏当て５０は、ポリマー樹脂でコーティングされた繊維材料を、引張状態で円筒形本体周りに巻きながら硬化させることによって形成される。様々な硬化機構が企図される。様々な実施形態では、ポリマー樹脂は電磁放射によって硬化される。例えばポリマー樹脂は、ＵＶ硬化されてもよく、マイクロ波硬化されてもよく、またはオーブンもしくはオートクレーブなどの熱源を用いて硬化されてもよい。

[0035]手順に限定されるものではないが、いくつかの実施形態では、硬化手順では、円筒形本体１０上の複合材を最長２時間、約１００℃〜約１５０℃の温度で硬化することが必要である。いくつかの実施形態では、複合材は、追加的な硬化ステップ（後硬化とも呼ばれる）を経てもよく、そのステップでは、複合材が約６〜約１０時間、約２００℃〜約２５０℃の温度で加熱され、そのうちの最初の３０〜６０分は、温度上昇時間を表す。

[0036]硬化後、カッティングマット裏当て５０を形成する複合材の最終的な組成は、約１０重量％〜約５０重量％のポリマー樹脂、および約５０重量％〜約９０重量％の繊維材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、複合材は、約２０重量％〜約４０重量％のポリマー樹脂、および約６０重量％〜約８０重量％の繊維材料を含んでもよい。

[0037]様々な実施形態では、複合材は、約０．５０ｍｍ〜約３．０４ｍｍ（約０．０２インチ〜約０．１２インチ）の厚さを有する。さらなる実施形態では、複合材は、約０．７６ｍｍ〜約２．５４ｍｍ（約０．０３インチ〜約０．１０インチ）の厚さ、または約１．２７ｍｍ〜約２．２８ｍｍ（約０．０５インチ〜約０．０９インチ）の厚さを有してもよい。さらに複合材は、約７０〜約１００、約７０〜約９５、約９０〜約９７、または約８０〜約９０のショアＡ硬さを、特定の実施形態に応じて有してもよい。

[0038]様々な実施形態でのカッティングマット裏当て５０は、周方向（例えば円筒形本体１０周り）における２．５４ｃｍ（１インチ）幅当たりの曲げ剛性約２０６８５０Ｐａ〜約１０３４２５０Ｐａ（約３０ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約１５０ｌｂｆ／ｉｎ^２）によって定義されてもよい。さらなる実施形態では、周方向における２．５４ｃｍ（１インチ）幅当たりの曲げ剛性は、約２４１３２５Ｐａ〜約６８９５００Ｐａ（約３５ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約１００ｌｂｆ／ｉｎ^２）、または約２５５１１５Ｐａ〜約４４８１７５Ｐａ（約３７ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約６５ｌｂｆ／ｉｎ^２）である。様々な実施形態でのカッティングマット裏当て５０は、軸方向における（例えば円筒形本体１０にわたる）２．５４ｃｍ（１インチ）幅当たりの曲げ剛性約２０６８５０Ｐａ〜約１０３４２５０Ｐａ（約３０ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約１５０ｌｂｆ／ｉｎ^２）によってさらに定義されてもよい。さらなる実施形態では、軸方向における２．５４ｃｍ（１インチ）幅当たりの曲げ剛性は、約２７５８００Ｐａ〜約６８９５００Ｐａ（約４０ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約１００ｌｂｆ／ｉｎ^２）、または約３１０２７５Ｐａ〜約５５１６００Ｐａ（約４５ｌｂｆ／ｉｎ^２〜約８０ｌｂｆ／ｉｎ^２）である。

[0039]本明細書におけるカッティングマット３０の議論は、カッティングマット裏当て５０を形成する複合材料に焦点を当てているが、カッティングマット３０およびアンビルシリンダの他の構成要素も、本開示の実施形態内に取り込むことができる。例えば、カッティングマット裏当て５０に結合されてカッティングマット３０を形成する様々なカッティング面６０が企図される。概してカッティング面６０は、厚紙などの切断される物体の方向に面し、物体およびブレードと接触してブレードにより加えられる力を吸収することができる。カッティング面６０は、ウレタン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリエステル、ユリアホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、スチレン樹脂（不飽和ポリエステルスチレン樹脂）、またはそれらの組合せを含むが、これらに限定されない任意の適切な材料から作られてもよい。様々な実施形態では、最終的なカッティングマットは、約８０〜約９５、約８２〜約９２、約８２〜約８７、または約８９〜約９２のショアＡ硬さを、特定の実施形態に応じて有する。

[0040]実施形態では、カッティング面６０は、カッティング面６０を構成するウレタンまたは他の材料の層を、樹脂としてカッティングマット裏当て５０に付け、その樹脂を硬化させることによって、カッティングマット裏当て５０に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、カッティングマット裏当て５０が型に置かれてもよく、カッティング面６０を形成するウレタンまたは他の樹脂が、その型に流し込まれ、その後硬化されてもよい。あるいは、カッティング面６０は、接着剤の使用によってなど、他のやり方でカッティングマット裏当て５０に接合されてもよい。

[0041]別の例として、カッティングマット３０のための様々なロック機構が企図される。これらのロック機構は、Ｆｌｉｎｔ Ｇｒｏｕｐ（アーデン、ＮＣ）により生産されたｄａｙＣｏｒｒカッティングマットにおいて利用されるＤｉａｍｏｎｄ ＬｏｃまたはＣｌａｍＬｏｃ（商標）を含んでもよいが、これに限定されない。Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｏｃロック機構４０の概略的な描写が、図１および図２に示される。これらのロック機構についてのさらなる詳細事項は、米国特許第５，７２０，２１２号、５，７５８，５６０号、５，９１６，３４６号、６，６２９，４８２号、６，６９８，３２６号、６，７２２，２４６号、７，００７，５８１号、および８，５９０，４３６号、ならびに米国特許出願公開第２００６／０１９１３９０号に示されており、これらのそれぞれは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0042]さらに、図１および図２に描かれるカッティングマット３０は、円筒形本体１０周りに巻かれた単一のシートであり、対向する軸方向縁部同士が接して継ぎ目３２を形成する。図１の継ぎ目３２は真っ直ぐな継ぎ目であるが、図２に描かれる代替的な継ぎ目１３２は、カッティングマットの寿命を改善するために示されている、蛇行した軸方向縁部によって形成される蛇行した継ぎ目である。カッティングマットの軸方向縁部および継ぎ目に関するさらなる詳細事項は、米国特許第８，５９０，４３６号に示されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0043]上で議論したように「高スポット」または「低スポット」を低減させることに加えて、本カッティングマットの剛性は、「カール(curl)」現象を低減させることもできる。カッティングマットを円筒形本体上に設置する際、円筒形本体に一致するまたはその輪郭に沿った曲率をカッティングマットが有することが望ましい。しかし、従来のカッティングマットは、「カールする」または開く傾向があり、それによりカッティングマットの曲率も、円筒形本体の輪郭に沿わない。それとは対照的に、本明細書に記述した様々な実施形態によるカッティングマットは、このカール現象への抵抗が実証されており、その曲率を維持し、それにより円筒形本体に良好に一致すること、およびカッティングマットの容易な設置が確実になる。
試験方法
[0044]曲げ剛性値は、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に従って、インストロン(Instron)ユニット、例えばインストロン５５６８ユニットを用いて計算することができる。試験はビームたわみ試験であり、その試験では、端部が単に（拘束なく）支持され、サンプルのミッドスパン（換言すれば、中間）において荷重が徐々に加えられる。インストロンは、荷重対たわみを記録する。たわみを求める式は以下の通りである。

ここでＰは、加えられるたわみ荷重であり、Ｌは支持体（換言すれば、支点）間の長さであり、ＥＩは２．５４ｃｍ（１インチ）幅当たりの曲げ剛性（曲げこわさ係数または曲げ率とも呼ばれる）である。
実施例
[0045]上述した様々な実施形態は、以下の例によってさらに明確になる。

[0046]３つのサンプルは、多数の様々なカッティングマット裏当て構造のそれぞれから用意された。サンプルは、直径５１．６５５ｃｍ（２０．３３７インチ）のマンドレル上で製造されたスリーブから切断された。サンプルは長さが３０．４８ｃｍ（１フィート）であった。比較例１は、穴直径３．１７５ｍｍ（０．１２５インチ）および開口面積４０％を有する厚さ０．６０９ｍｍ（０．０２４インチ）の穿孔鋼裏当てのブランクであった。比較例２は、低炭素冷延鋼から作られた厚さ０．４８２ｍｍ（０．０１９インチ）の中実鋼裏当てのブランクであった。比較例３は、０．７６２ｍｍ×１．７７８ｍｍ（０．０３０インチ×０．０７０インチ）の矩形開口、および材料６．４５１６平方ｃｍ（１平方インチ）当たり１４４個の開口部を有する繊維メッシュ裏当てのブランクであった。

[0047]実施例１は、織物炭素繊維（ＣＦ）材料を引張状態でシリンダ上に巻くことによって用意されたロービングであり、各層は、前後の巻きの縁部が互いに当接するように傾斜して取り付けられていた。ロービングは、１平方メートルＣＦ当たり８４グラムの２つの層、１平方メートルＣＦ当たり２９０グラムの２つの層、および１平方メートルＣＦ当たり８４グラムの２つの追加層を含んでいた。層は、手動でラミネートされ、横置きオーブンと直立オーブンの両方において硬化された。できあがったロービングは厚さ１．９５５ｍｍ（０．０７７インチ）であった。

[0048]実施例２は、１０．１ｃｍ（４インチ）幅にわたる間隔で、２４本のガラス繊維ストランド１組をシリンダ上で引張状態で使用した、フィラメント巻き工程によって用意されたロービングであった。ロービングは、シリンダの中心軸に対して５４度の２つの層、次いでシリンダの中心軸に対して８５度で巻き取られた４つの追加層を含んでいた。層はＵＶ硬化された。できあがったロービングは、厚さ１．４２２ｍｍ（０．０５６インチ）であった。

[0049]実施例３は、織物ガラス繊維（ＧＦ）材料を引張状態でシリンダに巻くことによって用意されたロービングであった。各層は、前後の巻きの縁部が互いに当接するように傾斜して取り付けられた。ロービングは、ＧＦ１平方メートル当たり８４グラムの２つの層、ＧＦ１平方メートル当たり２９０グラムの２つの層、およびＧＦ１平方メートル当たり８４グラムの２つの追加層を含んでいた。層は、手動でラミネートされ、横置きオーブンで硬化された。できあがったロービングは厚さ１．４２２ｍｍ（０．０５６インチ）であった。

[0050]実施例４は、織物ガラス繊維（ＧＦ）材料を引張状態でシリンダに巻くことによって用意されたロービングであった。各層は、前後の巻きの縁部が互いに当接するように傾斜して取り付けられた。ロービングは、ＧＦ１平方メートル当たり８４グラムの２つの層、ＧＦ１平方メートル当たり２９０グラムの２つの層、およびＧＦ１平方メートル当たり８４グラムの２つの追加層を含んでいた。層は手動でラミネートされ、横置きオーブンと直立オーブンの両方において硬化された。できあがったロービングは厚さ１．２７０ｍｍ（０．０５０インチ）であった。

[0051]実施例５は、１０．１ｃｍ（４インチ）幅にわたる間隔で、２４本のガラス繊維ストランド１組をシリンダ上で引張状態で使用したフィラメント巻き工程によって用意されたロービングであった。ロービングは、シリンダの中心軸に対して８５度の２つの層、次いでシリンダの中心軸に対して５４度で巻き取られた４つの追加層を含んでいた。層はＵＶ硬化された。できあがったロービングは、厚さ１．３２０ｍｍ（０．０５２インチ）であった。

[0052]サンプルのそれぞれに対する曲げ剛性が、周方向において取得され、各比較例および実施例に関して平均が出された。さらにサンプルのそれぞれに対する曲げ剛性が、軸方向において取得され、実施例および比較例３のそれぞれに関して平均が出された。値は、２．５４ｃｍ（１インチ）幅当たりの曲げ剛性を出すように正規化された。結果を表１に示す。

[0053]穿孔鋼裏当ておよび中実鋼裏当てについては、周方向と軸方向の両方においてほぼ同一の値になることが仮定されたことから、比較例１および２に関しては、軸方向測定値が取得されなかった。したがって、比較例１および２については、周方向剛性と軸方向剛性の比は、１．００であると仮定される。

[0054]示されるように、様々な実施形態により用意されたロービングサンプルにおいて、平均周方向曲げ剛性値１３７９００Ｐａ〜２０６８５０Ｐａ（２０ｌｂｆ／ｉｎ^２〜３０ｌｂｆ／ｉｎ^２）、および平均軸方向曲げ剛性値１３７９０Ｐａ〜２０６８５０Ｐａ（２ｌｂｆ／ｉｎ^２〜３０ｌｂｆ／ｉｎ^２）が得られた。実施例１〜５のそれぞれにおいて、周方向における曲げ剛性は、軸方向における曲げ剛性よりも大きく、周方向における曲げ剛性と軸方向における曲げ剛性の比は、１：１よりも大きかった。

[0055]これとは対照的に、比較例３（繊維メッシュ裏当てのブランク）においては、軸方向曲げ剛性４２７４．９Ｐａ（０．６２ｌｂｆ／ｉｎ^２）が得られ、実施例において観察された最も低い平均軸方向曲げ剛性の約２５％に過ぎない値であった。さらに比較例３に関しては、周方向における曲げ剛性は、軸方向における曲げ剛性よりも低く、周方向における曲げ剛性と軸方向における曲げ剛性の比は、１よりも小さかった。

[0056]実施例１〜５のロービングのそれぞれには、ウレタン樹脂が注入されて、本明細書における様々な実施形態によるカッティングマット裏当てが作られた。比較例１〜３のメッシュ裏当ておよび鋼裏当てのブランクには、ウレタンは注入されなかった。次いで各裏当てが、ウレタン製のカッティング面に結合されて、カッティングマットが作られた。比較例１〜３および実施例１〜５の裏当てを含む完全な各カッティングマットは、固定された直径５１．６３ｃｍ（２０．３３０インチ）のシリンダに設置され、隙間、またはカールが、シリンダの縁部において測定された。結果を表２に示す。

[0057]表２に示されるように、実施例１〜５のそれぞれは、鋼メッシュ裏当て（比較例３）よりも少ないカールを呈し、実施例のうちの多くが、中実鋼裏当て（比較例２）よりも少ないもしくはそれと等しい量のカールを呈した。実施例１および２は、すべての比較例よりも少ないカールを呈した。

[0058]したがって、様々な実施形態は、増大した軸方向曲げ剛性を有すると同時に周方向曲げ剛性が制御されるカッティングマット裏当てを提供する。理論に束縛されるものではないが、軸方向曲げ剛性を増大させることによって、カッピングの問題が低減されるまたはなくなり、それと同時に周方向曲げ剛性を制御することによって、カッティングマット裏当てから形成されたカッティングマットが、シリンダから取り外されて別の位置へと回転されるときに、カールすることが低減されるまたはさらに防止されると考えられる。

[0059]「好ましくは」、「従来は」、「一般的には」、および「典型的には」などの用語は、本明細書において、特許請求される本開示の範囲を限定するために使用されているものではなく、または特許請求される本発明の構造もしくは機能に対して特定の特徴が必須である、本質的である、もしくはさらに重要であることを暗示するために使用されているものでもない。むしろこれらの用語は、本発明の特定の実施形態において使用されても使用されなくてもよい代替的もしくは付加的な特徴を強調することを単に意図している。

[0060]意味が明らかに逆である場合を除き、本明細書に説明されるすべての範囲は、述べられた範囲内のすべての値、および両端点を含むものとみなされる。
[0061]本開示が詳細に、その実施形態を参照することによって記述されたが、別記の特許請求の範囲に定義された本開示の範囲から逸脱することなく、修正および変更が可能であることが明らかである。より具体的には、本開示のいくつかの態様が好ましいまたは特に有利なものとして特定されているが、本開示は、本開示のこれらの好ましい態様に必ずしも限定されないことが企図される。

Claims (19)

1. カッティングマット裏当てを作製する方法であって、
   複数の層を形成するように、引張状態で回転シリンダ周りに繊維材料を巻くことによってロービングを作るステップであって、前記複数の層のそれぞれが、前記回転シリンダの中心軸に対して傾斜しており、前記ロービングが、２．５４ｃｍ（１インチ）のビーム幅にわたる正規化された軸方向曲げ剛性１３７９０〜２０６８５０Ｐａ（２〜３０ｌｂｆ／ｉｎ^２）、および正規化された周方向曲げ剛性と正規化された軸方向曲げ剛性との比１：１〜３０：１を有する、ロービングを作るステップと、
   前記ロービングにポリマー樹脂を注入するステップと、
   前記カッティングマット裏当てを形成するように、電磁放射によって前記樹脂を硬化させるステップと、
   を備える、方法。
2. 前記ポリマー樹脂が、エポキシ、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリエステル、スチレン樹脂、またはそれらの組合せを備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記ポリマー樹脂が、巻かれた後の繊維材料に手動でラミネートされる、請求項１に記載の方法。
4. 前記ポリマー樹脂が、紫外線（ＵＶ）硬化によって硬化される、請求項１に記載の方法。
5. 前記ポリマー樹脂が、マイクロ波硬化によって硬化される、請求項１に記載の方法。
6. 前記正規化された周方向曲げ剛性が、２．５４ｃｍ（１インチ）のビーム幅にわたって１３７９００〜２０６８５０Ｐａ（２０〜３０ｌｂｆ／ｉｎ^２）である、請求項１に記載の方法。
7. 前記ロービングが有する前記正規化された周方向曲げ剛性と前記正規化された軸方向曲げ剛性との差が、２．５４ｃｍ（１インチ）のビーム幅にわたって６８９５Ｐａ〜１４４７９５Ｐａ（１〜２１ｌｂｆ／ｉｎ^２）である、請求項５に記載の方法。
8. 前記複数の層のうちの少なくとも２つが、前記回転シリンダの前記中心軸に対して８０〜８９度の角度で傾斜している、請求項１に記載の方法。
9. 前記角度が、前記回転シリンダの前記中心軸に対して８４〜８６度である、請求項８に記載の方法。
10. 前記複数の層のうちの少なくともさらに２つが、前記回転シリンダの前記中心軸に対して４５〜５４度の角度で傾斜している、請求項８に記載の方法。
11. 前記繊維材料が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、またはそれらの組合せを備える、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ロービングを作るステップが、
    前記複数の層のうちの第１の層および第２の層を形成するように、引張状態で前記回転シリンダ周りに前記繊維材料を巻くステップであって、前記第１の層および前記第２の層が、前記回転シリンダの前記中心軸に対して４５〜５４度の角度で傾斜している、巻くステップと、
    前記複数の層のうちの第３の層および第４の層を形成するように、引張状態で前記回転シリンダ周りに前記繊維材料を巻くステップであって、前記第３の層および前記第４の層が、前記回転シリンダの前記中心軸に対して８０〜８９度の角度で傾斜している、巻くステップと、
    前記複数の層のうちの第５の層および第６の層を形成するように、引張状態で前記回転シリンダ周りに前記繊維材料を巻くステップであって、前記第５の層および前記第６の層が、前記回転シリンダの前記中心軸に対して４５〜５４度の角度で傾斜している、巻くステップと、
    を備える、請求項１に記載の方法。
13. 前記ロービングを作るステップが、
    前記複数の層のうちの第１の層および第２の層を形成するように、引張状態で前記回転シリンダ周りに前記繊維材料を巻くステップであって、前記第１の層および前記第２の層が、前記回転シリンダの前記中心軸に対して８０〜８９度の角度で傾斜している、巻くステップと、
    前記複数の層のうちの少なくとも第３の層および第４の層を形成するように、引張状態で前記回転シリンダ周りに前記繊維材料を巻くステップであって、前記第３の層および前記第４の層が、前記回転シリンダの前記中心軸に対して４５〜５４度の角度で傾斜している、巻くステップと、
    を備える、請求項１に記載の方法。
14. 前記ロービングが、２．５４ｃｍ（１インチ）のビーム幅にわたる軸方向曲げ剛性１７２３７．５Ｐａ〜１０３４２５Ｐａ（２．５〜１５ｌｂｆ／ｉｎ^２）を有する、請求項１に記載の方法。
15. 前記ロービングが、２．５４ｃｍ（１インチ）のビーム幅にわたる軸方向曲げ剛性１７２３７．５Ｐａ〜３７９２２．５Ｐａ（２．５〜５．５ｌｂｆ／ｉｎ^２）を有する、請求項１に記載の方法。
16. カッティングマット裏当てを作製する方法であって、
    複数の層を形成するように、引張状態で回転シリンダ周りに複数の繊維ガラスストランドを巻くことによってロービングを作るステップであって、前記複数の層のそれぞれが、前記回転シリンダの中心軸に対して傾斜しており、前記ロービングが、２．５４ｃｍ（１インチ）のビーム幅にわたる正規化された軸方向曲げ剛性１３７９０〜２０６８５０Ｐａ（２〜３０ｌｂｆ／ｉｎ^２）、および正規化された周方向曲げ剛性と正規化された軸方向曲げ剛性の比１：１〜３０：１を有する、ロービングを作るステップと、
    前記ロービングにポリウレタン樹脂を注入するステップと、
    前記カッティングマット裏当てを形成するように、紫外線を用いて前記樹脂を硬化させるステップと、
    を備える、方法。
17. 前記正規化された周方向曲げ剛性が、２．５４ｃｍ（１インチ）のビーム幅にわたって１３７９００〜２０６８５０Ｐａ（２０〜３０ｌｂｆ／ｉｎ^２）である、請求項１６に記載の方法。
18. 前記ロービングの周方向曲げ剛性が、前記ロービングの前記軸方向曲げ剛性よりも大きい、請求項１６に記載の方法。
19. 前記ロービングを作るステップが、
    前記複数の層のうちの第１の層および第２の層を形成するように、引張状態で前記回転シリンダ周りに前記複数の繊維ガラスストランドを巻くステップであって、前記第１の層および前記第２の層が、前記回転シリンダの前記中心軸に対して４５〜５４度の角度で傾斜している、巻くステップと、
    前記複数の層のうちの第３の層および第４の層を形成するように、引張状態で前記回転シリンダ周りに前記複数の繊維ガラスストランドを巻くステップであって、前記第３の層および前記第４の層が、前記回転シリンダの前記中心軸に対して８０〜８９度の角度で傾斜している、巻くステップと、
    前記複数の層のうちの第５の層および第６の層を形成するように、引張状態で前記回転シリンダ周りに前記複数の繊維ガラスストランドを巻くステップであって、前記第５の層および前記第６の層が、前記回転シリンダの前記中心軸に対して４５〜５４度の角度で傾斜している、巻くステップと、
    を備える、請求項１６に記載の方法。

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