JPH06226688A - 断裁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】切口が直線で断裁エッジが紙シートに対して直
角であり、紙粉の発生や塗料はがれが少ない、また、複
数本切りにおいても１本切りと変わらない評価の得られ
る断裁装置を提供すること。 【構成】カッター刃を持つローターとカッター刃を持た
ない受刃側ローターとを備えた断裁装置において、刃先
表面に鏡面加工を施した、刃先角度４０°以下の両刃の
カッター刃又は刃先角度３０°以下の片刃のカッター刃
を使用したことを特徴とする断裁装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】シート状の紙を連続的に断裁する
断裁装置に関し、特に塗工紙の断裁に好適な断裁装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続断裁方式としてスパイラルナ
イフを備えた一定速度で回転するナイフドラムと固定式
の下刃により構成されたロータリーカッター装置、スパ
イラルナイフを備えた速度調節可能で紙シート速度と同
期した速度で回転するナイフドラムと固定式の下刃によ
り構成されたセミシンクロフライカッター装置、２本の
速度調節可能で紙シート速度と同期した速度で回転する
ナイフドラムで構成され、それぞれのナイフドラムには
スパイラルナイフが設けられたフルシンクロフライカッ
ター装置がある。これらのカッター装置は、回転するス
パイラルナイフと固定式の直線ナイフ、または２本の回
転するスパイラルナイフの刃合わせによる断裁で、断裁
方式がナイフ式シェアーカット方式である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ロータリーカッター装
置では、紙の断裁長の変化により引き裂くような断裁に
なり、断裁面の切口が鋸状で断裁エッジがくさび状にな
り、断裁紙粉の発生や塗料はがれも多くなる。セミシン
クロフライカッター装置でも、断裁エッジがくさび状に
なり、紙粉の発生や塗料はがれの問題は残っている。ま
た、フルシンクロフライカッター装置では、２本のカッ
ターローターと紙の速度が同調しているので、紙のエッ
ジは紙の面に対して直角になる。しかし、フルシンクロ
フライカッター装置では、上下のスパイラルナイフの刃
合わせの精度が要求され、刃合わせが不十分な場合、引
き裂くような断裁になり、断裁面には尚、紙粉の発生が
見られようになる。以下、このような状態を切口面評価
が悪いと呼ぶ。さらに、ほとんどのカッター装置が２本
切り、３本切りと複数本切りにした場合の紙粉の状態が
悪く、特に塗工紙の断裁においては条件によっては１本
切りでしかできない現状にあり、能率的にも問題が残
る。以下、２本切り、３本切り等は、それぞれ紙を２枚
重ねて、３枚重ねて効率的に断裁することを意味する。

【０００４】以上の問題を解決して、本発明は、切口が
直線で断裁エッジが紙シートに対して直角であり、紙粉
の発生や塗料はがれが少ない、また、複数本切りにおい
ても１本切りと変わらない評価の得られる断裁装置を提
供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る断裁装置
は、カッター刃を持つローターとカッター刃を持たない
受刃側ローターとを備えた断裁装置において、刃先表面
に鏡面加工を施した、刃先角度４０°以下の両刃のカッ
ター刃又は刃先角度３０°以下の片刃のカッター刃を使
用したことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の断裁装置では、カッター刃の刃先表面
に鏡面加工が施してあるので刃先表面の微小な凹凸が小
さくなるので、紙との摩擦により発生する紙粉の発生が
少ない、又鏡面加工によって増加した切断抵抗は小さい
刃先角度にすることによってより減少させられる。

【０００７】

【実施例】従来の上刃、下刃式のカッター装置では、片
刃で刃先角度７５°前後のカッター刃が用いられてい
る。我々はこの刃先角度７５°前後のカッター刃を押し
切り式のカッター装置に取り付けてみた。ところがこの
刃先角度７５°前後のカッター刃では、刃は紙には食い
込みにくいものであった。これは押し切り式のカッター
装置では、ギロチン断裁機のように刃が紙に対して直角
に当たるため、刃は紙により食い込みやすくさせる必要
があるからであると考えた。すなわち良好な切味が要求
されるということである。紙への食い込みやすさ、すな
わち切味は切断抵抗に関係し、切断抵抗は刃の表面粗
さ、刃先角度に影響されるものである。そのためこの押
し切り式の断裁方法においては、切断抵抗を小さくする
ために刃の刃先角度を小さくする試行を重ねた。種々の
実験の結果、片刃で３０°以下、両刃で４０°以下の刃
先角度のカッター刃を用いての断裁では比較的良い切口
面評価が得られた。

【０００８】しかし、塗工紙の断裁においては紙粉の発
生具合がまだ満足のいくものではなかった。このことを
解決するために我々はさらに試行を重ねた。その結果、
刃先表面に鏡面加工を施し、表面粗さを小さくすること
で、良い切口面評価が得られることを発見した。しかし
ながら、特に、表面粗さが小さくなると切味が低下して
いくため、断裁エッジが紙の面に対して直角にならなく
なることが観察された。

【０００９】この現象を解消するためにさらに刃先角度
を小さくすることによって切味を良好にする事を試行し
た。ところが、あまり刃先角度が小さくなりすぎると刃
の耐久性が低くなり、刃の極先端部（刃先から数μｍ程
度の部分）の折れによるカエリなどが起こる。このカエ
リにより紙粉が発生し、切口面評価が悪くなるというこ
とが判明した。そのような状況で種々の実験を繰り返し
た結果、刃先角度は片刃で１５°≦θ≦２０°、両刃で
２０°≦θ≦３０°、表面粗さは０．５μｍ≦Ｒ≦１．
０μｍのカッター刃を使用することによって、良好な切
口面評価が得られた。

【００１０】この以上のような条件を満たすカッター刃
を用いての押し切り式の断裁装置では、断裁面の切口は
直線で、鋸状の断裁面はみられず、さらに断裁エッジは
直角で、楔状のエッジはみられない。しかし、かさ高で
緊度の低い紙を断裁する場合（以下、かさ高で緊度の低
い紙とは、片面に８ｇ／ｍ² 以上のコート量で塗工し
た、緊度が０．９０ｇ／ｍ³ ≦Ｄ≦１．１５ｇ／ｍ³ の
範囲のコート紙をいう）、両刃を用いると、断裁エッジ
自体は直角ではあるが、その上部の角がとれてしまうよ
うになり、そのため紙粉の発生を完全に押さえることが
できず、理想的な状態とは言えなかった。一方、片刃を
用いると上部角も直角になり、そのため紙粉の発生もな
くなり、理想的な状態を得ることができた。もっとも、
以上のような条件は非常にかさ高な塗工紙を理想的な状
態に断裁する上で求められたものである。従って、断裁
する紙があまりかさ高でなかったり、緊度も高い場合は
上式にあげた条件に較べて、鏡面加工による表面粗さを
粗くしても、または刃先角度を大きくしても、良好な切
口面評価が得られると考えられる。また鏡面加工を施し
たカッター刃を使用していることにより、コート層を削
り取ることが少なくなり、それによる紙粉の発生も少な
くなる。このような効果から複数本切りにおいても、従
来のロータリーカッターを使用した１本切りと変わらな
い紙粉の発生状況となる。

【００１１】以下、具体的な実施例について図面を参照
して説明する。図１は、塗工紙の断裁に用いた押し切り
方式のカッター装置のカッター部の一例を示す側面図で
ある。図１において、カッターローター１は外径φ４２
５ｍｍ、面長１７００ｍｍの円筒形である。また、カッ
ターローター１の外周面に厚み０．７ｍｍ、巾２３．６
ｍｍ，長さ１６００ｍｍのカッター刃２が取りつけられ
ている。カッターローター１の下部には、外径φ５００
ｍｍ、面長１７００ｍｍでカッター刃を備えていない受
刃側ローター３が設けられている。駆動方式は以下に説
明した通りである。受刃側ローター３は、トップフィー
ドロール４、ボトムフィードロール５のライン駆動と連
結され紙シート速度と同速度で回転し、カッターロータ
ー１は減速機を介してサーボモーターにより紙シート速
度と同調して回転する。このような押し切り式のカッタ
ー装置は旭マシナリー株式会社からプッシュ式シンクロ
カッターの名称で販売されている。 （実施例）以上のカッター装置を用いて、米坪２５６ｇ
／ｍ² （緊度１．０１ｇ／ｃｍ³）、紙巾１０００ｍｍ
のかさ高のコート紙の断裁を行った。

【００１２】断裁方法は以下のようである。まずカッタ
ー装置のカッターローター１に、鏡面加工を施した（表
面粗さ０．５μｍ≦Ｒ≦１．０μｍ）片刃で刃先角度１
５°のカッター刃２を取りつける。尚、この鏡面加工は
粒子径０．２〜１．０μｍの研磨剤を用いてバフ研磨を
行うことによって行った。このときの刃の取り付け方を
図２に示す。このカッター刃の断面を図３の（１）に示
した。その後図示を省略した２本のシート巻取りから繰
り出され、２枚重なった状態で紙シート速度１００ｍ／
分で走行するコート紙シート６を断裁長９３９ｍｍに連
続的に断裁した。この２本切りの断裁は約１０分間行
い、約２０００枚を断裁し、断裁紙の切口の鋸状、紙粉
の発生状況を観察評価した。 （比較例）シート巻取り本数を３本に変え、３本切りで
約１０分間、３０００枚を断裁し、同様に観察評価し
た。

【００１３】同じ押し切り式のカッター装置に、同様の
鏡面加工を施した両刃で刃先角度３０°のカッター刃を
取り付け、上記と同様に２枚重ね、３枚重ねの紙シート
を断裁し、２本切り、３本切りでそれぞれ得られた断裁
紙を同様に観察評価した。この両刃のカッター刃の断面
を図３の（２）に示す。同じ押し切り式のカッター装置
に、鏡面加工を施していない、表面粗さ１．５μｍ≦Ｒ
≦２．０μｍの片刃で刃先角度１５°及び両刃で刃先角
度３０°のカッター刃を取り付けて、２本切り及び３本
切りで紙シートを断裁し、同様に観察評価した。

【００１４】従来から使用されている、スパイラルナイ
フを備えた一定速度で回転する外径φ３００ｍｍ、面長
１７００ｍｍのナイフドラムと固定式の下刃により構成
されたロータリーカッター装置を用いて、同様にコート
紙の断裁を行った。紙シート速度は１００ｍ／分で１枚
重ね、２枚重ねのコート紙を断裁長９３９ｍｍに連続的
に、それぞれ１０分間、約１０００枚、２０００枚の断
裁を行った。 （評価方法）以上の実施例および比較例の断裁状態を評
価するために以下の項目の評価を行った。 （１）断裁紙の切口 各条件で断裁した任意のコート紙の切口の状態を顕微鏡
で２５０倍の倍率で観察した。評価基準は以下の通りで
ある。 ○：切口が直線である ×：切口の鋸状がみられる （２）断裁エッジの状態 断裁したコート紙の切口の断面の状態を顕微鏡で２５０
倍の倍率で観察した。評価基準は以下の通りである ○：紙シートに対して直角 △：紙上部の角がとれているが、ほぼ直角 ×：エッジがくさび状 （３）粘着テープによる紙粉の発生状況 各カッター刃を取り付けたカッター装置で、それぞれ約
１０００〜３０００枚を断裁し、切口を合わせて積み重
ね、その側面に巾２０ｍｍ、長さ２００ｍｍの粘着テー
プを切り口に平行に張り付けて、はがして、その粘着テ
ープに付着した紙粉の状態を観察した。また、カッター
刃に付着した紙粉の発生状況を目視で観察した。評価基
準は以下の通りである。 ○：紙粉がほとんど見られない △：紙粉が少量見られる ×：紙粉がかなり見られる （４）印刷テストによる紙粉の発生状況 断裁したコート紙を印刷機にかけ、その全面に単色の印
刷を施し、印刷が部分的に、具体的にいうと点状に、白
抜きとなっている部分の有無を観察した。評価基準は以
下の通りである。 ○：白抜き部分がほとんど見られない △：白抜き部分が少量見られる ×：白抜き部分がかなり見られる （評価結果）以上の比較評価結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】実施例と比較例の切口の状態、断裁エッジ
の状態、粘着テープによる、あるいは印刷テストによる
紙粉の発生状況の評価項目について比較評価した結果を
以下に記す。 （切口の状態）ロータリーカッター装置で断裁したコー
ト紙は切口面が鋸状となっていた。これに対して、押し
切り式のカッター装置では鋸状はみられず、直線状の切
口面となっていた。両刃と片刃、鏡面加工の有無、切り
本数等の条件の差による切口面の違いは見られなかっ
た。 （断裁エッジの状態）ロータリーカッター装置での断裁
では、断裁エッジがくさび状になっていた。この状態を
図４（１）に示した。図４（１）はロータリーカッター
装置による断裁紙の断面図である。

【００１７】押し切り式のカッター装置においては、両
刃を使用しての断裁では断裁エッジは紙シートに対して
ほぼ直角であるが、紙の上部の角が少しとれていた。こ
の状態を図４（２）に示した。図４（２）は押し切り式
で両刃のカッター刃を使用した場合の断裁紙の断面図で
ある。押し切り式のカッター装置において、片刃を使用
しての断裁では、断裁エッジは紙シートに対して直角で
あり、両刃のように角がとれているようなことはなかっ
た。この状態を図４（３）に示した。図４（３）は押し
切り式で片刃のカッター刃を使用した場合の断裁紙の断
面図である。 （紙粉の発生状況）ロータリーカッター装置での２本切
りの断裁では、断裁時の引き裂きによる紙粉の発生がみ
られた。一方、押し切り式カッター装置での断裁では、
鏡面加工を施していないカッター刃では、片刃であって
も両刃であっても、２本切りではロータリーカッター装
置での２本切りよりもやや良いものとなっていた。しか
し、従来レベル、すなわち、ロータリーカッター装置で
の１本切りには及ばない。

【００１８】鏡面加工を施したカッター刃では、鏡面加
工を施さないものに較べて、紙粉の発生は減少してい
た。片刃と両刃との違いについては、片刃の方が紙粉発
生は少なくなっており、片刃での２本切りでは、従来か
ら製品出荷される際に使用されるロータリーカッター装
置での１本切りの切口面評価と同程度の切口面評価が得
られた。

【００１９】以上の比較評価より、かさ高で緊度の低い
コート紙の２本切りの断裁では、カッター装置のカッタ
ー部が押し切り方式で、鏡面加工を施した片刃で刃先角
度が１５°のカッター刃が適していることが分かった。
また、切り本数を変えることにより紙粉評価はさらに変
化していくことが分かった。特に、片刃と両刃との断裁
エッジの状態の違い、従来のカッター刃に比較して紙粉
の発生状態に差が生じる理由を以下に考察した。

【００２０】まず、断裁エッジの違いについては、紙を
断裁していく場合には、紙は断裁し終わるまでシート流
れ方向への動きを拘束されている。そのため、刃先が紙
に入った後、紙は刃の形状により引き放されていくよう
になるが、両刃ではその形状から紙シートの進行方向と
逆方向にも紙を押す力が加わり、このため紙端部は刃の
形状にそって押さえつけられ、紙上部のコート層が押し
込まれていき、図４（２）に示したような形状になると
考えられる。一方、片刃においては、刃の逃げ面（斜
面）を紙を断裁し終わった方向（紙シートの進行方向）
になるように刃を装着している。このため、刃の逃げ面
（斜面）によって紙が押し返される影響が避けられるた
め、エッジは紙シートに対して直角になっているのでは
ないかと考えられる。もし、刃の逃げ面（斜面）を上記
の逆方向に向くように片刃を取り付けて断裁したならば
両刃での断裁と同じようなエッジになると思われる。ま
た、上記のような断裁エッジの違い、すなわち、両刃に
よって押しつぶされたコート層の部分が紙粉の発生の原
因の一つとなっているとも考えられる。

【００２１】次に、表面粗さの違いによる紙粉の発生状
態について考察する。刃先表面に鏡面加工を施す、すな
わち刃先表面の表面粗さを小さくすると、刃と紙との接
触面積の増加による密着性が高まり、それによる摩擦は
大きくなり、その摩擦により紙粉が発生すると考えられ
る。一方、逆に表面粗さが大きいと紙を断裁する際の摩
擦による紙の抵抗力は小さくなるものの、刃の表面の微
小凹凸部が紙の切口面を削るようなかたちとなり、それ
によって紙粉が発生すると考えられる。今までの試験の
結果から以下のように推定される。すなわち、刃先表面
の小さい表面粗さにより増加した摩擦によって発生する
紙粉が、刃先表面の微小凹凸部が紙を削って発生させる
紙粉よりもはるかに少なくなっている。

【００２２】以上のような理由で、２本切りの場合に、
カッター刃と紙との接触時間が増えても、紙粉の発生量
は１本切りとそれほど変わらなくなる。このため、２枚
重ねの紙シートを断裁しても良好な切口面評価が得られ
る。鏡面加工を施す上で、バフ研磨以外の方法によっ
て、表面粗さを０．５μｍ≦Ｒ≦１．０μｍとした場合
も同様の効果を奏することはいうまでもない。

【００２３】

【発明の効果】本発明の、押し切り式の断裁装置では、
刃先角度が小さいので紙を切断するときの抵抗、すなわ
ち断裁抵抗を小さくでき、また、刃の形状による断裁エ
ッジへの影響も少なくできる。さらに、刃先表面に鏡面
加工を施してあるため、刃先の表面粗さが小さいので、
紙を断裁する際に刃先表面が紙の断裁面を削り取ってい
く量が減り、紙粉の発生が少なくなる。そのため２本切
りの場合でも、紙粉の量は従来の１本切りとほぼ同程度
である。また押し切り式であるために断裁面の切口は直
線で、断裁エッジは紙シートに対して直角である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の断裁装置のカッター部の１例を示す側
面図である。

【図２】本発明の断裁装置のカッター刃のカッティング
の状況を示す側面図である。

【図３】図３の（１）及び（２）は、それぞれ、片刃で
刃先角度１５°、両刃で刃先角度３０°のカッター刃の
断面図である。

【図４】図４の（１）、（２）及び（３）は順に、ロー
タリーカッター装置での断裁エッジの断面図、押し切り
式で両刃のカッター刃での断裁エッジの断面図、押し切
り式で片刃のカッター刃での断裁エッジの断面図であ
る。

【符号の説明】

１ カッターローター ２ カッター刃 ３ 受刃側ローター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カッター刃を持つローターとカッター刃を
   持たない受刃側ローターとを備えた断裁装置において、
   刃先表面に鏡面加工を施した、刃先角度４０°以下の両
   刃のカッター刃又は刃先角度３０°以下の片刃のカッタ
   ー刃を使用したことを特徴とする断裁装置。