WO2009104540A1 - 回転丸刃を使用したスリッター装置、それを用いてなるシート状物の製造方法、およびそれにより得られたシート状物 - Google Patents

Abstract

　本発明によって、シート状物の切断面が美麗で、刃先の摩耗やチッピングが少なく、刃物の使用寿命が長いスリッター装置を提供することが可能となる。具体的には、回転丸刃を使用したスリッター装置において、上刃と下刃でＨＲＣで約１０以上の硬度差を有する丸刃、例えば一方が工具鋼の場合は他方は超硬かまたはセラミックス、一方が超硬の場合は他方はセラミックスよりなる丸刃を用いることにより、シート状物の切断面が美麗で、刃先の摩耗やチッピングが少なく、刃物の使用寿命も長くすることが可能となる。

Description

回転丸刃を使用したスリッター装置、それを用いてなるシート状物の製造方法、およびそれにより得られたシート状物

　本発明は回転丸刃を使用したスリッター装置、それを用いてなるシート状物の製造方法、およびそれにより得られたシート状物に関する。詳しくは回転丸刃の寿命が長く、切断したシート状物品の切断面が美麗なスリッター装置、それを用いてなるシート状物の製造方法、およびそれにより得られたシート状物に関する。

　従来より、ロール状に巻かれた長尺シートを自動的に送り、送り方向と直交する幅方向に対して設置された一対の上刃、下刃よりなる回転丸刃の間にシートを挿通することにより所望幅にシートを切断する、所謂、回転丸刃を使用したスリッター装置は、インクジェット用紙、コピー用紙等の各種の紙製品や、プラスターシートやパップ材等の薬剤シート、偏光フィルムや位相差フィルム等に代表される光学フィルム分野においてよく使用されている。このような用途において、少なくとも一つの基材シートと少なくとも一つの粘着層を有する複合シート状物（例えば偏光フィルムと粘着層を介して保護フィルムからなる偏光板）を所望とする幅でスリットする場合には、粘着層を形成している粘着剤が刃物表面に付着し、刃物自体が粘着力を持つことにより刃物の移動に伴ってフィルム基材と粘着層が剥離したり、切り口が歪んでしまう、さらには切断したシート切断面に粘着剤が付着し商品価値を低下させる等の欠点を有する。

　かかる不都合を解決すべく刃物の表面にフッ素樹脂等を被覆する方法（特許文献１、２参照）が開示されているが、回転丸刃を使用したスリッター装置は上刃と下刃とを交錯してシート状物を切断するため、両刃の擦れにより被覆した樹脂が剥がれ、被覆効果を失うとか、切断したフィルムに刃物より剥離したフッ素樹脂が異物として混入する場合もあり、光学用途のように異物の混入を嫌う分野においては必ずしも満足し得るものではない。加えて回転丸刃を使用したスリッター装置においては、上刃と下刃の各外円周の接点においてシート状物を切断する構造であるがゆえ、丸刃取り付け部の加工精度や、回転部の軸振れ、更には丸刃の加工精度等により、丸刃の刃先に大きいスラスト振れが生じるため刃先のチッピングや摩耗が激しく、結果として丸刃の寿命が短いため丸刃の取り替え頻度が高くなり操業率の低下を招く。また、刃先が摩耗し鋭利性を失えば、シート状物切断面のシャープ性を失い商品価値が低下する等の不都合を有する。
特開平８－１９７４８７号（１９９６年８月６日公開） 特開２００５－２８８５８３号（２００５年１０月２０日公開）

　本発明の目的は、切断後のシート状物の切断面が美麗で、刃先の摩耗やチッピングが少なく、刃物の使用寿命が長い回転丸刃を使用したスリッター装置を提供することにある。

　本発明の主たる点は、環状の一対の上刃と下刃とを、互いの対向する面をその外周縁にて接触させつつ回転させ、前記上刃と下刃との間に挿通されたシート状物品の切断を行う回転丸刃を使用したスリッター装置において、上刃と下刃で硬度の異なる材料よりなる刃物を用いたことを特徴とする回転丸刃を使用したスリッター装置を提供することにある。

　本発明の他の一つは、本発明の主たる点において記載した回転丸刃を使用したスリッター装置において、上刃と下刃の刃物材料が、工具鋼－超硬、工具鋼－セラミックス、超硬－セラミックスからなる組み合わせの少なくとも一つよりなることを特徴とするものである。

　本発明の他の具体例は、本発明の主たる点において記載した回転丸刃を使用したスリッター装置において、切断対象シート状物品が少なくとも一つの基材シートと少なくとも一つの粘着層とを有する複合シート状物品であることを特徴とするものである。

　本発明は上記した本発明の回転丸刃を使用したスリッター装置を用いシート状物の製造方法を提供するものでもある。特にはシート状物が、少なくとも一つの基材シートと少なくとも一つの粘着層とを有する複合シート状物であるシート状物の製造方法を提供するものである。

　また、本発明は、上記した本発明の回転丸刃を使用したスリッター装置を用い切断されてなるシート状物を提供するものである。特に、切断されたシート状物が、少なくとも一つの基材シートと少なくとも一つの粘着層とを有する複合シート状物を提供するものである。

　回転丸刃を使用したスリッター装置において、用いる上刃と下刃に硬度の異なる刃物を選択し使用するという簡単な方法で、従来法に比較し刃先の摩耗やチッピングが少なく、刃物の使用寿命が長いスリッター装置を提供し得ると共に、連続稼動時間が長いシート状物の製造方法や切断面が美麗なシート状物の提供を可能とした。

本発明に用いる回転丸刃を使用したスリッター装置の概略図を示す。 スリッター装置の軸受部がアンギュラ玉軸受である概略図を示す。 丸刃表面と接するホルダー面の形状を示す概略断面図である。 上刃と下刃のトーインを示す概略図である。 上刃と下刃の重ね合わせを示す概略図である。 上刃と下刃の重ね合う外周部の幅（ラップ）を示す概略図である。 実験例１に係る本刃物の構成（超硬－ハイス鋼）で光学シートを２５００ｍ切断時の超硬製丸刃の刃先の状況を示す図である。 実験例１に係る本刃物の構成（超硬－ハイス鋼）で光学シートを２５００ｍ切断時の光学シートの切断面を示す図である。 実験例１に係る本刃物の構成（超硬－ハイス鋼）で光学シートを２５００ｍ切断後の上刃及び下刃の刃先状況を示す図である。 実験例１に係る本刃物構成（超硬－ハイス鋼）のスリッター装置を用いスリットした光学シートを巻取りしたロールの側面図である。 比較例に係る本刃物の構成（ハイス鋼－ハイス鋼）で光学シートを３００ｍ切断時の工具刃先の状況を示す図である。 比較例に係る本刃物の構成（ハイス鋼－ハイス鋼）で光学シートを３００ｍ切断時の光学シートの切断面を示す図である。 比較例に係る本刃物の構成（ハイス鋼－ハイス鋼）で光学シートを３００ｍ切断後の上刃及び下刃の刃先状況を示す図である。 比較例に係る本刃物構成（ハイス鋼－ハイス鋼）のスリッター装置を用いスリットした光学シートを巻取りしたロールの側面図である。

符号の説明

１　　上刃
２　　下刃
３　　長尺シート
４　　シャフト
５　　ラップ
６　　ホルダー（シャフト４と一体構造）
６ａ　ホルダー表面
７　　ホルダー
７ａ　ホルダー表面
８　　軸受
９　　減速機
１０　モーター

　以下、図面を用い本発明を更に詳細に説明する。図１は本発明の一実施態様である一対の回転丸刃を用いたシート状物の切断状態を示す概略図である。通常光学シートの製造工程において使用されるスリット装置は、図１に示す一対の上刃、下刃よりなる回転丸刃を長尺シートの幅方向に沿って所望のスリット位置に複数個設置し、これに長尺シートをその長手方向に沿って挿通すると、前記長尺シートが所望幅で、前記長手方向に沿って連続的に切断されるものであるが、ここでは、図面を簡易にするため一対の回転丸刃のみを用い説明する。図において符号１は上刃、２は下刃、３は長尺シート、４はシャフト、５は上刃と下刃の重ね合う外周部の幅、６および７はホルダー、６ａおよび７ａはホルダー表面、８は軸受、９は減速機、１０はモーターを示す。

　上刃１は環状に構成されており、シャフト４に環挿した後ホルダー６、７で挟持、固定される。尚、図１においてホルダー６はシャフト４と一体構造に形成されている。環状刃が設置されたシャフト４のもう一方の端は軸受８により支持され、減速機９を介しモーター１０により固定された上刃１が回転可能に構成されており、下刃２も上刃１と同様に回転可能に構成されている。回転時、上刃１と下刃２は外周部で重ね合わさるように配設する（図５）。この上刃１と下刃２の重ね合う外周部の幅５（図６）はラップと称され、切断対象物、切断厚み、および／または刃物径により一義的ではないが、ラップ量は通常０．１ｍｍ～１．５ｍｍの範囲で実施される。運転時のラップ量の変動は刃物の切れ味にムラを生じ切断面の品質に影響を及ぼすので、シャフトの芯振れや工具の芯ズレがないよう使用機器の加工精度の高いものの使用が推奨される。

　また、シート状物切断面のシャープさ、切断屑の発生や刃物への接着剤の付着を減少させる目的より上刃と下刃の接触圧があまり大きく変動しないことが好ましい。接触圧の変動は回転丸刃にチッピングや偏った摩耗を生起し著しく丸刃の寿命を短くするとの欠点をも有する。刃先におけるこのような接触圧の変動把握には、垂直軸を基点として回転時丸刃の最外周（刃先）の振れ幅（スラスト振れ）を用いることができる。このスラスト振れは、刃物表面と接触するホルダー面、刃物表面の精密加工による平滑性の改良、使用機器構造の改良、更には使用する材料や装置の選定等、種々の観点からの積み重ねによる改良が必要である。

　従来、回転丸刃を使用したスリット装置においては、一般的には硬度がロックウェル硬さＣスケール（以降ＨＲＣと称する）で６０～７０（具体的には６２）のＳＫＤ（ダイス鋼）やＳＫＨ（ハイス鋼）等の所謂、工具鋼が使用されており、高精度の仕上げや研磨サイクル等の要求が強い場合にはＨＲＣ６８～８３の超硬（超硬合金）、更には用途に応じてジルコニアやアルミナ等のセラミック刃の使用が知られている。しかしながら、上刃と下刃で硬度の異なる材料よりなる刃物を用いた例、それによる刃の寿命、切断面の品質を謳った刊行物は知られていない。本発明は、上刃と下刃で硬度の異なる材料よりなる刃物を用いたスリッター装置を提供するものである。具体的には上刃と下刃は、ＨＲＣで約５以上の、好ましくは約８以上の、さらに好ましくは約１０以上の硬度差を有するものであればよく、より具体的には一方が工具鋼（より好ましくはハイス鋼）の場合は他方は超硬かまたはセラミックス、一方が超硬の場合は他方はセラミックスよりなる刃物を用いればよい。本発明においてセラミックス刃とは市販のジルコニア製、アルミナ製等である。かかる材質構成の丸刃を用いる場合には、シート状物切断面が美麗で刃先のチッピングが少なく刃物の使用寿命が長いとの効果を発現する。加えて粘着層を有する複合シート状物のスリットにおいても、刃の表面への粘着剤の付着も少なく、シート切断面への粘着剤の付着も少ない切断面が美麗なシート状物を得ることができる。

　図１に示すシャフト４を支える軸受８は、通常、特開２００７－０３８３３１号の図９に見られる如く汎用玉軸受が使用されているが、図２に示す如くアンギュラ玉軸受を背面組み合わせで用いることにより、１０μｍ～２０μｍ程度刃先のスラスト振れを低減させることができる。更に、かかる軸受に静圧空気軸受を使用する場合にはスラスト振れ巾をアンギュラ玉軸受よりも更に５μｍ程度低減させることが可能で、切断抵抗も大きく減ずることができる。

　また図３に示すごとく、上刃１をシャフトに環挿し、上刃１を挟圧し固定するホルダー６および７の上刃１と接触するホルダー表面６ａと７ａに溝切り加工し、上刃１の平面との接触面積を低減することにより、加工しないものに比較し、スラスト振れ巾を低減することができる。

　ホルダー６および７の丸刃平面に接する部分の形状は丸刃平面に均一に挟圧し得る構造であればよく、接触部がリング状、或いは海、島構造を形成するものであってもよい。上記したこれらの構造は下刃２のホルダー６および７にも適用することが好ましい。尚、図３において、加工はホルダー６および７の双方にした例を示したが、必要に応じ何れか一方にすることも可能である。

　回転丸刃によるシート状物の切断は、上刃、下刃の何れか一方にモーター等の駆動源を有し、他方は対向し接触する刃の外周縁よりうける力を利用して回転駆動する構造のものが使用されているが、これら回転駆動源は上刃、下刃の双方に有するほうが、シート状物に対し双方より積極的に切り込むことが可能であることにより、刃先ばらつきによる切れ味変動などの外乱に強い。また、上下刃の回転速度を変えることもできるので、シート状物の厚み方向に異方性を持つ材料や粘着層のある複合シート状物や切り難いシート状物に対しても切断条件設定の自由度が向上するので推奨される。

　また、上刃１と下刃２は図１に示す如く、各々の回転軸は平行であってもよいが、切断対象物のフィルム状物に最初に接する部分が切断点であることより、図４に示す如く、２枚の回転刃の一方の回転軸は他の刃の回転軸に対して（水平面内で）僅かに傾け（例えば０．１°～２．０°）配設する場合には、上刃と下刃は常に１点で接するようになる（トーイン角という）。このため、回転軸に対し上下２枚の回転刃を平行に配設する場合に比較して刃の切れ味がよくなり、また刃先を逃がすことで切断後のシート断面に再び刃先が触れないため、刃の擦れによるシートの損傷や、粘着層を有する複合シート状物にあっては粘着物や切粉の付着のない切断面が美麗なシート状物を得ることが可能となる。

　以下、本発明を実施例で詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

　図１に示す回転丸刃を使用したスリッター装置において、ポリビニルアルコール（ＰＶＡと称する）よりなる厚み３０μｍの偏光フィルム（クラレビニロンＶＦ－ＰＳ＃７５００、重合度２４００、ケン化度９９．９９モル％以上の（株）クラレ製ＰＶＡフィルムをヨウ素／ヨウ化カリウムを含有する水溶液中で浸漬して染色処理しつつ、一軸延伸を行い、その後ヨウ化カリウム／ホウ酸水溶液に浸漬してホウ酸処理して得た）に上下より保護フィルムとして厚さ７５μｍのトリアセチルセルロースフィルム（ＴＡＣフィルムと称する）（富士フィルム社製　ＴＤ８０ＵＬ　Ｈ）、更に該ＴＡＣフィルム表面に厚み２５μｍのアクリル系粘着剤（粘着層）（リンテック製、商品名Ｐ－３１３２）、更にその上に厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタラート系保護フィルム（藤森工業社製、商品名ＡＳ３－３０４）を貼合してなる光学シートを用い、下記条件によりスリットし、シート状物の切断面、回転丸刃の寿命、刃物先端への粘着剤の付着状況を試験した。その結果を示す。

　（実験例１）
　刃物径：直径９８ｍｍ、刃厚：２ｍｍ、刃先角：４０°、ＨＲＣ７６の超硬製丸刃（京セラ株式会社製、Φ９８×２Ｔ－ＦＷ３５）を上刃１とし、刃物径：直径９８ｍｍ、刃厚：２ｍｍ、刃先角：４０°、ＨＲＣ６４のハイス鋼刃（ＳＫＨ５１、東洋刃物株式会社製、４０°Ｔ）を下刃２として配設した。回転丸刃のトーイン角は０．５°、ラップ量は０．４ｍｍであった。このスリッター装置を用い、上記した光学シートをライン速度１０ｍ／分、刃物周速１１ｍ／分で運転した。この時の刃先振れ（スラスト振れ）は、上刃１０μｍ、下刃９μｍであった。この条件で光学シートを２５００ｍスリット加工した後、上刃、下刃のチッピング、刃先の摩耗状況を光学顕微鏡で調べたが、チッピングおよび刃先の摩耗は観察されなかった。また、光学シートの切断面は殆ど粘着剤のはみ出しや付着もなく美麗であった。

　これらの状況を写した顕微鏡写真を図７～図９、デジタル写真を図１０として示した。図７は本刃物の構成（超硬－ハイス鋼）で光学シートを２５００ｍ切断時の超硬丸刃（上刃）の刃先の状況を観察したものであり、左側の図が切断前の刃先状況で右側の図が切断後の刃先状況である。

　図８（ａ）は本刃物の構成（超硬－ハイス鋼）で光学シートを２５００ｍ切断時の光学シートの切断面を示す図であり、図８（ｂ）は切断面の斜視図である。

　図９（ａ）は本刃物の構成（超硬－ハイス鋼）で光学シートを２５００ｍ切断後の上刃の刃先状況であり、図９（ｂ）は２５００ｍ切断後の下刃の刃先状況である。

　図１０は本刃物構成（超硬－ハイス鋼）のスリッター装置を用いスリットした光学シートを巻取りしたロールの断面を示したデジタル写真である。

　（実験例２）
　実験例１において、上刃として、刃物径：直径９８ｍｍ、刃厚：２ｍｍ、刃先角：４０°、ＨＲＣ７３のジルコニア製丸刃（京セラ株式会社製）、下刃として実験例１で用いたと同じハイス鋼刃を用いた他は、実験例１と同じ条件でスリット加工した。この時の刃物振れ（スラスト振れ）は、上刃８μｍ、下刃９μｍであった。この条件で２５００ｍスリット加工した後、上刃、下刃のチッピング、刃先の磨耗状態を光学顕微鏡で調べたが、チッピングおよび刃先の磨耗は観察されなかった。また、光学シートの切断面は殆ど粘着剤のはみ出しや付着もなく美麗であった。

　（比較実験例）
　実験例において、上刃材質、下刃材質とも実験例１で用いたと同じハイス鋼（ＳＫＨ５１）を用いた他は実験例と同一条件でスリット試験を実施した。この回転丸刃のトーイン角は０．５°、ラップ量は０．４ｍｍであった。このスリッター装置を用い、上記した光学シートをライン速度１０ｍ／分、刃物周速１１ｍ／分で運転した。この時の刃先振れ（スラスト振れ）は、上刃１０μｍ、下刃９μｍであった。この条件で実験例で用いたと同じ光学シートを切断したが切断長が約３００ｍで刃先への粘着剤付着が目立ち、切断面にも粘着剤の付着が見られたので、実験を止め、刃先を観察したところ、刃先は摩耗とチッピングを起こし、ぼろぼろに劣化し、粘着剤の著しい付着が見られた。

　これらの状況を写した顕微鏡写真を図１１～図１３、デジタル写真を図１４として示した。図１１は本刃物の構成（ハイス鋼－ハイス鋼）で光学シートを３００ｍ切断時の工具刃先の状況を観察したものであり、左側の図が切断前の刃先状況で右側の図が切断後の刃先状況である。

　図１２（ａ）は本刃物の構成（ハイス鋼－ハイス鋼）で３００ｍ切断時の光学シートの切断面を示す図であり、図１２（ｂ）は切断面の斜視図である。

　図１３（ａ）は本刃物の構成（ハイス鋼－ハイス鋼）で３００ｍ切断後の上刃の刃先状況であり、図１３（ｂ）は下刃の刃先状況である。

　図１４は本刃物構成（ハイス鋼－ハイス鋼）のスリッター装置を用いスリットした光学シートを巻取りしたロールの断面を示したデジタル写真である。

　本発明により、優れた特性を備えたスリッター装置を提供できる。従って、インクジエット用紙、およびコピー用紙等の紙製品、プラスターシート、およびパップ材等の薬剤シート、ならびに偏光フィルム、および位相差フィルム等に代表される光学フィルム分野における利用が期待できる。

Claims (8)

1. 　環状の一対の上刃と下刃とを、互いの対向する面をその外周縁にて接触させつつ回転させ、前記上刃と下刃との間に挿通されたシート状物の切断を行う回転丸刃を使用したスリッター装置において、上刃と下刃で硬度の異なる材料よりなる刃物を用いたことを特徴とする回転丸刃を使用したスリッター装置。
2. 　上刃と下刃の刃物材料が、ロックウェル硬さＣスケールで５以上の差を有するものである請求項１記載の回転丸刃を使用したスリッター装置。
3. 　上刃と下刃の刃物材料が、工具鋼－超硬、工具鋼－セラミックス、超硬－セラミックスからなる組み合わせの少なくとも一つである請求項１または請求項２記載の回転丸刃を使用したスリッター装置。
4. 　切断対象シート状物が少なくとも一つの基材シートと少なくとも一つの粘着層を有する複合シート状物である請求項１から請求項３のいずれか１項記載の回転丸刃を使用したスリッター装置。
5. 　請求項１記載の回転丸刃を使用したスリッター装置を用いることを特徴とするシート状物の製造方法。
6. 　シート状物が少なくとも一つの基材シートと少なくとも一つの粘着層を有する複合シート状物である請求項５記載のシート状物の製造方法。
7. 　請求項１記載の回転丸刃を使用したスリッター装置を用い切断されてなるシート状物。
8. 　シート状物が少なくとも一つの基材シートと少なくとも一つの粘着層を有する複合シート状物である請求項７記載のシート状物。

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