WO2011090066A1

WO2011090066A1 - 刃物用刃先構造および該刃先構造を備えた刃物

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Publication number: WO2011090066A1
Application number: PCT/JP2011/050856
Authority: WO
Inventors: 落合　宏行; 渡辺　光敏; 幸浩下田
Original assignee: 株式会社Ihi
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2011-07-28
Also published as: US20120317822A1; EP2527492A1; EP2527492A4; JP5375977B2; CN102713005A; CN102713005B; RU2012135516A; JPWO2011090066A1; EP2527492B1; RU2518856C2

Abstract

　基材（６）と、該基材（６）に支持された、該基材（６）よりも硬度の高い刃先部材（７）と、を備えた刃物用刃先構造であって、前記基材（６）が、第１の面（６ａ）と、該第１の面（６ａ）に交差する第２の面（６ｂ）とを有しており、前記刃先部材（７）が、前記第２の面（６ｂ）と、金属の粉末、金属の化合物の粉末、セラミックスの粉末、又はこれらの混合粉末から成形した放電電極（８）との間に放電を発生させ、その放電エネルギーによって、前記第２の面（６ｂ）上に前記放電電極（８）の構成材料または該構成材料の反応物質を溶着させることにより形成した被膜（７）からなり、前記基材（６）および刃先部材（７）は、前記被膜（７）の先端が、前記第１の面（６ａ）と前記第２の面（６ｂ）との交差稜線より刃先先端側に突出するように形成されており、かつ、刃先角度（θ）が、１０°以上２０°以下となるように形成されている刃物用刃先構造。

Description

刃物用刃先構造および該刃先構造を備えた刃物

　本発明は、刃先部に被膜を形成した刃物用刃先構造および該刃先構造を備えた刃物に関する。

　特開２００８－２６４１１６号公報は、放電表面処理により、刃先部に被膜を形成した包丁を開示している。

　上記従来技術では、刃先部が摩耗した場合に刃先部を研ぎなおすことで包丁の切れ味を良好な状態に戻すことについては言及されているものの、刃先部の摩耗がある程度進行した状態（例えば、使用開始後初期の初期摩耗期間が経過した後の状態）における包丁の切れ味については考慮されていない。そのため、上記従来技術では、刃先部の摩耗がある程度進行した後、包丁の切れ味を良好な状態に維持することが困難であった。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、刃先部の摩耗がある程度進行した後でも良好な切れ味を維持することが可能な刃物用刃先構造および該刃先構造を備えた刃物を提供することである。

　本発明の第１の態様は、基材と、該基材に支持された、該基材よりも硬度の高い刃先部材と、を備えた刃物用刃先構造であって、前記基材が、第１の面と、該第１の面に交差する第２の面とを有しており、前記刃先部材が、前記第２の面と、金属の粉末、金属の化合物の粉末、セラミックスの粉末、又はこれらの混合粉末から成形した放電電極との間に放電を発生させ、その放電エネルギーによって、前記第２の面上に前記放電電極の構成材料または該構成材料の反応物質を溶着させることにより形成した被膜からなり、前記基材および刃先部材は、前記被膜の先端が、前記第１の面と前記第２の面との交差稜線より刃先先端側に突出するように形成されており、かつ、刃先角度が、１０°以上２０°以下となるように形成されている刃物用刃先構造である。

　また、本発明の第２の態様は、上記刃先構造を備えた刃物である。

図１は、本発明の第１実施形態に係る刃先構造を備えた両刃タイプの包丁の全体構成を示す図である。図２は、図１のII－II線に沿った拡大断面図である。図３は、図１の包丁に放電表面処理によって被膜を形成する方法を説明する図である。図４は、刃先角度が、基材先端の後退量と刃先部材の突出量との関係に与える影響を説明する図であり、（ａ）は、刃先角度が比較的小さいときの基材先端の後退量と刃先部材の突出量との関係を示し、（ｂ）は、刃先角度が比較的大きいときの基材先端の後退量と刃先部材の突出量との関係を示す。図５は、磨耗の進行に伴う刃先部断面形状の変化の様子を示す図である。図６は、本発明の第１実施形態に係る刃先構造を備えた包丁を用いて行った切れ味試験の結果を示すグラフである。図７は、刃先部の基材の硬度が異なる包丁を用いて行った切れ味試験の結果を示すグラフである。図８は、本発明の第１実施形態に係る刃先構造を備えた包丁を用いて冷凍食品の切断試験を行った時の切断面を示す図であり、（ａ）は、冷凍ベーコンの切断面の写真、（ｂ）は、冷凍豚ロースブロックの切断面の写真、（ｃ）は、冷凍マグロの切断面の写真である。図９は、本発明の第２実施形態に係る刃先構造を備えた片刃タイプの包丁の全体構成を示す図である。図１０は、図９のＸ－Ｘ線に沿った拡大断面図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を説明する。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の実施形態のみに制限されない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

　また、本明細書において、刃物とは、刃という構造をもって対象物を切る、切断する、または切削するための道具の総称である。刃物には、包丁、ナイフ、小刀、剃刀、彫刻刀、鎌（カマ）、鑿（ノミ）、鉋（カンナ）などが含まれる。包丁には、出刃包丁、薄刃包丁、菜切り包丁、刺身包丁、三徳包丁、身卸包丁、舟行包丁等の和包丁、および牛刀、ペティナイフ、パン切り包丁、筋引、カービングナイフ、スライサー、クレーバー、骨すき、フィレナイフ等の洋包丁が含まれる。

　＜第１実施形態＞
　本発明の第１実施形態に係る刃先構造を備えた刃物について、図１乃至図５を参照して説明する。

　本実施形態にかかる刃物は、両刃タイプの包丁１である。包丁１は、図１に示すように、刀身２と、刀身２の基部に取り付けられた柄３と、を備えている。刀身２の両面には、切刃４が設けられている。

　刀身２は、耐錆性に優れたステンレス鋼からなる。ステンレス鋼としては、ステンレス刃物鋼、モリブデンバナジウム鋼、コバルト合金鋼、ＶＧ１０鋼（武生特殊鋼材株式会社製）等が挙げられる。なお、刀身２は、ステンレス鋼に限らず、青紙鋼（日立金属株式会社製）、白紙鋼（日立金属株式会社製）、工具鋼（日本工業規格に定められたＳＫ鋼）、クロムモリブデン鋼等の鋼や、これらの鋼を軟鉄の地金に張り合わせたものや、粉末鋼、複合材、チタン等で構成してもよい。

　柄３は、プラスチック、木材又は合板からなり、刀身２に鋲または接着剤により固定されている。なお、柄３は、刀身２と一体成型されたものであってもよく、また、刀身２に対して交換可能に固定されたものであってもよい。

　図２は、刀身２の刃先近傍部位である刃先部５の刃先縁５ａに垂直な断面を示す図である。
　刃先部５は、図２に示すように、表面６ａ（第１の面）と裏面６ｂ（第１の面に交差する第２の面）とを有する基材６と、基材６に支持された刃先部材７と、を備えている。本実施形態では、基材６は、刀身２と同じステンレス鋼で構成されている。なお、刃先部５の基材６は、刀身２の本体部と異なる材料から構成されてもよい。

　刃先部材７は、基材６の裏面６ｂ上における刃先縁５ａ近傍の帯状領域に、放電表面処理により形成した、基材６よりも硬度の高い被膜７からなる。

　放電表面処理とは、電気絶縁性のある油などの加工液中または気中において、放電電極とワーク（母材）との間に放電を発生させ、その放電エネルギーによって、ワークの被処理表面に、電極材料または電極材料が放電エネルギーにより反応した物質からなる耐摩耗性のある被膜を形成する表面処理である。

　本実施形態では、図３に示すように、先端の幅が、基材６の裏面６ｂ上における被膜形成部位の幅と略対応する棒状の放電電極８を用い、電気絶縁性のある加工液Ｌ中において、刃先部５を放電電極８に対して移動させつつ、放電電極８と基材６の裏面６ｂとの間にパルス状の放電を発生させ、その放電エネルギーによって、基材６の裏面６ｂに放電電極８の構成材料又は該構成材料の反応物質を溶着させることにより表面に凹凸のある被膜７を形成する。なお、棒状の放電電極８に代えて、刀身２の刃先部５の形状に沿った総形の放電電極（図示省略）を用いる場合には、刀身２を放電電極に対して移動させる必要はない。

　ここで、放電電極８は、金属の粉末、金属の化合物の粉末、セラミックスの粉末、またはこれらのうち複数種の混合粉末を圧縮成形又は射出成形してなる圧粉体電極（加熱処理した圧粉体電極を含む）である。なお、放電電極８は、泥漿鋳込み、溶射成形等によって成形した成形体からなるものでもよい。　

　上記金属、金属の化合物、またはセラミックスとしては、例えば、チタン（Ｔｉ）、珪素（Ｓｉ）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化チタンアルミ（ＴｉＡｌＮ）、ホウ化チタン（ＴｉＢ）、二ホウ化チタン（ＴｉＢ_２）、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、安定化酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２－Ｙ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などが挙げられる。

　なお、混合粉末を圧縮成形等してなる放電電極では、導電性材料の粉末の添加量を適宜調整することにより、放電電極に適度な電気伝導度を付与することができる。また、セラミックスの粉末を圧縮成形等してなる放電電極では、表面を導電性材料でコーティングしたセラミックスの粉末を材料として使用することで、放電電極に電気伝導度を与えることができる。

　さらに、放電電極８は、Ｓｉ、Ｔｉ等の炭化物を作りやすい材料の粉末を圧縮成形等してなるものであってもよく、また、金属状のＳｉ（Ｓｉ結晶）で形成してもよい。この場合、灯油等の炭化水素を含む加工用油中で放電を発生させれば、電極材料が放電エネルギーにより反応した物質（例えば、ＳｉＣ、ＴｉＣ等）が、基材６の表面に溶着して被膜７を形成する。

　放電表面処理におけるパルス状放電の放電条件は、放電電極８の材料、基材６の材質、被膜７の厚さ、被膜７の表面粗さなどに応じて適宜設定可能であり、通常、ピーク電流が１Ａ以上３０Ａ以下、パルス幅が１μｓ以上２００μｓ以下の範囲で設定される。なお、基材６へのダメージを抑えつつ被膜７の密着強度を高めるために、放電条件は、ピーク電流が５Ａ以上２０Ａ以下、パルス幅が２μｓ以上２０μｓ以下とすることが好ましい。また、被膜７に目標とする表面粗さを付与するための放電条件は、例えば、特開２００８－２６４１１６号公報に記載された方法により適宜設定可能である。

　本実施形態では、被膜７の表面粗さＲａは、０．８μｍ以上であり、好ましくは、１．０μｍ以上である。なお、被膜７の表面粗さが０．８μｍ未満であると、包丁１の刃先縁５ａに鋸状の凹凸を形成することが困難になる。表面粗さＲａとは、日本工業規格（ＪＩＳ－Ｂ－０６０１：２００１）に定められた算術平均粗さである。

　本実施形態に係る刃先部５は、上記放電表面処理により、基材６の裏面６ｂに、放電電極８の構成材料又は該構成材料の反応物質を溶着した凹凸のある被膜７を形成した後に、刃先部５の表面（基材６の表面６ａおよび被膜７の表側（図２における右側、図３における下側）の面）をダイヤモンド砥石などにより研ぐことにより形成される。これにより、被膜７の先端は、基材６の先端（表面６ａと裏面６ｂとの交差稜線）より刃先部５の先端側（刃先先端側）に突出するように形成され、被膜７は、刃先部材として機能する。

　本実施形態では、被膜７の幅ｗは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、好ましくは、３ｍｍ以上５ｍｍ以下である。なお、被膜７の幅ｗが１ｍｍ未満であると、刃先部５を研ぎ直しできる回数が減る。

　さらに、本実施形態では、刃先角度θが、１０°以上２０°以下となるように形成されている。刃先角度θが１０°未満であると、刃先部の剛性が低下して、刃先部が曲がり易くなるため、使用が困難になる可能性があり、刃先角度θが２０°を超えると、包丁１の切れ味を良好な状態に維持することが困難になる。刃先角度θは、より好ましくは、１０°以上１５°以下であり、さらに好ましくは、１０°以上１２°以下である。刃先角度θが１５°以下であれば、小さな力でより大きなくさび効果を発揮することが可能になる。刃先角度θが１２°以下であれば、さらに大きなくさび効果を発揮することが可能になり、後述するように、冷凍食品を半解凍することなく切断する際にも、切断に要する力をより軽減することができる。なお、包丁１がさらに小さな力で切断可能な被切断物に限定して使用される場合には、刃先角度θは１０°よりも小さくても構わない。

　本明細書において、刃先角度θとは、刃先部５において基材６の表面６ａと基材６の裏面６ｂ（または被膜７の最表面）とがなす角度である。ハマグリ刃のように基材６の表面６ａと基材６の裏面６ｂ（または被膜７の最表面）とが曲面で構成されている場合は、刃先角度θは、基材６の表面６ａの先端縁における表面６ａの接平面と基材６の裏面６ｂ（または被膜７の最表面）の先端縁における裏面６ｂ（または被膜７の最表面）の接平面とがなす角である。なお、刃先部５先端には小刃を設けてもよく、その場合、刃先角度θは、基材６の表面６ａと小刃の表側刃面との交差稜線における基材６の表面６ａの接平面と、基材６の裏面６ｂ（または被膜７の最表面）と小刃の裏側刃面との交差稜線における基材６の裏面６ｂ（または被膜７の最表面）の接平面とがなす角である。

　さらに、本実施形態にかかる包丁１では、基材６の硬度を、ロックウェル硬さでＨＲＣ２７以上ＨＲＣ６０以下としている。

　続いて、本実施形態の作用及び効果について説明する。

　一般に、刃先角度θは、刃先縁５ａの凹凸形状やその硬度とともに刃物の切れ味を左右する重要な要素である。特に、刃先角度θの大きさは、刃物で被切断物を切るときの切れ目を進行させるくさび効果を左右する。

　しかし、被膜７を刃先部材とした刃先部５または該刃先部５を備えた刃物にとって、刃先角度θは、単にくさび効果を左右する要因というだけではない。すなわち、刃先角度θは、刃先部５の摩耗の進行に伴う刃先部断面形状の変化の態様を決定する主要な要素となる。つまり、図４に示すように、刃先部５の摩耗が進行し、基材６の表面６ａの位置が図中に６ａ’、６ａ”で示した位置へと移動していくに従って、表面６ａの先端縁６ｃの位置が図中に６ｃ’、６ｃ”で示した位置へと後退していくが、刃先角度θが比較的小さい場合は、図４（ａ）に示すように、基材６の表面６ａの摩耗量Ｔに対する先端縁６ｃの後退量Ｄ１が比較的大きい。そのため、刃先部材７の突出量δが過大になり、刃先部材７の強度が不足して刃こぼれ等を起こしてしまうことがある。このことは、刃先部５の研磨頻度を増加させ、ひいては包丁１の寿命を短縮する。一方、刃先角度θが比較的大きい場合では、図４（ｂ）に示すように、基材６の表面６ａの摩耗量Ｔに対する先端縁６ｃの後退量Ｄ２が比較的小さく、そのため刃先部材７の突出量δが過小になる傾向があるため、刃物の切れ味が低下する。

　本実施形態にかかる包丁１では、刃先部５の刃先角度θが、１０°以上２０°以下となるように形成されている。そのため、使用開始後初期（初期摩耗期間）は、刃先部材７の摩耗による刃先部材７先端の後退速度と、基材６の摩耗による基材６先端の後退速度との間にずれがあるものの、摩耗がある程度進行して、刃先部材７の突出量δが最適な量になったとき（初期摩耗期間経過後）に、刃先部材７の摩耗による刃先部材７先端の後退速度と基材６の摩耗による基材６先端の後退速度とが均衡する。そのため、その後摩耗が進行しても、図５に示すように、刃先部材７の突出量δは最適な量に維持され、包丁１の切れ味が良好な状態に維持される。また、このように、刃先部材７の突出量δが最適な量で維持されることから、刃先部材７先端部の強度・剛性を確保して刃こぼれ等の発生を抑制することができる。これにより、刃先部５の研磨頻度が抑制され、包丁１の寿命が伸びる。

　なお、本明細書において、突出量δとは、基材６の表面６ａと裏面６ｂとの交差稜線から刃先部材７の先端までの長さを意味する。初期摩耗期間経過後、刃先部５がある程度摩耗した状態においては、突出量δは、基材６と被膜７との界面の先端から刃先部材７の先端までの長さを意味する。

　本実施形態に係る包丁１の切れ味を評価すべく、本実施形態に係る刃先角度θを１０°に形成した包丁１（実施例１）および刃先角度θを２０°に形成した包丁１（実施例２）と、刃先角度θを４０°に形成した包丁（比較例１）と、刃先角度θを２０°に形成しているが刃先部材（被膜）７を設けていない包丁（比較例２）とを用いて、国際規格（ＩＳＯ８４４２．５）に定められた方法に従って、切れ味試験を行った。試験装置には、ＣＡＴＲＡ社製の切れ味試験装置を用い、試験条件は、試験荷重　５０Ｎ、ストローク　４０ｍｍ、移動速度　５０ｍｍ／ｓｅｃとし、被切断物として、５％シリカ含有紙を用いた。得られた結果を図６に示す。なお、図６の横軸は、試験サイクル数を、縦軸は、サイクル毎の切断枚数を示す。また、図６中、太実線が実施例１を、細実線が実施例２を、破線が比較例１を、一点鎖線が比較例２をそれぞれ示している。

　図６において、比較例１は、試験サイクル数が約５サイクルに達したあたりからサイクル毎の切断枚数の低下率が小さくなる（切れ味の低下が抑制される）ものの、約１００サイクルあたりには、サイクル毎の切断枚数が２枚程度にまで落ち込んでいる。これに対し、実施例１および実施例２は、試験サイクル数が約１０サイクルに達したあたりからサイクル毎の切断枚数の低下率が小さくなり（切れ味の低下が抑制され）、その後、約１５０サイクルあたりまでサイクル毎の切断枚数を比較的高く（比較例１の約３～４倍程度に）維持できている。すなわち、本実施形態に係る実施例１および実施例２が、比較例１と比較して、初期摩耗期間経過後もより高い切れ味をより長く維持できることが確認された。

　なお、比較例２は、刃先角度θが２０°であるにもかかわらず、試験サイクル数が約２０サイクルに達したあたりには、サイクル毎の切断枚数が２枚程度にまで落ち込んでいる。これに対し、実施例２は、全サイクル数に亘ってサイクル毎の切断枚数を比較例２の約１０倍程度に維持しており、本実施形態に係る包丁１が、刃先部５の基材６の片面に被膜（刃先部材）７を設けたことで、切れ味を大幅に改善していることが確認された。

　また、従来の包丁においては、刃先角度θを２０°以下とした場合は、刃先部の剛性が不足して、刃こぼれしたり、刃先部先端の摩耗が激しくなったりして、刃先部を頻繁に研がなければならなくなるなどの問題があった。上記試験において、比較例２の切れ味が試験開始後早期に劣化していったのも、これらが原因であったものと考えられる。上記切れ味試験の結果から、本実施形態に係る刃先部５の構造によれば、刃先部５に十分な剛性・強度を確保できることも確認された。

　また、被膜７を刃先部材とした刃先部５または該刃先部５を備えた刃物にとって、基材６の硬度は、単に刃物の切れ味、研磨頻度、刃こぼれの起きやすさ等を左右する要因というだけではない。すなわち、基材６の硬度は、上述した刃先角度θに次いで、刃先部５の摩耗の進行に伴う刃先部断面形状の変化の態様を決定する主要な要素となる。つまり、基材６が硬すぎれば、刃先部材７に対して基材６の先端が後退しにくくなり、刃先部材７の突出量δが過小となるため、刃物の切れ味が低下する。一方、基材６が軟らかすぎれば、刃先部材７に対して基材６の先端が後退しやすくなり、刃先部材７の突出量δが過大になるため、刃先部材７の強度が不足して刃こぼれ等を起こしてしまうことがある。このことは、刃先部５の研磨頻度を増加させ、ひいては包丁１の寿命を短くする。

　本実施形態にかかる包丁１では、基材６の硬度を、ＨＲＣ２７以上ＨＲＣ６０以下としている。そのため初期摩耗期間が経過した後は、刃先部材７の摩耗速度に対する基材６の摩耗速度が適度な値に維持され、摩耗が進行する間、常に刃先部材７の突出量δが最適な量に維持されるため、包丁１の切れ味が良好な状態に維持される。これにより、刃先部５の研磨頻度が抑制され、包丁１の寿命が伸びる。なお、基材６の硬度は、より好ましくは、ＨＲＣ４０以上ＨＲＣ５０以下である。

　包丁１の切れ味と基材６の硬度との関係を評価すべく、焼き入れしたステンレス鋼（硬度ＨＲＣ６０）を基材６とした刃先角度θが２０°の包丁（実施例３）と焼き入れなしのステンレス鋼（硬度ＨＲＣ２７）を基材６とした刃先角度θが２０°の包丁（実施例４）とを用いて、国際規格（ＩＳＯ８４４２．５）に定められた方法に従って、切れ味試験を行った。使用した試験装置および試験条件は、上述の実施例１および実施例２に対して行った切れ味試験と同様である。得られた結果を図７に示す。なお、図７の横軸は、試験サイクル数を、縦軸は、サイクル毎の切断枚数を示す。また、図７中、太実線が実施例３を、細実線が実施例４をそれぞれ示している。

　図７より、試験開始後初期の初期摩耗期間は、より硬度の高い実施例３の方が実施例４よりもサイクル毎の切断枚数が多い（切れ味が優れている）ものの、試験サイクル数が約１００サイクルに達したあたりから両実施例のサイクル毎の切断枚数は均衡し、それ以降は実施例３、実施例４ともほぼ同程度に高い切れ味を維持することが確認された。すなわち、基材６の硬度がＨＲＣ２７以上ＨＲＣ６０以下の範囲にあれば、初期摩耗期間経過後も良好な切れ味を長く維持できることが確認された。また、試験サイクル数が約１００サイクルに達したあたりから、実施例４のサイクル毎の切断枚数が、実施例３のサイクル毎の切断枚数より若干大きくなっているのは、実施例４の基材の硬度が実施例３のそれに比較して低いために、刃先部材７の突出量δが、実施例４の方が実施例３より大きくなっており、より刃先縁が鋭利になっているためと考えられる。

　さらに、本実施形態では、基材６の裏面６ｂ上における、刃先部５の先端（刃先縁５ａ）から１ｍｍ以上の幅を有する帯状領域に（刃先縁５ａから１ｍｍ以上の範囲内に）被膜７が設けられている。そのため、刃先部５における基材６の裏面６ｂの摩耗が十分に抑制されるため、基材６の表面６ａで摩耗が進行しても刃先部５の剛性・強度を十分に確保することができる。なお、被膜７の膜厚は、約１５μｍである。

　また、本実施形態では、刃先部材７が、放電表面処理によって形成された被膜７で構成されている。そして、被膜７は、最表面から基材との界面に近づくに従って基材材料の含有率が高くなる傾斜合金層となっており、その硬度は、最表面で最も高く（被膜７の最表面における硬度は、通常、マイクロビッカース硬さで１５００～２５００程度）、基材６との界面において最も低くなるように（略基材６の硬度と同程度の硬度になるように）傾斜して分布している。すなわち、被膜７の先端部においては、最表面近傍部位の摩耗速度が最も小さく、基材６との界面近傍部位の摩耗速度が最も大きくなる。そのため、初期摩耗期間が経過し、刃先部５の摩耗がある程度進行すると、被膜７の先端部は、傾斜合金層のうち最表面側が最も刃先先端側に突出した状態となり、この被膜７の最表面側の層が刃先部５の鋭利な刃先縁を構成する。

　また、被膜７には微細な凹凸が形成されており、その表面粗さＲａは、０．８μｍ以上となっている。そのため、刃先縁５ａの凹凸形状は、被膜７の先端部が摩耗して、被膜７の最表面側の層が最も先端側に突出することで、常に当該表面粗さに応じた大きさの凹凸を有する鋸状に再生される。これにより、包丁１の良好な切れ味が長期間維持される。

　さらに、本実施形態に係る包丁１は、水産冷凍食品又は畜産冷凍食品等の冷凍食品を半解凍することなく、短時間で容易に切ることができるという予想外の効果を得ることができた。

　冷凍食品は繊維を含んだ氷に例えることができるが、本実施形態に係る包丁１は、摩耗によって刃先縁５ａに再生される鋸状の凹凸形状により繊維を効率的に切断しつつ、１０°以上２０°以下という比較的小さな刃先角度θによって発揮される強いくさび効果で氷を効率的に割ることで、冷凍食品を切断することができる。従って、この刃先縁５ａの鋸状の凹凸形状による繊維の切断と、小さな刃先角度θによる強いくさび効果との相乗効果により、上記予想外の効果が得られたものと考えられる。

　包丁１の冷凍食品の切れ味を評価すべく、刃先角度θが２０°の両刃タイプの包丁（実施例５）と、刃先角度θが１５°の両刃タイプの包丁（実施例６）と、刃先角度θが１０°の両刃タイプの包丁（実施例７）とを用いて、切れ味試験（切断試験）を行った。実施例５～７に係る包丁の基材６の材質は、刃物用のクロムモリブデン鋼（Ｃｒ１３Ｍｏｖ）であり、その硬度は、ＨＲＣ５０、被膜７の材質は、ＴｉＣである。被切断物である冷凍食品には、冷凍ベーコン（畜産冷凍食品の１つ）、冷凍豚ロースブロック（畜産冷凍食品の１つ）、及び冷凍マグロ（水産冷凍食品の１つ）を用い、それらを７人の一般主婦が切断した時の切断に要する時間の平均値を求めた。得られた結果を表１に示す。

　表１より、市販の鋼製の包丁を用いて上記冷凍食品を半解凍することなく切断するときは、冷凍ベーコンでは、約５ｓｅｃ、冷凍豚ロースブロックでは、約１２ｓｅｃ、冷凍マグロでは、約７０ｓｅｃかかるところ、上記実施例５～７に係る包丁１によれば、切断に要する時間が大幅に短縮され、切断に要する力を軽減できることが確認された。さらに、刃先角度θが２０°の実施例５よりも、刃先角度θが１５°の実施例６の方がより優れた切れ味を有しており、刃先角度θが１５°の実施例６よりも、刃先角度θが１０°の実施例７の方がさらに優れた切れ味を有していることが確認された。

　また、当該試験で切断した冷凍食品の切断面は、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、いずれも滑らかであった。一般に鉄系の材料でできた包丁は、冷凍食品を切断すると、包丁の材料が脆くなって刃こぼれ等が生じることがあるが、実施例５～７に係る包丁１によれば、基材の硬度が低く粘いため刃こぼれを生じず、刃先の良好な状態を維持しつつ冷凍食品を半解凍せずに切断可能であることが確認された。

＜第２実施形態＞
　本発明の第２実施形態に係る刃先構造を備えた刃物について、図９および図１０を参照して説明する。

　本実施形態にかかる刃物は、片刃タイプの包丁１１である。包丁１１は、刀身２の刃先近傍部位である刃先部５の片面（表面側）のみに切刃４が設けられた点で第１実施形態に係る包丁１と異なるが、他の構成（刀身２、柄３、刃先部５、基材６、刃先部材７、刃先角度θ等の材質、形状、製法等）は、包丁１と同じである。

　従って、第２実施形態においても、第１実施形態の作用及び効果と同様の作用及び効果が奏される。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は、それらの実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。例えば、刃物は、包丁に限らず、上記ナイフ、小刀、剃刀、彫刻刀、鎌（カマ）、鑿（ノミ）、鉋（カンナ）などであってもよい。これらの刃物に本発明を適用する場合は、これらの刃物の刃先部を構成する基材の片面に、上記放電表面処理により被膜７を形成し、その後、当該刃先部の被膜を形成した面とは反対側の面を研ぐことで、被膜７の先端が基材の先端よりも刃先部の先端側に突出するように形成し、かつ、刃先角度を１０°以上２０°以下とすればよい。

　なお、本出願は、２０１０年１月２０日に出願された日本国特許願第２０１０－０１０４５１号に基づく優先権を主張しており、これらの出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。

　本発明によれば、良好な切れ味をさらに長期間維持することが可能な刃先構造および該刃先構造を備えた刃物を得ることができる。従って、本発明は、包丁、ナイフ、小刀、剃刀、彫刻刀、鎌（カマ）、鑿（ノミ）、鉋（カンナ）など、多くの用途において好適に利用できる。

　δ…突出量
　θ…刃先角度
　Ｄ１…後退量
　Ｄ２…後退量
　Ｌ…加工液
　ｗ…幅
　１…包丁
　２…刀身
　３…柄
　４…切刃
　５…刃先部
　５ａ…刃先縁
　６…基材
　６ａ…表面（第１の面）
　６ｂ…裏面（第２の面）
　６ｃ…先端縁
　７…被膜（刃先部材）
　８…放電電極
　１１…包丁

Claims

　基材と、該基材に支持された、該基材よりも硬度の高い刃先部材と、を備えた刃物用刃先構造であって、
　前記基材が、第１の面と、該第１の面に交差する第２の面とを有しており、
　前記刃先部材が、前記第２の面と、金属の粉末、金属の化合物の粉末、セラミックスの粉末、又はこれらの混合粉末から成形した放電電極との間に放電を発生させ、その放電エネルギーによって、前記第２の面上に前記放電電極の構成材料または該構成材料の反応物質を溶着させることにより形成した被膜からなり、
　前記基材および刃先部材は、前記被膜の先端が、前記第１の面と前記第２の面との交差稜線より刃先先端側に突出するように形成されており、かつ、刃先角度が、１０°以上２０°以下となるように形成されていることを特徴とする刃物用刃先構造。
　前記基材の硬度を、ＨＲＣ２７以上ＨＲＣ６０以下としたことを特徴とする請求項１に記載の刃物用刃先構造。
　前記基材が、ステンレス鋼、鋼、粉末鋼、複合材、チタンのうちいずれか１種からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の刃物用刃先構造。
　前記金属、金属の化合物、又はセラミックスは、チタン（Ｔｉ）、珪素（Ｓｉ）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化チタンアルミ（ＴｉＡｌＮ）、ホウ化チタン（ＴｉＢ）、二ホウ化チタン（ＴｉＢ_２）、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、安定化酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２－Ｙ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の刃物用刃先構造。
　前記被膜の表面粗さＲａが０．８μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の刃物用刃先構造。
　前記被膜が、前記基材の第２の面における刃先縁から１ｍｍ以上の幅を有する帯状領域を覆うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の刃物用刃先構造。
　請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の刃物用刃先構造を備えた刃物。