WO2016035488A1

WO2016035488A1 - 刃物及び刃身の仕上げ方法

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Publication number: WO2016035488A1
Application number: PCT/JP2015/071671
Authority: WO
Inventors: 吉之齋藤; 落合　宏行
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2017-03-01
Also published as: US20170028571A1; JP6372258B2; JP2016049314A

Abstract

　刃身（３）の刃厚方向の一方側の刃先縁部（３ａ）に第１切り刃（５）が形成され、刃身（３）の刃厚方向の他方側の刃先縁部に第２切り刃（７）が形成され、刃身（３）に柄（９）が設けられ、刃身（３）の刃厚方向の他方側の刃先縁部（３ｂ）にＰＶＤ又はＣＶＤによって硬質被膜（１１）が形成され、刃身（３）の刃厚方向の他方側の刃先縁部（３ｂ）における硬質被膜（１１）の下地に、研磨処理又はショットブラスト処理によって粗面（１３）が形成され、粗面（１３）の表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）は、１０～３０μｍに設定されていることにより、両刃包丁（１）の生産性を高めつつ、両刃包丁（１）の耐久性及び切れ味を十分に向上させる。

Description

刃物及び刃身の仕上げ方法

　本発明は、両刃包丁、片刃包丁、両刃ナイフ等の刃物、及び刃物に用いられる刃身を仕上げる方に関する。

　近年、包丁の耐久性又は切れ味の向上を目的として種々の開発がなされており、包丁の先行技術として特許文献１及び特許文献２に示すものがある。そして、第１の先行技術（特許文献１に記載の包丁）及び第２の先行技術（特許文献２に記載の包丁）の特徴は、次のようになる。

　第１の先行技術にあっては、刃身の刃厚方向の片方の刃先縁部を含む刃身の略全面にＰＶＤ（物理蒸着）によって硬質被膜が形成されている。これにより、包丁の刃先の機械的強度（硬度）を高めて、包丁の刃先の摩耗を低減して、包丁の耐久性を十分に向上させることができる。

　第２の先行技術にあっては、刃身の刃厚方向の片方の刃先縁部に放電表面処理によって凹凸のある硬質被膜が形成されている。これにより、包丁の刃先の機械的強度を高めて、包丁の刃先の摩耗を低減して、包丁の耐久性を十分に向上させると共に、包丁の刃先が鋸刃状の凹凸線（凹凸のある線）を呈するようにして、包丁の切れ味を十分に向上させることができる。なお、第２の先行技術は、本願の発明者によって開発されたものである。

特開平１０－３６９６６号公報特開２００８－２６４１１６号公報

　ところで、第１の先行技術においては、包丁の耐久性を十分に向上させることができるものの、包丁の刃先が平坦線（平坦な線）、換言すれば、凹凸のない線を呈しているため、包丁の切れ味を十分に向上させることができないという問題がある。一方、第２の先行技術においては、包丁の耐久性及び切れ味を十分に向上させることができるものの、放電表面処理はＰＶＤと異なりバッチ単位で（バッチ処理を）行うことができず、換言すれば、一度に多数の刃身に硬質被膜を形成することができず、包丁の生産性を十分に高めることができないという問題がある。つまり、第１の先行技術及び第２の先行技術においては、包丁の生産性を十分に高めつつ、包丁の耐久性及び切れ味を十分に向上させることは困難であるという問題がある。

　なお、前述の問題は、包丁だけでなく、ナイフ等の他の刃物においても同様に生じるものである。

　そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成の刃物及び刃身の仕上げ方法を提供することを目的とする。

　本願の発明者は、前述の課題を解決するために、少なくとも刃厚方向の一方側の刃先縁部に切り刃が形成された種々の包丁を試作し、それらの包丁について切れ味の試験を行った結果、刃身の少なくとも刃厚方向の他方側の刃先縁部にＰＶＤ又はＣＶＤによって硬質被膜を形成する場合に、刃身の刃厚方向の他方側の刃先縁部における硬質被膜の下地に適切な粗面（微細な凹凸面）を予め形成しておくことにより、包丁（刃物）の刃先が鋸刃状の凹凸線（凹凸のある線）を呈するようにできるという、新規な知見を得ることができ、本発明を完成するに至った。ここで、「適切な粗面」とは、表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）が１０～３０μｍに設定された粗面のことをいう。

　本発明の第１の特徴は、少なくとも刃厚方向の一方側の刃先縁部に切り刃が形成された刃身と、前記刃身に設けられた柄とを具備した刃物において、前記刃身の少なくとも前記刃厚方向の他方側の刃先縁部にＰＶＤ（物理蒸着）又はＣＶＤ（化学蒸着）によって硬質被膜が形成され、前記刃身の前記刃厚方向の他方側の刃先縁部における前記硬質被膜の下地に粗面（微細な凹凸面）が形成され、前記粗面の表面粗さの最大高さが１０～３０μｍに設定されていることを要旨とする。

　なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「刃物」とは、両刃包丁、片刃包丁、両刃ナイフ、片刃ナイフ等を含む意である。

　本発明の第１の特徴によると、前記刃身の少なくとも前記刃厚方向の他方側の刃先縁部に前記硬質被膜が形成されているため、前記刃物の刃先の機械的強度（硬度）を高めることができる。また、前記硬質被膜の形成手法としてＰＶＤ又はＣＶＤを用いているため、バッチ処理によって一度に多数の前記刃身に前記硬質被膜を形成することができる。

　前記刃身の少なくとも前記刃厚方向の他方側の刃先縁部にＰＶＤ又はＣＶＤによって前記硬質被膜が形成された上で、前記刃身の前記刃厚方向の他方側の刃先縁部における前記硬質被膜の下地に前記粗面が形成され、前記粗面の表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）が１０～３０μｍに設定されているため、前述の新規な知見を適用すると、前記刃物の刃先が鋸刃状の凹凸線（凹凸のある線）を呈するようにすることができる。

　本発明の第２の特徴は、刃物に用いられかつ少なくとも刃厚方向の一方側の刃先縁部に切り刃が形成された刃身を仕上げるための刃身の仕上げ方法において、前記刃身の少なくとも前記刃厚方向の他方側の刃先縁部に、表面粗さの最大高さが１０～３０μｍに設定された粗面（微細な凹凸面）を形成する粗面形成工程（凹凸面形成工程）と、前記粗面形成工程の終了後に、ＰＶＤ（物理蒸着）又はＣＶＤ（化学蒸着）によって硬質被膜を前記刃身の少なくとも前記刃厚方向の他方側の刃先縁部に前記粗面を覆うように形成する被膜形成工程と、を具備したことを要旨とする。

　本発明の第２の特徴によると、前記刃身の少なくとも前記刃厚方向の他方側の刃先縁部に前記硬質被膜を形成するため、前記刃物の刃先の機械的強度（硬度）を高めることができる。また、前記硬質被膜の形成手法としてＰＶＤ又はＣＶＤを用いているため、バッチ処理によって一度に多数の前記刃身に前記硬質被膜を形成することができる。

　前記刃身の少なくとも前記刃厚方向の他方側の刃先縁部に、表面粗さの最大高さが１０～３０μｍに設定された前記粗面を形成し、ＰＶＤ又はＣＶＤによって前記硬質被膜を前記刃身の前記刃厚方向の他方側の刃先縁部に前記粗面を覆うように形成しているため、前述の新規な知見を適用すると、前記刃物の刃先が鋸刃状の凹凸線（凹凸のある線）を呈するようにすることができる。

　本発明によれば、前記刃物の刃先の機械的強度（硬度）を高めることができるため、前記刃物の刃先の摩耗を低減して、前記刃物の耐久性を十分に向上させることができる。また、バッチ処理によって一度に多数の前記刃身に前記硬質被膜を形成できるため、前記刃物の生産性を十分に高めることができる。更に、前記刃物の刃先が凹凸線が呈しているため、前記刃物の切れ味を十分に向上させることができる。つまり、本発明によれば、前記刃物の生産性を十分に高めつつ、前記刃物の耐久性及び切れ味を十分に向上させることができる。

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る両刃包丁を示す図、図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る両刃包丁の刃先を含む刃先周辺の部分拡大図、図１（ｃ）は、図１（ａ）におけるIC-IC線に沿った拡大断面図である。図２は、本発明の第２実施形態に係る刃身の仕上げ方法における粗面形成工程を説明する模式図である。図３は、本発明の第２実施形態に係る刃身の仕上げ方法における薄膜形成工程を説明する模式図である。図４は、本発明の第２実施形態に係る刃身の仕上げ方法における刃付け工程を説明する模式図である。図５（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る片刃包丁を示す図、図５（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る片刃包丁の刃先を含む刃先周辺の部分拡大図、図５（ｃ）は、図５（ａ）におけるVC-VC線に沿った拡大断面図である。

　本発明の実施形態（第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態）について図面を参照して説明する。なお、図面中、「Ｄ」は、刃厚方向、「Ｄ１」は、刃厚方向の一方側、「Ｄ２」は、刃厚方向の他方側をそれぞれ指している。

（第１実施形態）
　図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、本発明の第１実施形態に係る両刃包丁１は刃身（包丁本体）３を具備しており、この刃身３は、耐錆性に優れたステンレス鋼又は鋼鉄からなるものである。また、刃身３の刃厚方向の一方側の刃先縁部（刃先Ｅの縁部）３ａには、第１切り刃５が形成されており、刃身３の刃厚方向の他方側の刃先縁部３ｂには、第２切り刃７が形成されている。更に、刃身３の背Ｂの基端側には、手で持つための柄９が設けられており、この柄９は、プラスチック又は合板からなるものである。

　刃身３の刃厚方向の他方側の刃先縁部３ｂ（第２切り刃７の縁部）には、例えばイオンブレーティングによって硬質被膜１１が形成されており、この硬質被膜１１は、チタンカーバイド（ＴｉＣ），チタンアルミナイトライド（ＴｉＡＬＮ）等のセラミックス、又はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の炭素材料からなるものである。なお、硬質被膜１１の形成手法（コーティング手法）としてイオンブレーティングを用いる代わりに、真空蒸着，スパッタリング等の他のＰＶＤ（物理蒸着）、又はプラズマＣＶＤ，熱ＣＶＤ，光ＣＶＤ等のＣＶＤ（化学蒸着）を用いても構わない。刃身３の第２切り刃７を含む刃身３の略全面に硬質被膜１１が形成されるようにしても構わない。

　刃身３の刃厚方向の他方側の刃先縁部３ｂにおける硬質被膜１１の下地には、研磨処理又はショットブラスト処理などによって粗面（微細な凹凸面）１３が形成されている。また、粗面１３の表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）は、１０～３０μｍに設定されている。粗面１３の表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）をその範囲に設定したのは、その範囲以外であると、両刃包丁１の切れ味の低下することが本願の発明者による切れ味の試験によって確認されたからである。

　刃身３の刃先角（刃先Ｅ側の角）θ１は、１０～２０度、好ましくは、１０～１５度に設定されている。刃身３の刃先角θ１をその範囲に限定したのは、刃身３の刃先Ｅ側の剛性を十分に確保しつつ、両刃包丁１の切れ味の良好な状態を維持するためである。また、刃身３の刃厚方向の一方側の刃先縁部３ａには、刃付け処理が施されている。刃付けの結果、この一方側の刃先縁部３ａでは硬質皮膜は除去されている。

　続いて、本発明の第１実施形態の作用及び効果について説明する。

　刃身３の第２切り刃７に硬質被膜１１が形成されているため、両刃包丁１の刃先Ｅの機械的強度（硬度）を高めることができる。また、硬質被膜１１の形成手法としてＰＶＤ又はＣＶＤを用いているため、バッチ処理によって一度に多数の刃身３に硬質被膜１１を形成することができる。

　刃身３の第２切り刃７にＰＶＤ又はＣＶＤによって硬質被膜１１が形成された上で、刃身３の第２切り刃７における硬質被膜１１の下地に粗面１３が形成され、粗面１３の表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）が１０～３０μｍに設定されているため、前述の新規な知見を適用すると、図１（ｂ）に示すように、両刃包丁１の刃先Ｅが鋸刃状の凹凸線（凹凸のある線）を呈するようにすることができる。

　従って、本発明の第１実施形態によれば、両刃包丁１の刃先Ｅの機械的強度を高めることができるため、両刃包丁１の刃先Ｅの摩耗を低減して、両刃包丁１の耐久性を十分に向上させることができる。刃付けのために研磨された面には硬質皮膜がないので、その面が先に摩耗することにより、凹凸のある硬質皮膜の付いた面が刃先に出てくるので、刃先には小さい鋸状の硬い刃が再生される。このため切れ味が低下しにくい。バッチ処理によって一度に多数の刃身３に硬質被膜１１を形成できるため、両刃包丁１の生産性を十分に高めることができる。更に、両刃包丁１の刃先Ｅが鋸状の凹凸線を呈しているため、両刃包丁１の切れ味を十分に向上させることができる。つまり、本発明の第１実施形態によれば、両刃包丁１の生産性を十分に高めつつ、両刃包丁１の耐久性及び切れ味を十分に向上させることができる。

　なお、本願の発明者による切れ味の試験によって、両刃包丁１の刃先Ｅの摩耗によって両刃包丁１の刃先Ｅの鋭さが低下した場合でも、鋸状の小さな凹凸があるため、両刃包丁１の良好な切れ味が維持されることが確認されている。

（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態に係る刃身の仕上げ方法は、本発明の第１実施形態に係る両刃包丁１に用いられる多数の刃身３を仕上げるための方法であって、(i)粗面形成工程（凹凸面形成工程）と、(ii)被膜形成工程と、(iii)刃付け工程とを具備している。そして、本発明の第２実施形態に係る刃身の仕上げ方法における各工程の具体的な内容は、次のようになる。

　(i)粗面形成工程
　図２に示すように、ベルト研磨機１５を用い、ベルト研磨機１５のベルト１７を循環走行させた状態で、ベルト研磨機１５を各刃身３の刃先Ｅから背Ｂ側に向かって各刃身３に対して相対的に移動させつつ、各刃身３の刃厚方向の他方側の刃先縁部３ｂに対して研磨処理を行う。これにより、各刃身３の刃厚方向の他方側の刃先縁部３ｂに、表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）が１０～３０μｍに設定された粗面１３を形成することができる。粗面１３の表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）を１０～３０μｍに設定したのは、前述と同様の理由によるものである。なお、各刃身３の刃厚方向の他方側の刃先縁部３ｂに対して研磨処理に代えてショットブラスト処理などを行うようにしても構わない。

(ii)被膜形成工程
　粗面形成工程の終了後に、図３に示すように、処理容器（処理炉）１９内に設置された治具２１に複数列に並んだ状態で多数の刃身３（各列の先頭の刃身３のみを図示）をセットすると共に、各刃身３の第２切り刃７以外の部分に対して適宜にマスキングを行う。そして、処理容器１９内を真空雰囲気に保ちつつ、イオンブレーティングによってセラミックス又は炭素材料からなる硬質被膜１１（図１（ｃ）及び図４参照）を、各刃身３の刃厚方向の他方側の刃先縁部３ｂ（第２切り刃７の縁部）に粗面１３を覆うように形成する。なお、イオンブレーティングの具体的な内容は、公知であるため省略する。硬質被膜１１の形成手法としてイオンブレーティングを用いる代わりに、真空蒸着，スパッタリング等の他のＰＶＤ（物理蒸着）、又はプラズマＣＶＤ，熱ＣＶＤ，光ＣＶＤ等のＣＶＤ（化学蒸着）を用いても構わない。各刃身３のマスキングを省略して、各刃身３の第２切り刃７を含む刃身３の略全面に硬質被膜１１を形成しても構わない。

　　(iii)刃付け工程
　被膜形成工程の終了後に、図４に示すように、回転砥石２３を用い、回転砥石２３をその軸心（回転砥石２３の軸心）周りに回転させた状態で、各刃身３に対して相対的に接近させて、各刃身３の刃厚方向の一方側の刃先縁部３ａ、換言すれば、粗い凹凸のない刃先縁部３ａの面に対して研磨することにより刃付け処理を行う。刃先には凹凸のある硬質皮膜があるので、ダイヤモンド砥石を使うと良い。これにより、各刃身３の刃先Ｅを鋭利にすることができる。

　続いて、本発明の第２実施形態の作用及び効果について説明する。

　刃身３の第２切り刃７に硬質被膜１１を形成するため、両刃包丁１の刃先Ｅの機械的強度（硬度）を高めることができる。また、硬質被膜１１の形成手法としてＰＶＤ又はＣＶＤを用いているため、バッチ処理によって一度に多数の刃身３に硬質被膜１１を形成することができる。

　刃身３の第２切り刃７に、表面粗さの最大高さが１０～３０μｍに設定された粗面１３を形成し、ＰＶＤ又はＣＶＤによって硬質被膜１１を各刃身３の刃厚方向の他方側の刃先縁部３ｂに粗面１３を覆うように形成しているため、前述の新規な知見を適用すると、図１（ｂ）に示すように、両刃包丁１の刃先Ｅが鋸刃状の凹凸線（凹凸のある線）を呈するようにすることができる。

　従って、本発明の第２実施形態においても、本発明の第１実施形態と同様の効果を奏するものである。

（第３実施形態）
　図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、本発明の第３実施形態に係る片刃包丁２５は刃身（包丁本体）２７を具備しており、この刃身２７は、耐錆性に優れたステンレス鋼又は鋼鉄からなるものである。また、刃身２７の刃厚方向の一方側の刃先縁部（刃先Ｅの縁部）２７ａのみ、切り刃２９が形成されている。更に、刃身２７の背Ｂの基端側には、手で持つための柄３１が設けられており、この柄３１は、プラスチック又は合板からなるものである。

　刃身２７の刃厚方向の他方側の刃先縁部２７ｂには、本発明の第１実施形態に係る両刃包丁１（図１（ａ）（ｃ）参照）と同様に、ＰＶＤ又はＣＶＤによって硬質被膜３３が形成されており、この硬質被膜３３は、セラミックス又は炭素材料からなるものである。なお、刃身２７の刃厚方向の他方側の刃先縁部２７ｂを含む刃身２７の略全面に硬質被膜３３が形成されるようにしても構わない。

　刃身２７の刃厚方向の他方側の刃先縁部２７ｂにおける硬質被膜３３の下地には、本発明の第１実施形態に係る両刃包丁１と同様に、研磨処理又はショットブラスト処理によって粗面（微細な凹凸面）３５が形成されている。また、粗面３５の表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）は、１０～３０μｍに設定されている。

　刃身２７の刃先角（刃先Ｅ側の角）θ２は、１０～２０度、好ましくは、１０～１５度に設定されており、刃身２７の刃厚方向の一方側の刃先縁部２７ａには、刃付け処理が施されている。

　なお、刃身２７は、本発明の第２実施形態に係る刃身の仕上げ方法と同様の仕上げ方法によって仕上げられるものである。

　続いて、本発明の第３実施形態の作用及び効果について説明する。

　刃身２７の刃厚方向の他方側の刃先縁部２７ｂに硬質被膜３３が形成されているため、片刃包丁２５の刃先Ｅの機械的強度（硬度）を高めることができる。また、硬質被膜３３の形成手法としてＰＶＤ又はＣＶＤを用いているため、バッチ処理によって一度に多数の刃身２７に硬質被膜３３を形成することができる。

　刃身２７の刃厚方向の他方側の刃先縁部２７ｂにＰＶＤ又はＣＶＤによって硬質被膜３３が形成された上で、刃身２７の刃厚方向の他方側の刃先縁部２７ｂにおける硬質被膜３３の下地に粗面３５が形成され、粗面３５の表面粗さの最大高さ（Ｒｚ）が１０～３０μｍに設定されているため、前述の新規な知見を適用すると、図５（ｂ）に示すように、片刃包丁２５の刃先Ｅが鋸刃状の凹凸線（凹凸のある線）を呈するようにすることができる。

　従って、本発明の第３実施形態においても、本発明の第１実施形態と同様の効果を奏するものである。

　なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、次のように種々の態様で実施可能である。例えば、両刃包丁１及び片刃包丁２５に適用した技術的思想を両刃ナイフ（図示省略）及び片刃ナイフ（図示省略）に適用しても構わない。また、例えば直径１０～７０μｍの硬質粒子を刃身３の刃厚方向の他方側の刃先縁部３ｂに吹き付けて埋め込むことにより、硬質被膜（図示省略）を形成するようにしても構わない。そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されないものである。

　Ｅ：刃先、Ｂ：背、１：両刃包丁（刃物）、３：刃身、３ａ：刃厚方向の一方側の刃先縁部、３ｂ：刃厚方向の他方側の刃先縁部、５：第１切り刃、７：第２切り刃、９：柄、１１：硬質被膜、１３：粗面、１５：ベルト研磨機、１７：ベルト、１９：処理容器、２１：治具、２３：回転砥石、２５：片刃包丁（刃物）、２７：刃身、２７ａ：刃厚方向の一方側の刃先縁部、２７ｂ：刃厚方向の他方側の刃先縁部、２９：切り刃、３１：柄、３３：硬質被膜、３５：粗面

Claims

　少なくとも刃厚方向の一方側の刃先縁部に切り刃が形成された刃身と、前記刃身に設けられた柄とを具備した刃物において、
　前記刃身の少なくとも前記刃厚方向の他方側の刃先縁部にＰＶＤ又はＣＶＤによって硬質被膜が形成され、前記刃身の前記刃厚方向の他方側の刃先縁部における前記硬質被膜の下地に粗面が形成され、前記粗面の表面粗さの最大高さが１０～３０μｍに設定されていることを特徴とする刃物。
　前記刃身の前記刃厚方向の一方側の刃先縁部に刃付け処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の刃物。
　前記刃付け処理により、前記刃身の前記刃厚方向の一方側の刃先縁部から硬質皮膜が除去されたことを特徴とする請求項２に記載の刃物。
　前記硬質被膜はセラミックス又は炭素材料からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の刃物。
　刃物に用いられかつ少なくとも刃厚方向の一方側の刃先縁部に切り刃が形成された刃身を仕上げるための刃身の仕上げ方法において、
　前記刃身の少なくとも前記刃厚方向の他方側の刃先縁部に、表面粗さの最大高さが１０～３０μｍに設定された粗面を形成する粗面形成工程と、
　前記粗面形成工程の終了後に、ＰＶＤ又はＣＶＤによって硬質被膜を前記刃身の少なくとも前記刃厚方向の他方側の刃先縁部に前記粗面を覆うように形成する被膜形成工程と、を具備したことを特徴とする刃身の仕上げ方法。
　前記粗面形成工程は、前記刃身の前記刃厚方向の他方側の刃先縁部に対して研磨処理又はショットブラスト処理を行うことにより、前記刃身の前記刃厚方向の他方側の刃先縁部に前記粗面を形成することを特徴とする請求項５に記載の刃身の仕上げ方法。
　前記被膜形成工程の終了後に、前記刃身の前記刃厚方向の一方側の刃先縁部に対して刃付け処理を行う刃付け工程を具備したことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の刃身の仕上げ方法。