JP2713709B2 - 刃 物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、布、紙、繊維等の切断に広く一般的に用い
られる刃物に関し、さらに詳しくはセラミックスからな
る刃先を有する刃物に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、布、紙、繊維等の切断に用いられる刃物のほと
んどは、鋼製の刃物であった。ところが、年々、被切断
材の寸法精度、切り口のきれいさ等要求が大きくなり、
被切断材自体が難切断材化するに伴い、切味、耐久性共
に、より優れた刃物の要求が各分野で出てきている。 現在では、刃物の材質としては、鋼に加えて超硬合
金、セラミックス等の硬さ、耐摩耗性に優れた材料が用
いられるようになってきた。特にジルコニア等のセラミ
ックスは、刃物材料として数多くの利点があることは、
今まで報告されている（特開昭58−71095号、特開昭59
−118395号等）。 特開昭58−71095号は、正方晶ジルコニアを50モル％
以上含んだジルコニアを用いることにより、セラミック
スを刃物に応用可能とした技術であるが、セラミックス
製の刃物の場合には刃先の欠け（チッピング）が生じや
すく、単に刃物部材をジルコニアにしただけでは、刃先
の耐チッピング性、切味の両者と十分に満足できない。
また、特開昭59−118395号に示されるように、ジルコニ
アセラミックス刃物において、刃先角度θを20〜80゜に
規定してもかかる問題を完全になくすことはできない。 ジルコニア系セラミックス以外、すなわち、より強
度、靭性の劣るセラミックスを刃物に応用した例として
特開昭59−108585号、特開昭61−79594号があるが、こ
れらは刃先に10〜80μｍの厚みをもたせ、耐チッピング
性、耐久性等を向上させようとするものであるが、刃先
が厚くなるために切味を犠牲にせざるを得ない欠点があ
る。 刃先強度と切味の両者を向上させる技術としては、特
開昭59−502135号に示されるように、刃先近傍の刃厚を
厚くし、刃先より離れるに従って刃厚を薄くする技術が
あるが、刃先形状の検討だけではセラミックスの脆さを
十分カバーし、かつ切味の十分な刃物を提供するには不
十分である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のセラミックス製刃物は、脆いため、切味を向上
させると耐久性が低下するという問題点があった。すな
わち、切味を向上させるために、刃先を鋭利にすると、
チッピング等が生じやすく、また刃先強度を向上させる
ために、刃先角度を大きくすると切味が低下するという
問題点があり、セラミックスの持つ特性を十分活かすこ
とができなかった。 本発明の目的は、刃先の性状に検討を加えることによ
り、切味、耐久性ともに優れたセラミックス製の刃物を
提供することである。 〔問題点を解決するための手段〕 第３図は、刃物の刃先部を模式的に表わした図であ
る。ここで、切刃を構成する主な要因としては、刃先角
度θ、刃面の面粗さＲ、刃先先端の幅Ｔ、刃先チッピン
グＡが挙げられる。 本発明者らは、上記４つの要因が切味および耐久性に
及ぼす影響を調べるために、様々な検討を行なった結
果、第４図に示すように、刃先角度θは切断抵抗、すな
わち切味に大きく影響し、θ＝20゜付近で最も切断抵抗
が小さいことを見出した。これは、ジルコニアセラミッ
クスの刃物でナイロン糸を切断した時の値である。θ＝
10゜の場合、刃先は最も鋭利であるが、チッピングＡが
大きく、θ＝20゜の場合、５μｍ程度であるのに比べ、
θ＝10゜の場合、10μｍ程度のチッピングが生じ、また
刃先先端の幅Ｔも大きくなっているためである。 チッピングＡに目すると、刃先角θが大きいほど、チ
ッピングサイズは小さくなるが、被切断材と刃面との摩
擦力が増加するため、切味が低下するのである。付に刃
面の粗さと切味、耐久性を検討した結果、第５図に示す
ように、面粗さが大きいほど切断抵抗が小さくなること
が判明した。しかしながら、面粗さＲが大きすぎると切
味がばらつき、また耐久性は低下する結果となった。こ
れは、面粗さＲを大きくするとチッピングＡのサイズ、
発生頻度が高くなり、また切刃先端の欠損単位が大きく
なり、刃先位置の幅Ｔが大きくなるためである。 以上の結果をまとめたものが第１表である。 第１表からわかるように、第３図に示す形状の刃物で
は切味、耐久性を共に向上させるための各要因を設定す
ることが非常に困難である。以上の問題点を解決すべく
検討を行なった結果、第１図に示すように、切刃先端近
傍と後方のそれぞれの刃面状態を独立に設定すれば良好
な切味、耐久性が得られることを見出した。すなわち、
本発明はセラミックスからなる刃物であって、該刃物の
刃先先端部分の刃先角をθ_１、最大表面粗さをR₁、該刃
先先端部分に連なる刃先後方部の刃面構成角をθ_２、最
大表面粗さをR₂とした場合、 θ_１＞θ₂,R₁＜R₂ の関係を満足することを特徴とする刃物である。 すなわち、切刃先端近傍の刃面は、θ_１を大きくと
り、かつ面粗度R₁を小さくすることにより。耐久性、耐
チッピング性を向上させ、かつ後方の刃面のθ_２を小さ
くし、かつ面粗度R₂を大きくすることにより切味の低下
を妨げるものである。 なお、θ_１、θ_２、R₁およびR₂は、第１図にそれぞれ
記載されているθ_１、θ_２、R₁およびR₂の該当箇所をい
うものであり、それぞれの絶対的な値はセラミックスの
材質、被切断物の材質等により適宜選択される。 また、本発明の刃物は、ハサミ等の２枚の刃物の作用
による剪断力で切断する刃物についても、ナイフ等の１
枚の刃物により切断する刃物についても同様の効果があ
る。 〔実施例〕 次に実施例について説明する。 第２図は、ジルコニア系セラミックスからなる刃物で
あり、プラスチック、合成繊維、布、紙等の切断に用い
られる。 本発明の刃物を用いて、切断テストを行なった結果を
第２表に示す。 第２図ａの丸刃で紙切断を行なった場合、本発明の刃
物は、切味も良好で、寿命も従来の標準的形状の刃物を
比較例とすると２倍以上となっている。しかも比較例の
刃物のように、使用中に被切断材の紙の切断面がケバ立
ったり、切断部近傍がしわになることがなくなった。 第２図ｂの直刃で背広用の布地の切断を行なった場合
も同様に、比較例として挙げた従来形状の刃物の３倍以
上の寿命であった。第２図ｃの直刃でナイロンの釣糸を
切断した場合も同様で、切味が良好で初期チッピングの
ない状態で比較例の６倍程度の寿命となった。 先に述べたように、θ_１、θ_２、R₁、R₂の最適条件
は、セラミックスの材質、被切断物の材質により異なる
が、 15゜≦θ_１≦90゜,5゜≦θ_２≦60゜ 0.05μｍ≦R₁≦１μm,0.8μｍ≦R₂≦3.5μｍ の範囲が本発明の効果を顕著に示す。 すなわち、θ_１が15゜未満では耐チッピング性、耐久
性に効果がなく、90゜を越えると切味低下が無視できな
くなり、θ_２は60゜を越えると被切断材と刃物との摩擦
力増加のため切味が低下する一方、５゜未満では第４図
に示すように切断抵抗が大きくなり切味が低下する。R₁
は0.05μｍ未満では切断抵抗が大きく切味が低下する一
方、１μｍを越えると耐チッピング性、耐久性の点で問
題となる。また、R₂は良好な切味を確保するために0.8
μｍ以上が必要であるが、3.5μｍを越えると切味がば
らつき耐久性を低下させる傾向になるからである。 〔発明の効果〕 本発明によれば、従来、相反する特性であった切味と
耐久性の両方を大幅に向上させた刃物の設計が可能とな
り、様々な切断において、長寿命で被切断材の切断状態
が良好な刃物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明刃物の刃先部を示す斜視図、第２図は
実施例に用いた刃物の形状を示す図、第３図は従来の刃
物の刃先部を示す斜視図、第４図は刃先角と切断抵抗の
関係を示すグラフ、および第５図は刃面粗さと切断抵抗
の関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．セラミックスからなる刃物であって、該刃物の刃先
   先端部分の刃先角をθ_１、最大表面粗さをR₁、該刃先先
   端部分に連なる刃先後方部の刃面構成角をθ_２、最大表
   面粗さをR₂とした場合、 θ_１＞θ₂,R₁＜R₂ の関係を満足することを特徴とする刃物。 ２．特許請求の範囲第１項記載のθ_１、θ_２、R₁および
   R₂の値が、 15゜≦θ_１≦90゜,5゜≦θ_２≦60゜ 0.05μｍ≦R₁≦１μm,0.8μｍ≦R₂≦3.5μｍ を満足する特許請求の範囲第１項記載の刃物。 ３．刃先先端の幅が0.5μｍ〜3.0μｍである特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の刃物。 ４．刃物が、互いに摺動する２枚の刃物の作用による剪
   断力で物体を切断する特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれかに記載の刃物。 ５．刃物が、１枚の刃物の作用により物体を切断する特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の刃
   物。