JPH0692078B2 - コーティングを施した刃 - Google Patents

コーティングを施した刃

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は刃の切れ味や耐蝕性を改善するために、刃の表
面に対し、セラミックや樹脂等のコーティングを施した
ものに関する。
［従来の技術］ 従来、刃の切れ味や耐蝕性を改善するために、刃の表面
に対し、チタン系セラミックをコーティングしたものが
ある。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、単にセラミックを刃の表面にコーティングした
だけでは刃の切れ味と耐蝕性を改善することはできな
い。本願発明者らの研究により次のことが明らかになっ
た。
すなわち、一般に刃の耐蝕性を向上させるためにはセラ
ミック被膜の膜厚は厚いほどよいが、膜厚が厚すぎると
刃の切れ味を改善することができない。一方、膜厚が薄
すぎると刃の使用に対するセラミック被膜の耐久性が乏
しくなり、少数回の使用でも刃の切れ味が悪くなりやす
い。
また、一般には刃の尖鋭部の曲率半径は小さいほど刃の
切れ味がよくなるが、セラミック被膜をコーティングす
る場合、尖鋭部の曲率半径が小さすぎると、そのような
尖鋭部は刃の他の部分に比較してセラミック被膜の膜厚
が薄くなる傾向にあり、被膜の耐久性がよくないため結
果的には刃の切れ味を改善することができない。
本発明の目的は、刃の表面に対してセラミック等をコー
ティングする際の、被膜の膜厚条件等を最適に設定し
て、切れ味及び耐蝕性に優れた刃を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を達成するために本発明は、尖鋭部の曲率半径
を0.01〜0.3μｍとした刃の表面に対し、イオンプレー
ティングによって窒化チタンを膜厚0.1〜0.5μｍで被覆
するとともに、その上にフッ素樹脂を膜厚0.1μｍ以上
で適宜被覆したことを要旨としている。
［作用］ 上記膜厚の範囲で刃の表面に対し窒化チタンを被覆した
ことにより、刃の表面硬度が高められ、刃の切れ味及び
耐蝕性が向上する。
上記窒化チタン被覆上にフッ素樹脂を被覆したことによ
り、フッ素樹脂の滑性によって切断抵抗が低減され、さ
らに刃の切れ味が向上する。また、フッ素樹脂の特性に
よってさらに耐蝕性が向上する。
刃の尖鋭部の曲率半径を上記範囲に設定することによ
り、刃の尖鋭度を低下させることなく、刃の表面の被覆
が有効になされ上記作用が効果的に発せられる。
［実施例］ 以下に、本発明を具体化した一実施例について第1,2図
を参照しながら説明する。
スンテレス製のメス刃１（刃１の尖鋭部1aの曲率半径Ｒ
は約0.1μｍ）を脱脂洗浄し、これをイオンプレーティ
ング装置内に試料としてセットした後、２×10-2torrの
アルゴン中で回転させながら、20分間ボンバードして試
料表面を清浄化した。そして、次の条件下で試料表面に
窒化チタン（TiN）被膜２をイオンプレーティングし
た。すなわち、加熱温度を250℃とし、窒素ガスを５×1
0-4torrで装置内に導入し、電子ビーム加熱によりチタ
ンを蒸発させた。試料には直流負電圧を印加するととも
に、試料近傍に設置された熱電子放出源によってイオン
化を促進した。
イオンプレーティングの時間を適宜変化させることで窒
化チタン（TiN）の膜厚Ｗの異なるメス刃１を８検体、
比較例として用意した。すなわち、膜厚Ｗが、0,0.1,0.
2,0.25,0.3,0.4,0.5,0.6μｍの８検体である。尚、膜厚
Ｗか０μｍとは単に脱脂洗浄を施しただけのものであ
り、これを窒化チタン被膜２未処理の比較対象とした。
一方、前記比較例としての８検体と同様に製作された８
検体のメス刃１を別途に用意し、これら別途に用意され
た８検体のメス刃１の表面に対し、フレオン液中に混濁
させた四フッ化エチレン樹脂（PTFE）粉末をスプレーで
吹き付きた後、これらを還元性雰囲気（水素ガス）中で
焼成（温度350℃）することにより、フッ素樹脂コーテ
ィング（膜厚0.2μｍ）を施した。そして、このフッ素
樹脂コーティング後、窒化チタン被膜２の上に四フッ化
エチレン樹脂（PTFE）の施された本実施例に係るメス刃
１が得られる。
上記比較例及び本実施例に係る各メス刃１について、切
れ味と比較すべく切断長試験を行った。切断長試験の方
法は以下に示すとおりである。
（切断長試験方法） 試験機に100gの荷重とともにメス刃１を垂直にセットす
るとともに、下方に配置された直径40mmの円柱に厚さ0.
15mmのポリエチレンフィルムを巻き付け、これを一定速
度（20mm/秒）で回転し、メス刃１によって切断される
フィルムの長さの限界を測定した。
上記比較例及び本実施例に係る各メス刃１の窒化チタン
被膜２の膜厚Ｗと切断長との関係を第２図に示す。尚、
第１図は窒化チタン被膜２の上に四フッ化エチレン樹脂
（PTFE）を施す前状態におけるメス刃１の尖鋭部1a付近
を図示したものである。
第２図からわかるように、上記比較例及び本実施例の各
メス刃１ともに窒化チタン被膜２の膜厚Ｗが0.1〜0.5μ
ｍの範囲において、未処理の検体に比較して切断長が顕
著に長くなっている。これを相対比較すると数値にして
約20％以上の向上が認められることになり、メス刃１の
切れ味が確実に向上している。特に、膜厚Ｗが0.25μｍ
付近で切断長が極大値を示しており、それより膜厚Ｗが
薄くなっても厚くなってもメス刃１の切れ味は低下する
傾向にある。これは、上記膜厚Ｗの範囲ではメス刃１の
尖鋭度を低下させることなく、メス刃１の表面硬度が高
められるためと考えられる。
しかも、上記比較例と本実施例に係るメス刃１を各膜厚
Ｗごとに対比すると、常に、本実施例に係るメス刃１の
方が切断長が長くなっている。このことから、四フッ化
エチレン樹脂を被覆することにより、窒化チタン被覆さ
れたメス刃１の切れ味がさらに向上することがわかる。
これは、フッ素樹脂の滑性によって切断抵抗が低減され
るためと考えられる。尚、四フッ化エチレン樹脂被膜の
膜厚は0.1μｍ以上で切れ味の向上がみられ、それ未満
では被膜の耐久性が乏しくなり、少数回の使用でも切れ
味が悪くなる。
また、上記比較例及び本実施例の処理を施されたメス刃
１は窒化チタン被膜２のために脂肪や血液等に対する耐
蝕性が優れているが、特に、本発明に係るメス刃１の場
合、フッ素樹脂の特性によって耐蝕性はさらに向上され
ている。
尚、本実施例においては、フッ素樹脂として四フッ化エ
チレン樹脂（PTFE）を使用したが、その他にもクロロト
リフルオロエチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂等のフ
ッ素樹脂も使用可能である。
又、上記比較例及び本実施例に示す窒化チタン被覆を施
す場合、メス刃１の尖鋭部1aの曲率半径Ｒは、0.01〜0.
3μｍの範囲が好適である。0.01μｍ未満では、十分な
膜厚を有する窒化チタン被膜を形成することができない
ためメス刃１の切れ味を改善することができず、0.3μ
ｍを超えるとメス刃１の刃としての尖鋭度が乏しくなり
切れ味が低下する。
［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、切れ味鋭い刃とすべく
尖鋭部の曲率半径を0.01〜0.3μｍとした刃の表面に対
する窒化チタン被覆に際して、その窒化チタンの膜厚を
0.1〜0.5μｍの範囲に設定したことにより、刃の切れ味
及び耐蝕性の低下を防止しつつ、さらにその上にフッ素
樹脂を膜厚0.1μｍ以上で適宜被覆するという構成を採
用したことにより、尖鋭部を前記曲率半径とした刃の表
面に対して窒化チタン被覆を施しただけの場合よりも、
一層際立って鋭い切れ味を確保し得るとともに、その切
れ味を長期間維持することができるという優れた効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図はメス刃のフッ素樹脂コーティング前の尖鋭部付
近を示す断面図、第２図は比較例及び本実施例に係る各
検体としたメス刃のコーティング膜厚と切断長試験結果
の関係を示すグラフである。 １……メス刃、1a……尖鋭部、Ｒ……曲率半径、Ｗ……
窒化チタン被膜の膜厚。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】尖鋭部（1a）の曲率半径（Ｒ）を0.01〜0.
    3μｍとした刃（１）の表面に対し、イオンプレーティ
    ングによって窒化チタンを膜厚（Ｗ）0.1〜0.5μｍで被
    覆し、さらにその上にフッ素樹脂を膜厚0.1μｍ以上で
    適宜被覆したことを特徴とするコーティングを施した
    刃。
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