TWI603828B - Cutting tools - Google Patents

Description

裁切刀具

本發明是有關於一種裁切刀具，特別是指一種可被加熱而用於裁切由高分子材料所製成的物品的裁切刀具。

以往在裁切高分子材料所製成的物品(例如橡膠等)時，往往會因為所述高分子材料具柔韌性的特質，導致用於裁切的金屬刀具不容易對該物品進行裁切，造成加工上的困難。

參閱圖1，為此，有業者將所述金屬刀具91配合一個加熱裝置901與一個溫度感測裝置902使用。具體來說，該加熱裝置901用於從該金屬刀具91的刀背911加熱，使該金屬刀具91的溫度提高。由於熱能是從該金屬刀具91的刀背911傳入，並逐漸傳導至該金屬刀具91的刀刃912，而該溫度感測裝置902則用於感測該金屬刀具91鄰近刀刃912處的溫度，當溫度低於某設定值時，加強該加熱裝置901所輸入的熱能，藉此確保該金屬刀具91用於裁切的刀刃912能維持在一定的溫度。進而在裁切物品99時，該物品99接觸該金屬刀具91的刀刃912的部位能熔 化、軟化，從而方便裁切加工。

然而，前述使該物品99受裁切的部位熔化、軟 化的作法，在裁切過程中，該金屬刀具91的刀面913將會沾黏前述熔化的高分子材料990。如此一來，不僅會降低後續使用該金屬刀具91時的裁切效果，還會衍生出該金屬刀具91於使用後不易清潔的問題。

參閱圖2，為了克服以上原因，另有業者在該 金屬刀具91的刀面913上披覆一層材料為鐵氟龍的抗沾黏層92，前述熔化的高分子材料與該抗沾黏層92之間的潤濕性較低，從而可有效避免前述熔化的高分子材料沾黏於該金屬刀具91上的問題。

不過，由於前述金屬刀具91在使用上，熱能是 從刀背911傳入，並逐漸傳導至刀刃912。就金屬刀具91的溫度來說，鄰近加熱源的刀背911處其溫度最高，位於中間區域的刀面913處溫度次之，遠離加熱源的刀刃912處溫度最低。又，為了使刀刃912能提高到預定可熔化裁切前述物品的溫度(如170℃)，則實際上將導致刀面913與刀背911處的溫度高於此裁切溫度。

如此一來，披覆在該金屬刀具91的刀面913上 該抗沾黏層92必須承受刀面913所傳導而來的高溫，導致該抗沾黏層92容易過熱導致劣化、壞損、破損，從而無法提供抗沾黏保護，也會降低該抗沾黏層92的使用壽命。由此可知，以往用於裁切由高分子材料所製成的物品的金屬刀具91，仍有技術上的難點待解決。

因此，本發明之目的，即在提供一種可提高使用壽命的裁切刀具。

於是，本發明裁切刀具，適用於配合一個加熱裝置使用，並包含：一個金屬刀體、至少一個皮膜單元，以及一個抗沾黏層。

該金屬刀體可被該加熱裝置所加熱，該金屬刀體包括兩個彼此相反的刀面，以及一個連接於該等刀面之間的刀刃。該皮膜單元設置於其中一個刀面上，並包括一個隔熱層。該隔熱層是由第一組份所構成，所述第一組份包含陶瓷材料。該抗沾黏層設置於該皮膜單元上。

本發明之功效在於：透過該隔熱層的隔熱效果，可避免該抗沾黏層承受過高的溫度，進而可避免該抗沾黏層過熱導致劣化、壞損、破損等問題，使得該抗沾黏層能持續維持預定的抗沾黏保護，亦可提升該抗沾黏層的使用壽命。

1‧‧‧金屬刀體

11‧‧‧刀面

12‧‧‧刀刃

13‧‧‧刀背

2‧‧‧皮膜單元

21‧‧‧隔熱層

211‧‧‧粗糙面

22‧‧‧導熱層

3‧‧‧抗沾黏層

31‧‧‧抗沾黏部位

7‧‧‧加熱裝置

8‧‧‧溫度感測裝置

t1‧‧‧厚度

t2‧‧‧厚度

t3‧‧‧厚度

d‧‧‧距離

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一般金屬刀具進行裁切的一個流程示意圖；圖2是一個裝置示意圖，顯示前述金屬刀具上披覆抗沾黏層的結構；圖3是本發明裁切刀具的一個第一實施例的一個裝置示意圖； 圖4是該第一實施例的一個局部剖視放大圖；圖5是本發明裁切刀具的一個第二實施例的一個裝置示意圖；圖6是本發明裁切刀具的一個第三實施例的一個裝置示意圖；及圖7是該第三實施例的一個局部剖視放大圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3、4，本發明裁切刀具的一個第一實施例，適合用於配合一個加熱裝置7與一個溫度感測裝置8使用，而該裁切刀具包含一個金屬刀體1、兩個皮膜單元2，以及一個抗沾黏層3。

本實施例的金屬刀體1為單斜刀的形式，該金屬刀體1包括兩個彼此相反的刀面11、一個連接於該等刀面11之間的刀刃12，以及一個連接於該等刀面11之間且相反於該刀刃12的刀背13。該加熱裝置7連接該刀背13，從而可從該刀背13輸入熱能以加熱該金屬刀體1。該溫度感測裝置8用於感測該金屬刀體1鄰近該刀刃12處的溫度，在本實施例中，該溫度感測裝置8是採用紅外線感測的方式，不過在實施上，該溫度感測裝置8也可採用接觸感測的方式。

該等皮膜單元2分別設置於該等刀面11上。在實施上，該裁切刀具也可僅包含一個設置於其中一個刀面 11上的皮膜單元2。或者，所述皮膜單元2的數量也可以為三個上，而不限於本實施例所揭露的態樣。

每一個皮膜單元2包括一個設置於對應之刀面 11上的隔熱層21。每一個隔熱層21具有一個相反於前述刀面11的粗糙面211。

就結構來說，每一個隔熱層21與該刀刃12的 距離d皆為1~10mm。每一個隔熱層21的厚度t1皆為20~200μm，並且每一個隔熱層21的粗糙面211的粗糙度皆為1.0~5.0μm。至於上述數值限定的意義，容後說明。

就材料來說，每一個隔熱層21是由第一組份所構成，在實施上可分成以下兩種態樣：態樣一：所述第一組份包含陶瓷材料，所述陶瓷材料是選自於氧化物、碳化物、硼化物、氮化物，及此等之任一組合所組成的群體。

態樣二：所述第一組份包含陶瓷材料與金屬材料，並且該金屬材料含量為10~40wt%。所述陶瓷材料是選自於氧化物、碳化物、硼化物、氮化物，及此等之任一組合所組成的群體；所述金屬材料為鈷、鎳、鉻、鋁、鈦、鋯、釔、鈷合金、鎳合金、鉻合金、鋁合金、鈦合金、鋯合金或釔合金。至於上述該金屬材料含量的數值限定意義，容後說明。

該抗沾黏層3設置於該等皮膜單元2上，在本實施例中，該抗沾黏層3具有兩個分別設置於該等隔熱層21的粗糙面211上的抗沾黏部位31，不過在實施上，該抗 沾黏層3所具有的抗沾黏部位31的數量可因應所述皮膜單元2的數量作調整，此外，該抗沾黏層3也可為一層連續包覆的膜層，而不限於本實施例圖式所揭露的形式。

就結構來說，該抗沾黏層3的厚度t2為20~200 μm。至於上述厚度t2的數值限定意義，容後說明。就材料來說，該抗沾黏層3的材料宜選用表面自由能(Surface free energy)小於43mN/m之材料。該抗沾黏層3的材料具體可選自於鐵氟龍、聚碳酸酯、聚乙烯，及前述材料之任一組合。

在使用上，透過該加熱裝置7提高該金屬刀體 1的溫度，藉此可對高分子材料所製成的物品進行熱熔裁切加工。使用過程中，透過該等隔熱層21的隔熱效果，可避免該抗沾黏層3承受該金屬刀體1之刀面11處過高的溫度，進而可避免該抗沾黏層3過熱導致劣化、壞損、破損等問題，使得該抗沾黏層3能持續維持預定的抗沾黏保護，亦可提升該抗沾黏層3的使用壽命。

在本實施例中，該等皮膜單元2的隔熱層21與 該刀刃12的距離d為1~10mm。當前述距離d小於1mm時，該等刀面11漸縮而連接於該刀刃12的面積過於狹小，在切割時效果不佳，另外也可能造成製作該抗沾黏層3的不易，在使用時造成該抗沾黏層3的剝落。此外，製作該等隔熱層2與該抗沾黏層3前的預加工，需要先對該金屬刀體1磨除預製作該等隔熱層21與該抗沾黏層3的厚度，因此若前述距離d過小時，會造成該刀刃12以及該等 刀面11漸縮而連接於該刀刃12處之強度不足，在使用上易損毀，而失去切割的功能。另一方面，當前述距離d大於10mm時，該刀面11未被該等隔熱層2與該抗沾黏層3披覆的面積過大，容易造成被切割物品的沾黏發生。

在本實施例中，該等隔熱層21的厚度t1為20~200μm，該等隔熱層21的粗糙面211的粗糙度為1.0~5.0μm。

當該等隔熱層21的厚度t1小於20μm時，該等隔熱層21整體的隔熱效果不足，此外，因為該等粗糙面211的粗糙度為1.0~5.0μm，所述厚度t1小於20μm時恐導致該等隔熱層21部分區域的厚度過薄，甚至造成該金屬刀體1部分裸露的情況發生，於是前述厚度t1過薄區域的隔熱效果更是不良，從而增加披覆於其上的該抗沾黏層3過熱而劣化、壞損、破損的機率。另一方面，當該等隔熱層21的厚度t1大於200μm時，該等隔熱層21的隔熱效果無進一步的提升，僅為材料的虛耗。

當該等粗糙面211的粗糙度小於1.0μm時，會降低該抗沾黏層3結合於該等粗糙面211上的穩固性，導致該抗沾黏層3容易剝落。另一方面，當該等粗糙面211的粗糙度大於5.0μm時，會使得該等隔熱層21的膜厚不均程度過大，導致該等隔熱層21部分區域的厚度過薄而產生隔熱效果不良的問題，另外粗度過大的粗糙面211，為了解決該金屬刀體1裸露或塗層不均的問題，則需再提高該等隔熱層21的厚度，因而造成材料的浪費與塗層剝落的風 險。

進一步說明的是，當該等隔熱層21的第一組份採用態樣二而實施時，所述第一組份包含陶瓷材料與金屬材料。當金屬材料的含量不小於10wt%時，可提升該隔熱層21與該金屬刀體1的結合性，還可提升該等隔熱層21內的陶瓷材料之間的結合性，此外還可增加該等隔熱層21的韌性。不過，所述第一組份的金屬材料含量不宜超過為40wt%，否則會提升該等隔熱層21的導熱效果而使其隔熱效果下降，致使披覆在等該隔熱層21上的該抗沾黏層3容易過熱而劣化、壞損、破損。

另外，在本實施例中，該抗沾黏層3的厚度t2為20~200μm。當該抗沾黏層3的厚度t2小於20μm時，該抗沾黏層3無法有效覆蓋該等隔熱層21，造成該等隔熱層21外露而發生沾黏狀況。另一方面，當該抗沾黏層3的厚度t2大於200μm時，該抗沾黏層3的抗沾黏效果無進一步的提升，僅為材料的虛耗，此外，因為該抗沾黏層3的膜層過厚而有剝離的可能。

參閱圖5，本發明裁切刀具的一個第二實施例，與該第一實施例大致相同，兩者之間的差別在於：該金屬刀體1為雙斜刀的形式。

參閱圖6、7，本發明裁切刀具的一個第三實施例，與該第一實施例大致相同，兩者之間的差別在於：每一個皮膜單元2還包括一個設置於該金屬刀體1與該隔熱層21之間的導熱層22。

該等導熱層22的材料為金屬，並且該等導熱層 22的熱傳導係數大於該金屬刀體1的熱傳導係數。

在本實施例中，該金屬刀體1的材料可為碳鋼 系列(如低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼)、工具鋼、不銹鋼系列。該等導熱層22的材料是選自於銅、銀、鋁、鋅，及此等之任一組合所組成的群體。

在使用上，由於熱能是從該金屬刀體1的刀背 13傳入，並逐漸傳導至該金屬刀體1的刀刃12。該金屬刀體1具有以下的溫度梯度現象，即該刀背13處的溫度最高，該等刀面11處次之，該刀刃12處最低。而本實施例分別在該等刀面11上皆設置有該等導熱層22，由於該等導熱層22的熱傳導係數大於該金屬刀體1的熱傳導係數，可協助將蓄積在鄰近該刀背13處的熱能朝該刀刃12處傳導。如此一來，可消除該金屬刀體1溫度不均的問題，使該加熱裝置7所輸入的熱能可保持在較高比例下傳導至該刀刃12而供使用，藉此提高熱能利用率，亦可節省能源。

為了達成前述效果，該等導熱層22的厚度t3 宜為20~200μm。當該等導熱層22的厚度t3小於20μm時，該等導熱層22整體的導熱效果不足。另一方面，當該等導熱層22的厚度t3大於200μm時，該等導熱層22的導熱效果無進一步的提升，僅為材料的虛耗。

補充說明的是，本實施例的金屬刀體1雖以單 斜刀為例作說明，但本實施例的皮膜單元2該隔熱層21與該導熱層22之設計，亦可應用於如圖5所示的雙斜刀之金 屬刀體1上。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧金屬刀體

11‧‧‧刀面

12‧‧‧刀刃

13‧‧‧刀背

2‧‧‧皮膜單元

3‧‧‧抗沾黏層

31‧‧‧抗沾黏部位

7‧‧‧加熱裝置

8‧‧‧溫度感測裝置

d‧‧‧距離

Claims (10)

1. 一種裁切刀具，適用於配合一個加熱裝置使用，並包含：一個金屬刀體，可被該加熱裝置所加熱，該金屬刀體包括兩個彼此相反的刀面，以及一個連接於該等刀面之間的刀刃；至少一個皮膜單元，設置於其中一個刀面上，該皮膜單元包括一個隔熱層，該隔熱層是由第一組份所構成，所述第一組份包含陶瓷材料；及一個抗沾黏層，設置於該皮膜單元上。
2. 如請求項1所述的裁切刀具，其中，該隔熱層具有一個供該抗沾黏層設置的粗糙面，該粗糙面的粗糙度為1.0~5.0μm。
3. 如請求項1所述的裁切刀具，其中，所述第一組份還包含金屬材料，該金屬材料含量為10~40wt%。
4. 如請求項1所述的裁切刀具，其中，該隔熱層的厚度為20~200μm。
5. 如請求項1所述的裁切刀具，其中，該抗沾黏層的材料為表面自由能小於43mN/m之材料。
6. 如請求項1所述的裁切刀具，其中，該抗沾黏層的厚度為20~200μm。
7. 如請求項1所述的裁切刀具，其中，該皮膜單元還包括一個設置於該金屬刀體與該隔熱層之間的導熱層，該導熱層的材料為金屬，並且該導熱層的熱傳導係數大 於該金屬刀體的熱傳導係數。
8. 如請求項1所述的裁切刀具，其中，該導熱層的厚度為20~200μm。
9. 如請求項1所述的裁切刀具，其中，該裁切刀具包含兩個皮膜單元，該等皮膜單元是分別設置於該等刀面上。
10. 如請求項1所述的裁切刀具，其中，該皮膜單元的隔熱層與該刀刃的距離為1~10mm。