KR20000070444A - 시트재를 절단하기 위한 평면 블레이드 및 시트재 보유 및 분배용 상자 - Google Patents

Abstract

블레이드(40)는 블레이드 몸체와, 블레이드 몸체로부터 바깥쪽으로 연장된 다수의 개별적인 톱니를 포함한다. 톱니(50)는 각각 유한한 톱니 반경(R)과, 약 0.005인치 미만의 톱니 반경, 약 0.050인치 미만의 톱니 피치, 약 0.006인치 미만의 톱니 두께로 구성되는 최적화한 톱니 변수의 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 변수를 포함한다. 본 발명에 따른 절단 블레이드는 일반적인 종래의 구조의 상자(10) 또는 용기와 조합되어 연속적인 웨브 형태 또는 낱개로 사용되는 시트재(20)를 담고 분배하는데 사용된다.

Description

시트재를 절단하기 위한 평면 블레이드 및 시트재 보유 및 분배용 상자{A CUTTER BLADE FOR TEARING SHEET MATERIALS}

음식류와 같이 썩기 쉬운 물질을 보존할 뿐만 아니라 다양한 물건을 싸서 보호하는데 사용되는 시트형 재료는 이 분야에서는 널리 알려져 있다. 그러한 재료는 물건의 개별적인 포장 하는데 이용될 수 있고 및/또는 반쯤 포장된 용기용 폐쇄부를 형성하는데 사용될 수 있다.

그런 재료 중 오늘날 널리 사용되고 있는 한 부류는 보통 롤(roll) 형태로 공급되는 얇고, 실질적으로 이차원적이며, 유연한 웨브(web)로 형성되는 다양한 조성을 포함한다. 그러한 재료의 일반적인 예로는 염화 폴리비닐(polyvinyl chloride: PVC), 염화 폴리비닐리덴(polyvinylidene chloride: PVDC), 폴리에틸렌(polyethylene: PE), 폴리프로필렌(polypropylene: PP), 알루미늄 호일, 코팅(왁스 등등)된 종이와 코팅되지 않은 종이 등이 있다.

재료의 웨브나 시트를 절단하는 기술로서는 두 가지의 주요한 방법이 있다. 첫 번째는, 블레이드가 재료의 표면에 대해 톱질할 때의 모양으로 병진 이동하여 재료에서 원하는 위치를 찢거나 절단하는 것을 이용하는 것이다. 두 번째는, 재료를 블레이드를 향해 잡아당겨서 제어된 형태로 재료를 찢는 것을 이용하는 것이다.

첫 번째 방법은 보통 강성이 높고(탄성계수가 비교적 높고) 두꺼운 재료(나무, 판지, 금속구조물 등)에 적용되는데, 일반적으로 찢기 시작한 후에 연속적으로 찢어지지는 않는다. 특히 날이 선 톱니가 형성된 블레이드는 종종 재료에서 작은 조각을 깎아냄으로써 절단 공정을 촉진 또는 가속화하는데 사용되어 소망의 절단선을 따라 잘리는 자국을 형성시켜 마침내 절단에 필요한 양의 재료를 제거한다.

두 번째 방법은 일반적으로 찢기기 시작하고 찢김이 시작된 이후에 찢기는 상태를 유지하는 경향이 큰 비교적 강성이 낮고(탄성계수가 비교적 낮고) 얇은 재료(플라스틱 시트 및 필름, 종이, 금속 호일)에 적용된다. 날이 선 또는 날이 서지 않은 톱니가 형성된 블레이드는 일반적으로 하나 이상의 톱니로 재료를 관통하고 그 다음에 톱니 사이에서 재료의 인장 한계를 초과해서 재료를 잡아당김으로써 재료의 찢김을 용이하게 하는데 사용된다. 따라서, 인접한 각 쌍의 톱니 사이의 재료는 관통부 사이의 짧은 부분에서 찢겨진다. 충분히 작은 면적/적은 수의 톱니에 힘을 집중시키기 위하여 시트재는 일반적으로 블레이드의 에지를 일정 각도로 비스듬히 가로지르도록 당겨지는데, 이 때 시트재는 부분적으로 블레이드의 날을 감싸서 힘이 시트재의 한 부분, 종종 하나의 에지에 집중되게 한다. 충분히 높은 탄성계수를 가진 재료[예를 들면, 크라프트지(kraft paper)]에는 충분한 힘이 종이의 에지에 집중되어 찢김 공정이 시작될 경우에, 톱니가 형성되어 있지 않으며, 날이 서지 않은 블레이드가 사용될 수도 있다.

최종 사용자가 연속적인 롤에서 나온 시트재를 소망의 길이나 양으로 절단할 때 사용하는 두 번째의 다양한 블레이드는 개량되어 오늘날 널리 쓰이게 되었다. 그러한 블레이드는 취급시의 안정성과 사용시의 효과의 소망하는 특성을 평형화하려고 시도한다. 더욱 상세하게는, 그러한 블레이드는 소망의 시트재에 대해서는 수용할 만한 절단 특성을 제공하면서도, 블레이드와 우연히 접촉하게 되는 동안 사용자가 부상을 입을 수 있는 가능성은 최소화하려고 시도되었다. 그러한 블레이드에는 일반적으로 스탬핑(stamp)이나 다이컷(die-cut)가공되는 금속 스트립(예를 들면, 주석도금강)을 포함하여 시트재가 당겨서 절단 작용에 영향을 미치는 에지를 따라 한 줄의 톱니가 제공된다. 소망의 안전도를 확보하기 위하여 톱니의 끝은 일반적으로 날을 세우지 않고 반경이 약 0.005 인치 이상이 되게 한다. 소망의 절단 특성도 또한 제공하기 위해서 톱니의 간격은 일반적으로 약 0.040 인치 이상이 되어 각 톱니에 의해 단위 면적에 가해지는 힘이 시트재를 관통하고 절단하는데 충분하도록 한다.

오늘날 이런 블레이드가 널리 사용되고 있지만, 특히, 비교적 인장 특성이 큰 탄성 계수가 비교적 낮은 중합체 재료의 경우와 같이 실내에서 사용되는 것의 성능에는 아직도 개선의 여지가 있다. 그러한 재료의 인장 특성은 각 톱니 위치 사이의 시트재의 일부가 파열되지 않고 펼쳐지거나 늘어나는 것이어서, 시트재가 불완전하게 절단되거나, 절단선이 불량하게 되거나, 기껏해야 정상적인 찢는 힘보다 크다.

동일한 경우에 적용되는 최근에 개발된 다른 류의 재료는 삼차원의 유연한 웨브를 포함하는데, 웨브는 기초 재료의 삼차원 표면 위상에 의해 외부와의 접촉으로부터 보호되는 표면의 접착제와 같이 활성화된 물질을 적어도 하나 이상 포함한다. 종래의 기술에 사용되는 절단 블레이드가 이차원의 시트재에 대해서 수용할 만한 성능을 제공하는 반면에, 인접한 블레이드 톱니 사이의 재료가 이루는 평면 내의 이차원 구조로 병진적으로 변형되는 삼차원 구조의 능력에 기인한 삼차원 재료의 증가된 인장(탄성계수가 낮음) 특성은 절단 성능이 기대한 바 보다 나빠질 가능성이 높아진다.

따라서, 특히 비교적 낮은 탄성계수의 재료에 대해서 절단 성능이 향상된 시트 재료 절단용의 개선된 블레이드를 제공하는 것이 바람직하다.

특히 다양한 종류의 시트재에 대하여 찢는 성능을 예측할 수 있고, 찢기 시작하는 것이 더욱 쉬운 개선된 블레이드를 제공하는 것이 더욱 바람직하다.

쉽고 경제적으로 생산할 수 있으며, 시트재를 담고 분배하는데 적합한 용기와 함께 사용될 수 있는 블레이드를 제공하는 것이 바람직하다.

발명의 요약

본 발명은 블레이드 톱니의 설계 변수가 절단 성능을 향상시킬 수 있는 시트재를 절단하는 개선된 블레이드를 제공한다. 블레이드는 블레이드 몸체와, 블레이드 몸체로부터 바깥쪽으로 연장된 다수의 개별적인 톱니를 포함한다. 톱니는 각각 유한한 톱니 반경과, 약 0.005인치 미만의 톱니 반경과, 약 0.050인치 미만의 톱니 피치와, 약 0.006인치 미만의 톱니 두께로 구성되는 최적화된 톱니 변수의 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 치형 변수를 갖고 있다.

본 발명에 따른 블레이드의 바람직한 실시예에서, 최적화한 톱니 변수의 그룹으로부터 적어도 두 개의 톱니 변수가 선택되고, 더욱 바람직하게는 세 개의 톱니 변수가 선택된다.

본 발명에 따른 블레이드는 일체형 또는 복합 구조일 수 있으며, 다양한 범위의 일반적인 재료로부터 종래의 제조 방법을 사용하여 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 절단 블레이드는 일반적인 종래의 구조의 상자 또는 용기와 조합되어 연속적인 웨브 형태, 또는 작동 환경에 따라 휴대용 도구로서 또는 임의의 고정된 물체에 부착되어 제품을 분배하는 용기와는 별도로 낱개로 사용되는 시트재를 보유하고 분배하는데 사용된다. 그러한 블레이드는 이차원 및 삼차원 중합체 시트재를 포함하는 다양한 종류의 시트재를 절단하는데 사용될 수 있다.

본 발명은 중합체 시트, 금속 호일(foil) 및 다른 시트재와 같은 시트재, 특히 썩기 쉬운 물질을 포함한 다양한 물건을 싸서 보호하는데 사용하기에 적당한 것들을 절단하기 위한 블레이드에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 특히 탄성 계수가 비교적 낮은 시트재에 사용할 때 효율이 개선된 블레이드에 관한 것이다.

본 명세서는 본 발명을 구성하는 요지를 특별히 지적하고 명료하게 청구하는 청구범위를 포함하지만, 본 발명은 유사한 구성요소에는 실질적으로 동일한 참조부호를 사용한 첨부 도면과 관련하여 취한 하기의 설명으로부터 보다 잘 이해될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 설치된 시트재의 웨브를 분배하는 상자의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 블레이드의 일부분의 측면 확대도,

도 3은 도 2의 3-3을 따라 절단된 블레이드의 단면도,

도 4는 본 발명의 다른 블레이드의 도 3과 동일한 측면 일부의 확대도,

도 5는 도 4의 5-5를 따라 절단된 블레이드의 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 블레이드를 이용한 일반적인 절단 작용을 도시한 개략도.

도 1에는 대체적으로 종래의 구조를 취하며, 롤(30)로부터 시트재의 웨브(20)를 보유하고 분배하기 위한 담는 상자(10)가 도시되어 있다. 상자(10)에는 뚜껑(25) 뿐만 아니라 바닥판(1), 두 개의 단부판(2, 3) 및 두 개의 측면판(4, 5)이 포함된다. 도시된 실시예에서, 뚜껑(25)에는 이것이 닫혀 있을 때 적어도 앞쪽 측면판(5)의 일부를 덮는 플랩(15)이 포함된다. 뚜껑(25)의 각 단부의 선택적인 보강판(6)은 플랩(15)이 뚜껑(25)의 상부판(7)에 대해 수직인 상태를 유지하게 보조한다. 또한, 상자(10)는 본 발명에 따른 블레이드(40)의 바람직한 실시예를 포함한다. 블레이드(40)는 플랩(15)의 말단(16)에 배치되어 있는데, 블레이드의 톱니는 플랩의 말단을 지나 적어도 약간 외측으로 연장되어 전방 측면판(5)에 덮이는 관계가 된다. 도 1에 도시된 형상에서 블레이드는 플랩(15)의 내면에 부착되어 톱니가 플랩의 경계선이 되는 말단을 지나 연장된다. 그러나, 원하는 경우에는 본 발명에 따른 블레이드(40)는 상자의 내면 또는 외면에 장착되거나, 상자의 전방 측면판(5)의 하단과 같은 다른 부위에 배치될 수 있거나, 작동 환경에 따라 휴대용 도구로서 또는 임의의 고정된 물체에 부착되어 제품을 분배하는 용기로서 독립적으로 사용될 수 있다.

이러한 종래의 구조를 취하는 상자는 일반적으로 여러 단부와 여러 플랩이 서로 의지하여 지탱하도록 카드보드(cardboard)나 페이퍼보드(paperboard) 재료를 자르고 접어서 박스와 같은 형상으로 만든다. 시트재는 종종 플라스틱 또는 카드보드 튜브에 감겨 코어형 롤을 형성한다. 다양한 종류의 상자 재료 및 시트재/롤의 형상은 다양하게 적용하는데 적합할 것이다.

사용 중에 플랩(15)이 상자의 전방 측면판(5) 위에 겹쳐져 닫힌 위치에 있으면, 시트재(20)의 웨브는 블레이드(40)로 당겨져서 롤로부터 소망하는 길이로 절단된다. 이러한 구조는 재료를 일정한 길이로 절단한 후에 상자 내의 롤에 감겨 있는 재료의 자투리가 손실되는 것을 방지하는데, 그 이유는 절단 작용에 의해 이루어지는 연속적인 시트재의 종단 또는 "자투리"가 플랩(15)과 전방 측면판(5) 사이에 유지될 것이기 때문이다. 참조부호(21)는 이전의 절단 작동 후에 잔류하는 "자투리"를 포함하는 시트재의 종단 에지를 가리킨다.

도 2는 명백히 도시하기 위해 크게 확대한 본 발명에 따른 블레이드(40)의 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 블레이드(40)는 대체로 직선이며 길다란 블레이드 몸체(60)로부터 외측으로 연장되어 있는 다수의 톱니(50)를 구비하고 있다. 블레이드(40)는 아래의 톱니 변수에 의해 구조적으로 정의된다(단위는 길이임). 톱니 변수에는 톱니 두께(T)(도 3에 도시되어 있음), 톱니 피치(P), 톱니 높이(H), 톱니 반경(R), 이뿌리 반경(V) 및 톱니의 측면 사이의 나사산각(A)(각도)이 포함된다. 톱니 피치(P)는 또한 "톱니 수 밀도(N)"로도 표현될 수 있는데, 간단한 길이 단위를 사용하던 것을 분자와 분모를 바꿈으로써 간단히 단위 길이 내의 톱니 수로 표현한다.

본 발명에 따른 블레이드는 다양한 재료, 특히 비교적 탄성 계수가 낮은(연장하는데 힘이 적게 듬) 시트재 및, 탄성 계수가 조성 재료가 이차원 형상에서 보일 수 있는 것보다 더 낮은 탄성 계수를 갖는 삼차원 형태의 시트재로서 사용조건하에서 뛰어난 절단 성능을 제공하도록 선별되고 최적화된 톱니 설계 변수를 활용한다. 위에서 정의한 톱니 변수로부터, 톱니 변수(P, R 및 T)는 우수한 절단 성능을 갖춘 톱니 및 블레이드의 설계를 성공적으로 결정하는데 중요하다고 믿고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 블레이드(40)는 여기에 표현된 법칙에 따라 설계된 톱니를 포함하며, 최적화된 톱니 변수(P, R, T) 중 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 두 개 , 가장 바람직하게는 세 개 모두를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에서, 각 톱니(50)의 말단부는 예리하게 뾰족하지 않고 유한 톱니 반경(R)을 갖는다. 그래서, 아주 작은(본질적으로는 0인) 톱니 반경을 구비하는 예리하게 뾰족한 톱니에 비하여 신체의 일부에 부딪치거나 신체의 일부를 가로질러 끌릴 때 뾰족한 끝이 피부 조직을 관통할 위험이 줄어들어 사용자에 대한 안전성이 높아진다. 이와 동시에, 톱니 반경(R)은 충분히 가늘어 힘을 시트재의 작은 면적에 집중시켜 증대된 관통압력(단위 면적에 대하여 큰 힘)을 제공함으로써 시트재를 쉽게 관통하여 절단 작용을 시작한다. 바람직한 톱니 반경(R)은 현재 상업적으로 입수할 수 있는 블레이드의 톱니의 반경보다 상당히 작다. 그래서, 재료에 대한 톱니의 관통이라는 점에서 블레이드의 효율이 증대되지만, 블레이드를 따라 톱니의 간격이 감소하기 때문에(아래에 설명됨) 블레이드는 적어도 하나 이상의 비교할 만한 정도의 안전도와 실제로 사용자가 촉감으로 인식하는 안전도가 증가된 점을 보이는 것으로 믿어진다. 본 발명에 따르면, 톱니 반경(R)은 유한이지만, 약 0.005인치 보다 작은 것이 바람직하며, 약 0.0005인치 내지 약 0.005인치인 것이 더욱 바람직하며, 약 0.001인치 내지 약 0.004인치가 더욱 더 바람직하고, 약 0.002인치인 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 따른, 단위 길이 당 톱니의 수는 대체로 본 기술 분야에서 상업적으로 입수가능한 단위 길이 당 톱니의 수보다는 실질적으로 더 많다. 이 톱니의 "톱니 수 밀도(N)"를 증가시키면 시트재를 절단할 때 그러한 블레이드의 성능을 향상시키는 다수의 목적이 제공된다. 첫 번째로 톱니 수 밀도를 증가시키면 인접한 톱니 쌍 사이의 직선 거리가 감소되어 관통 위치 사이의 톱니간의 찢는 공정에 대한 제어가 더욱 우수해진다. 특히, 비교적 탄성계수가 높은 재료(종이, 금속 호일 등)에 사용되면, 찢김이 소망의 절단선 밖으로 전파되는 경향을 감소시킨다. 두 번째로, 신축성 필름 또는 삼차원 형상의 필름과 같이 탄성계수가 비교적 낮은 재료에 사용되면, 인접한 톱니 사이의 거리가 줄어들어, 재료가 3차원 표면의 소성 변형 또는 병진운동의 변형에 따른 재료를 산출할 때 발생하는 인장력의 부분적인 손실이 감소하게 되어 절단 성능이 향상된다. 세 번째로, 톱니가 특히 종래의 기술에서 일반적으로 발견할 수 있었던 것보다 비교적 작은 끝의 반경(R)을 갖추고 있기 때문에 톱니 수 밀도가 높으면 우연한 접촉에 의해 사람이 부상할 가능성을 감소시킬 수 있다고 믿어진다. 그 이유는 신체의 일부에서 블레이드에 가해진 힘은 다수의 개별적인 톱니로 분배되고 이에 따라 관통압력(단위 면적당 힘)도 감소된다. 이러한 특성은 이 기술 분야에서 발견되는 더 복잡한 "보호 톱니" 블레이드 구조의 필요성을 제거하지 않으면 저하되는데, 복잡한 블레이드 형상은 예리한 블레이드 단부 또는 구석부와 예기치 못하게 접촉하는 것을 방지하는 역할을 한다. 그러나, 그렇다 하더라도 소망하는 보호물이나 보호되는 블레이드의 형상을 활용하는 것을 배제하지는 않는다.

톱니 수 밀도(N)의 역수는 톱니 피치(P)가 되는데, 본 발명에 따르면 톱니 피치(P)는 유한하지만 약 0.050인치 보다 작은 것이 바람직하며, 약 0.001인치 내지 약 0.050인치인 것이 더욱 바람직하고, 약 0.005인치 내지 약 0.035인치 인 것이 더욱 더 바람직하며, 약 0.01인치 내지 약 0.02인치인 것이 가장 바람직하다. 톱니 피치가 약 0.022인치인 것이 사용하기에 적합한 것으로 판명되었다.

톱니의 끝(51)에서 측정되는 톱니 두께(T)는 통상적으로 사용되는 블레이드에서 발견되는 두께보다 얇은 것이 바람직하다. 톱니는 날을 세우지 않는 것이 바람직하므로 시트재가 톱니 끝에 접촉할 때 최초 접촉 면적은 통상적으로 사용하는 블레이드의 톱니 끝의 접촉 면적보다 작은 것이 바람직하다. 감소된 톱니 끝 반경(R)과 결합하면 이 감소된 톱니 두께(T)는 더 감소된 표면적을 제공하고, 주어진 작용력에 대하여 시트재 위의 단위 면적에 가해지는 힘(관통압력)을 증대시키기 때문에, 최초로 관통하기가 훨씬 쉬워진다. 이를 통해 찢는 공정이 더 쉽게 시작되고 찢기 시작하는 성능에 대해 예측하기가 더욱 쉬워진다. 본 발명에 따르면, 톱니 두께(T)는 유한하지만 약 0.006인치보다 작은 것이 바람직하고, 약 0.001인치 내지 약 0.006인치인 것이 더욱 바람직하며, 0.001인치 내지 0.005인치인 것이 더욱 더 바람직하며, 약 0.003인치 내지 약 0.004인치인 것이 가장 바람직하다.

도 2 및 도 3에 도시된 바람직한 실시예에서, 톱니 두께(T)는 대략 톱니(50)를 지지하는 블레이드 몸체(60)의 두께와 같은데, 이는 블레이드가 전체의 두께가 일정한 한 덩어리에 일체로 형성되어 있기 때문이다. 그러나, 반드시 그럴 필요는 없다. 실제로, 톱니 두께는 끝단의 단면[톱니 두께(T)를 재는 곳이다]에서 만곡부 가까이의 톱니의 뿌리 근처까지가 다르며, 블레이드 몸체의 두께와도 다를 수 있다. 이러한 형상은 블레이드가 일체로 형성되었거나 다양한 요소의 합성물로 형성되었거나의 여부에 관련이 없다.

도 4 및 도 5에는 합성 블레이드(40)의 윤곽만 도시되어 있다. 도 4 및 도 5에서, 블레이드(40)는 두 개의 블레이드 반부 또는 블레이드 부품(41, 42)의 합성물인데, 도 2 및 도 3에 도시된 블레이드(40)와 같은 것으로서 길이를 따라 각 블레이드 반부의 톱니(50)가 대략 그 위상이 서로 다르게 어긋나 교번적인 관계를 이루면서 서로 마주보며 결합되어(측면과 측면이 결합되어) 있다. 따라서, 각각 그 위에 톱니(50)가 형성되어 있는 두 개의 블레이드 반부를 사용하는 합성 블레이드 구조가 형성되는데, 톱니 두께(T)는 대략 블레이드 몸체(60)의 아래쪽 부위에서 측정한 전체 블레이드 두께의 절반이다. 비록 두 개의 블레이드 반부가 형성되어 도 2 및 도 3의 블레이드에 따른 치수를 유지할 지라도, 도 4 및 도 5의 합성 블레이드는 도 2 및 도 3의 블레이드에 비해서 피치가 1/2(P)가 되지만, H, A, V, R 및 T와 같은 다른 변수는 동일한 수치를 갖는다. 그러한 합성 블레이드를 형성하는 방법은 제조 또는 경제적인 조건이 특정한 피치 이하의 톱니 형성 능력을 제한할 때, 즉 제조 조건이 일체형 블레이드에 피치가 0.04인치로 되도록 톱니 형성이 제한될 때, 0.02인치의 피치를 갖는 합성 블레이드가 형성된다.

또한, 이런식으로 형성된 합성 블레이드는 각(A)의 허용 범위를 효과적으로 넓히는데, 두 블레이드 부품의 교번적인 톱니는 그들 사이에 동일한 만곡부를 공유하지 않기 때문에 나사산각(A)은 일정한 톱니 피치(P)로 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 두 개의 블레이드 부품에서, 도 2의 나사산각(A)(각 블레이드 부품에서 사용된다면)는 도 4의 피치의 절반에 해당하는 피치를 갖는 합성 블레이드를 생산한다. 그러나, 그러한 합성 블레이드의 형상에서 두 블레이드 반부의 교번적인 형상은 얇은 조각으로 잘린 부품의 두께 치수에 따라 서로서로 편향되어 있는 다른 톱니들의 편향 패턴을 형성한다. 그러한 합성 블레이드는 둘, 셋, 넷 등 다른 소망하는 숫자의 블레이드로부터 형성될 수 있다.

본 발명에 따라 성능상의 이점을 제공하는 앞에서 언급한 톱니 변수 P, R 및 T 외에도 정의된 변수 중 블레이드 절단 성능에 있어서 주요한 역할을 하지 못하고 있다고 여겨지는 다른 변수인 A, V 및 H는 원하는 경우에 기하학적으로 변수 P, R 및 T에 맞추어 조정될 수 있다. 달리 말하면, T가 다른 변수들로부터 기하학적으로 독립적으로 지정되는 반면에, 다른 변수 중 특정한 것은 기하학적으로 서로 좌우된다. 예를 들면, H, R 및 V가 일정할 때 비교하는 톱니 수 밀도(N)를 높이면[톱니 피치(P)를 감소시키면] 각 톱니에 포함된 나사산각(A)이 감소할 필요가 있다. 또 다른 실시예에서, N, R 및 V를 일정하게 유지하는 동안에 톱니 높이(H)가 증가하며, 각 톱니의 나사산각(A)의 크기가 이에 따라 감소할 수도 있다. 다른 가변적인 연결장치 및 관계는 당업자에게는 명확한 것이다. 본 발명에 따른 블레이드의 바람직한 실시예에 따라 만곡부 반경(V)이 사용되는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 이는 그 크기에 있어서 톱니 반경(R)과 같다. 제조시 편의 및 절단 성능을 고려하면 톱니 높이(H)는 약 0.010인치 내지 약 0.050인치가 바람직하며, 약 0.035인치의 높이가 바람직하다. 톱니에 포함된 나사산각(A)은 유한하지만 약 60도 미만인 것이 바람직하고, 약 17.5도 내지 약 37.5도인 것이 더욱 바람직하며, 약 15도 내지 약 25도인 것이 더욱 더 바람직하며, 약 20도인 것이 가장 바람직하다. 톱니 각도가 약 22.5도인 것이 사용하는데 적당하다고 밝혀졌다.

그리고, 톱니(50)의 날이 서지 않는 것이 바람직하다. 달리 말하면, 톱니(50)의 에지(52)는 블레이드(40)의 길이에 수직한 수직 방향에 대하여 비스듬하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 각 톱니(50) 에지의 경계선은 대체로 블레이드(40)의 길이 방향에 대해서 수직이다. 따라서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각 톱니(50)의 끝단(51)은 사실 블레이드가 제조되는 재료의 두께와 동일한 유한한 두께(T)를 갖는 곡면 형상을 취한다. 더욱이, 바람직한 형상에서 블레이드는 날을 세우지 않고, 각 톱니의 두께는 만곡부(53)의 밑바닥부터 인접한 톱니와의 사이에서 "톱니 에지"(52)를 따라 톱니의 끝단(51)까지 일정하다.

각 톱니의 꼭대기와 만곡부 사이의 표면을 나타내는 톱니 에지(52)에 대해서, 도 2 및 도 3에는 상업적으로 이용되는 블레이드의 일반적으로 바람직한 형상이 도시되는데, 여기서 톱니의 에지를 결정하는 표면은 필수적으로 대체로 평평한 형상(측면에서 볼 때는 직선)을 취해야 한다. 그러나, 몇몇 환경에서는 톱니 에지는 형상이 평평하지 않아도 되며 이러한 형상에 동일하게 적용될 수 있다고 믿어지는 본 발명의 원리에 부합하는 곡면을 이루는 것이 적절하거나 바람직하다.

심미적으로 만족스럽게 찢기는 성능을 제공하기 위해서, 도 3에 도시된 바와 같이 톱니는 공통 평면(평평하며, 휘지 않은 블레이드)에 놓이며 편향되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 톱니는 왕복운동하는 일반적인 톱니처럼 교번적인 패턴으로 바깥쪽으로 기울어져 있지 않는데, 이는 편향된 톱니로 인해 거친 찢김선이 형성되는 것과 인접한 톱니 쌍 사이에 각이 진 인장력이 적용되어 소망하는 찢김 방향으로 정확하게 일치할 가능성이 줄어드는 것을 막기 위함이다. 더욱이, 톱니는 블레이드 몸체(60)와도 동일 평면상에 있을 뿐만 아니라 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 바람직한 형상과도 동일 평면상에 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 인접한 톱니 사이에서 떨어진 간격이 블레이드의 길이를 따라 대체로 일정하다. 즉, 톱니 피치(P)가 대체로 일정하다. 그래서, 시트재 전체를 통해 일정하게 찢기는 정도가 향상된다. 그러나, 몇몇 환경에서는 일정하지 않은 톱니 피치를 제공하여 웨브 전체의 다양한 위치에서 재료를 찢는 힘을 조절하는 것이 바람직할 수도 있다.

본 발명에 따른 블레이드는 금속, 플라스틱, 유리, 고무, 카드보드, 나무 및 세라믹 등의 다양한 종류의 적절한 재료로 단일 조성 또는 여러 가지 조성 또는 다른 물질로 강화하여 만들 수 있다. 그러나, 경제성이나 제조시 편의성 등의 이유로 주석도금강같이 일반적으로 상업적으로 사용가능한 것이 바람직하다. 기타 블레이드 재료로 바람직한 것은 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate : PET)와 같은 플라스틱이다. 각각의 톱니를 포함하는 블레이드는 바람직한 실시예에서처럼 일체로 형성될 필요는 없지만, 실제로는 서로 결합하여 합성 구조물을 형성하는 같거나 비슷하지 않은 재료로 된 톱니 구획 또는 다중 블레이드의 합성물일 수도 있다. 블레이드는 블레이드의 구조와 작동 환경에 따라 원하는 경우에는 재활용, 일회용, 간이용(제한된 사용)으로 또는 갱신해서 계속 사용할 수 있다. 블레이드 재료는 실내에서 사용할 때와, 제조 및 경제적 고려 뿐만 아니라 특정한 재료에 대한 찢는 힘에 대해서 소망의 수준의 내구성을 제공하도록 선택될 수도 있다.

본 발명의 개선된 블레이드는 소망하는 특정한 물질에 대해서 이 분야에서 일반적으로 활용되는 성형[사출성형(injection) 등등], 주조, 소결, 연삭, 스탬핑, 단조, 기계가공, 전기 방전 가공, 에칭, 호빙 절삭 등의 적절한 임의의 방법을 통해 제조될 수 있다. 바람직한 재료(주석도금강)와 함께 사용하기에 적절한 바람직한 방법은 펀치와 다이의 조합을 활용하는데, 이 두 요소는 필요한 형상으로 성형되는데 적합하다. 소망하는 길이의 블레이드 재료를 펀치와 다이 사이에 놓고 쳐서 최종 형상을 만들어 낸다. 블레이드가 도시된 바와 같이 단일 톱니로 된 단부를 가질 수도 있는 반면에, 연속적인 공정이 회전하는 펀치 요소와 함께 사용되면, 블레이드는 두 개의 톱니가 형성되어 있는 단부로 성형될 수 있으며 블레이드 전방의 단부는 다른 블레이드의 후미를 형성한다. 플라스틱과 같은 블레이드 재료에 대하여 스탬핑 또는 성형 기법이 바람직한 것으로 판명될 수도 있다.

도 6에는 한 롤의 시트재로부터 소망하는 길이 만큼 절단하는데 활용되는 본 발명에 따른 블레이드의 일반적인 실내 사용법이 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 유형의 상자(10)가 한 손(70)에 닫힌 상태로 잡혀 있고, 다른 손은 시트재(20)의 종단(21)을 움켜쥔다. 소망하는 길이[블레이드(40)의 위치에 대하여]가 롤(30)로부터 블레이드(40)와 전방 측면판(5) 사이의 바깥쪽으로 나올 때까지 시트재의 종단(21)을 잡아 뺀다. 그리고, 도시된 손(80A)의 위치에 손을 갖다 댄다. 손(70)으로 뚜껑(15)을 잡아 전방 측면판(5) 쪽으로 누르면, 절단 작동 중에 시트재가 블레이드 위에서 미끄러질 가능성을 줄이는데 도움이 된다.

시트재를 필요한 길이로 절단하기 위하여 도 6의 큰 화살표로 표시한 블레이드(40)의 위치 너머로 시트재의 종단(21)을 다시 뒤쪽으로 잡아당겨 재료가 부분적으로 블레이드(40)를 감싸고 상자(10)의 위치로부터 사용자 쪽 및 위쪽으로 일정한 각도로 당겨진다. 이 때, 찢기는 공정이 진행됨에 따라 손(80A)은 손(70)을 가로질러 손(80B)으로 묘사한 위치에 도달한다. 상자 단부판(3)에 가까운 시트재의 단부에 끄는 힘이 집중하는 각도로 블레이드(40)를 가로질러 뒤쪽으로 시트재를 당기면, 시트재에 의해 블레이드 톱니(50)에 가해진 단위 면적당 힘이 시트재를 관통하는데 필요한 관통압력을 초과하게 된다. 수치 확인기(90)는 도시된 바와 같이 시트재의 위쪽 단부로부터 블레이드를 따라 재료의 아래쪽 단부를 향하여 아래쪽으로 진행되는 절단선의 앞쪽 에지의 위치를 식별할 수 있게 한다. 수치 확인기(90) 아래로 절단선을 따라 배치된 시트재는 수치 확인기(90) 가까이의 인장 상태가 필요한 관통압력보다 더 크게 유지되는 동안에는 인장력을 거의 받지 못할 것이다. 절단선이 상자 단부판(2) 가까이에 있는 재료의 가장 먼 단부에까지 이르게 되면 분리가 완성되고 새로운 종단(21)이 블레이드의 톱니가 형성된 위치에서 시트재의 나머지에 형성된다.

본 발명에 따른 블레이드는 웨브, 시트, 롤 또는 연속적인 형태인가의 여부에 관계없이, 주로 원래 이차원적인 것인지 삼차원 구조로 형성된 것인지에 관계없이 염화 폴리비닐, 염화 폴리비닐리덴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 알루미늄 호일, 코팅(왁스 등등)된 종이와 코팅되지 않은 종이 등 다양한 조성물과, 다양한 종류의 시트와 유사한 물질의 절단에 사용될 수 있다. 그러한 재료에는 물질에 대한 캐리어(carrier) 역할을 하는 기재 재료를 포함하는 복합 구조물 또는 단일 조성물 또는 층이 포함될 것이다.

최근의 한 가지 재료는 삼차원의 적합한 웨브를 포함하는데, 웨브는 기초 재료의 삼차원 표면 지형에 의해 외부와의 접촉으로부터 보호되는 적어도 하나 이상의 표면의 접착제와 같이 활성화된 물질을 포함한다. 그런 재료는 양각/음각 되어 스탠드-오프(stand-off) 역할을 하여 그 사이에 있는 접착제가 스탠드-오프가 변형될 때까지 외부 표면에 접촉하지 않게 하여 구조물이 이차원 이상이 되게 하는 적어도 한 표면 이상에 튀어나온 함몰부 패턴을 형성하는 중합체 또는 다른 시트재를 포함한다. 재료의 평면상에서 인장력이 가해지는 그런 3차원 구조물을 병진운동 방향으로 변형시켜 2차원 구조물로 만드는 능력은 동일한 조성의 재료가 2차원 형상에서 보이는 탄성 계수와 비교할 때 향상된 인장(탄성 계수가 낮음) 특성을 보인다. 대표적인 접착제 캐리어 구조물은 공동양도되고 계류중이며, 해밀튼(Hamilton)과 맥과이어(McGuire)의 이름으로 1996년 1월 10일자로 출원한 "누르면 떼어 낼 수 있을 정도로 밀봉되는 합성 재료 및 그 제조 방법"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/584,638호와, 해밀튼과 맥과이어의 이름으로 1996년 11월 8일자로 출원한 "변형 가능한 스탠드오프(Standoff)에 의해 보호되는 물질을 구비한 재료 및 그 제조 방법"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/744,850호와, 맥과이어, 트웨델(Tweddell) 및 해밀튼의 이름으로 1996년 11월 8일자로 출원한 "3차원의 네스팅 리지스턴트(Nesting-Resistant) 시트재 및 이의 제조 방법과 장치"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/745,339호와, 해밀튼과 맥과이어의 이름으로 1996년 11월 8일자로 출원한 "개선된 저장 랩 재료"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/745,340호에 개시되어 있다. 다른 적절한 재료에는 이차원의 중합체, 금속, 섬유질의 접착성-지지체와, 종이 테이프, 랩(wrap) 및 기타 조이고, 고정하고, 다양한 항목을 포장하는데 적절한 것들이 포함된다.

상술한 많은 부분은 블레이드가 대체로 평평하고 직선이어야 한다는 블레이드의 바람직한 형상에 관한 것이었지만, 본 발명의 설계 원칙은 곡면 형상 및/또는 평평하지 않은 곳에 적용해도 큰 이점이 있다. 즉, 블레이드는 톱니가 연장되는 방향에 수직인 평면과 톱니가 연장되는 방향에 평행한 평면 모두에서 휘어질 수 있다는 말이다. 블레이드는 또한 곡선 및 직선 형태를 띠는 다수의 블레이드 구획을 포함할 수도 있거나, 그러한 평면 내에 하나 이상의 직선 영역의 각을 형성할 수 있거나, 이것들의 조합을 다룰 수도 있다.

이와 동시에, 도 2 및 도 3에 도시된 바람직한 형상은 블레이드를 도시한 것인데, 톱니는 블레이드에서 바깥쪽으로 연장되어 있어서, 인접한 톱니, 바람직하게는 모든 톱니가 서로서로 또는 블레이드 몸체와 한 평면에 있게 되며, 톱니는 블레이드의 접선에 수직이 아닌 각도로, 그리고 균일하게 또는 균일하지 않게 블레이드 면의 바깥쪽으로 연장되어 있다. 톱니는 또한 톱니의 끝 주위가 비대칭형이 되어, 도 2 내지 도 5에 도시된 바람직한 형상에서 각 톱니의 에지가 대체로 같은 길이인 것과는 달리 각 톱니의 양쪽 에지의 길이가 다를 수 있다.

이상에서는 본 발명의 특정 실시예에 관하여 예시하고 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경실시할 수도 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 범위내에 해당되는 모든 변형예를 포괄하는 것이다.

Claims (10)

1. 블레이드 몸체와, 상기 블레이드 몸체로부터 외측으로 연장되는 바람직하게 실질적으로 날이 서 있지 않은 다수의 개별 톱니를 포함하는 것으로 시트재를 절단하기 위한 바람직하게 실질적으로 평면인 블레이드에 있어서,

   상기 각각의 톱니는 유한 톱니 반경과, 0.005인치 미만의 톱니 반경, 0.050인치 미만의 톱니 피치 및 0.006 미만의 톱니 두께와 이들의 조합체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 변수, 보다 바람직하게 적어도 2개의 톱니 변수, 가장바람직하게 3개의 톱니 변수를 구비하는 것을 특징으로 하는

   시트재를 절단하기 위한 평면 블레이드.
2. 시트재를 보유 및 분배하기 위한 상자로서, 상기 상자는 2개의 측면 벽, 2개의 단부 벽, 바닥 벽 및 뚜껑을 구비하는 실질적으로 둘러싸인 상자와, 상기 상자내에 보유된 시트재의 웨브와, 블레이드 몸체와 이 블레이드 몸체로부터 외측으로 연장되는 둥글리고 날이 서 있지 않은 다수의 톱니를 포함하는 것으로 상기 시트재를 절단하기 위한 바람직하게 실질적으로 평면인 블레이드를 포함하는, 상기 시트재 보유 및 분배용 상자에 있어서,

   상기 각각의 톱니는 유한 톱니 반경과, 0.005인치 미만의 톱니 반경, 0.050인치 미만의 톱니 피치 및 0.006 미만의 톱니 두께와 이들의 조합체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 변수, 보다 바람직하게 적어도 2개의 톱니 변수, 가장바람직하게 3개의 톱니 변수를 구비하며, 상기 블레이드는 상기 상자에 고정되어, 상기 시트재의 일부분이 상기 상자를 벗어나게 당겨지는 경우 상기 시트재가 상기 블레이드와 접촉되어 상기 일부분이 상기 상자 내의 상기 시트재의 나머지부로부터 절단되는 것을 특징으로 하는

   시트재 보유 및 분배용 상자.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 톱니는 0.001인치 내지 0.050인치, 보다 바람직하게 0.005인치 내지 0.035인치, 가장 바람직하게 0.01인치 내지 0.02인치의 톱니 피치를 갖는 것을 특징으로 하는

   시트재를 절단하기 위한 평면 블레이드.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 톱니는 0.001인치 내지 0.006인치, 보다 바람직하게 0.003인치 내지 0.004인치의 톱니 두께를 갖는 것을 특징으로 하는

   시트재를 절단하기 위한 평면 블레이드.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 톱니는 0.0005인치 내지 0.005인치, 보다 바람직하게 0.001인치 내지 0.004인치, 가장 바람직하게 0.002인치의 톱니 반경을 갖는 것을 특징으로 하는

   시트재를 절단하기 위한 평면 블레이드.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 톱니는 실질적으로 평면인 톱니 에지를 갖고 있는 것을 특징으로 하는

   시트재를 절단하기 위한 평면 블레이드.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 블레이드는 금속 또는 플라스틱 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는

   시트재를 절단하기 위한 평면 블레이드.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 톱니는 상기 블레이드와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는

   시트재를 절단하기 위한 평면 블레이드.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   인접한 톱니는 서로 그리고 상기 블레이드 몸체와 동일 평면에 있는 것을 특징으로 하는

   시트재를 절단하기 위한 평면 블레이드.
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 블레이드는 서로를 향해 공동 결합된 다수의 블레이드 요소를 포함하며, 각각의 블레이드 요소는 다수의 톱니를 포함하며, 각 블레이드 요소의 톱니는 교번 패턴의 편향 톱니를 형성하는 것을 특징으로 하는

    시트재를 절단하기 위한 평면 블레이드.