KR20040088140A - 분말 소결 식칼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보다 가벼운 부하하중에 의한 절단능력 향상, 녹방지 성능, 칼날재 표면의 위생유지 성능을 향상시킨 분말 소결 식칼을 제공하고자 한 것으로서, 본 발명에 따르면, 분말 야금 기술을 이용하여 제조되는 분말소결 칼날재를 포함하는 식칼에 있어서, 소망 형상으로 된 칼날재의 칼날부 최선단의 칼날 형성부를 제외하고 전체 표면이 유리된 숫돌가루 연마법에 의해서 그 전체 표면 조도를 Ra 0.1 이하로 한 것을 특징으로 하는 분말 소결 식칼이 제공된다.

Description

분말 소결 식칼{KITCHEN KNIFE MADE BY POWDER SINTERING METHOD}

본 발명은 분말 야금 기술을 이용하여 제조되는 분말 소결 식칼에 관한 것으로, 특히 식품 절단 용도의 각종 조리용 식칼이나, 고무·스폰지, 종이, 섬유 등의 각종 산업 용도에서의 작업용 식칼에 관한 것이다.

야채나 과일 혹은 식용 고기나 어류 등의 식품재의 조리용 식칼로서는, 탄소 강제나 스테인레스 강제의 조리용 식칼뿐만 아니라, 티탄 합금 분말이나 지르코니아 세라믹 분발을 소재로 하는 분말 야금 기술을 이용한 조리용 식칼 등이 많이 이용되고 있다. 이 중에서 티탄 합금 분말이나 세라믹 분말을 소재로 한 식칼은 녹슬지 않는 성능이 우수하고, 경량이며, 강제나 스테인레스강제 식칼보다도 경도가 크기 때문에 칼날을 보다 예리하게 할 수가 있어서, 조리용 및 작업용의 식칼로서 적합하다.

상기한 종래 분말 소결 식칼에서의 절단 성능은, 거의 칼날끝의 예리함과 칼날의 형상,칼날 각도, 칼날체 강도에 기인한다고 생각되어져 왔다.

일본특개평11-099287(출원번호 특원평9-301415, 1997.9.26출원)은 본 명세서에 첨부된 도1의 종래의 분말 소결 식칼의 단면확대도에서 보는 바와 같이, a-f-g-d-e로 표시되는 식칼소재를 분말압축성형 및 소결에 의해 판상 소결체로 형성한 후, 상기 소결체를 연삭하여 칼날재의 최선단 칼날형성부의 b-c 연삭면을 형성하고, d-c면은 굴절된 소결면으로서 무연삭상태로 그대로 두어, 굴절소결면에서의 보다 강한 입자간 결합을 이용함으로써 보다 예리한 칼날을 형성한 식칼을 제공하고 있다.

한편, 일본특허출원 특원평8-92932호는 칼자루에 연속한 몸체부는 로크웰C 20°이하의 경도를 갖는 티탄합금소결체로 형성하고, 상기 몸체부의 가장자리에 형성된 칼날부는 로크웰C 35°이상의 경도를 갖는 티탄합금소결체로 형성하여 칼날 몸체와 칼날을 서로 다른 조성으로 함으로써, 고경도의 칼날을 보다 예리하게 형성함과 동시에 저경도의 몸체부는 사용시의 칼날의 충격 완충역할을 할 수 있도록 한 식칼을 제공하고 있다.

그러나, 이러한 칼날들에 있어서도 피절단물과 식칼표면사이의 마찰력의 존재로 인하여 절단능력에 한계가 있었으며, 칼날표면을 연삭가공시에 마이크로 크랙이 발생하거나, 칼날재의 표면에 음식물의 즙이 부착하는 등의 위생문제가 발생하였다.

본 발명자는 상기한 문제점들이, 식칼 등의 판형상 칼날재의 양측면에서의 마찰 계수의 크기 및 칼날재 표면 가공방법의 선택에 따라, 식칼의 절단 능력이 좌우될 수 있을 것이라는 점에 착안하였으며, 판형상 식칼재의 선단부에 형성되는 통상 폭 1미리 이하의 칼날형성부를 제외하고, 식칼 전체의 표면조도를 바렐연마, 버프연마 등, 유리된 숫돌가루 연마 방식에 의해, 소결면 조도나 연삭면 조도를 작게함으로써 해결할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명은 보다 가벼운 부하하중에 의한 절단능력 향상, 녹방지성능, 칼날재 표면의 위생유지 성능을 향상시킨 분말 소결 식칼을 제공하고자 한 것으로서, 본 발명에 따르면, 분말 야금 기술을 이용하여 제조되는 분말소결 칼날재를 포함하는 식칼에 있어서, 소망 형상으로 된 칼날재의 칼날부 최선단의 칼날 형성부를 제외하고 전체 표면이 유리된 숫돌가루 연마법에 의해서 그 전체 표면 조도를 Ra 0.1 이하로 한 것을 특징으로 하는 분말 소결 식칼이 제공된다.

도 1은 종래의 분말 소결 식칼의 단면확대도,

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 분말 소결 식칼의 평면도,

도 3은 도2의 식칼의 단면확대도,

도 4는 또 다른 형태의 단면을 구비한 분말 소결 식칼의 단면확대도,

도 5는 종래의 분말 소결 식칼의 표면확대사진 및

도 6은 본 발명에 따른 분말 소결 식칼의 표면확대사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 칼자루 2: 칼날재

3: 평면부 4: 경사형상연삭부

5: 칼날형성부

본 발명의 일 실시형태에 의한 분말 소결 식칼에 대하여 첨부된 도2 내지 도6을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 분말 소결 식칼의 평면도, 도 3은 상기 식칼의 단면확대도이다. 도4는 또 다른 형태의 단면을 구비한 분말 소결 식칼의 단면확대도이다.

도 2에서 식칼은 크게 칼자루(1)와 이에 부착된 칼날재(2)로 구성되며, 상기 칼날재(2)는 평면부(3), 이에 연하여 경사형상으로 연삭된 경사형상연삭부(4) 및 상기 칼날재(1)의 최선단부에 형성된 칼날형성부(5)로 이루어진다.

칼날재(2)를 형성함에 있어서는 먼저, 티탄 합금 분말이나 세라믹 분말을 소망하는 형상으로 형성된 금형 내에 충전하고, 필요한 압력으로 프레스 가압 성형 후, 소결하여 소망하는 평면 형상을 구비한 식칼 소재 칼날재(2)를 얻는다. 상기 소재는 필요하면 평면 연삭에 의해, 소망하는 두께로 한 후, 칼날끝을 얇게 하기 위한 경사형상 연삭을 행함으로써, 칼날재의 최선단 칼날형성부를 미가공 상태로 남겨둔 칼날재(2)를 얻는다.

다음에, 상기 칼날재(2)의 최선단 칼날끝 연삭면 즉, 칼날형성부(5)를 제외한 칼날재(2)의 표면전체를 바렐(barrel) 연마, 버프 연마 등에 의해서, 전체 표면조도를 Ra 0.1 이하의 평활한 표면으로 마무리한다. 다음에 마지막으로 남은 칼날재 최선단의 칼날형성부(5)에 칼날 형성 마무리 연마를 행하여 완성품으로 한다.

바렐, 버프 연마 등 유리(遊離)된 숫돌가루에 의한 미소 표면조도면을 형성시키는 특징은 숫돌 연삭 등, 고정 숫돌가루 연삭법과 달리 숫돌가루 입자의 회전슬라이드 이동에 의한 연마법이기 때문에, 분말 소결 결합 조직 연마에 이용할 때, 소결 결합 입자를 파괴,마쇄(磨碎)하지 않고 소결 조직 표면을 평활면으로 할 수 있는 장점이 있다.

한편, 칼날끝단 연삭면인 칼날형성부(5)에는 본 발명의 요건인 바렐, 버프 연마를 적용하지 않는 것은, 절단 능력의 향상을 위해서는 칼날끝단에서의 마찰 계수의 존재를 필요로 하기 때문에, 이 부위의 표면 조도를 작게하면 역효과를 발생하기 때문이다. 따라서, 칼날끝단 연삭부를 제외하고, 다른 부위의 식칼 전체 측면의 조도의 소형화를 위해 바렐, 버프 연마법을 채용하여, 표면 조도를 0.1 이하로 함으로써 절단시의 식칼 양면으로의 마찰 응력을 소형화하여 동일 가압력 하에서의 절단 능력의 대형화를 얻게 된다.

종래 식칼 제조에서의 판형상 칼날재의 연삭에 대해서는 그 작업성의 향상을 위해서, 모든 숫돌입자를 고정화한 연삭 숫돌을 이용하고, 이것을 고속 회전시켜서 피연삭체를 연삭하여 평면 두께를 형성하거나 경사형상 연삭을 행하고 있다. 그러나, 일반적인 탄소 강철계의 칼날재와 같은 용융 압연 금속체와 달리, 분말 소결체 칼날재는 상기 탄소 강철에서는 얻기 어려운 높은 경도나, 녹슬지 않는 성능을 얻는 한편, 소결 분말 입자의 결합 조직체이기 때문에, 일반적으로 내충격성에 약한 일면을 갖는다. 그 때문에, 얇은 판형상의 칼날재 등의 높은 경도의 소결체를 연삭할 때에, 상기 고정 숫돌입자 연삭법을 사용하면, 식칼 표면 연삭 부위에서 고정 숫돌입자가 강제적으로 소결 결합 입자에 작용하는 결과, 각 소결 입자 경계에 미소 파편(마이크로 크랙)이 발생하는 것은 공지의 현상이다. 반면, 유리 숫돌입자연마법인 바렐, 버프 연마법에서는 비강제 연마법의 특징으로서, 상기 마이크로 크랙의 발생이 일어나기 어려운 것이 큰 특징이다.

회전 이동 숫돌입자에 의한 유리 숫돌입자 연마법은 소결 결합 조직체의 부드럽고 미세한 마모의 현상을 의도하여 표면조직 강도의 유지와 매끄러운 조직 표면을 엊는 연마법으로서, 특히 본 발명의 칼날재에 적용하였을 때, 미소 조도면 상에서의 매끄러움성 효과를 발휘하고, 칼날재가 갖는 높은 경도와 녹슬지 않는 성능에 의해서 장기간 그 표면 상태를 유지할 수 있고, 표면 마찰 계수 저하를 주원인으로 하는 경부하 절단 능력 유지와 표면 매끄러움성에 의한 피절단 식품재의 즙 등이 부착하지 않음으로 인한 위생성 향상 등의 상승 효과를 장기에 걸쳐서 발휘할 수 있다.

종래, 칼날재에는 대부분 탄소 강철계(SUS를 포함한다)가 사용되어 왔다. 탄소강계 칼날재 등의, 해수 등에서도 녹이 스는 식칼에서는, 예를 들면 본 발명과 같은 미소 표면조도 가공을 행해도 실제의 사용시에는 용이하게 녹슬어 버리고, 표면의 미소 조도가 파괴되어, 평활 표면의 장기 유지는 전혀 불가능하다.

본 발명자는 본 발명에 따른 분말 소결 식칼과 종래의 분말소결 식칼의 성능을 대비하기 위하여 다음과 같은 실험을 시행하였다.

칼잘재의 절단 능력 시험은, 적층한 종이에 대해서 칼날을 대고, 일정 가압 하중 하에 일정 거리, 칼날을 이동시켜서 절단된 종이 장수를 측정하는 종이 절단 능력시험법이 공지되어 있다. 가령 2종류의 식칼 절단 능력의 비교 시험을 위해, 각 판형상 식칼 칼날재의 측면 표면 조도(粗度)를 개별적으로 변화시키면, 그 표면조도의 대소에 의해 마찰 계수의 대소가 발생하고, 동일 하중 하에서는 절단 능력이 크게 변화하는 것이 실험으로 증명되는 동시에, 표면조도의 소형화를 실시하는 공법의 선택에 의해서도 식칼의 양 측면부의 표면의 매끄러운 정도가 크게 달라지고, 절단 능력 시험 결과에도 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다.

도5는 종래의 분말 소결 식칼의 표면확대사진(500배 확대)으로서, 세라믹분말을 압축소결하여 제작한 식칼(이하, 비교예라 함)의 표면을 무가공상태로 하여 촬영한 것이고(표면조도 Ra=0.1927, 동마찰계수 0.117), 도6은 본 발명에 따른 분말 소결 식칼(이하, 실시예라 함)의 표면확대사진(500배 확대)으로서 식칼표면을 버프로 연마한 표면 사진을 촬영한 것이다(표면조도 Ra=0.0626, 동마찰계수0.100).

본 발명자는 상기와 같이 제작된 비교예와 실시예의 칼날재의 절단능력을 시험하였으며, 시험에 있어서는 칼날재를 고정하고, 7.5mm폭의 신문지상당의 종이를 중첩시켜서 750g의 하중을 가하면서 약 15mm의 왕복동운동을 시켰을 때의 1왕복을 1절단회수로하여 절단매수를 측정하였고, 그 결과를 아래의 표1에 나타내었다(2003년 1월15일자의 일본 기부(岐阜)현 제품기술연구소 시험성적보고서 결과임).

칼날재	절단회수	절단매수
비교예	1	68
실시예	1	121

상기 실험결과로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 분말 소결 식칼 양측면에서의 마찰력은 소형화되어 가벼운 힘으로 절단하더라도 보다 우순한 능력을 발위하게 됨을 상기 표1의 시험성적결과로부터 확인할 수 있었다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 분말소결 식칼에 따르면, 칼날재의 양측면부에 발생하는 마찰 계수의 소형화를 도모함으로써, 식품 조리용 식칼을 예로 하면, 동일한 식품재를 절단할 때에, 보다 가벼운 부하 하중으로 절단이 가능하게 된다.

또한, 식칼 칼날재 양측면의 표면의 매끄러움성(평활성)의 향상을 도모함으로써, 마이크로 크랙 생성과 녹이 스는 것을 방지할 수 있으며, 식칼 칼날체 표면으로의 식품재의 부착이나 식품즙의 부착을 방지하고, 위생적인 조리용 칼날재를 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 작업용 식칼 등, 주로 함유 수분이 거의 없는 섬유나 종이·고무·플라스틱 등의 절단에 이용할 때에도, 상기 표면의 매끄러움성으로 인한 저마찰 계수 효과에 의해, 보다 가벼운 부하 하중으로 절단할 수 있는 칼날재를 얻을 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 분말 야금 기술을 이용하여 제조되는 분말소결 칼날재를 포함하는 식칼에 있어서,

   소망 형상으로 된 칼날재의 칼날부 최선단의 칼날 형성부를 제외하고 전체 표면이 유리된 숫돌가루 연마법에 의해서 그 전체 표면 조도를 Ra 0.1 이하로 한 것을 특징으로 하는 분말 소결 식칼.
2. 제1항에 있어서,

   상기 칼날재는 티탄합금분말 또는 세라믹분말 칼날재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분말 소결 식칼.