KR20190129571A - 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프 - Google Patents

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유경석
신재오
유관영
김민호
전재혁
김정웅
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Abstract

본 발명은 공구강으로 구성되는 본체 및 내마모성이 우수한 초경합금 날끝부로 구성되고, 공구강과 초경합금을 손쉽게 접합할 수 있는 본딩(Bonding) 기술을 적용하여 재료의 오염 없이 깔끔한 접합이 가능하여 정밀도가 우수하며, 제작 시 높은 온도가 요구되지 않기 때문에 온도 불균일에 따른 뒤틀림 또는 변형 발생이 감소된 분당 200타급 이상의 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프에 관한 것이다. 특히 날끝부가 손상 또는 파손되는 경우, 기존 나이프들은 새로운 제품으로 교체하여야 하나 본 기술을 적용한 제품은 디본딩(Debonding) 작업을 통해 나이프 칼날 부위만 교체 가능하여 A/S 비용을 현저히 줄일 수 있다.

Description

고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프{Cemented bonding Knife for High-Speed Packaging Machinery}
본 발명은 공구강으로 구성되는 본체 및 내마모성이 우수한 초경합금 날끝부로 구성되고, 공구강과 초경합금을 손쉽게 접합할 수 있는 본딩(Bonding) 기술을 적용하여 재료의 오염 없이 깔끔한 접합이 가능하여 정밀도가 우수하며, 제작 시 높은 온도가 요구되지 않기 때문에 온도 불균일에 따른 뒤틀림 또는 변형 발생이 감소된 분당 200타급 이상의 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프에 관한 것이다. 특히 날끝부가 손상 또는 파손되는 경우, 기존 나이프들은 새로운 제품으로 교체하여야 하나 본 기술을 적용한 제품은 디본딩(Debonding) 작업을 통해 나이프 칼날 부위만 교체 가능하여 A/S 비용을 현저히 줄일 수 있다.
포장 기계용 나이프(Knife)는 포장기계에 장착되어 포장 필름을 절단해 주는 역할을 하고 있으며, 포장 산업의 발전으로 포장 기계의 속도가 점차 고속화되고 있는 추세이다.
국내의 경우, 분당 200타급 이상의 포장 기계용 나이프는 대부분 초경 나이프를 사용하고 있으며, 저속 포장 기계에는 일반 공구강을 사용하고 있다.
분당 200타급 이상의 고속 포장 기계에 사용되어지는 나이프는 일반적으로 사용되는 포장 기계용 나이프와는 달리 급격한 속도와 온도 등 필름 절단 시 발생할 수 있는 가혹한 조건 하에서의 신뢰성이 그 무엇보다 중요하다. 일반적인 포장 기계용 나이프를 제작하기 위해 사용하는 공구강을 사용할 경우, 칼날의 마모가 심하여 포장 필름의 불량과 잦은 교체가 요구되며, 초경합금(Hard Metal)으로 제작된 나이프는 공구강에 비해 재료 가격이 10배 이상, 완제품 가격이 3배 이상 비싸고 무게가 무거우며, 연마 및 연삭 등의 가공에 오랜 시간이 소요된다.
초경 나이프의 단점을 보완하기 위해, 나이프의 칼날 부위 재질을 초경합금으로 제조하고 내부 몸체를 공구강으로 제조하여 상기 초경합금과 공구강을 브레이징 용접한 초경 브레이징 나이프를 사용하였으나, 정밀도가 떨어지고 용접 시 온도 변화에 의한 열팽창계수의 차이로 공구강의 변형이 일어나는 문제점이 발생하여 고속 포장 기계용으로 사용하는데 문제점이 있었다.
따라서 고속 포장 기계의 구동 조건 및 사용 환경에 따라 내구 수명 증가, 생산성 향상, 관리 비용 감소 등을 충족할 수 있는 고속 포장 기계용 나이프 기술의 개발 및 보급이 시급히 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-0416049호 한국등록특허 제10-0899413호
본 발명은 고속 포장 기계의 구동 조건 및 사용 환경에 따라 내구 수명 증가, 생산성 향상, 관리 비용 감소 등을 충족할 수 있는 분당 200타급 이상의 고속 포장 기계용 나이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 공구강으로 구성되는 본체와 내마모성이 우수한 초경합금 날끝부를 본딩 기술을 적용하여 접합시킴으로써, 우수한 정밀도를 나타낼 수 있는 고속 포장 기계용 나이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편으로, 본 발명은
금속 재질의 공구강으로 구성되는 본체;
초경합금으로 구성되는 날끝부; 및
상기 본체와 날끝부를 접합하는 본딩부;를 포함하는, 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프를 제공한다.
본 발명에 따른 초경 본딩 나이프는 공구강으로 구성되는 본체와 내마모성이 우수한 초경합금 날끝부로 구성되며 공구강과 초경합금을 손쉽게 접합할 수 있는 본딩(Bonding) 기술을 적용하여 온도 변화에 따른 뒤틀림 또는 변형 발생이 감소하여 정밀한 절단이 가능하다. 특히 날끝부가 손상 또는 파손되는 경우, 기존 나이프들은 새로운 제품으로 교체하여야 하나 본 기술을 적용한 제품은 디본딩(Debonding) 작업을 통해 나이프 칼날 부위만 교체 가능하여 A/S 비용을 현저히 줄일 수 있는 초경 본딩 나이프로 분당 200타급 이상의 고속 포장 기계용으로 사용 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 초경 본딩 나이프는 상기 공구강으로 구성되는 본체와 상기 날끝부를 본딩부를 이용하여 접합함으로써 20 N/㎟ 이상의 우수한 본딩력을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 초경 본딩 나이프는 내구 수명이 증가하여 생산성이 향상되고 관리 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프의 전체적인 모습을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프에 형성된 홈을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프 및 지지체를 나타낸 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프의 전체적인 모습을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프(10)는,
금속 재질의 공구강으로 구성되는 본체(100);
초경합금으로 구성되는 날끝부(200); 및
상기 본체와 날끝부를 접합하는 본딩부(300);를 포함한다.
각 구성에 대해 상세히 설명하면, 상기 금속 재질의 공구강으로 구성되는 본체(100)는 일반적으로 구조용 강, 냉간 공구강, 고속도 공구강 등 강(鋼) 재질로 형성되며, SKD11, SKH51, STS420J2, STS440C 등을 사용할 수 있고, 이중 기계적인 성질 및 생산 경쟁력 등을 고려하여 SKD11 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
초경합금은 금속의 탄화물 분말을 소성해서 만든 경도가 대단히 높은 합금이다. 흔히 사용되는 것은 탄화텅스텐을 주체로 한 결합금속인 코발트와 소결합금으로, 탄화텅스텐 입자들 사이의 코발트에 탄소와 텅스텐의 녹은 것이 개재해 있다. 이런 조직의 합금은 대단히 굳고 내마모성이 우수하므로 금속제품을 자르거나 깎는 절단기 또는 다이스 등에 사용되고, 그 밖에 광산이나 토목용에서 바위에 구멍을 뚫는 착암용 공구의 선단 등에도 사용될 수 있다.
상기 초경합금으로 구성되는 날끝부(200)는 높은 본딩력을 위해 초미립자 또는 미립자의 초경합금을 사용하여야 하므로 UF10, UF12, K5, D4 등을 사용할 수 있고, 이중 기계적인 성질 및 생산 경쟁력 등을 고려하여 D4 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
특히 상기 날끝부(200)가 포장용 재료를 절단하면서 마찰로 인한 마모가 발생하는데, D4 소재를 적용하여 나이프를 제조하는 경우 칼날 깨짐 현상이 감소할 수 있다.
상기 본딩부(300)는 상기 본체(100)와 날끝부(200)를 접합하기 위하여 접착제가 도포된 부분으로,
또한, STS(Stainless Steel) 재질의 지그를 이용하여 압착시켜 본딩을 진행할 때, 접착 두께 조절을 위하여 본딩에 방해가 되지 않는 세라믹 분말을 추가로 도포하여 균일한 두께로 접착시킬 수 있다.
상기 본딩부를 구성하는 접착제는 우수한 접착력을 나타내면서 비틀림 및 내충격에 대한 저항성이 우수한 에폭시 계열 또는 아크릴 계열 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 에폭시 계열 접착제로는 Araldite 2000, 아크릴 계열 접착제로는 PLEXUS MA-300, ACRA LOCK SA1-05 NAT, CEMEDINE Y610 등을 사용할 수 있으나 이중 공구강과 초경합금의 본딩력과 접착강도를 고려하여 PLEXUS MA-300 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 본딩부(300)로 접합된 본체(100) 및 날끝부(200)는 디본딩 작업을 통하여 초경합금으로 제작된 나이프의 칼날 부위만 제거 및 교체가 가능하여 제품의 A/S 비용을 현저히 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명의 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프에 형성된 홈을 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프(10)는 상기 본체(100)에 돌기(400)가 형성되고, 날끝부(200)에 홈(410)이 형성되어 각각 서로 맞물림으로써 상기 본딩부에 의한 접합력이 향상될 수 있고, 뒤틀림 현상 또는 변형 현상을 방지할 수 있다.
상기 돌기(400) 및 홈(410)의 모양은 원, 삼각뿔, 사각기둥 등 다양하게 변형될 수 있고, 상기 돌기 및 홈의 길이 및 깊이는 필요에 따라 조절될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프 및 지지체를 나타낸 사시도이다.
도 3을 참조로 설명하면, 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프(10)를 구성하는 날끝부(200)는 지지체(20)를 통과하는 비닐, 필름 등을 절단할 수 있다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10: 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프
20: 지지체
100: 본체
200: 날끝부
300: 본딩부
400: 돌기
410: 홈

Claims (6)

  1. 금속 재질의 공구강으로 구성되는 본체;
    초경합금으로 구성되는 날끝부; 및
    상기 본체와 날끝부를 접합하는 본딩부;를 포함하는, 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체에는 돌기가 형성되고, 날끝부에는 홈이 형성되어 서로 맞물리도록 하여 상기 본딩부에 의한 접합력이 향상되고, 뒤틀림 현상 또는 변형 현상이 방지되는 것을 특징으로 하는, 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본딩부는 세라믹 분말을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공구강은 SKD11, SKH51, STS420J2 또는 STS440C인 것을 특징으로 하는, 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 초경합금은 UF10, UF12, K5 또는 D4인 것을 특징으로 하는, 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 본딩부는 에폭시 계열 또는 아크릴 계열 접착제로 구성되는 것을 특징으로 하는, 고속 포장 기계용 초경 본딩 나이프.
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