리본 슬리팅 기계에서 리본 절단 시 발생하는 버(burr) 제거 방법 및 공정 최적화

요약: 리본 슬리팅 공정에서 발생하는 절단면의 버(burr)는 제품 품질 및 후속 인쇄 결과에 악영향을 미치는 일반적인 문제입니다. 본 논문은 버 발생 원인부터 시작하여 공구 상태, 슬리팅 매개변수, 재료 특성 및 장비 정밀도와 같은 영향 요인을 체계적으로 분석하고, 이에 대한 제거 방안 및 공정 최적화 방안을 제시하여 리본 제조업체의 품질 관리에 참고 자료를 제공하고자 합니다.

1. 서론

리본(열전사 리본)은 바코드 인쇄, 라벨 제작 등 다양한 분야에서 널리 사용됩니다. 슬리팅은 리본 생산의 핵심 공정 중 하나이며, 슬리팅 품질은 제품의 외관, 안정성 및 프린트 헤드 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 절단면에 발생하는 버(burr)는 리본 가장자리의 불균일함과 코팅 박리를 유발할 뿐만 아니라, 사용 중 프린트 헤드에 흠집을 내어 심각한 품질 문제를 초래할 수 있습니다. 따라서 리본 슬리팅 공정에서 버를 제거하는 것은 매우 중요한 공정입니다.

2. 엉겅퀴 발생의 주요 원인

2.1 도구 요소

• 공구 부동태화 처리:오랜 시간 사용하면 둥근 칼이나 납작한 칼의 가장자리에 미세한 마모가 생겨 깨끗하게 자르기가 불가능해집니다.

• 공구 간극 불량상부 칼날과 하부 칼날 사이의 겹침 또는 측면 간격이 재료 두께에 맞게 조정되지 않아 절단 대신 찢어짐이 발생합니다.

• 공구 재질 불일치코팅이나 고강도 기저 필름이 있는 리본의 경우, 일반적인 고속강 공구는 접착 버가 발생하기 쉽습니다.

2.2 슬리팅 파라미터 설정이 부적절합니다

• 장력 제어 변동리본을 풀거나 되감는 장력이 너무 크거나 작아서 절단 부위에서 리본이 늘어나거나 줄어들어 절단면이 깔끔하지 않게 됩니다.

• 과도한 슬리팅 속도:고속으로 회전할 경우, 재료가 고르게 파쇄될 시간이 부족하여 버(burr)가 발생하거나 용융물이 뭉쳐지기 쉽습니다(열 효과가 클 경우).

• 롤러에 가해지는 압력이 고르지 않음: 절단기 가장자리에서 리본이 옆으로 미끄러지는 현상을 유발합니다.

2.3 재료 특성

• 리본 기판(마일라)은 두께가 얇고(일반적으로 4.5~6μm) 인성이 높아 절단 시 순간적인 충격이 매우 중요합니다.

• 잉크 코팅과 백코팅 사이의 접착력 차이로 인해 슬리팅 과정에서 코팅 조각이 가장자리에 달라붙을 수 있습니다.

2.4 장비 정확도 부족

• 칼날 축의 흔들림, 베어링 마모, 공구 홀더의 강성 부족과 같은 기계적 요인으로 인해 절삭 궤적이 일치하지 않을 수 있습니다.

• 정전기 축적은 먼지와 섬유를 끌어당겨 "가짜 버(burr)"를 형성합니다.

3. 엉겅퀴 제거를 위한 구체적인 조치

3.1 공구 선택 및 유지 관리

• 초경질 재질용 공구를 선택하세요예를 들어, 일반 고속강보다 내마모성이 뛰어난 탄화물이나 세라믹 원형 칼날 등이 있습니다.

• 정기적인 연마:절단면을 날카롭게 유지하려면(절단면 반경 ≤ 5μm) 슬리팅 작업 10만 미터마다 또는 절단 품질이 저하될 때마다 온라인 또는 오프라인으로 연마하는 것이 좋습니다.

• 공구 간극 최적화:

◦ 원형 칼날 절단겹침 부분은 일반적으로 재료 두께의 10%~20%이며, 측면 간격은 0.005~0.02mm로 제어됩니다.

◦ 면도날로 베기칼날 각도가 적절한 외날 칼을 선택하고 칼날 홈을 깨끗하게 유지하십시오.

3.2 슬리팅 공정 매개변수 최적화

3.3 보조 기술이란

• 정전기 제거기:교류 또는 펄스형 정전기 제거봉은 이물질 흡착을 방지하기 위해 칼날 앞뒤에 설치됩니다.

• 송풍/진공 청소 장치깨끗한 압축 공기 0.3~0.5 MPa가 칼날 쪽으로 불어지고, 음압 노즐이 미세 먼지와 버를 포집합니다.

• 온라인 버 감지레이저 또는 육안 검사 시스템을 사용하여 매개변수를 조정하거나 도구 변경을 알리는 데 필요한 시기적절한 피드백을 제공합니다.

3.4 장비 정확도 유지

• 공구축의 반경 방향 흔들림(0.01mm 이하)과 공구 홀더의 평탄도를 정기적으로 점검하십시오.

• 서보는 기어 간극으로 인한 위상 불일치를 방지하기 위해 상부 및 하부 공구 샤프트를 독립적으로 구동하는 데 사용됩니다.

• 폭이 넓은 슬리팅 기계의 경우, 수동 공구 조정 오류를 줄이기 위해 자동 공구 설정 시스템을 구성하는 것이 좋습니다.

4. 프로세스 사례 및 영향

리본 제조업체는 기존 슬리팅 기계를 개조하여 두께 4.5μm의 왁스 리본에서 발생하는 가장자리 버(burr) 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 조치를 취했습니다.

1. 기존의 일반 고속강 원형 칼날을 코팅된 초경 원형 칼날(TiAlN 코팅)로 교체합니다.

2. 슬리팅 속도를 400m/min에서 220m/min으로 줄이십시오.

3. 이온 공기봉과 칼날형 진공 흡입 장치를 추가합니다.

4. 매주 공구의 반경 방향 흔들림 점검을 실시하십시오.

그 결과, 버(burr) 길이는 기존 평균 0.15~0.3mm에서 0.05mm 미만으로 감소했고, 고객 불만률은 76% 감소했으며, 슬리팅 공구의 수명은 약 40% 연장된 것으로 나타났습니다.

5. 결론

리본 슬리팅 기계에서 절단면의 버(burr) 발생을 제거하려면 공구, 공정, 장비 및 보조 시스템이라는 네 가지 측면에서 최적화가 필요합니다. 핵심은 공구를 항상 날카롭게 유지하고, 적절한 간극과 장력을 맞추며, 정전기와 분진을 제어하고, 기계의 정밀도를 정기적으로 관리하는 것입니다. 고급 리본 제품(예: 수지 기반, 하이브리드 기반)의 경우, 기계식 절단에서 발생하는 버 발생 위험을 완전히 제거하기 위해 레이저 슬리팅이나 초음파 보조 슬리팅과 같은 비접촉 기술을 고려해야 합니다.

참고 자료

[1] Zhang Lifeng, Wang Jianguo. 박막재료 슬리팅 공정의 에지 품질 관리에 관한 연구[J]. 포장공학, 2020, 41(11): 178-183.

[2] Chen Hong, Li Weidong. 열전사 리본의 생산 공정 및 일반적인 결함 분석[J]. 인쇄 기술, 2019(8): 45-48.

[3] Zhao Mingyuan. 정밀 슬리팅 공작기계 세트의 매개변수가 모서리 절단 품질에 미치는 영향[D]. 시안공업대학교, 2018: 32-45.

[4] Li Zhiqiang, Liu Wei. 코일 슬리팅에서의 정전기 제거 기술 적용[J]. 정전기 기술, 2021, 35(2): 22-26.

[5] Zhang Hua. 고속 슬리팅 기계의 장력 제어 시스템의 최적화 및 버 억제에 관한 연구[J]. 기계 설계 및 제조, 2022(5): 112-116.

[6] ISO 18947:2014, 이미징 재료 – 열전사 리본 – 가장자리 마모 및 파편 측정[S].