KR100326194B1 - 타이어가황처리방법및장치 - Google Patents

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Abstract

타이어 가황처리 장치는, 타이어를 몰드(1)에 도입하고, 유도 장치(42)에 의해 가황처리에 필요한 열에너지를 몰드에 전달할 수 있는 인케이서(3)를 구비한다. 이는 다수의 몰드(1)를 동시에 수용하고 가황처리에 필요한 시간동안의 열손실을 제한하기 위해 각각의 몰드(1)를 주위로부터 단열시킨 상태로 유지하는 부속 챔버(5)를 포함한다.

Description

타이어 가황처리 방법 및 장치
본 발명은 타이어의 가황처리(vulcanizing) 방법 및 장치에 관한 것이다. 타이어의 가황처리를 확실히 하기 위해서는 일반적으로 가황 프레스가 사용된다. 이 장치는 몰드의 운동을 보장하는 한편 가황반응을 보장하는데 필요한 가열에 기여할 수 있다. 가황 프레스는 몰드를 파지하는데 필요한 그립핑 수단(gripping means)과 몰드를 개방하고 다시 폐쇄하는데 필요한 기구를 포함한다. 미가황 타이어(raw tire)의 탑재와 가황 타이어의 하역 단계를 제외하고는, 상기 몰드의 운동을 보장하기 위한 기구는 사용되지 않는다.
가황처리는, 타이어가 이 타이어의 크기에 따라 수분 내지 수시간에 걸친 일정 기간 동안 폐쇄된 상태의 몰드에 유지되어야 하는 비교적 느린 공정이다. 가황공정의 전체 시간 동안 사용되지 않는 채로 남아 있는 프레스의 기구는 프레스 비용의 대부분을 차지할 수도 있다. 따라서 투자 효율을 저하시키는 원인이 된다.
투자 이익률을 증대시키기 위해, 종래 기술은 이미 소위 "집합식(collective)"으로 불리우는 가황처리 시스템을 사용하고 있다. 인케이서(encaser)는 타이어를 몰드에 확실하게 탑재 및 하역시킨다. 상기 탑재/하역 작업이 종료되면 몰드는 인케이서를 떠나서, 예를들어 각각의 프레스에서와 동일한 방식으로 가열 수단에 적용되는 카루젤(carousel)과 같은 곳에서 대기 상태로 유지된다. 이러한 장비중의 한 예로는 미국 특허 제 3,477,100 호에 개시되어 있다. 상기와 같은 시스템의 이용은 가황처리 시간이 길수록 이익이 된다.
본 발명은 몰드가 가황처리 기간 내내 프레스에 부착 유지되지 않도록 구성하는 시스템 개선을 목적으로 하고 있다. 사실상 종래의 이들 시스템은 몰드의 운동을 제공할 수 있는 보다 양호한 기구 사용을 보장하지만 가황처리 기간 내내 열 에너지를 전달을 보장하는데 문제점을 일으킨다. 특히 몰드가 가황처리 중에 이동할 때 이는 각각의 몰드에 가황처리 에너지를 운반하는 유체의 공급 라인을 보다 복잡하게 만든다. 어느 경우에서든 투자 이익률의 향상은 기대한 것보다 양호하지 못하다. 때문에 상기와 같은 가황처리 시스템의 사용은 상당히 최저한의 (marginal) 상태가 계속되어 왔다.
본 발명은 가황처리에 필요한 열을 몰드에 전달하기 위해 타이어 몰드의 고열용량(large heat capacity)을 이용할 수 있고, 극히 짧은 시간 안에 상당한 열전달을 수행할 수 있으며, 모드로부터 타이어로 열을 점진적으로 이동시킬 수 있다는 고찰에 근거하고 있다.
본 발명이 제공하는 타이어 가황처리 방법은, 소정 타이어를 상당한 열용량을 갖는 몰드에 도입하고, 몰드의 외부로부터 집중적인 열전달에 의해 타이어에 전해질 가황처리 에너지의 적어도 일부를 몰드에 단기간 동안 가열 및 인케이싱 스테이션에 부여하고, 단기간 후에 몰드에 대한 열전달을 종료하는 것을 구비하는 열전달 단계와,
상기 가열 및 인케이싱 스테이션으로부터 다수의 몰드를 수용하는 챔버로 타이어를 함유하는 몰드를 이동하는 단계와,
가황처리에 필요한 시간동안 열 손실을 제한하기 위해 챔버에 의해 주위로부터 단열된 몰드내의 타이어를 유지시키는 단계와,
상기 가열 및 인케이싱 스테이션에서 순차 타이어를 위해 열전달 단계를 처리하고 종료될 가황 반응을 위해 필요한 시간동안 챔버내의 몰드에 소정 타이어를 유지하는 단계와,
상기 챔버로부터 가열 및 인케이싱 스테이션으로 그리고 가황반응의 종료시 애 몰드로부터 타이어를 분리하는 단계를 포함하고 있다.
전체 가황처리 시간은 가황처리 법칙에 의해 당업자가 이를 실시하는데 전혀 곤란이 없이 결정되며, 가황처리될 타이어를 소정의 일정한 온도 레벨로 유지하는기간으로 표시된다. 가황처리시에 고무 안에 가스 기포가 발생하는 것을 방지하고완제품 형태의 완전한 성형을 보장하기 위해 타이어는 가압 상태로 유지된다. 상기 소요 시간은 전체 시간과 열전달에 필요한 짧은 기간의 차이로 결정된다. 본 발명에서, 상기 짧은 기간은 전체 시간의 적어도 절반 이하이다. 본 발명의 적용은 가황처리에 필요한 기간이 길면 길수록 유리하다.
타이어를 가황처리하기 위해서는 내부와 외부에서 가열하는 것이 바람직하다고 공지되어 있다. 외부로부터의 열의 공급은 몰드의 가열을 행하고, 내부로부터의 열의 공급은, 예를 들어 가열된 가압유체, 통상은 브래더(bladder)내에 수용된 가압 유체를 사용하여 행해진다. 몰드를 거쳐 타이어에 부여되는 총 가황 에너지는 가열 스테이션에서 부여되는 것이 적합하다.
이렇게 제안된 가황처리 방법은 극히 짧은 기간 동안 상당량의 열을 몰드에 전달할 수 있다. 타이어의 가황처리를 위한 소요 기준 온도를 넘어서지 않기 위해 열은 몰드의 몰딩면 반대측부로부터 제공된다. 에너지 전달 과정 중에 몰드의 특정부분, 특히 가황 에너지가 부여된 부분은 기준 온도보다 상당히 높은 온도까지 가열될 수도 있다. 몰드에 부여된 열은 타이어로 점진적으로 이동하여 타이어가 진체적으로 균등하고 균일하게 가열되고 타이어의 모든 지점들이 기준 온도 상하의 협소 허용범위 온도에 들어간다고 하는 것이 확인되었다.
본 발명의 방법의 양호한 변형예에서는, 소정 타이어에 대한 열전달의 종료시에 타이어를 수용하는 몰드는 이동하여 가황반응이 발생하는데 필요한 시간 동안대기 공간(waiting space)내에 설치되고, 상기 소정의 타이어에 대해 가황반응이 종료되기 이전에 다른 타이어에 대한 열전달 및 상기 다른 조작을 순차로 행한다.
다른 관점에서, 본 발명은 조립된 몰드부의 몰드 안으로 도입될 타이어를 지지하는 가열 및 인케이싱 스테이션을 구비하는 타이어 가황처리 장치로서,
상기 가열 및 인케이싱 스테이션은, 몰드내의 미경화 타이어를 둘러싸기 위해 몰드부에 이동 및 결합되는 몰드 폐쇄수단과, 상기 가열 및 인케이싱 스테이션에서 타이어에 부여될 가황처리에 필요한 일부의 열 에너지를 상기 스테이션에서 몰드의 외부에 전달하는 가열 수단과, 하나이상의 몰드를 수용하며 가황 처리에 필요한 시간동안 열손실을 제한하기 위해 주위로부터 단열된 몰드내에 타이어를 유지하기 위해 각각의 몰드가 공급된 챔버와, 몰드 폐쇄 수단의 해제후에 가열 및 인케이싱 스테이션으로부터 챔버로 내부에 타이어가 인케이스된 몰드를 전달하는 수단을 구비하는 타이어 가황처리 장치를 제공한다.
따라서, 몰드 내부에 도입된 타이어를 가황처리하기 위한 장치는 중앙 가열스테이션을 구비하며, 중앙 가열 스테이션은 타이어로 되돌아가려고 하는 열에너지를 몰드에 전달하는데 필요한 시간 동안 몰드를 상기 가열 스테이션에 유지시키고 또한 몰드에 연결가능한 수단을 갖고, 더욱이 몰드로의 에너지를 전달하는 수단으로부터 몰드를 결합하지 않는 부속 대기 챔버로 이동시켜, 그래서 가열 스테이션에서 몰드에 축적되는 열의 작용하에서 가황 반응을 종료시킬 수 있는 수단을 포함한다.
가황 에너지의 전달을 보장하기 위하여 여러 가지 실시예가 가능하다. 하기의 내용은 몰드의 가열을 위해 자기 유도(magnetic induction)를 사용하는 장치에대해 기술하고 있다. 이경우에는 충분히 넓은 부분에서 몰드 내에 와류(eddycurrent)를 형성할 수 있도록 자기 금속 재료인 몰드를 사용할 필요가 있다.
또한, 예를 들어 접촉 가열이나 적외선 방사에 의한 가열과 같은 몰드 가열기술도 고려할 수 있다. 본 발명이 단지 그 원리를 설명하기 위해서 제공된 본 실시예에 전혀 한정되지 않음을 말할 필요도 없다.
기계를 가능한 콤팩트하게 제작하기 위하여, 몰드 내부로의 타이어 도입과 몰드로의 에너지의 부여는 동일 장소에서 실시된다. 이경우에, 몰드에 가황 에너지를 부여할 수 있는 장비가 인케이서 내에 구성되는데 이 인케이서는 몰드가 개방되고 다시 타이어 주위로 폐쇄되는데 필요한 운동을 보장한다.
따라서 가황 에너지는 몰드가 인케이서에 머무르는 동안 몰드에 부여된다. 몰드가 완전히 폐쇄되기 이전에 에너지 전달을 개시하는 것도 가능하다.
본 발명에 의하면, 중앙 설비가 수행하는 기능의 개수를 증대시킬 수 있고, 외부에서 타이어를 둘러싸는 몰드를 거쳐 타이어에 열을 전달하는 것 없이 가황처리 장치의 잔여부를 단순화시킬 수 있다.
제 1 도에는, 가황처리에 필요한 시간 동안 타이어를 수용한 여덟 개의 몰드(1)를 가지는 챔버(5)가 도시되어 있다. 몰드는 하부 셀(10), 상부셀(11) 및, 섹터 링(12)을 갖는다. 상기 셀 및 섹터링에 직접 연결되고 임의의 방법으로 제조되는 추가의 금속 부재가 관련될 수 있으나 본 발명과는 직접 관련이 없다. 몰드(1)는 전체 카루젤 주위에서 원형으로 배치된 여러 위치에서 몰드를 수용할 수 있는 회전식 카루젤(51)로 지지된다. 몰드를 지지하기 위해 카루젤은 반경 방향의 빔(52 : beam)을 갖는데, 이 빔의 각각은 그 단부에서 몰드(1)를 파지할 수 있는클램프(54)가 제공된 슬라이드(52)를 구비한다.
챔버(5)의 벽(50)은 열 손실을 제한할 수 있는 단열재가 제공된다. 챔버(5)내에 합체된 레지스터(56)는 챔버 벽을 통한 열 손실과 몰드(1)를 챔버 내에서 분리 및 삽입하는데 필요한 기간 동안 도어(55)를 개방하므로써 야기되는 열 손실에도 불구하고 챔버내의 온도를 일정한 수준으로 유지할 수 있게 한다. 때때로 몰드가 챔버(5) 내부 온도보다 낮은 온도에서 챔버 내로 도입(되거나 이를 향해 전개)되더라도, 주어진 몰드에 대해 에너지가 선택적으로 변화할 수 없는 일정한 열적 상태로 된다. 또한 몰드가 챔버(5)내에 존재하는 사이의 몰드의 온도, 그외 어떤 파라미터에 관련하여 레지스터(56)의 조절은 행해지지 않는다.
도면부호 3 은 몰드의 운동을 보장할 수 있게 하는 장치, 즉 인케이서를 지칭한다. 이 인케이서는 상부판(32)을 현수하는 상부빔(30)과, 하부판(33)을 지지하는 하부빔(31)을 포함한다. 하부임빔(31)은 상부빔(30)에 대해 이동할 수 있다. 두 개의 빔(30, 31)은 항상 상호 평행하게 유지된다.
각각의 몰드(1)는 자체의 내부 장치를 가지며, 내부 장치는 하부셀과 일체로 질소와 같은 유체에 의해 가압 설치하기 위한 브래더를 포함한다. 하부판(33)은 상기 내부 장치의 구동 수단으로서, 타이어 내에서 브래더를 확대시키며 타이어로부터 후퇴시킬 수 있도록 되어 있다.
측방 아암(34)은 전체 상부판(32) 주위로 원형 배치된다. 이들 아암은 상부판에 대해 수직으로 연장되고 이 상부판으로부터 멀리 또는 함께 반경 방향으로 이동될 수 있다. 측방 아암(34)의 이동은 몰드 섹터를 공동으로 팽창 또는 수축시킬수 있다. 몰드상의 섹터만큼 많은 수의 측방 아암(34)이 있다. 각각의 판(32, 33)은 몰드의 측방 셀들 중 하나에 후크될 수 있는 기구(비도시)를 포함한다. 측방 아암(34)의 할부는 몰딩 표면과 대향하는 측부상에서 몰드 섹터 각각의 후방에 로크 및 언로크될 수 있다. 각각의 측방 아암(34)과 판(32, 33)은 유도 커플링에 의해 몰드로의 열에너지의 전달을 가능케 하는 유동 장치(42)를 구비한다.
제 1 도는 타이어를 구비한 몰드를 챔버(5)내로 도입하거나 가황처리 종료시 챔버(5)로부터 몰드를 분리하는 것에 대응한 가황처리 장치의 운전 사이클의 순간을 도시한다. 두 경우에 몰드는 폐쇄되어 있으며 타이어는 내부에 수용되어 있다.
상기 가황 장치의 조작은 다음과 같다: 몰드(1)가 이제 막 챔버(5)로부터 분리되었다고 가정한다. 하부빔(31)은 하부판(33)이 몰드(1)에 부딪칠 때까지 상승하여 하부셀(10)에 로크된다. 클램프(54)는 몰드(1)를 해제하고 슬라이드(53)는 챔버(5) 내부로 후퇴한다. 하부빔(31)은 몰드(1)가 상부판(32)에 부딪칠 때까지 계속 상승한다. 상부판(32)은 상부셀(11)에 로크된다. 이후 측방 아암(34)은 몰드에 접근하여 대응하는 모든 섹터링(12)상에 로크된다.
미국 특허 제 4,895,692 호에 기재된 형태의 셀프-로킹 몰드가 사용될 수 있다고도 할수 있다. 이는특정한 개방 및 폐쇄 운동을 부과한다. 상세한 사항은 이 특허를 참조하면 될 것이다.
이 단계에서, 몰드(1)는 전체적으로 인케이서(3)에 확고히 고정된다. 인케이서는 타이어 내부 공동의 압력이 감소된 후(브래더의 수축 후) 가황처리된 타이어를 분리하기 위해 몰드(1)를 개방할 수 있을 것이다. 측방 아암(34)은 귀환하며 그각각은 섹터를 운반하고 있다. 이동하는 하부빔(31)이 하강하여 브래킷(35B)에 의해 가황처리된 타이어를 분리할 수 있다. 그래서, 브래킷(35A)이 미가황 타이어를 하부판(33)상에 도입시킬 수 있고, 사이클, 즉 몰드의 폐쇄와 타이어내 브래더의 확대, 몰드의 가열, 슬라이드(53)에 의해 몰드를 파지하여, 챔버(5) 내로의 몰드 도입이 다시 시작된다. 이후 인케이서는 챔버(5)내 정체의 종료시점에 도달한 다음 타이어를 취급하는데 유용하다. 각각의 몰드가 챔버(5)내에 머무는 시간은 가황반응이 일어나는데 필요한 시간에 따라 다르다.
열에너지는 몰드가 가황처리될 타이어를 수용할 때뿐만 아니라 나아가 섹터 및 셀이 인케이서에 의해 조작되자마자 몰드에 가해질 수 있으며, 이로써 가황처리가 막 시작되려는 타이어가 인케이서 내에 머무는 시간을 감소시킨다. 몰드에 의해 수용되는 에너지의 양은 몰드의 소정 지점에서의 온도 측정치 및 사용된 몰드의 열적 거동의 실험 자료에 의거하여 조정된다. 이 에너지는 축적에 의한 가열이다. 몰드의 강한 열적 관성은 상기 가황처리 시스템이 특히 안정적이며 내구적이도록 만든다.
가황처리법은, 각각 다른 상이한 크기의 타이어를 챔버(5)내로 도입할 때도 가능하다. 이러한 경우는, 일정한 경화 시간을 선택할 수 있는 데, 이 시간은 연속적으로 도입되는 모든 몰드에 대해 동일하다. 이후 상기 경화 온도를 조절할 필요가 있는데, 이는 몰드가 유도 장치에 의해 가열되는 온도를 조절하므로써 이루어진다.
이상에서는, 몰드에 에너지를 전달하는 상기의 짧은 기간 동안에 몰드의 온도가 일정하지 않음을 설명하였다. 물론, 상기 언급한 온도 조정은 집중적인 열전달 단계의 특징인 온도 불균일성과는 다른 개념이다. 몰드의 온도를 여러 레벨로 조정하는 것에 대해 언급하면, 각 몰드상의 소정 장소에서의 온도를 의미하는데 이는, 예를 들어 몰드의 외표면과 같은 소정 장소에 위치한(예로서, 몰딩 표면의 반대측부상의 섹터 뒤의) 센서에 의해 측정될 수 있는 온도를 의미한다.
또한 모든 몰드를 항상 동일 온도로 가열하는 것도 선택할 수 있다. 그것은 가황처리 시간을 조정할 필요가 있으며, 이는 몰드(1)를 챔버(5)로부터 몰드가 챔버 내로 도입되었던 순서가 아니라 적절한 순서로 취출하므로써 이루어진다.
물론 상기 두 방법의 조합 사용, 즉 각각의 몰드 형태에 대해 다른 온도를 채택하고 동시에 상기 각각의 몰드 형태에 대해 챔버(5)내의 체류 시간을 달리 조정하는 것이 가능하다.
몰드가 챔버(5)내에 있는 동안 타이어의 내부로부터 열을 계속 가하는 것이바람직할수도 있다. 다른 해결책이 적용될 수도 있다. 예를 들어 열교환 유체를 사용할 수 있으며, 내부 장치는 이러한 충전 유체를 가열 및 교반하는 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 미국 특허 제 4,728,274, 호에 개시된 브래더 형태의 몰드 센터 장치가 사용될 수 있는데, 몰드가 챔버(5)에 머무르는 동안 각 몰드에 접속된 적합한 전기 연결 수단이 연결된다.
제 1 도는 본 발명에 따른 가황처리 장치의 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 몰드 5 : 챔버
10 : 하부셀 11 : 상부셀
32 : 상부판 33 : 하부판
50 : 벽 55 : 도어

Claims (8)

  1. 조립된 몰드부의 몰드 안으로 도입될 타이어를 지지하는 가열 및 인케이싱 스테이션을 구비하는 타이어 가황처리 장치로서,
    상기 가열 및 인케이싱 스테이션은, 몰드내의 미경화 타이어를 둘러싸기 위해 몰드부에 이동 및 결합되는 몰드 폐쇄수단과, 상기 가열 및 인케이싱 스테이션에서 타이어에 부여될 가황처리에 필요한 일부의 열 에너지를 상기 스테이션에서 몰드의 외부에 전달하는 가열 수단과, 하나이상의 몰드를 수용하며 가황 처리에 필요한 시간동안 열손실을 제한하기 위해 주위로부터 단열된 몰드내에 타이어를 유지하기 위해 각각의 몰드가 공급된 챔버와, 몰드 폐쇄 수단의 해제후에 가열 및 인케이싱 스테이션으로부터 챔버로 내부에 타이어가 인케이스된 몰드를 전달하는 수단을 구비하는 타이어 가황처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 적어도 부분적으로 자성 금속 재료로 제조된 몰드를 구비하며, 상기 스테이션에서의 가열수단은 열에너지의 전달을 확실히 하기위해 몰드에 와류를 생성하는 전기 유도 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 타이어 가황처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 에너지 전달시에 상기 전기 유도 장치는 몰드면 대향측상의 몰드의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 타이어 가황처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버는 카루젤 주위에 원형으로 배치된 몰드를 수용 및 운반하는 회전식 카루젤을 구비하는 것을 특징으로 하는 타이어 가황처리 장치.
  5. 타이어를 가황처리하는 타이어 가황처리 방법에 있어서,
    소정 타이어를 상당한 열용량을 갖는 몰드에 도입하고, 몰드의 외부로부터 집중적인 열전달에 의해 타이어에 전해질 강황처리 에너지의 적어도 일부를 몰드에단기간 동안 가열 및 인케이싱 스테이션에 부여하고, 단기간 후에 몰드에 대한 열전달을 종료하는 것을 구비하는 열 전달 단계와,
    상기 가열 및 인케이싱 스테이션으로부터 다수의 몰드를 수용하는 챔버로 타이어를 함유하는 몰드를 이동하는 단계와,
    가황처리에 필요한 시간동안 열 손실을 제한하기 위해 챔버에 의해 주위로부터 단열된 몰드내의 타이어를 유지시키는 단계와,
    상기 가열 및 인케이싱 스테이션에서 순차 타이어를 위해 열전달 단계를 처리하고 종료될 가황 반응을 위해 필요한 시간동안 챔버내의 몰드에 소정 타이어를 유지하는 단계와,
    상기 챔버로부터 가열 및 인케이싱 스테이션으로 그리고 가황반응의 종료시에 몰드로부터 타이어를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 가황처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 연속적인 순차(sequence) 속에서 상이한 치수의 타이어를 가황처리하는데 사용되며, 상기 챔버내의 정체 시간은 모든 타이어에 대해 동일하고, 가황처리 온도는 각 타이어의 크기의 함수로서 조정되는 것을 특징으로 하는 타이어 가황처리 방법.
  7. 제 5 항에 있이서, 연속적인 순차 속에서 상이한 치수의 타이어를 가황 처리하는데 사용되며, 상기 챔버내의 정체 시간은 각 타이어의 크기의 함수로서 조정되고, 가황처리 온도는 모든 타이어에 대해 동일한 것을 특징으로 하는 타이어 가황처리 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 열전달 단계는 몰드의 완전한 폐쇄 이전에 개시되는 것을 특징으로 하는 타이어 가황처리 방법.
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