KR100345413B1 - 고무압연장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 고무압연장치는, 스틸 코드(212)가 인출되는 크릴 룸(210)과, 각각의 외주면이 서로 밀접하게 설치되어 회전되는 압연롤러쌍(122,124;126,128) 사이를 통과하는 고무(132;134)가 스틸 코드(212)에 압연되도록 된 고무압연부(220)를 포함하여 이루어진 고무압연장치에 있어서, 크릴 룸(210)과 고무압연부(220) 사이에, 각각의 외주면이 스틸 코드(212)와 접촉하면서 회전되는 통전롤러(245,246);와, 통전롤러(245,246)의 외주면과 각각 접촉하는 브러쉬(247,248); 및, 브러쉬(247,248)에 전원을 공급하는 전원부(250);로 이루어진 예열부가 설치되어, 고무가 스틸 코드내로 용이하게 침투함에 따라 기계적 강도가 향상되게 된다.

Description

고무압연장치 {Rubber Rolling Apparatus}
본 발명은 타이어의 제조에 있어서 스틸 코드(steel cord)에 고무를 압연하는 고무압연장치에 관한 것으로서, 특히 스틸 코드에 일정한 두께와 폭으로 고무를 압연하여 타이어의 카카스(carcass)나 벨트 등을 제조하는 장치에 관한 것이다.
카카스는 타이어의 내압을 유지하는 강도층으로서, 타이어의 골격을 이루는 내측 부분을 지칭하는데, 타이어에서 트레드, 사이드 월, 브레카 및 벨트를 제외한 코드층을 말한다. 이 카카스에서 트레드까지의 중간 코드층을 래디얼 타이어에서는 벨트층이라 부르며, 타이어의 강도를 높여 노면으로부터의 충격을 견디게 하는 역할을 한다.
이 카카스와 벨트는 래디얼 타이어의 강도 유지에 있어서 매우 중요한 부분으로서, 일반적으로 스틸 코드에 일정한 두께와 폭으로 고무를 압연하여 제조된다.
도 1은 스틸 코드에 고무를 압연하는 종래의 장치를 나타내는 개략도이다. 도 1을 참조하면, 고무가 압연될 스틸 코드(112)는 온도와 습도가 일정하게 제어되는 크릴 룸(110; creel room)에 보관되는데, 이 크릴 룸(110)으로부터 인출된 스틸 코드(112)는 컨베이어 벨트 등에 의해 도 1의 A방향으로 고무압연부(120)에 이송된다.
고무압연부(120)내에서는 각각의 외주면이 서로 밀접하게 설치되어 회전되는 압연롤러쌍(122,124;126,128) 사이로 고무(132;134)가 통과하도록 되어 있는 바, 도면에서는 이들 압연롤러쌍(122,124;126,128)이 스틸 코드(112)의 상·하로 서로 마주보게 설치되어 있고, 이 중 2개의 압연롤러(122;126)는 스틸 코드(112)의 상·하에 인접하게 설치되어 있다. 압연될 고무(132)는 위쪽의 압연롤러쌍(122,124) 사이에 투입되며, 이 중 하나의 압연롤러(122)는 시계방향인 B방향으로 그리고 다른 압연롤러(124)는 반시계방향으로 회전함에 따라 고무(132)는 A방향으로 진행하는 스틸 코드(112)의 위쪽에 압연되는데, 참조번호 136은 스틸 코드(112)의 위쪽에 압연된 고무를 나타낸다.
한편, 이와 동시에 아래쪽의 압연롤러쌍(126,128) 사이에도 고무(134)가 투입되며, 이 중 하나의 압연롤러(126)는 반시계방향인 C방향으로 그리고 다른 압연롤러(128)는 시계방향으로 회전함에 따라 고무(134)는 A방향으로 진행하는 스틸 코드(112)의 아래쪽에 압연되는데, 여기서 참조번호 138은 스틸 코드(112)의 아래쪽에 압연된 고무를 나타낸다.
이와 같은 종래의 고무압연장치에 있어서, 고무(132;134)가 고온으로 가열된 상태에서 압연롤러쌍(122,124;126,128) 사이를 통과하게 되어 있으므로 고무압연부(120)의 온도는 크릴 룸(110)의 온도보다 훨씬 높다. 이에 따라, 고무압연부(120)로 인입되는 스틸 코드(112)에는 더운 공기와의 접촉으로 인해 결로현상이 발생되고, 스틸 코드(112)의 표면에는 육안으로는 확인이 불가능한 이슬방울들이 맺히게 된다.
결국, 이러한 결로현상은 스틸 코드(112)와 이 스틸 코드(112)에 압연되는 고무(136;138) 사이의 계면접착력을 저하시키고, 고무(136;138)가 스틸 코드(112)내로 침투하는 흐름성을 방해하게 됨으로써, 결과적으로는 카카스나 벨트의 내구성 또는 재생성을 저해하게 된다.
또한, 결로현상이 발생하지 않더라도, 차가운 스틸 코드(112)에 고온의 고무(136;138)가 접촉되는 경우, 접촉되는 계면의 고무(136;138)는 단시간에 냉각되어 일정한 형태로 꼬여 있는 스틸 코드(112)의 내부로 용이하게 침투하지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 고무와 스틸 코드 사이의 계면접착력을 증가시키는 한편 압연된 고무가 스틸 코드내로 용이하게 침투할 수 있도록 하여, 여러 과정을 거치는 카카스나 벨트 등의 타이어 반제품의 변형을 최소화할 수 있는 고무압연장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 고무압연장치를 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 고무압연장치를 나타내는 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110, 210:크릴 룸 112, 212:스틸 코드
120, 220:고무압연부 122, 124, 126, 128:압연롤러
132, 134:고무 136, 138:스틸 코드에 압연된 고무
242, 243:텐션롤러 245, 246:통전롤러
247, 248:브러쉬 250:전원부
260:전원제어부
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 고무압연장치는, 스틸 코드가 인출되는 크릴 룸과, 각각의 외주면이 서로 밀접하게 설치되어 회전되는 압연롤러쌍 사이를 통과하는 고무가 스틸 코드에 압연되도록 된 고무압연부를 포함하여 이루어진 고무압연장치에 있어서, 크릴 룸과 고무압연부 사이에, 각각의 외주면이 스틸 코드와 접촉하면서 회전되는 통전롤러;와, 이 통전롤러의 외주면과 각각 접촉하는 브러쉬; 및, 이 브러쉬에 전원을 공급하는 전원부;로 이루어진 예열부가 설치되어 있다.
또, 예열부는 스틸 코드의 장력을 조절하기 위한 적어도 하나의 텐션롤러를 더 구비하고, 적어도 하나의 텐션롤러가 통전롤러의 바깥쪽에 각각 하나씩 설치된다. 그리고, 통전롤러의 폭은 스틸 코드의 폭보다 넓게 되어 있다.
이하 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 따른 고무압연장치의 구성과 작동방법을 상세히 설명한다. 이하의 설명에서, 방향을 지시하는 용어를 사용하여 부재들의 위치를 나타내게 되지만 이는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐이고 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아님을 밝혀둔다.
도 2는 본 발명에 따른 고무압연장치를 나타내는 개략도로서, 본 발명의 고무압연장치는 크릴룸(210)과 고무압연부(220) 사이에 스틸 코드(212)를 전기적으로 예열하는 예열부가 설치되어 있다. 크릴 룸(210)과 고무압연부(220)는 종래의 것과 동일하므로, 중복을 피하기 위하여 그 설명을 생략한다.
상기 예열부는 통전롤러(245,246)와 브러쉬(247,248) 및 전원부(250)로 이루어진다. 통전롤러(245,246)는 각각의 외주면이 스틸 코드(212)와 접촉하면서 회전되는 바, 도면에서는 스틸 코드(212)의 아래쪽에 서로 소정의 거리만큼 떨어져서 설치되어 있다. 이 통전롤러(245,246)는 스틸 코드(212)에 전류를 흘릴 수 있도록 도전성 재질, 바람직하게는 비교적 저렴하면서도 저항이 낮은 구리로 형성되고, 그 폭을 스틸 코드(212)의 폭보다 넓게 형성하는 것이 바람직하다.
도면에 도시하지는 않았으나, 통전롤러(245,246)는 회전이 자유롭게 축지지된다. 이에 따라, 스틸 코드(212)가 크릴 룸(210)으로부터 고무압연부(220)로 이송됨과 동시에 스틸 코드(212)의 아래쪽에 설치된 통전롤러(245,246)가 회전됨에 따라, 스틸 코드(212)는 통전롤러(245,246)의 저항을 받지 않고 고무압연부(220)로 이송될 수 있다.
만약 통전롤러(245,246)의 외주면과 스틸 코드(212) 사이에 확실한 접촉이 이루어지지 않으면, 통전롤러(245,246)로부터 스틸 코드(212)로 흐르는 전류의 흐름성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는 통전롤러(245,246)와 스틸 코드(212)의 접촉을 확실히 하기 위하여, 통전롤러(245,246)의 바깥쪽, 즉 도면에서 우측에 있는 통전롤러(245)의 우측과, 좌측에 있는 통전롤러(246)의 좌측에 텐션롤러(242,243)가 각각 설치되는데, 이 텐션롤러(242,243)는 스틸 코드(212)의 위쪽에 설치되어 스틸 코드(212)를 아래로 누르게 된다. 이 때, 스틸 코드(212)가 크릴 룸(210)으로부터 고무압연부(220)로 이동하는 것을 방해하지 않도록, 적어도 하나의 텐션롤러(242,243)를 배치함으로써 스틸 코드(212)를 아래로 누르는 힘을 적절히 조절할 수 있다. 도면에는 상세히 도시되지 않았으나, 텐션롤러(242,243)도 통전롤러(245,246)와 마찬가지로 회전이 자유롭게 축지지되며, 이에 따라 스틸 코드(212)는 텐션롤러(242,243)의 저항을 받지 않고 고무압연부(220)로 이송될 수 있다.
브러쉬(247,248)는 각각 통전롤러(245,246)의 외주면과 접촉하도록 설치되며, 통전롤러(245,246)와 마찬가지로 예컨대 구리와 같은 도전성 재질로 구성된다. 하나의 브러쉬(247)는 전원부(250)의 (-) 단자에 연결되고, 다른 하나의 브러쉬(248)는 전원부(250)의 (+) 단자에 연결되어 있으나, 이와 반대로 연결될 수도 있다. 따라서, 전원부(250)로부터 제공되는 전류는 브러쉬(247,248)를 통하여 통전롤러(245,246)로 흐르게 된다.
도 2에서, 참조번호 260은 변압기가 내장된 전원제어부를 나타내는 바, 이 전원제어부(260)는 전원부(250)를 제어하여 고압의 전원을 감전의 위험이 없는 저전압 수준으로 낮추게 되며, 전원부(250)로부터 공급되는 전류량이 소정의 값을 유지하도록, 또는 원하는 전류범위내에서 가변되도록 전원부(250)를 제어한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 고무압연장치에 따르면, 전원부(250)로부터 공급된 전류는 하나의 통전롤러(245)로부터 스틸 코드(212)를 거쳐 다른 하나의 통전롤러(246)로, 또는 이와 반대방향으로 흐르게 된다. 따라서, 통전롤러(245,246) 사이에 있는 스틸 코드(212) 부분에서는 열이 발생하며, 그 결과 스틸 코드(212)는 고무압연부(220)로 진입하기 전에 예열되는데, 이 때의 발열량은 공지된 바와 같이 전원부(250)로부터 공급되는 전류가 증가함에 따라 증가한다.
이상에서 통전롤러(245,246)가 스틸 코드(212)의 아래쪽에 배치되고 텐션롤러(242,243)가 스틸 코드(212)의 위쪽에 배치되는 구조에 대하여 설명하였으나, 이와는 반대로 통전롤러(245,246)가 스틸 코드(212)의 위쪽에 배치되고 텐션롤러(242,243)가 아래쪽에 배치될 수도 있다.
한편, 스틸 코드(212)는 여러가지 방식으로 예열될 수 있으나, 그 중 직접전류 통과방식이 예열온도를 제어하기 용이하고 효율이 높기 때문에 본 발명에서는 상술한 바와 같이 직접전류 통과방식을 채택하고 있다. 그러나, 당업자라면 상술한 직접전류 통과방식 외에도 예컨대 전기로나 적외선 램프 방식 등의 다양한 변형이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
비교예
표 1에서 샘플 1은 종래의 방식에 따라 스틸 코드(212)를 예열하지 않고 고무압연부(220)에서 스틸 코드(212)에 고무(136;138)를 압연한 반제품이고, 샘플 2 내지 샘플 5는 본 발명에 따라 전원부(250)로부터 공급되는 전류를 달리하면서 스틸 코드(212)를 각각 77℃, 82℃, 95℃, 105℃로 예열한 후 고무압연부(220)에서 스틸 코드(212)에 고무(136;138)를 압연한 반제품들이다. 이와 같이, 예열없이 고무(136;138)를 압연한 샘플 1과, 예열온도를 달리하면서 고무(136;138)를 압연한 샘플 2 내지 샘플 5의 기계적 강도를 확인하기 위하여 각 샘플의 모듈러스를 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 정리하였다. 여기에서 모듈러스란 시료에 외력이 가해질 때 변형에 저항하는 정도를 나타내는 값으로서, 본 비교예에서는 각 샘플을 200% 신장시킨 경우의 모듈러스(200% 모듈러스)와 300% 신장시킨 경우의 모듈러스(300% 모듈러스)를 측정하였다. 이와 같은 모듈러스는 그 값이 커질수록 변형에 저항하는 정도가 크다는 것을 의미한다.
표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 예열된 스틸 코드(212)에 압연된 고무(136;138)의 모듈러스는 종래의 방식과 같이 예열하지 않은 스틸 코드(212)에 압연된 고무(136;138)의 모듈러스에 비하여 현저히 증가함을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 스틸 코드(212)를 예열한 후 고무(136;138)를 압연하게 되면, 기계적 강도가 개선된다는 것을 알 수 있다. 특히, 표 1에 따르면, 예열온도가 높을수록 스틸 코드(212)에 압연되는 고무(136;138)의 변형에 저항하는 정도가 커지는 것을 알 수 있다. 이는 이미 설명한 바와 같이, 스틸 코드(212)에 결로현상이 생기는 것을 방지하여 고무(136;138)와 스틸 코드(212) 사이의 계면접착력이 증가하며, 압연되는 고무(136;138)가 일정한 형태로 꼬여 있는 스틸 코드(212)의 내부로 용이하게 침투되기 때문인 것으로 보인다.
기계적 강도의 비교
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고무압연장치에 따라 스틸 코드를 예열시킨 후 이 스틸 코드에 고무를 압연하여 제조되는 카카스나 벨트는, 고무와 스틸 코드 사이의 계면접착력이 증가되고 고무가 스틸 코드내로 용이하게 침투하게 되어 기계적 강도가 향상된다. 따라서, 여러 공정을 거치는 카카스나 벨트 등의 타이어 반제품의 변형을 최소화하여, 카카스나 벨트의 내구성 및 재생성을 개선시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 스틸 코드(212)가 인출되는 크릴 룸(210)과, 각각의 외주면이 서로 밀접하게 설치되어 회전되는 압연롤러쌍(122,124;126,128) 사이를 통과하는 고무(132;134)가 상기 스틸 코드(212)에 압연되도록 된 고무압연부(220)를 포함하여 이루어진 고무압연장치에 있어서,
    상기 크릴 룸(210)과 고무압연부(220) 사이에, 각각의 외주면이 상기 스틸 코드(212)와 접촉하면서 회전되는 통전롤러(245,246);와, 상기 통전롤러(245,246)의 외주면과 각각 접촉하는 브러쉬(247,248); 및, 상기 브러쉬(247,248)에 전원을 공급하는 전원부(250);로 이루어진 예열부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고무압연장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 예열부는 스틸 코드(212)의 장력을 조절하기 위한 적어도 하나의 텐션롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고무압연장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 텐션롤러는 상기 통전롤러(245,246)의 바깥쪽에 각각 하나씩 설치되는 것을 특징으로 하는 고무압연장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 통전롤러(245,246)의 폭은 상기 스틸 코드(212)의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 고무압연장치.
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