KR100559201B1

KR100559201B1 - 고무 냉각라인을 갖는 다중 개방형 밀 혼합장치

Info

Publication number: KR100559201B1
Application number: KR1020030078900A
Authority: KR
Inventors: 강창환
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2003-11-08
Filing date: 2003-11-08
Publication date: 2006-03-10
Also published as: KR20050044987A

Abstract

본 발명은 타이어용 고무를 제조할 때 고무시트의 전단력 증가에 따른 재 내림 효과 상승과 유황 배합시 발생할 수 있는 용해 파쇄(Melt fracture) 현상을 방지하는 고무냉각 라인을 갖춘 다중 개방형 밀 혼합장치에 관한 것으로, 마스터 배치용 믹서(1)에서 혼합된 고무를 밀 혼합장치(2) 또는 롤러다이(3)를 이용하여 고무 시트화 하여 제 1, 2, 3 운반 컨베이어들(4, 5, 6)과 개방 밀(7)을 거쳐 타이어 재료인 반제품 시트를 제조하는 정련 공정의 밀 혼합장치에 있어서, 상기 제 1 운반 컨베이어(4)에는 냉각수 디핑부(8)와 1쌍의 스폰지 롤(9) 및 블로워(10)가 설치되고, 제 2 운반 컨베이어(5)는 다수의 개방 밀(7)에 고무시트 들을 병렬 공급하며, 이 고무시트는 제 3 운반 컨베이어(6)를 통해 시트 롤(11)과 배치 오프기(12)를 거쳐 혼합 배출되어 진다.

Description

고무 냉각라인을 갖는 다중 개방형 밀 혼합장치{Multi open type mill apparatus having rubber cooling line}

도 1은 본 발명에 따른 고무 냉각라인을 갖는 다중 개방형 밀 혼합장치의 전체 구성도,

도 2는 종래 장치로서, 도 1에 대응되는 구성도 이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 마스터 배치용 믹서, 2 : 밀 혼합장치,

3 : 롤러다이, 4, 5, 6 : 운반 컨베이어,

7 : 개방 밀(Mill), 8 : 냉각수 디핑부,

9 : 스폰지 롤, 10 : 블로워,

11 : 시트 롤, 12 : 배치 오프기.

본 발명은 타이어용 고무를 제조할 때 고무시트의 전단력 증가에 따른 재 내림 효과 상승과 유황 배합시 발생할 수 있는 용해 파쇄(Melt fracture) 현상을 방지하는 고무냉각 라인을 갖춘 다중 개방형 밀 혼합장치에 관한 것이다.

통상 타이어를 제조하는데 있어 첫 번째 공정인 정련 공정은 타이어 제조에 필요한 각종 원료를 혼합해서 타이어에 사용되는 각종의 고무를 배합해 내는 것으로, 즉 이러한 정련 공정은 타이어를 구성하는 트레드, 사이드 월, 비드 등의 각 부위별에 해당하는 컴파운드(Compound)를 제조하기 위해서는 필요한 원료들을 서로 혼합하는 단계에서 유황 배합까지 여러 단계를 거쳐야 하는데, 이러한 단계들은 고무(천연고무 또는 합성고무)와 보강재(실리카 또는 카본블랙) 및 노방제, 가공조제 등을 배합하는 단계(Non-Pro step)와, 압출 등의 후 가공성을 위한 재 내림 단계(Remill step) 및, 가황제 등을 혼합하는 유황 배합단계(Final step)로 구분할 수 있다.

일반적인 타이어용 고무 혼합시스템은 상기에서 열거한 혼합단계 중 최소한 2 또는 3단계 이상을 수행해야 하는 다단계(Multi-stage) 방식인 회분식(Batch식) 방식이 종래부터 사용되어 왔으며, 이러한 방식은 유황 배합단계까지 여러 단계를 거쳐야 하기에 작업시간과 에너지가 많이 소비될 뿐만 아니라 노동력 손실이 많았다.

또한 여러 단계를 거침에 따라 각 단계에서 발생할 수 있는 공정오차로 인해 물성 균일화에 한계가 있어서, 이러한 단점들을 극복하고자 원료에서 유황배합까지 2~3 단계 이상을 거쳐야 하는 기존 방식을 탈피하여 한 단계로 상술한 모든 단계를 수행함에 따라 생산성 향상과 물성 균일화를 확보할 수 있는 연속 배합을 위한 혼합시스템이 종래에도 제안되었다.

그 중 하나가 미국특허 제5,183,640호 인데, 이 특허기술은 마스터 배치용 및 유황 배합용 믹서 2개를 상하로 일체화시킨 것으로, 상부의 마스터 배치용 믹서에서는 고무 및 보강제 등을 혼합하고, 하부의 유황 배합용 믹서에서는 유황, 촉진제 등의 가황제를 혼합하는 과정을 수행하도록 되어 있다.

그러나 마스터 배치용 믹서에서 배출되는 고무온도는 약150℃ 이상이기에 하부의 유황 배합용 믹서에서 유황배합에 필요한 약 100℃ 온도까지 도달되기에는 시간적인 제약이 있으며, 100℃ 이상의 온도에서 유황을 투입하는 것이 부적절하기에 단일단계로 사용하기에는 제한적인 문제점이 있었다.

또한 실질적으로 이러한 믹서는 하부의 유황 배합용 믹서를 가류제 배합 대신 재 내림 및 반응 제어용으로 사용할 수 있는데, 온도에 민감한 실리카 컴파운드의 배합에 적합하며, 상부의 마스터 배치용 믹서에서 실리카 분산 기능을 수행하고, 하부의 유황 배합믹서에서 가황제를 첨가하지 않고 반응 제어용으로 사용하여 저온에서 장시간 동안 충분한 실란화(Silanization) 반응을 진행시킬 수 있기에 실리카 컴파운드 배합에 유리한 장점을 가지고 있었다.

종래 다른 기술은 미국특허 제5,626,420호의 압출기 형식의 연속 배합장치로, 일반적인 고무용 압출기에 비해 길이가 길고 연속배합을 위해 마스터 배치용 구간과 유황배합 구간으로 구분되어 있으며, 압출기 상부에서 해당구간에 필요한 원료들을 압출기로 투입할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같은 특허기술은 원료로부터 컴파운드 제조까지 압출기 형태의 혼합기를 이용하여 한 단계로 혼합할 수 있기에 생산성 향상 측면에서는 획기적인 기술이지만, 이러한 압출기는 원료고무를 파우더 형태로 사용해야 하고 압출기용 이중 스크류를 사용하기에 탄성도가 높은 원료고무 배합에는 충분한 전단력 부여가 제한적이어서 지금까지 개발단계로 진행중 이었다.

한편, 또 다른 기술인 대한민국 공개특허 제2001-0105648호의 혼합시스템은 마스터 배치용 믹서 및 유황 배합용 믹서가 하나의 일련 작업라인에 놓여 있는데, 도 2에서와 같이 마스터 배치용 믹서(101)에서 방출된 고무는 1차 운송 컨베이어(104)를 따라 화살표 방향으로 운반되어 다수의 개방 밀(107)로 2차 운송 컨베이어(105)를 통해 순서대로 통과하고, 마지막 순번의 개방 밀에서 비교적 길이가 긴 3차 운송 컨베이어(106)를 통해 유황 배합용 믹서(113)로 이송된다.

그리고 3차 운송 컨베이어(106)를 거친 시트고무를 유황 배합용 믹서(113)로 투입하기 전에 계량기(114)에 의해 계량되며, 유황 배합용 믹서(113)에 의해 유황 배합되어 지지만, 이러한 종래 혼합시스템은 믹서가 2대 필요하고 마스터 배치용 제조라인과 유황 배합용 제조라인이 일렬로 되어 있기에 제조라인 자체가 상대적으로 길어져 설비 레이아웃의 공간이 과다하게 필요될 뿐만 아니라, 다수의 개방 밀(107)로 2차 운송 컨베이어(105)를 통해 순서대로 통과해야 하고 유황 배합용 믹서(113)에 투입전 각 배치별 계량기(114)로 계량해야 하는 등 공정의 번거로움이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 단일 믹서만 사용하여 고무시트의 재 내림 효과와 유황배합을 모두 수행하기에 공정의 단순화와 작업 용이성 확보 및 생산성 향상이 이루어지는 고무 냉각라인을 갖 는 다중 개방형 밀 혼합장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 마스터 배치용 믹서에서 혼합된 고무를 밀 혼합장치 또는 롤러 다이를 이용하여 고무 시트화 하여 운반 컨베이어들과 개방 밀을 거쳐 타이어 재료인 반제품 시트를 제조하는 정련 공정의 밀 혼합장치에 있어서, 상기 제 1 운반 컨베이어에는 냉각수 디핑부와 1쌍의 스폰지 롤 및 블로워가 설치되고 제 2 운반 컨베이어는 다수의 개방 밀에 고무시트 들을 병렬 공급하며, 이 고무시트는 제 3 운반 컨베이어를 통해 시트 롤과 배치 오프기(Batch off machine)를 거쳐 혼합 배출되어진다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시 도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 고무 냉각라인을 갖는 다중 개방 밀 혼합장치의 전체 구성도 이다.

본 발명은 마스터 배치용 믹서(1)에서 혼합된 고무를 밀 혼합장치(2) 또는 롤러다이(3)를 이용하여 고무 시트화 하여 제 1, 2, 3 운반 컨베이어(4, 5, 6)들과 개방 밀(7)을 거쳐 타이어 재료인 반제품 시트를 제조하는 정련 공정의 밀 혼합장치에 있어서, 상기 제 1 운반 컨베이어(4)에는 냉각수 디핑부(8)와 1쌍의 스폰지 롤(9) 및 블로워(10)가 설치되고, 제 2 운반 컨베이어(5)는 다수의 개방 밀(7)에 고무시트 들을 병렬 공급하며, 이 고무시트는 제 3 운반 컨베이어(6)를 통해 시트 롤(11)과 배치 오프기(12)를 거쳐 혼합 배출되어진다.

즉, 본 발명은 상기 마스터 배치용 믹서(1)에서 배합된 고무가 개방형 밀 혼합장치(2) 또는 롤러다이(3)를 이용하여 시트화 된 후, 제 1 운반 컨베이어(4)를 이용해 2번째 개방형 밀 혼합장치인 다수의 개방 밀(7, 대략 4대~6대 정도)로 이송하기 전 이 고무시트의 냉각을 위해 냉각수 디핑부(8)와 이 고무시트에 묻은 냉각수를 처리하기 위해 스폰지 롤(9) 및 블로워(10)를 거치도록 되어 있다.

이렇게 상기 제 2 운반 컨베이어(5)에 의해 운반되어 2번째 개방 밀(7)들로 이송된 고무시트는 각 컴파운드 별로 정해진 일정 시간동안 밀링 작업이 되면서 마스터 배치형태로 제조된 가류제들을 투입하여 유황배합을 수행한 다음, 시트 밀(11)과 배치 오프기(12) 및 계량기(14)로 이송된다.

한편, 본 발명에서 상기 냉각수 디핑부(8)를 설치하지 않고 냉각수 스프레이 방식과 험 덕트(Hume duct)를 채택한 경우, 고무시트의 스프레이된 수분이 이 험 덕트에서 제거되므로 스폰지 롤(9)과 블로워(10)를 설치하지 않아도 된다.

상기와 같은 본 발명은 1번째 개방형 밀 혼합장치(2) 또는 롤러다이(3)에서 시트 되어 나온 고무를 2번째 개방 밀(7)로 투입 전까지 이 고무시트의 온도를 낮출 수 있도록 냉각장치를 갖추고 있다.

통상 상기 마스터 배치용 믹서(1)에서 배출된 고무온도는 약 150℃ 이상으로, 이러한 고온의 고무가 2번째 개방 밀(7)로 투입되면 이 개방 밀(7) 자체에서 많은 열량을 고무로부터 제거해야 하는데, 생산공정에서 배치당 주어진 한계시간 동안 약 100℃ 이하로 유황 배합가공에 적합하게 고무온도를 낮추기에는 한정적이다.

또한 제한된 시간 내에 고무온도가 100℃ 정도로 낮아진다 하더라도 마스터 배치 투입시 용해 파쇄(Melt fracture) 현상이 발생할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해서는 약 80℃ 정도로 고무온도를 더욱 낮추어야 하기에 밀에서 전단력을 받아 발생되는 고무자체의 점성열(Viscous heating)을 고려한다면 주어진 일정 시간동안 목표 온도까지 도달은 더욱 제한적이다.

따라서 본 발명은 이러한 제한적 요소를 극복하고자 마스터 배치용 믹서(1)에서 배출된 고무가 상기 냉각수 장치를 거치게 함으로서 2번째 개방 밀(7)로 투입 하기전 고무로부터 충분한 열량을 제거할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 고무 냉각라인을 갖는 다중 개방형 밀 혼합장치는 타이어 정련 공정에서 고무시트의 전단력 증가에 따른 재 내림 효과 상승과 유황 배합시 발생할 수 있는 용해 파쇄(Melt fracture) 현상을 방지하는 효과를 지닌다.

Claims

마스터 배치용 믹서(1)에서 혼합된 고무를 밀 혼합장치(2) 또는 롤러다이(3)를 이용하여 고무 시트화 하여 제 1, 2, 3 운반 컨베이어들(4, 5, 6)들과 개방 밀(7)을 거쳐 타이어 재료인 반제품 시트를 제조하는 정련 공정의 밀 혼합장치에 있어서,

상기 제 1 운반 컨베이어(4)에는 냉각수 디핑부(8)와 1쌍의 스폰지 롤(9) 및 블로워(10)가 설치되고, 제 2 운반 컨베이어(5)는 다수의 개방 밀(7)에 고무시트 들을 병렬 공급하며, 이 고무시트는 제 3 운반 컨베이어(6)를 통해 시트 롤(11)과 배치 오프기(12)를 거쳐 혼합 배출되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 고무 냉각라인을 갖는 다중 개방형 밀 혼합장치.