KR100788072B1 - 그린타이어 예열방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 가류 공정에서 그린타이어의 반응 초기 온도를 상승시켜 가류 반응속도를 개선하기 위한 예열방법에 관한 발명이다. 그린타이어의 예열 공정을 거침으로써 가류 반응시간 감소를 통한 생산성 향상 및 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따른 그린타이어의 예열방법은 가류공정에 사용되는 열원매체를 사용하며 종래의 가류용 브레다를 사용한다는 것을 특징으로 한다. 또한 PLC 제어시스템을 이용하여 상기 예열과정을 자동화시킬 수 있다.

그린타이어, 예열, 가류 브레다

Description

그린타이어 예열방법{GREENTIRE PREHEATING METHOD}

도 1은 예열과정의 유무에 따른 가류공정 필요시간에 따른 비교그래프.

도 2는 가류공정 중의 가류 금형 및 장착된 그린타이어의 단면도.

도 3은 예열 및 가류 시스템 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 예열 시스템 구성 단면도.

<도면부호>

1: 그린타이어

2: 상부 금형

3: 브레다

4: 하부 금형

10: 가류기

13: 로더핑거

15: 가류기 로더

20: 예열장치

30: 열원매체 공급부

33: 보호막

34: 온도센서

35: PLC 제어장치

타이어를 제조함에 있어서, 원재료인 천연고무에 흑색안료의 일종인 카본블랙(Carbon Black)과 황(Sulfur) 및 그 외 여러 가지 약품을 혼합시킨 배합고무를 압출하거나, 이 배합고무를 코드나 비드와이어 등에 토핑하는 압연공정을 거쳐 재단된 여러 가지 반제품을 조합하는 성형공정을 거치면 그린케이스(그린타이어)가 생산된다. 그리고, 이러한 그린케이스는 형틀 역할을 하는 금형에 넣어 열과 압력을 가하여 소정의 시간이 경과되도록 하는 공정을 거치게 되면 탄성을 가진 타이어로 완성된다. 이와 같이 반제품형태의 그린케이스를 완성시키는 공정을 가류공정이라고 한다.

가류공정에는 금형을 내부에 장착하고서 그린타이어를 가열시키는 가류기가 사용된다. 가류는 그린케이스를 가압, 가온시켜 고무에 혼합한 유황과 탄소를 완전히 경화시키는 공정이다. 이러한 가류공정을 수행하기 위한 가류장치에는 그린케이스 내부에 열과 압력을 공급하여 그린케이스를 금형에 밀착시키기 위하여 에어백 또는 브레다(Bladder)가 설치되어 있으며, 그린케이스가 설치되는 금형에는 열을 공급하여 이를 가열시키는 장치가 설치되어 있다. 가류에 사용되는 열매체로 3∼4.5Kg/㎤의 압력을 가지는 수증기 등을 공급함으로써 그린케이스를 가류하여 타이어로 형성시키게 된다.

상기와 같이 그린타이어를 가류하는 종래의 가류공정에서는 가류기에 장착된 금형은 그린타이어를 가열할 때에, 가류에 필요한 온도까지 상승하는데는 대략 1 내지 2시간정도가 걸리게 된다. 즉, 가류시에 그린타이어가 가류에 필요한 온도가지 상승되기까지 많은 시간이 소요되므로, 그린타이어를 금형에 장착과 동시에 가류할 수 없으므로, 그린타이어의 가류 작업이 지연되어 자연히 생산성이 떨어지는 단점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 가류기에 장착될 그린타이어를 가류반응 온도 근방의 온도까지 미리 예열할 필요가 있으며, 이를 예열과정이라고 한다.

도 1은 가류 공정에서 예열과정을 거친 경우와 그렇지 않은 경우의 그린타이어의 가류시간에 대한 그래프이다. 일반적으로 차량용 공기입 타이어의 가류는 150℃ 내지 200℃에서 이루어지는 것이 일반적이다. 따라서, 그린타이어가 금형 내부에서 상기 온도에 도달하기 전까지는 가류가 진행되지 않는다. 도 1의 그래프(200)은 예열과정 없이 상온의 그린타이어를 가류하는 경우의 그래프이며, 그래프(100)은 100℃까지 예열된 그린타이어를 가류하는 모습을 도시한다.

가류는 일정온도에 도달한 상태에서 가류가 진행되기 위한 일정 시간이 소요된다. 그리고 냉각시간이 필요하기 때문에 예열과정을 거친 그린타이어는 도시된 시간(300) 만큼의 이득을 볼 수 있다. 공정을 단축시킨다는 점에서 큰 의의가 있다.

따라서, 그린타이어의 예열과정은 타이어의 생산성을 높이기 위해서 필요한 과정이며, 그 방법에 대한 다양한 논의가 전개되었다.

예열과정에 대한 종래기술을 검토하면 아래와 같다.

특허번호 10-0298797호에는 그린타이어가 가류금형에 투입되기 전에 그린타이어를 예열하기 위한 새로운 열원으로서 고온의 공기가 사용되고, 가류금형의 로더(loader)에 직접 그린타이어 예열장치가 설치되는 것에 관한 것으로서, 그린타이어가 균일하게 가열되고, 그린타이어의 가류시간이 단축되고 또한 그린타이어 예열장치가 공개된 바 있다. 또한 출원번호 10-2003-0070091호에는 원적외선을 이용한 예열장치 등이 소개되었다. 이외에도 마이크로 웨이브 등을 이용하여 그린케이스를 예열하는 방법 등이 소개되었다.

그러나, 그린타이어의 예열은 타이어 공정에서 사용상 편의가 확보되어야 한다는 특성 및 별도 설비 투자비가 적어야 된다는 현실적인 요구 때문에 실용화된 기술은 거의 없다

본 발명은 그린케이스의 예열방법에 있어서, 별도의 고가의 설비를 요구하지 않는 그린케이스의 예열방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 즉, 가류에 사용되는 열원매체에 변경을 가하지 아니하고 가류공정에 사용되는 열원 매체를 사용하여 그린타이어를 예열하는 그린타이어의 예열방법을 제시하는 것이 본 발명의 기술적인 과제이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 그린타이어의 예열방법은 승강 및 회전되어 그린타이어를 가류 금형 내부로 로딩시키거나 언로딩시키는 로더 암(loader arm, 12) 및 상기 로더암(12)의 선단부에 장착되고 그린타이어의 상단 비드부에 삽입되는 로더핑거(loader finger, 13)를 포함하는 가류기 로더(15)에 의하여 그린타이어를 예열장치로 운반하는 단계;

상기 그린타이어 내부에 브레다(3)를 장착하는 단계;

상기 브레다에 열원 공급부로부터 포화 수증기를 공급하는 단계; 및

상기 브레다의 내부를 상기 압력에서 유지하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 포화수증기압의 압력은 0.2~2.0 kg/㎠ 범위인 것이 바람직하다.

또한, 상기 브레다의 내부를 상기 압력에서 유지하는 단계는 그린타이어의 외부에 설치된 온도센서(34)에 의하여 측정된 그린타이어의 외표면 온도를 측정하고, 이를 입력신호로 하여, 열원매체 공급부(30)로부터 상기 브레다 내부에 수증기를 공급하는 것을 차단하도록 프로그램화된 PLC 제어장치에 의하여 해제되는 것이 바람직하다.

이하 도면과 함께 본 발명에 따른 그린타이어 예열방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 종래의 일반적인 가류기의 모습의 단면도이다. 도 2는 현재 가류 중인 가류기(10)의 단면을 도시하고 있다. 그린타이어(1)는 가류기 내부의 상부금형(2)과 하부금형(4) 내부에 장착되고, 팽창된 가류 브레다(3) 내부는 고온 고압의 유체에 의하여 가열되며, 상하부 금형 역시 동시에 가열되어 그린타이어의 가류가 진행된다.

가류 공정의 경우, 가류 브레다에 열매체로 3∼4.5Kg/㎤의 압력을 가지는 수증기 등을 공급함으로써 그린케이스를 가류하여 타이어로 형성시키게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 그린타이어 예열방법에 사용되는 예열장치(20)와 가류기와의 관계를 도시하는 개략도이다. 가류기에는 가류 브레다 이외에도 상부금형과 하부 금형이 필요하지만 본 발명에 따른 그린타이어 예열방법에 사용되는 예열장치(20)에는 가류에 필요한 금형이 필요하지 않다. 다만 가류용 브레다를 이용하여 예열작업을 수행한다는 점에 그 특징이 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 그린타이어 예열방법에 사용되는 예열장치는 가류기와 인접한 곳에 설치되는 것이 바람직하다. 그러면, 가류기에 그린타이어를 장착하는데 사용되는 가류기 로더(15)를 공유하여, 시스템을 자동화할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 예열방법에 사용되는 열원매체 공급부(30)의 열원매체는 가류에 사용되는 열원매체와 동일하다. 종래의 예열방법들이 별도의 열원공급장치들이 필요했던 것과는 달리 본 발명에 따른 예열방법에 사용되는 예열장치는 가류기에 사용되는 열원매체인 수증기를 사용할 수 있다는 것이 본 발명의 장점이다.

가류공정에 사용되는 가류기에는 그린타이어를 운반 장착하는 그린타이어 로더(15)가 사용된다. 이러한 가류기 로더는 성형공정이 완료된 그린타이어(미도시)를 예열장치로 운반하는 경우에도 사용될 수 있으며, 예열이 완료된 그린타이어를 가류기에 장착하는 경우, 또는 가류가 완료된 타이어를 가류기에서 이동시키는 경 우에도 사용될 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 예열장치에는 온도센서(34)가 장착되어 있다. 온도센서(34)가 필요한 이유는 그린타이어의 예열과정은 그린타이어의 온도를 가류 온도 미만의 온도로 예열하여 가열시간을 단축시키는 것이 목적이기 때문에, 예열과정에서 가류 반응온도 이상으로 예열되면, 요구되는 가류시간을 통제할 수 없으므로, 예열과정에서의 온도는 제어되어야 한다. 따라서, 예열 과정에서 브레다(3) 내부에 유입되는 수증기에 의하여 그린타이어의 온도가 적정온도에 도달하면, 예열과정을 종료하고 가류 공정으로 그린타이어를 운반하는 것이 바람직하다.

가류 브레다에는 열매체로 3∼4.5Kg/㎤의 압력을 가지는 수증기 등을 공급되지만, 예열과정에서 공급되는 수증기는 그보다 낮은 압력과 온도의 수증기가 공급되어도 예열을 진행시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 0.2~2.0 kg/㎠ 범위의 수증기가 브레다 내부의 열원매체 노즐(31)로부터 공급된다. 포화수증기의 경우, 0.2~2.0 kg/㎠ 범위의 압력은 대략 100℃ 내지 133℃의 온도범위에 대응된다. 이와 같은 온도는 가류 반응온도보다 낮은 온도로서 예열과정이 목표로 하는 온도이다. 그리고, 상기 예열장치로의 수증기의 유입의 제어는 PLC 제어장치(35)에 의한다. PLC 제어장치(35)는 릴레이 타이머, 카운터 등의 릴레이제어반 기능을 LSI, 트랜스터 등의 반도체 소자로 대체시켜, 기본적인 시퀀스 제어 기능에 수치 연산 기능을 추가하여 프로그램 제어가 가능하도록 하며 메모리에 있는 프로그램의 시작과 끝을 순환(SCAN)하면서 로직을 수행하면서 자율성이 높은 제어 장치이다.

따라서, 미리 PLC 제어장치에 설정된 온도(입력값)를 초과하는 온도로 그린타이어가 예열되면 PLC 제어장치가 열원매체 공급부(30)로부터 열원매체 노즐(31)을 통해 브레다(3)로 유입되는 열원매체를 차단하게 된다. 그리고, 예열된 그린타이어를 가류 금형으로 운반하는 것도 자동화가 가능하다. 센서(34)로부터 측정된 온도가 예열 목표온도에 도달하게 되면, 예열과정이 종료되며, 자동으로 가류기 로더(15)에 의하여, 가류기 금형에 그린타이어를 장착하도록 PLC 제어장치에 프로그램화하는 것이 바람직하다.

또한, 예열시에 열원매체 공급부(30)로부터 공급되는 열원매체가 외부로 유실되는 것을 방지하기 위해서 보호막(33)을 설치할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 온도센서(34)는 보호막(33)에 설치되어 그린타이어의 외표면의 온도를 측정한다. 외표면의 온도를 측정함으로써, 내부의 온도를 별도로 측정하지 않더라도 전체 그린타이어의 온도가 최소한 그린타이어의 외부의 온도 이상의 온도에 도달하였음을 알 수 있다.

가류기의 경우에는 상부금형(2)과 하부금형(4)이 존재한다. 따라서, 별도의 열손실을 막기위한 보호막(33)이 필요하지 않지만 예열장치에는 이를 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 예열방법에 의하면, 가류기에 열원매체를 제공하는 열원매체 공급부로부터 동일한 열원매체를 공급받을 수 있으며, 이를 통하여 설비비용을 줄일 수 있으며, 종래의 가류기용 브레다를 사용하여 예열함으로서 추가적으로 별도의 장비를 구축하는데 소요되는 비용을 줄일 수 있다. 또한, PLC 제어장치를 통하여 예열과정을 자동화할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 승강 및 회전되어 그린타이어를 가류 금형 내부로 로딩시키거나 언로딩시키는 로더암(loader arm, 12) 및 상기 로더암(12)의 선단부에 장착되고 그린타이어의 상단 비드부에 삽입되는 로더핑거(loader finger, 13)를 포함하는 가류기 로더(15)에 의하여 그린타이어를 예열장치로 운반하는 단계;

   상기 그린타이어의 내부에 브레다(3)를 장착하는 단계;

   상기 브레다의 내부에 위치되는 열원매체 노즐을 통하여, 열원매체 공급부로부터 상기 브레다의 내부로 포화수증기를 공급하는 단계; 및

   상기 열원매체 공급부로부터 상기 열원매체 노즐을 통해 상기 브레다의 내부로 공급되는 포화수증기의 공급을 차단함으로써, 상기 브레다의 내부를 일정 압력으로 유지하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린타이어 예열방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 포화수증기압의 압력은 0.2~2.0 kg/㎠ 범위인 것을 특징으로 하는 그린타이어 예열방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 브레다의 내부를 일정 압력으로 유지하는 단계는

   상기 그린타이어의 외부에 설치된 온도센서(34)로 상기 그린타이어의 외표면 온도를 측정하고, 상기 온도센서에 의해 측정된 상기 그린타이어의 외표면 온도를 입력신호로 하여, 상기 열원매체 공급부(30)로부터 상기 브레다(3)의 내부로 공급되는 포화수증기의 공급을 차단하도록 프로그램화된 PLC 제어장치에 의해 해제되는 것을 특징으로 하는 그린타이어 예열방법.

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