KR100890645B1 - 재생타이어 금형제작방법 및 이를 이용한 재생타이어제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마모된 타이어로부터 부착되는 고무의 양을 최적화하면서, 재생된 타이어의 품질을 향상시킬 수 있는 재생타이어 금형제작방법과, 이를 이용한 재생타이어 제조방법에 관한 것이다.

본 발명을 통하여, 재생타이어의 성형시 부착되는 고무 양의 과다로 인한 버클링현상으로 바디플라이가 변형되는 현상을 방지 할수 있고 또는 과소로 인한 타이어 표면에 베어현상이 발생해 재생타이어 외관품질이 저하되는 것을 방지 할수 있다.

재생타이어, 가류, 금형

Description

재생타이어 금형제작방법 및 이를 이용한 재생타이어 제작방법{Mold manufacturing method for recapped tires and manufacturing method of recapped tires}

도 1은 일반적인 타이어의 단면도이다.

도 2는 버핑된 타이어의 단면도이다.

도 3은 도 2의 버핑된 타이어에 따른 규격에 맞는 타이어의 설계 과정을 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 재생타이어에 금형제작방법에 따라 완성된 재생타이어 금형의 단면도이다.

도 5는 버핑된 타이어에 감는 고무량을 계산하는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.

도 6은 타이어에 고무스트립을 감는 과정을 도시한 것이다.

도 7은 도 6의 과정으로 고무스트립이 감겨진 타이어의 단면을 도시한 것이다.

도 8은 도 2의 버핑된 타이어에 고무시트가 설치된 상태에서 고무스트립을 감는 과정을 도시한 것이다.

도 9는 도 8의 과정으로 고무스트립이 감겨진 타이어의 단면을 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 타이어 11: 트레드

12: 스틸벨트 13: 카카스층

14: 비드부 15: 버핑표면

20: 고무스트립 21: 부착고무

22: 고무시트 100: 가류금형

본 발명은 재생타이어 금형제작방법 및 이를 이용한 재생타이어 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마모된 타이어로부터 부착되는 고무의 양을 최적화하면서, 재생된 타이어의 품질을 향상시킬 수 있는 재생타이어 금형제작방법 및 이를 이용한 재생타이어 제조방법에 관한 것이다.

자동차의 보급이 늘어남에 따라, 소모품인 타이어의 교체에 따른 폐타이어의 발생이 늘어나고 있다.

따라서, 환경오염방지 및 자원재활용의 일환으로 광범위한 용도로 폐타이어 를 활용하는 것이 중요하며, 특히 폐타이어를 재생하여 재사용하는 것이 바람직하다.

그러나, 재생타이어는 내구성저하 문제로 인하여, 실질적인 운전자들의 사용이 활성화되지 않고 있으며, 대형트럭 또는 버스의 래디얼 타이어에 제한적으로 사용되고 있는 실정이다.

따라서, 재생 타이어의 장점, 즉 자원의 재활용 및 환경 오염방지를 적극적으로 추진하기 위해서는 재생타이어의 성능향상이 무엇보다도 급선무라 할 수 있다.

기존의 재생 타이어 제조기술은 마모가 완료된 타이어의 케이스를 구입하여 케이스의 이상유무를 확인한 후 신제품 개발에서 사용하고 있는 설계 치수를 그대로 적용하거나 경험에 의해서 재생 타이어 제조용 가류금형 윤곽을 설계함으로서 고무량의 과대 또는 과소로 인한 외관 및 성능불량을 가져오고 있다.

이로 인한 재생타이어의 결함의 주종을 이루는 것은 외관품질 및 성능저하이며, 상기 외관품질 및 성능저하의 주요 요인은 적정한 가류금형윤곽 설계를 개발하여 적용하지 못하고 경험과 마모 타이어의 변형을 고려하지 않은 상태에서 신생타이어의 가류금형 윤곽을 그대로 적용하거나 케이싱의 정확한 형상의 이해없이 가류금형을 설계하여 사용한데 따른 것이다.

재생 타이어 제조를 위한 최적 금형 윤곽(Optimized Mold Profile)에 비해 윤곽이 내측으로 설계된 경우(Under Mold Profile)는 고무량이 너무 많아 버클링현상(고무 겹침현상)이 발생하게 되며, 이로 인해 완제품 재생타이어의 경우 성능저 하가 다량 발생하며, 반대로 재생 타이어의 가류금형 윤곽이 최적 금형 윤곽(Optimized Mold Profile)에 비해 윤곽이 외측으로 설계된 경우(Over Mold Profile)는 고무량이 너무 적어서 베어현상(고무가 적어서 타이어의 표면이 움푹 들어가는 현상)이 발생하여 외관 품질이 저하되는 폐단을 갖는 것이다.

또한, 종래기술에 의하면 폐타이어에 과다하게 부착된 고무로 인하여, 주행중 과도한 열발생으로 부착된 고무와 타이어 간에 박리현상이 일어나는 문제점이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 재생타이어의 성형시 부착되는 고무의 양의 과다로 인한 버클링현상 또는 과소로 인한 베어현상으로 인한 바디플라이의 변형을 방지할 수 있는 재생타이어 금형제작방법 및 이를 이용한 재생타이어 제조방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 과도한 고무의 부착에 의해 주행 중 과도한 발열로 인한 폐타이어와 재생타이어 트레드 고무간의 박리현상을 방지할 수 있는 재생타이어 금형제작방법 및 이를 이용한 재생타이어 제조방법을 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 버핑된 타이어의 윤곽을 측정하는 단계; 상기 버핑된 타이어의 측정된 윤곽으로부터 타이어 규격의 범위 내에서 외경 을 선택하는 단계; 상기 선택된 외경을 기준으로 하여 상기 버핑된 타이어의 곡률반경과 동일한 트레드 곡률반경을 선택하는 단계; 상기 선택된 외경을 기준으로 하여 센터부 두께, 센터숄더부 두께, 숄더부 두께, 및 숄더사이드부 두께를 결정하는 단계; 트래드 패턴을 선택하여 트레드홈 깊이를 결정하는 단계; 상기 선택된 외경, 센터부 두께, 센터숄더부 두께, 숄더부 두께, 및 숄더사이드부 두께와 트레드홈 깊이로부터 가류금형을 제작하는 단계를 포함하는 재생타이어 금형제작방법이다.

상기 버핑된 타이어와 상기 트레드홈의 기저부 사이의 거리는 3~3.5㎜가 되도록 트레드홈의 깊이를 결정하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 측정단계는 레이저 프로파일미터를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 발명은, 재생하고자 하는 타이어를 버핑하는 버핑단계; 상기 재생타이어 금형제작방법에 의해 금형을 제작하는 금형제작단계; 상기 버핑된 타이어의 윤곽과 상기 금형의 형상으로부터 필요한 고무량 프로파일을 트레드 폭방향으로 따라 산출하는 산출단계; 상기 버핑된 타이어의 원주에 상기 산출단계로부터 산출된 고무량 프로파일에 따라 고무를 부착하는 고무부착단계; 및 상기 고무가 부착된 타이어를 상기 가류금형에 삽입하여 가류하여 성형하는 성형단계를 포함하는 재생타이어 제조방법이다.

상기 버핑단계는 마모된 타이어의 스틸벨트가 노출되지 않는 범위로 깎아내는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 버핑단계는 스틸벨트의 표면으로부터 2㎜이상을 남기고 깎아내는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 산출단계는 상기 가류금형의 트레드부 중심에서 숄더 측으로 이동하면서 중심선을 작도하는 단계; 상기 중심선을 수개의 구간으로 분할하는 단계; 상기 분할된 구간 내에서 빈공간의 비율을 계산하는 단계; 및 전체 구간에 대하여 상기 빈공간 비율에 따른 등가두께를 연결하여 고무량 프로파일을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생타이어 제조방법이다.

또, 상기 고무부착단계는 고무스트립을 상기 버핑된 타이어의 원주면에 수회 반복적으로 감아 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 고무부착단계는 부착을 위한 고무시트를 상기 버핑된 타이어의 원주면에 부착하고, 상기 고무시트 위에 고무스트립을 수회 반복적으로 감아 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 일반적인 타이어(10)의 단면도이다.

일반적으로, 타이어(10)가 마모되면, 트레드(11)가 마모되며, 그 외의 부분의 손상은 거의 없다.

트레드(11)가 마모된 상기 타이어(10)는 도 2와 같이 트레드(11) 부분만 깎아낸다.

이 때, 트레드(11) 아래에 있는 스틸벨트(12)가 노출되지 않도록 한다.

따라서, 상기 스틸벨트(12) 위로 적어도 2㎜ 이상은 남기고 상기 트레드(11)를 깎아야 한다.

그리고, 상기 버핑된 타이어(10)의 윤곽을 측정한다. 상기 측정은 레이저 프로파일미터를 이용하여 정교하게 측정할 수 있다.

이러한 윤곽을 측정하는 것에 의해, 변형된 폐타이어의 정확한 형상의 파악이 가능하고 이를 토대로 제작하고자 하는 규격의 외경이나 트레드 곡률반경, 트레드폭을 결정할 수 있다(도 2 참조).

먼저, 상기 버핑된 타이어의 측정된 윤곽으로부터 규격의 범위 내에서 외경(OD)을 구한다. 좀 더 상술하면, 상기 버핑된 타이어(10)의 외경을 기준으로, 이에 부착되는 고무 두께를 더해서 재생될 타이어의 외경(OD)을 구한다.

상기 타이어 규격으로는 세계 각국의 타이어의 크기를 규정한 규격을 모두 이용할 수 있으며, TRA, ETRTO, JATMA, KS 같은 것이 있다.

물론, 상기 규격보다 작은 것은 가능하며, 소요되는 고무량 및 트레드부의 두께 등을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기의 재생될 타이어의 외경(OD)을 선택한 후, 상기 선택된 외경(OD)을 기준으로 하여 상기 버핑된 타이어의 곡률반경(BR)과 평행하게 수평이동시켜서 트레드 곡률반경(TR)을 설정한다.

따라서, 센터부 두께(AA)는 상기 외경(OD)가 결정되면, 동시에 정해지게 된다.

그리고, 상기 센터부의 상면에 대해 상기 트레드 곡률반경(TR)를 상기 선택된 규격에 의한 트레드 폭까지 상기 트레드 곡률반경(TR)에 따라 연장하여 작도하면, 센터숄더부 두께(BB)를 정할 수 있으며, 상기 트레드 폭의 단부와 벨트의 사이의 거리인 숄더부 두께(CC)를 결정할 수 있다.

또한, 상기 트레드 폭의 단부와 상기 버핑된 타이어의 사이드월부를 연결하여 작도하여, 숄더사이드부 두께(DD)를 결정한다.

그리고, 상기와 같이 결정된 타이어 트레드에 필요한 형태의 트래드 패턴을 선택한다.

다음으로, 상기와 같이 하여 선택된 외경, 센터부 두께, 센터숄더부 두께, 숄더부 두께, 및 숄더사이드부 두께와 트레드홈 깊이로부터 가류금형을 제작한다(도 4 참조).

이 때, 상기 버핑된 타이어와 상기 트레드홈의 기저부 사이의 거리는 3~3.5㎜가 되도록 하여 고무두께에 따른 트레드의 약화를 방지하기 위함이다.

상기 가류금형(100)은 트레드 뿐 아니라, 트레드부가 성형된 타이어 전체를 상기 가류금형(100)에 넣고서 50분 정도 열을 가하여 생고무 상태의 트레드부를 가류하여 경화시키게 된다.

따라서, 상기 가류금형(100)의 제작도 재생타이어 전체를 넣을 수 있도록 제작되어야 한다.

상기 가류금형(100)의 재료는 철합금 또는 알루미늄합금을 이용할 수 있다.

특히, 금형제작시 공기압 주입으로 인한 팽창을 고려하여 사이드월의 치수를 상기 버핑된 타이어의 치수보다 작도록 설정한다.

이하, 상기와 같은 재생타이어 금형제작방법을 통해 재생타이어의 제조방법을 설명한다.

먼저, 재생하고자 하는 타이어를 도 2와 같이 버핑한다.

그리고, 이러한 버핑된 타이어로부터 상기의 재생타이어 금형제작방법을 통해 금형을 제작한다(도 4 참조).

다음으로, 상기 버핑된 타이어의 윤곽과 상기 금형의 형상으로부터 필요한 고무량 프로파일을 트레드 폭방향으로 따라 산출한다(도 5 참조).

좀 더 상세히 설명하면, 상기 가류금형의 트레드부 중심에서 숄더 측으로 이동하면서 중심선을 작도하고, 상기 중심선을 수개의 구간으로 분할한다. 도 5의 상부 도면에서는 18구간으로 나누었고, 각 구간에서 그루브의 면적을 계산하여 고무체적%를 계산하였다.

다음으로, 상기 분할된 구간 내에서 빈공간의 비율을 계산하여 전체 구간에 대하여 상기 빈공간 비율에 따른 등가두께를 연결하여 고무량 프로파일을 결정한다.

따라서, 상기 고무량 프로파일을 통해 필요한 미가황고무(생고무)의 양을 가늠할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 버핑된 타이어(10)의 둘레로 상기 고무량 프로파일에 따라 고무스트립(20)이 감겨진다(도 6 참조).

상기 고무스트립(20)은 회전하는 롤러에 상기 타이어(10)를 설치하고, 인발되어 공급되는 일정한 두께와 폭을 가지는 고무스트립(20)을 상기 타이어(10)에 공급하여 감기게 된다.

따라서, 상기 고무스트립(20)은 다소 고온의 연화상태에서 상기 타이어(10)에 공급되는 것이 상기 타이어(10)의 버핑표면(15)과의 부착성을 좋게 한다.

도 7은 상술한 과정으로 상기 고무스트립(20)이 감겨진 타이어(10)의 단면을 도시한 것이다. 도면부호 21은 상기 타이어(10)의 버핑표면(15) 위에 부착된 생고무층(21)을 지시한다.

또, 상기 부착성을 더욱 증진시키기 위해, 상기 타이어(10)의 버핑표면(15) 위에 상기 고무스트립(20)을 감기 전에 고무시트(22)를 설치하는 것도 가능하다(도 8 및 도 9 참조).

상기 버핑표면(15)과 상기 고무시트(22)를 직접 부착하는 경우에는 각각의 고무재질의 특성차이가 커서 상호 접착력이 저하하게 된다.

따라서, 상기 버핑표면(15)과 상기 고무시트(22)의 각각의 고무재질의 중간적 성향을 띠는 고무시트(22)를 삽입하는 것으로 상기 버핑표면(15)과 상기 고무시트(22) 사이의 박리현상을 획기적으로 줄일 수 있다.

상기 고무시트(22)는 천연고무 100PHR에 대하여, 아연화 4~6PHR, 카본블랙(N220) 46~50PHR, 스테아린산 1~3PHR, 왁스 0.5~1.5PHR, 프로세스 오일 8~12PHR, 촉진제(NS) 0.1~1PHR, 지연제(PVI) 0.01~0.5PHR, 페놀수지 0.5~0.9PHR을 함유한다.

상기 페놀수지는 점착력을 향상하기 위해 첨가된다.

즉, 도 8와 같이 상기 고무시트(22)를 먼저 설치하고 상기 고무스트립(20)을 감으면, 도 9과 같은 형태를 가지게 된다.

그리고, 도 5의 중간 도면에서 상기 중심선을 수평으로 하여 프로파일을 작성하고, 도 5의 아래도면에서 중간 도면의 프로파일을 선형적으로 보정하였다.

상기와 같이 계산된 프로파일 대로 도 3에 도시된 바와 같이, 타이어(10)의 버핑표면(15)의 외측으로 고무스트립(20)을 감고, 상기 고무스트립(20)이 부착된 타이어를 상기 가류금형(100)에 삽입하여 가류하여 성형한다.

또한, 상기 가류금형(100)의 제작 후에는 동일한 규격의 타이어라면 상기 가류금형의 제작과정은 생략하여 재생타이어를 제조할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명을 통하여, 재생타이어의 성형시 부착되는 고무의 양의 과다로 인한 버클링현상으로 바디플라이가 변형되는 현상을 방지 할수 있고 또는 과소로 인한 타이어 표면에 베어현상이 발생해 재생타이어 외관품질이 저하 되는 것을 방지할수 있다.

또, 폐타이어와 재생타이어 트레드 고무간의 주행 중 과도한 발열로 인해 발생하는 박리현상을 방지할 수 있다.

또한, 재생타이어의 품질향상으로 인하여 운전자로 하여금 재생타이어에 대한 신뢰성을 높여 재생타이어의 사용율을 증가시킬 수 있고, 이로 인하여 환경보호에도 이바지할 수 있다.

Claims (9)

1. 버핑된 타이어의 윤곽을 측정하는 단계;

   상기 버핑된 타이어의 측정된 윤곽으로부터 타이어 규격을 선택하는 단계;

   상기 선택된 규격의 외경범위를 기준으로 하여 외경을 결정하는 단계;

   상기 버핑된 타이어의 곡률반경과 동일한 트레드 곡률반경을 선택하는 단계;

   상기 결정된 외경, 곡률반경을 기준으로 하여 작도에 의해 센터부 두께, 센터숄더부 두께, 숄더부 두께, 및 숄더사이드부 두께를 결정하는 단계;

   트래드 패턴을 선택하여 트레드홈 깊이를 결정하는 단계;

   상기 선택된 외경, 센터부 두께, 센터숄더부 두께, 숄더부 두께, 및 숄더사이드부 두께와 트레드홈 깊이로부터 가류금형을 제작하는 단계를 포함하는 재생타이어 금형제작방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 버핑된 타이어와 상기 트레드홈의 기저부 사이의 거리는 3~3.5㎜가 되도록 트레드홈의 깊이를 결정하는 것을 특징으로 하는 재생타이어 금형제작방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 측정단계는 레이저 프로파일미터를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 재생타이어 금형제작방법.
4. 재생하고자 하는 타이어를 버핑하는 버핑단계;

   제1항, 제2항, 또는 제3항의 재생타이어 금형제작방법에 의해 금형을 제작하는 금형제작단계;

   상기 버핑된 타이어의 윤곽과 상기 금형의 형상으로부터 필요한 고무량 프로파일을 트레드 폭방향으로 따라 산출하는 산출단계;

   상기 버핑된 타이어의 원주에 상기 산출단계로부터 산출된 고무량 프로파일에 따라 고무를 부착하는 고무부착단계; 및

   상기 고무가 부착된 타이어를 상기 가류금형에 삽입하여 가류하여 성형하는 성형단계를 포함하는 재생타이어 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 버핑단계는 마모된 타이어의 스틸벨트가 노출되지 않는 범위로 깎아내는 것을 특징으로 하는 재생타이어 제조방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 버핑단계는 스틸벨트의 표면으로부터 2㎜이상을 남기 고 깎아내는 것을 특징으로 하는 재생타이어 제조방법.
7. 제4항에 있어서, 상기 산출단계는

   상기 가류금형의 트레드부 중심에서 숄더 측으로 이동하면서 중심선을 작도하는 단계;

   상기 중심선을 수개의 구간으로 분할하는 단계;

   상기 분할된 구간 내에서 빈공간의 비율을 계산하는 단계; 및

   전체 구간에 대하여 상기 빈공간 비율에 따른 등가두께를 연결하여 고무량 프로파일을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생타이어 제조방법.
8. 제4항에 있어서, 상기 고무부착단계는 고무스트립을 상기 버핑된 타이어의 원주면에 수회 반복적으로 감아 이루어지는 것을 특징으로 하는 재생타이어 제조방법.
9. 제4항에 있어서, 상기 고무부착단계는 부착을 위한 고무시트를 상기 버핑된 타이어의 원주면에 부착하고, 상기 고무시트 위에 고무스트립을 수회 반복적으로 감아 이루어지는 것을 특징으로 하는 재생타이어 제조방법.

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