KR101287511B1

KR101287511B1 - 기온 감지 센서를 이용한 고무 배합 자동 온도 제어 방법

Info

Publication number: KR101287511B1
Application number: KR1020110112107A
Authority: KR
Inventors: 강민우
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-07-18
Also published as: KR20130047220A

Abstract

본 발명은 외부 기온을 자동 감지하여 전 작업 댐프 온도 등의 정보를 바탕으로 혼합기 내부 장치에 제공되는 냉각수 온도를 자동으로 조절하여 고무 배합 온도를 제어하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

Description

기온 감지 센서를 이용한 고무 배합 자동 온도 제어 방법{Process for automatically controlling a temperature of rubber mixing using ambient temperature sensor}

본 발명은 기온 감지 센서를 이용한 고무 배합 온도 자동 제어 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 외부 기온을 자동 감지하여 전 작업 댐프 온도 등의 정보를 바탕으로 혼합기 내부 장치에 제공되는 냉각수 온도를 자동으로 조절하여 고무 배합 온도를 제어하는 방법에 관한 것이다.

최근 타이어의 요구 성능이 다양해짐에 따라 기준 카본 블랙 필러가 실리카 필러로 대체되고 있고, 실리카 필러가 투입된 화합물은 카본 블랙 필러가 투입되기 전 화합물에 비해 온도의 영향에 민감하게 반응한다. 또한, 고무 혼합시 온도 변화에 따라 실리카 필러 화합물의 시트 상태 및 물성 편차가 발생하여 균일한 반제품을 생산할 수 없게 된다.

고무 혼합시 혼합 온도는 혼합 조건(시간 & 온도, rpm, TCU 등)의 영향을 받는데 기후, 예를 들면 동절기 또는 하절기에 따라서도 온도 편차가 발생한다. 또한 혼합이 진행됨에 따라 온도가 계속 상승하는데 혼합 시작 부분과 혼합 마지막 부분의 온도 편차가 약 15℃ 이상 발생한다. 이를 도 3과 4에서와 같이 온도 제어 장치(Temperature Control Unit: TCU)로 온도 편차를 어느 정도 감소시킬 수는 있다. 즉, 도 3과 4에 의하면, 먼저 공정 제어컴퓨터(Process Control Computer: PCC)(31)에 TCU 설정 온도를 입력(41)하고, 마스터 논리연산 제어기(Programmable logic controller: PLC)(32)에서 TCU(33)로 온도를 전송(42)한 후에 TCU에서 고무 혼합기(34)의 각 단위별, 로터, 챔버 및 드롭 도어로 냉각수를 공급(43)함으로써 고무의 혼합이 시작 및 완료하는 단계(44)로 이루어져 있다. 하지만 기존의 TCU(33)는 작업자에 의해 수동으로 제어하며 한번 설정된 TCU 온도는 혼합 도중에는 절대로 변경할 수 없었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로 고무 혼합시 혼합기 내의 로타(Rotor), 챔버(Chamber), 드롭 도어(Drop door)에서 온도 변화에 따라 냉각수를 제어하여 일정한 혼합 온도를 유지할 수 있도록 하는 기온 감지 센서를 이용한 고무 배합 온도의 자동 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기온 감지 센서를 이용한 고무 배합 온도의 자동 제어 방법에 대한 해결수단은, 외부 기온 감지 센서기를 이용하여 외부의 온도를 감지하는 단계; 상기 감지된 외부 기온을 저장하는 단계; 상기 저장된 외부 기온을 전 작업 댐퍼의 온도 및 냉각수 온도와 함께 공정 제어 컴퓨터(PCC)에 입력하는 단계; 상기 공정 제어 컴퓨터(PCC)에서 온도 제어 장치(TCU)의 온도를 자동으로 설정하는 단계; 상기 설정 온도를 마스터 논리 연산 제어기(PLC)에서 온도 제어 장치(TCU)로 전송하는 단계; 상기 온도 제어 장치(TCU)에서 상기 설정된 온도로 냉각수의 온도를 제어하고 각 단위별로 냉각수를 공급하는 단계; 및 상기 온도가 제어된 냉각수를 이용하여 고무 혼합을 시작하고 완료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 외부 기온 감지 센서를 이용한 고무 배합 온도의 자동 제어 방법은, 고무 혼합 시 외부 기온 및 고무 혼합 온도를 감지하고 온도 제어 장치(TCU)에서 냉각수의 온도를 자동 제어함으로써 고무의 혼합 온도를 일정하게 유지할 수 있고, 그로 인해 고무의 물성 편차를 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고무 배합 온도 제어 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1의 고무 배합 온도 제어 시스템의 온도 제어 논리 회로도이다.
도 3은 종래의 고무 배합 온도 제어 시스템의 개념도이다.
도 4는 도 3의 종래의 고무 배합 온도 제어 시스템의 온도 제어 논리 회로도이다.

도 1은 본 발명에 따른 외부 기온 감지 센서와 자동 온도 제어 장치(TCU)가 설치된 고무 배합 온도 제어 시스템(10)의 개념도이다. 즉, 본 발명의 고무 배합 온도 제어 시스템은 도 1에 나타낸 바와 같이 외부 기온을 감지하기 위한 감지 센서(11), 상기 감지된 외부 온도를 저장하기 위한 외부 기온 저장부(12), 전 작업 댐프의 온도를 저장하기 위한 전 댐프 온도 저장부(13), 온도 제어 장치(TCU)로부터 전송받은 고무 배합기의 냉각수 온도를 저장하기 위한 냉각수 온도 저장부(14), 상기의 외부 기온 저장부(12), 전 댐프 온도 저장부(13) 및 냉각수 온도 저장부(14)로부터의 온도를 전송받아 TCU의 온도를 자동으로 설정하기 위한 공정 제어 컴퓨터(PCC)(15), 상기 PCC로부터 자동 설정된 온도를 TCU로 전송하기 위한 마스터 논리 연산 제어기(PLC)(16), 고무 배합기에 공급하는 냉각수의 온도를 자동으로 조절하기 위한 TCU(17), 상기 TCU로부터 온도가 제어된 냉각수가 유입되어 고무를 배합하는데 이용하게 되는 로타(Rotor), 챔버(Chamber), 드롭 도어(Drop door) 등을 포함하는 고무 혼합기(18)로 구성되어 있다.

첨부 도면 중 도 2는 도 1의 고무 배합 온도 제어 시스템의 온도 제어 논리 회로도로서, 도 2에 의하면, 본 발명의 기온 감지 센서를 이용한 고무 배합 온도의 자동 제어 방법은 외부 기온 감지 센서기를 이용하여 외부의 온도를 감지하는 단계(21), 상기 감지된 외부 기온을 저장하는 단계(22), 전 댐프 온도를 저장하기 위한 단계(23), TCU로부터 전송받은 냉각수 온도를 저장하기 위한 단계(24), 상기 저장된 외부 기온을 전 작업 댐프의 온도 및 냉각수 온도와 함께 공정 제어 컴퓨터(PCC)에 입력하고 TCU의 온도를 자동으로 설정하는 단계(25), 상기 설정 온도를 마스터 논리 연산 제어기(PLC)에서 TCU로 전송하는 단계(26), 상기 TCU에서 상기 설정된 온도로 냉각수의 온도를 자동 제어하고 각 단위별로 냉각수를 공급하는 단계(27), 및 상기 온도가 제어된 냉각수를 유입시켜서 고무 혼합을 시작하고 완료하는 단계(28)로 이루어진다.

본 발명에 의하면, 외부 기온 감지센서기 및 자동 TCU를 통해 외부 기온의 변화 및 전 작업 댐프 온도에 따라 냉각수 온도를 자동 제어함으로써 혼합기 내의 온도편차 및 고무 물성 편차를 줄일 수 있다.

이하 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

다음 표 1의 성분과 배합비율로 혼합을 실시하였으며, 시간 모드를 적용하였다. 외부 기온 감지 센서기와 자동 TCU를 설치하고 냉각수의 온도를 자동으로 제어하고, 고무 혼합기에서 혼합을 끝난 후의 결과는 다음 표 2와 같았다. 혼합기는 실험실 규모의 랩 반바리(Lab banbury)를 사용하였으며, 고무 혼합물은 최근 타이어 산업에서 압출 가공성에 가장 중요한 실리카 화합물을 사용하였다. 실시예를 실행할 때는 혼합 허용 최대 온도를 160℃로 설정하였다.

성분		실시예	비교예
배합성분(PHR)	S-SBR	100	100
	Nd-BR	20	20
	실리카	80	80
	실란(Si69)	7.5	7.5
	산화아연(ZnO)	2	2
	스테아린산(St.Acid)	2	2
	산화방지제	1.5	1.5
	유항(S)	2	2
	촉진제1	1.5	1.5
	촉진제2(DPG)	2	2

비교예

상기 표 1의 성분과 배합비율로 혼합을 실시하였으며, 시간 모드를 적용하였다. TCU를 설치하고 냉각수의 온도를 수동으로 제어하고, 고무 혼합기에서 혼합을 끝난 후의 결과는 다음 표 2와 같았다. 혼합기는 실험실 규모의 랩 반바리(Lab banbury)를 사용하였으며, 고무 혼합물은 최근 타이어 산업에서 압출 가공성에 가장 중요한 실리카 화합물을 사용하였다. 실시예를 실행할 때는 혼합 허용 최대 온도를 160℃로 설정하였다.

항목	실시예	비교예
혼합 시간(sec)	98	97
혼합기 내의 온도(℃)	130~140	110~145
고무 댐프 온도(℃)	145±5	142±15
무늬 점도	90±10	85±20
300% 모듈러스	120±7	110±20
시트 상태	양호	보통

상기 표 2의 결과를 통하여 알 수 있듯이 본 발명의 실시예의 결과는 비교예의 결과에 비해 균일한 온도로 고무가 댐프되었으며, 시트 상태로 좋았다. 또한 고무 물성 편차도 감소하였다, 그 이유는 기후 및 혼합기 내부의 온도에 따라 냉각수 온도를 자동 조절하여 혼합기 내부에서 발생되는 온도 편차를 감소시켜 고무 혼합 온도를 일정하게 유지하였기 때문이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예들을 들어 본 발명에 대해 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경 또는 변형될 수 있음을 당업자에게 자명하므로 이러한 모든 변경 및 변형예들도 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 ---- 고무 배합 온도 제어 시스템
11 ---- 외부 기온 센서
12 ---- 외부 기온 저장부
13 ---- 전 댐프 온도 저장부
14 ---- 냉각수 온도 저장부
15 ---- 공정 제어 컴퓨터(PCC)
16 ---- 마스터 논리 연산 제어기(PLC)
17 ---- 온도 제어 장치(TCU)
18 ---- 고무 혼합기

Claims

고무 혼합기 내의 로터, 챔버, 드롭 도어에서 온도 변화에 따라 냉각수 온도를 제어하여 혼합 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 미리 설정한 온도를 마스터 논리 연산 제어기(PLC)에서 온도 제어 장치(TCU)로 전송하는 단계; 상기 온도 제어 장치(TCU)에서 상기 설정된 온도로 냉각수의 온도를 제어하여 각 단계별로 냉각수를 공급하는 단계 및 상기 온도가 제어된 냉각수를 이용하여 고무 혼합을 시작하고 완료하는 단계로 이루어지는 기온 감지 센서를 이용한 고무 배합 온도의 자동 제어 방법에 있어서,
상기 고무 배합 자동 제어 방법은 상기 냉각수의 온도를 미리 설정하기 위하여 추가로 외부 기온 감지 센서기를 이용하여 외부의 온도를 감지하는 단계; 상기 감지된 외부 기온을 저장하는 단계; 및 상기 저장된 외부 기온을 전 댐프의 온도 및 냉각수의 온도와 함께 공정 제어 컴퓨터(PCC)에 입력하는 단계를 추가로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기온 감지 센서를 이용한 고무 배합 온도의 자동 제어 방법.
삭제