KR101315747B1 - 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차의 중량을 지지하고, 노면의 불규칙한 요철로 인한 차륜의 진동이나 흔들림을 완화 및 흡수하는 서스펜션 코일스프링을 보호하는 보호튜브 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 코일스프링이 용이하게 삽착될 수 있는 내경으로 보호튜브를 형성한 다음 열에 의해 상기 보호튜브를 수축시켜 상기 코일스프링의 반복적인 압축과 이완작용에도 내구성이 저하되지 않고 코일스프링을 보호할 수 있는 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
Description
본 발명은 자동차의 중량을 지지하고, 노면의 불규칙한 요철로 인한 차륜의 진동이나 흔들림을 완화 및 흡수하는 서스펜션 코일스프링을 보호하는 보호튜브 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 코일스프링이 용이하게 삽착될 수 있는 내경으로 보호튜브를 형성한 다음 열에 의해 상기 보호튜브를 수축시켜 상기 코일스프링의 반복적인 압축과 이완작용에도 내구성이 저하되지 않고 코일스프링을 보호할 수 있는 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브 및 그 제조방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이 자동차는 다양한 장치 및 부품을 조합하여 이동을 편리하게 하는 것으로서, 상기 자동차의 장치 중 서스펜션은 현가장치라고도 한다.
자동차 서스펜션은 주로 차체의 중량을 지지함과 동시에 노면의 불규칙한 요철로 인한 차륜의 진동이나 흔들림을 완화하고 흡수하여 진동이 차체에 전달되는 것을 방지하는 역할을 수행하게 되는데, 여기에 사용되는 완충기구인 코일 스프링이 가혹한 사용 조건에 견딜 수 있게 보호용 폴리우레탄 튜브를 장착, 조립하여 사용 중에 있다.
상기 코일스프링은 자동차 서스펜션 부품의 일부로 코일 스프링이 압축 시 서로 닿을 때 발생하는 소음을 방지하기 위해 1990년 초부터 독일, 일본에서 일부 차종에 코일스프링 보호 튜브가 적용되기 시작했고, 국내에서도 폴리우레탄으로 사출한 제품의 내부에 접착제를 도포한 제품을 1990년대 중반부터 장착하기 시작하여 현재까지 적용하고 있다.
종래의 폴리우레탄으로 형성되는 코일스프링용 보호튜브는 코일스프링의 직경과 동일한 내경으로 형성되어 있어 장착이 매우 곤란하였고,그로 인해 별도의 장착기계를 사용해야 하는 문제점이 있었고, 보호튜브 장착 후 스프링에 고정하기 위해 별도의 접착제를 사용하였으나 접착력 부족으로 인해 보호튜브가 스프링에서 분리되거나 비틀어지는 현상이 발생하였음은 물론 강제 장착과정에 많은 비용과 장시간이 소요되는 등 많은 문제점이 발생하였다.
따라서, 종래 보호튜브가 갖고 있는 비틀림, 이탈, 마모, 코일 스프링과의 밀착성, 내구성, 소음 등의 문제를 개선하기 위해 다양한 형태의 보호튜브를 제안하였으나, 현재까지도 성능 및 장착성에서 미흡한 점이 발견되고 있어 이를 보완할 수 있는 보호튜브의 개발이 시급한 실정이다.
한편, 코일스프링용 보호 튜브는 자동차의 승차감 증진은 물론 스프링 자체의 내구성에도 큰 영향을 미치며, 도로에 염화칼슘을 많이 사용하는 지역에서는 코일스프링이 파손되어 대형사고로 이어지는 경우가 발생하여 코일스프링용 보호튜브에 대한 요구가 심화되고 있으며, 특히 코일스프링 특성은 우수하지만 취성이 약한 고강력 강으로 코일스프링의 소재가 변해 감에 따라 보호튜브의 사용이 늘어나고 있는 추세에 있어 저비용으로 장착이 용이한 보호튜브의 개발이 요구되고 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해소하고, 코일스프링의 소재 변화에 따른 요구에 부흥하기 위해 본 발명은 물성이 우수한 열 수축 소재로 보호튜브를 형성하여 내구성을 향상시키고, 상기 보호튜브의 내/외경을 코일스프링의 직경보다 크게 형성하여 장착성을 높여 작업의 효율성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 자동차 서스펜션 코일스프링용 보호튜브 및 그 제조방법을 제공하고자 안출된 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 폴리에틸렌 또는 EVA수지 65 ~ 80중량%, 가교제 3 ~ 5중량%, 충진제 10 ~ 25중량%, 산화방지제 1.5 ~ 3중량%, 안정제 0.25 ~ 1중량%, 촉진제 0.25 ~ 1중량%를 혼합하여 펠렛으로 형성한 다음 상기 펠렛을 압출성형기에 투입하여 내부에 공간이 형성된 관을 압출, 성형한 후 상기 관을 방사선에 일정 시간 동안 조사하여 가교시킨 다음 상기 관을 일정 길이로 절단하여 직선 형태의 보호튜브를 별도로 구비되는 금형에 장착하여 열 팽창시켜 내/외경을 확장시킴과 동시에 코일 형태가 되도록 형성하여서 된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 폴리에틸렌 또는 EVA수지 65 ~ 80중량%, 가교제 3 ~ 5중량%, 충진제 10 ~ 25중량%, 산화방지제 1.5 ~ 3중량%, 안정제 0.25 ~ 1중량%, 촉진제 0.25 ~ 1중량%를 용융, 혼합한 후 냉각시켜 소정 형태의 펠렛을 형성하는 제 1단계와; 상기 제 1단계에 의해 형성된 펠렛을 압출성형기에 투입하여 압출 및 냉각시켜 내부에 공간이 형성되는 관을 형성하는 제 2단계와; 상기 제 2단계에 의해 형성된 관에 방사선을 조사하여 열가소성 고분자를 열경화성 구조로 변화시켜 크립 저항성, 고온에서의 열 안정성, 용매와 화학물질에 대한 내약품성, 기계적 강도, 전기적 특성 및 열 수축 특성을 개선되도록 가교하는 제 3단계와; 상기 제 3단계에 의해 가교된 상태의 관을 일정 길이로 절단하여 직선 형태의 보호튜브를 형성하는 제 4단계와; 상기 제 4단계에 의해 형성된 직선 형태의 보호튜브를 코일 형태로 성형함과 동시에 내/외경을 확장할 수 있도록 소정 형태의 금형에 상기 보호튜브를 장착하는 제 5단계와; 상기 제 5단계에 의해 보호튜브가 금형에 장착되면, 상기 보호튜브의 일단은 차단시키고, 타단에 스팀밸브를 연결하여 스팀을 일정 시간 주입하여 상기 보호튜브가 열 팽창되도록 한 다음 상기 금형에 냉각가스를 주입하여 상기 보호튜브의 내/외경이 확장된 상태에서 코일 형태의 보호튜브를 형성하는 제 6단계; 및 상기 제 6단계에 의해 형성된 코일 형태의 보호튜브를 적정한 길이로 절단하여 별도로 구비되는 코일스프링에 삽착시킨 후 상기 보호튜브를 가열시켜 수축되게 하여 코일스프링에 보호튜브를 일체로 밀착시키는 제 7단계;를 포함하여서 된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브 및 그 제조방법을 제공함으로써, 물성이 우수한 열 수축 소재로 보호튜브를 형성하여 내구성을 향상시키고, 상기 보호튜브의 내/외경을 코일스프링의 직경보다 크게 형성하여 장착성을 높여 작업의 효율성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.
도 1은 종래의 우레탄으로 형성된 보호튜브를 도시한 예시사진.
도 2는 본 발명에 따른 보호튜브의 제조공정을 도시해 보인 공정도.
도 3은 본 발명에 따른 보호튜브의 압출공정을 도시해 보인 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 보호튜브의 원료가 되는 펠렛과 압출에 의해 얻어진 관을 도시해 보인 사진.
도 5는 본 발명에 따른 보호튜브의 내/외경을 확장 및 코일 형태로 형성하는 금형을 도시해 보인 사진.
도 6은 본 발명에 따른 보호튜브의 완성품을 도시해 보인 사진.
도 7은 본 발명에 따른 보호튜브의 설치상태를 도시해 보인 사진.
도 8은 본 발명에 따른 보호튜브의 열 수축 전과 후를 도시해 보인 사진.
도 2는 본 발명에 따른 보호튜브의 제조공정을 도시해 보인 공정도.
도 3은 본 발명에 따른 보호튜브의 압출공정을 도시해 보인 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 보호튜브의 원료가 되는 펠렛과 압출에 의해 얻어진 관을 도시해 보인 사진.
도 5는 본 발명에 따른 보호튜브의 내/외경을 확장 및 코일 형태로 형성하는 금형을 도시해 보인 사진.
도 6은 본 발명에 따른 보호튜브의 완성품을 도시해 보인 사진.
도 7은 본 발명에 따른 보호튜브의 설치상태를 도시해 보인 사진.
도 8은 본 발명에 따른 보호튜브의 열 수축 전과 후를 도시해 보인 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
도시된 바와 같이 본 발명의 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브는 폴리에틸렌 또는 EVA수지 65 ~ 80중량%, 가교제 3 ~ 5중량%, 충진제 10 ~ 25중량%, 산화방지제 1.5 ~ 3중량%, 안정제 0.25 ~ 1중량%, 촉진제 0.25 ~ 1중량%를 혼합하여 펠렛을 형성하고, 상기 펠렛을 압출성형기를 통해 관 형태로 형성되고, 방사선 조사를 통해 가교시킨 상태에서 관을 일정 길이로 절단한 후 코일형태로 형성하게 되는데, 상기 보호튜브는 제 1 내지 제 7단계(S100)!(S700)에 의해 생산된다.
상기 폴리에틸렌(Polyethylene)은 폴리올레핀의 일종으로서, 상기 폴리올레핀이란 올레핀(이중결합을 1개 가진 사슬모양 탄화수소 화합물)의 중합으로 생기는 고분자화합물의 총칭으로 자유롭게 중합할 수 있는 것은 끝에 이중결합이 있는 올레핀(또는 α-올레핀)뿐이므로 폴리에틸렌·폴리프로필렌·폴리이소부틸렌이 이에 속한다.
상기 폴리에틸렌의 종류는 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 고밀도폴리에틸렌 (HDPE), 그리고 낮은 압력에서 제조되며 고밀도폴리에틸렌과 비슷한 특성을 가지는 선형저밀도폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE)이 있으나, 본 발명에서는 상기 폴리에틸렌이 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 또는 고밀도폴리에틸렌(HDPE)임이 바람직하다.
상기 EVA수지(Ethylene vinyl acetate)는 중합도와 초산비닐의 함유량에 의해 물성이 결정되는 것으로서, 분자량이 클수록 강인성과 가소성, 내충격성이 향상되며 성형성이나 표면광택은 저하되고, 초산비닐 함량이 증가하면 밀도와 고무탄성, 유연성이 다른 폴리머나 가소제와의 상용성이 향상하여 연화 온도는 저하하는 특성을 가지고 있으며, 일반적으로 초산비닐(VA)이 10~20% 정도의 것은 PVC나 기타수지와 블렌드하여 성형성이 저온으로 유연성을 향상시키는데 이용되고, 또 초산비닐을 25~30%를 함유한 것은 왁스에 첨가하여 취약성과 접착성 등을 개량하는데 효과적인데, 이때 상기 EVA수지는 초산비닐의 함유량이 15 ~ 25%임이 바람직하다.
상기 가교제는 선상고분자 화합물의 분자를 서로 화학 결합시켜서 그물구조를 취하기 위한 물질로서, 비닐아세테이트 함량이 6.5%인 EVA를 주재로 사용하였으며, 가교촉진제(TAIC, triallyl isocyanurate)와 혼합 후 150℃에서 30분간 혼합하여 형성되며, 상기 가교촉진제는 분말 형태로 제공됨이 바람직하다.
상기 충진제(filler)는 고무나 플라스틱의 실용화에서 노화방지, 보강, 증량(增量)의 목적으로 첨가하는 물질로서, 10중량% 미만인 경우에는 강도가 저하되고, 25중량% 이상인 경우에는 강도가 너무 높아져 열 수축 및 열 팽창이 용이하게 이루어지지 못한다.
상기 산화방지제(antioxidant)는 고분자물질, 석유제품, 유지류, 비누 등에 생기기 쉬운 산소의 작용에 의한 자동산화를 방지하기 위해 첨가하는 물질로서, 1.5중량% 이하인 경우에는 산화가 단시간에 진행되는 문제점이 발생하고, 3중량% 이상인 경우에는 혼합이 원활하게 이루어지지 못한다.
상기 안정제는 수지 안정제(resin stabilizer)라고도 하는데, 주로 플라스틱 등에 열화(劣化)를 방지하거나 또는 억제하기 위해서 첨가하는 화학약품으로서, 상기 안정제가 0.25중량% 이하인 경우에는 열화를 방지할 수 없고, 1중량% 이상이면 혼합이 원활하게 이루어지지 못한다.
상기 촉진제는 가황촉진제(vulcanization accelerator)라고도 하는데, 주로 생고무를 가황할 때, 가황제와 병용하여 가황반응을 촉진시키는 물질로서, 0.25중량% 이하인 경우에는 가황반응을 촉진시키기 어려우며, 1중량% 이상이면 혼합이 원활하게 이루어지지 못한다.
한편, 상기 보호튜브를 생산하는 공정 중 제 1단계(S100)는 펠렛을 형성하는 공정으로서, 상기의 폴리에틸렌 또는 EVA수지 65 ~ 80중량%, 가교제 3 ~ 5중량%, 충진제 10 ~ 25중량%, 산화방지제 1.5 ~ 3중량%, 안정제 0.25 ~ 1중량%, 촉진제 0.25 ~ 1중량%를 용융, 혼합한 후 냉각시켜 소정 형태의 펠렛을 형성하면 되는 것이다.
상기 제 2단계(S200)는 관을 형성하는 공정으로서, 상기 제 1단계(S100)에 의해 형성된 펠렛을 압출성형기에 투입하여 압출 및 냉각시켜 내부에 공간이 형성되는 관을 연속해서 압출, 성형하면 되는 것이다.
상기 제 3단계(S300)는 가교공정을 수행하는 것으로서, 상기 제 2단계에 의해 형성된 관에 방사선을 조사하여 열가소성 고분자를 열경화성 구조로 변화시켜 크립 저항성, 고온에서의 열 안정성, 용매와 화학물질에 대한 내약품성, 기계적 강도, 전기적 특성 및 열 수축 특성을 개선되도록 가교하면 되는 것이다.
이때, 상기 방사선 조사 방식은 일명 방사선 가교법으로서, 가속된 전자를 폴리에틸렌에 조사시킴으로써 폴리에틸렌 사슬에 이온 혹은 라디칼(Radical)를 생성시켜 이 라디칼들이 하기의 식(3)과 같은 망상구조를 만듦으로 가교가 발생하게 된다.
참고로 고분자의 방사선 조사에 대한 초기연구에서 폴리메타크릴산메틸, 불소수지 등은 방사선 조사에 의해 분해가 일어나는 반면 폴리에틸렌, 폴리에틸렌옥사이드등과 같은 고분자는 가교 결합이 형성되고 열적 특성과 기계적 특성이 개선된다는 것이 밝혀졌고, 이러한 개선된 물성은 인접한 고분자 체인 사이에 형성된 가교 구조로 인하여 열가소성 고분자가 열경화성 구조로 변화하는 것을 의미한다.
그러므로 방사선 가교법에 의해서 고분자 재료는 크립 저항성, 고온에서의 열안정성, 용매와 화학물질에 대한 내약품성, 기계적 강도, 전기적 특성 및 열수축 특성 등이 개선되고, 방사선 조사에 의한 가교 시스템은 가황에 의한 고무-플라스틱 탄성체와 같은 전통적인 화학적 가교 반응에 비해 많은 장점을 가지고 있다.
우선 개시반응에서 개시제의 필요성이 없으므로 불순물의 존재를 최소화할 수 있고, 거의 온도에 의존하지 않으며, 국소가열이나 잘못된 혼합에 의한 국부적인 반응의 가능성이 거의 없다. 고분자의 방사선 가교에 이용되는 방사선 중에서 전자선은 조사선량율이 매우 높아서 고분자 재료를 가교하는데 주로 이용되고 있다. 그러나 이것은 투과력이 낮아서 두꺼운 고분자 재료에는 적용할 수 없다는 단점이 있다.
한편, 감마선은 조사선량율이 낮지만 투과력이 크기 때문에 수요가 증대되는 두꺼운 열수축 제품을 조사하기에 적합하다. 감마선을 이용하는 경우에는 낮은 조사선량율로 인하여 조사기간이 길어지고, 가교 과정 중에서 산소의 영향을 많이 받게 됨으로써 방사선 열화의 원인이 되기 때문에 가능한 가교효율을 높이는 기술이 매우 중요한데, 감마선을 이용하기 보다는 전자선을 이용하는 가교방법이 효율성 및 경제성 면에서 더욱 우수하기 때문에 주로 전자선 조사에 의한 가교 방법을 수행하되, 아래 표 1과 같이 전자선량은 80kGy가 가장 적합하다.
| 전자선 | 감마선 | ||
| 80KGY | 80KGY | 140KGY | |
| 인장 (kgf/cm2) |
151 | 145 | 130 |
| 신율 (%) |
920 | 867 | 574 |
그리고, 상기 방사선 조사량에 따른 소재의 물성은 아래 표 2와 같다.
| T1 | T2 | SA | ||||||||
| 조사 | 종류 | 전자선 | 전자선 | 전자선 | ||||||
| 조사량 (KGy) |
0 | 80 | 100 | 0 | 80 | 100 | 0 | 80 | 100 | |
| 물성 결과 |
인장 (kgf/cm2) |
134 | 144 | 145 | 131 | 164 | 163 | 77 | 83 | 85 |
| 신율 (%) |
244 | 267 | 251 | 553 | 615 | 547 | 258 | 242 | 213 | |
| 인열 (Kgf/cm) |
133 | 104 | 109 | 125 | 135 | 140 | 59 | 66 | 66 | |
| 경도 (ShoreA) |
98 | 98 | 98 | 98 | 97 | 99 | 97 | 98 | 97 | |
| 마모도 (g) |
0.0075 | 0.0063 | 0.0083 | 0.0039 | 0.0036 | 0.0033 | 0.0342 | 0.0309 | 0.0286 | |
한편, 상기 관을 가교시키는 방식에는 상기 방사선 조사에 의한 가교방법 이외에도 유기 과산화물에 의한 방법(Peroxide Crosslinking) 또는 실란 화합물에 의한 방법(Silane Crosslinking)으로도 가교를 발생시킴이 바람직하다.
상기 유기 과산화물에 의한 가교방법은 공업적으로 가장 많이 사용되는데 우선 Peroxide에 의해서 상기 식(1)과 같은 유리기가 생성되고, 이 유리기는 폴리에틸렌 사슬에 -C-H-와 반응하여 상기 식(2)와 같이·C유리기를 생성시키며, ·C유리기는 상기 식(3)과 같은 가교 반응을 일으켜 방사선 조사 방식과 동일한 망상구조를 만들어 가교될 수 있게 되는 것이다.
상기 실란 화합물에 의한 가교방법은 폴리에틸렌에 실란 화합물(Vinyltrimethoxy Silane : VTMOS)을 우선 Grading시켜 일단 1단계의 제품을 만들고 이 제품을 수분 상태에 방치하거나 가열함으로써 가교반응을 아래와 같이 일으킨다.
이 가교반응을 간단히 나타내면 우선 Peroxide가 분해하여 폴리에틸렌의 사슬에 라디칼을 아래와 같이 생성시키고
이후 2차적으로 실란 화합물과 유리기들이 반응하여 접목(Grafting)이 일어난다. 이렇게 접목된 실란 화합물은 수분과 가교촉진제에 의해서 가교반응이 아래와 같이 일어나게 된다.
따라서, 상기 가교방법에는 방사선 조사 방법과 유기 과산화물에 의한 방법(Peroxide Crosslinking) 또는 실란 화합물에 의한 방법(Silane Crosslinking)을 모두 사용할 수 있다.
상기 제 4단계(S400)는 직선 형태의 보호튜브를 형성하는 것으로서, 상기 제 3단계(S300)에 의해 가교된 상태의 관을 일정 길이로 절단하여 직선 형태의 보호튜브를 형성하면 되는 것이다.
상기 제 5단계(S500)는 상기 제4단계(S400)에 의해 형성된 직선 형태의 보호튜브를 금형에 장착하는 공정으로서, 별도로 제공되는 소정 형태의 금형에 상기 보호튜브를 코일 형태로 권취시켜 장착하면 되는 것이다.
상시 제 6단계(S600)는 상기 제 5단계(S500)에 의해 금형에 장착된 보호튜브를 코일 형태로 성형하는 공정으로서, 상기 보호튜브의 일단을 막아 차단하고, 타단에는 스팀밸브를 연결하여 스팀을 일정 시간 주입하여 상기 보호튜브가 열 팽창되도록 한 다음 상기 금형에 냉각가스를 주입하여 상기 보호튜브의 내/외경이 확장된 상태에서 코일 형태의 보호튜브를 형성하면 되는 것이다.
이때, 상기 보호튜브의 내경은 코일스프링의 직경보다 0.5 ~ 10㎜ 크게 형성하여 상기 코일스프링이 보호튜브에 용이하게 삽입될 수 있고, 장착성을 향상시켜 작업의 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 함이 바람직하다.
한편, 두께와 최초 제작 외경이 동일한 보호튜브를 확장(확관) 비율을 달리하여 확관 시험을 실시하였다.
[실시예 1]
| 두께3.0mm의 튜브를 외경16.00mm에서 외경20.0mm로 확관 | |||
| 확관 시간 | 공기압력2.0kgf/cm2 | 3.0kgf/cm2 | 4.0kgf/cm2 |
| 100초 | X | X | X |
| 150초 | X | X | ok |
| 200초 | X | ok | ok |
[실시예 2]
| 두께3.0mm의 튜브를 외경16.00mm에서 외경20.8mm로 확관 | |||
| 확관 시간 | 공기압력2.0kgf/cm2 | 3.0kgf/cm2 | 4.0kgf/cm2 |
| 100초 | X | X | X |
| 150초 | X | X | ok |
| 200초 | X | X | ok |
[실시예 3]
| 두께3.0mm의 튜브를 외경16.00mm에서 외경22.5mm로 확관 | |||
| 확관 시간 | 공기압력2.0kgf/cm2 | 3.0kgf/cm2 | 4.0kgf/cm2 |
| 100초 | X | X | X |
| 150초 | X | X | X |
| 200초 | X | X | ok |
상기 실시예의 표3 내지 표5에서 보는 바와 같이 보호튜브의 최초 제작 외경 16mm에서 확관시키려는 비율이 커질수록 확관 시간 및 압력이 증가하여야 정상적인 코일 형태의 확관/제형이 일어날 수 있음을 알 수 있다.
또한, 보호튜브의 두께가 확장(확관) 시간 및 압력에 미치는 영향을 살펴보았다.
[실시예 4]
| 두께2.5mm의 튜브를 외경16.00mm에서 외경22.5mm로 확관 | |||
| 확관 시간 | 공기압력2.0kgf/cm2 | 3.0kgf/cm2 | 4.0kgf/cm2 |
| 100초 | X | X | X |
| 150초 | X | X | ok |
| 200초 | X | ok | ok |
[실시예 5]
| 두께3.0mm의 튜브를 외경16.00mm에서 외경22.5mm로 확관 | |||
| 확관 시간 | 공기압력2.0kgf/cm2 | 3.0kgf/cm2 | 4.0kgf/cm2 |
| 100초 | X | X | X |
| 150초 | X | X | X |
| 200초 | X | X | ok |
상기 실시예의 표6과 표7에서 보는 바와 같이 보호튜브의 두께가 얇을수록 확관시 압력은 낮아지고 시간은 줄어드는 것을 알 수 있다.
상기 제 7단계(S700)는 상기 제 6단계(S600)에 의해 형성된 보호튜브를 코일스프링에 삽착시켜 열 수축에 의해 밀착시키는 공정으로서, 상기 코일 형태로 성형된 보호튜브를 적정한 길이로 절단하여 별도로 구비되는 코일스프링에 삽착시킨 후 상기 보호튜브를 가열시켜 수축되게 하여 코일스프링에 보호튜브가 일체로 밀착시키면 비틀림이나 움직임이 발생하지 않아 코일 스프링을 안전하게 보호할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 보호튜브의 장착 위치는 코일 스프링과 패드 사이에 접촉이 발생하는 부분 즉, 코일 스프링의 끝단부에 주로 장착시키면 되는 것이다.
한편, 상기 보호튜브를 가열하는 방식은 불에 의해 가열시키는 직접가열식과 오븐에 의해 가열시키는 간접가열식이 있으나, 아래의 실시예에서는 오븐에 의한 간접가열식으로 상기 보호튜브의 완전 밀착시까지 소요되는 시간 및 온도를 측정하였다.
[실시예 6]
| 본드 유/무 | 무 | 무 | 무 | 유 | ||
| 최초튜브 제작 시 내경 | 7 | 9 | 10 | 5.5 | ||
| 내경 Ø14mm로 확관 시 두께 | 2.3 | 2.3 | 2.3 | 2.3 | ||
| 열수축 온도/시간 (Ø 12.4 두께의 스프링) |
100°C | 10분 | 미수축 | 미수축 | 미수축 | 완전수축 |
| 15분 | 완전수축 | 완전수축 | 미수축 | 완전수축 | ||
| 20분 | 완전수축 | 완전수축 | 완전수축 | 완전수축 | ||
| 120°C | 10분 | 완전수축 | 완전수축 | 미수축 | 완전수축 | |
| 15분 | 완전수축 | 완전수축 | 완전수축 | 완전수축 | ||
| 20분 | 완전수축 | 완전수축 | 완전수축 | 완전수축 | ||
상기 실시예의 표8에서 보는 바와 같이 최초 제작시의 보호튜브 내경이 작을수록 즉, 보호튜브의 확장(확관) 비율이 클수록 열 수축이 보다 빠르게 일어나는 것을 알 수 있는데, 이는 확관 비율이 클수록 원래의 기억하고 있는 형상으로 돌아가려는 기억형상복원력이 크기 때문으로 판단된다.
즉, 코일 스프링에 보호튜브를 끼운 후 열 수축/밀착시킬 때 최초 튜브 제작 내경을 작게 하여 확장(확관) 비율을 증가시키면 보다 빠른 시간 내에 상기 보호튜브를 코일 스프링에 수축/밀착시킬 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 보호튜브는 종래의 우레탄 튜브의 경우, 스프링의 두께와 우레탄 튜브의 내경이 거의 동일하기 때문에 장착 시에 별도의 장비를 이용한 강제 압입 장착하는 방법이 쓰이고 있는데 이는 별도의 압입 장치가 필요하고 장착 시간이 오래 걸리는 단점이 있었고, 또한, 접착, 윤활 성분의 물질을 도포하여 장착 후 윤활제를 제거하는 등의 시도가 이루어지고 있으나, 잔존 윤활제로 인한 밀착 불량 등의 문제점을 해결하고, 확관/제형시에 스프링의 직경보다 보호튜브의 내경을 크게 제작 후 장착함에 따라 손쉽게 코일 스프링에 튜브를 삽착시킬 수 있으며, 형상도 코일 스프링과 동일한 코일 형태로 제공되어 장착이 용이한 장점이 있고, 또한 보호튜브가 열 수축하여 코일 스프링에 완전 밀착되므로 코일 스프링과 보호튜브 사이의 공간이 없기 때문에 불순물에 의한 코일 스프링의 표면 도장 박리현상을 방지하여 수명을 장구히 연장할 수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위의 요지를 벗어남이 없는 당 발명의 기술분야에서 다양한 변형적 실시예가 제시될 수 있다.
S100 ~ S700 : 제 1 내지 제 7단계
Claims (7)
- 폴리에틸렌 또는 EVA수지 65 ~ 80중량%, 가교제 3 ~ 5중량%, 충진제 10 ~ 25중량%, 산화방지제 1.5 ~ 3중량%, 안정제 0.25 ~ 1중량%, 촉진제 0.25 ~ 1중량%를 혼합하여 펠렛으로 형성한 다음 상기 펠렛을 압출성형기에 투입하여 내부에 공간이 형성된 관을 압출, 성형한 후 상기 관을 방사선에 일정 시간 동안 조사하여 가교시킨 다음 상기 관을 일정 길이로 절단하여 직선 형태의 보호튜브를 별도로 구비되는 금형에 장착하여 열 팽창시켜 내/외경을 확장시킴과 동시에 코일 형태가 되도록 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브.
- 제 1항에 있어서, 상기 보호튜브의 내경은 코일스프링의 직경보다 0.5 ~ 10㎜ 크게 형성하여 상기 코일스프링이 보호튜브에 용이하게 삽입될 수 있고, 장착성을 향상시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브.
- 폴리에틸렌 또는 EVA수지 65 ~ 80중량%, 가교제 3 ~ 5중량%, 충진제 10 ~ 25중량%, 산화방지제 1.5 ~ 3중량%, 안정제 0.25 ~ 1중량%, 촉진제 0.25 ~ 1중량%를 용융, 혼합한 후 냉각시켜 소정 형태의 펠렛을 형성하는 제 1단계와;
상기 제 1단계에 의해 형성된 펠렛을 압출성형기에 투입하여 압출 및 냉각시켜 내부에 공간이 형성되는 관을 형성하는 제 2단계와;
상기 제 2단계에 의해 형성된 관에 방사선을 조사하여 열가소성 고분자를 열경화성 구조로 변화시켜 크립 저항성, 고온에서의 열 안정성, 용매와 화학물질에 대한 내약품성, 기계적 강도, 전기적 특성 및 열 수축 특성을 개선되도록 가교하는 제 3단계와;
상기 제 3단계에 의해 가교된 상태의 관을 일정 길이로 절단하여 직선 형태의 보호튜브를 형성하는 제 4단계와;
상기 제 4단계에 의해 형성된 직선 형태의 보호튜브를 코일 형태로 성형함과 동시에 내/외경을 확장할 수 있도록 소정 형태의 금형에 상기 보호튜브를 장착하는 제 5단계와;
상기 제 5단계에 의해 보호튜브가 금형에 장착되면, 상기 보호튜브의 일단은 차단시키고, 타단에 스팀밸브를 연결하여 스팀을 일정 시간 주입하여 상기 보호튜브가 열 팽창되도록 한 다음 상기 금형에 냉각가스를 주입하여 상기 보호튜브의 내/외경이 확장된 상태에서 코일 형태의 보호튜브를 형성하는 제 6단계; 및
상기 제 6단계에 의해 형성된 코일 형태의 보호튜브를 적정한 길이로 절단하여 별도로 구비되는 코일스프링에 삽착시킨 후 상기 보호튜브를 가열시켜 수축되게 하여 코일스프링에 보호튜브를 일체로 밀착시키는 제 7단계;를 포함하여서 된 것을 특징으로하는 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브의 제조방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 폴리에틸렌은 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 또는 고밀도폴리에틸렌(HDPE)인 것을 특징으로 하는 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브 의 제조방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 EVA수지는 초산비닐의 함유량이 15 ~ 25%인 것을 특징으로 하는 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브의 제조방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 가교제는 선상고분자 화합물의 분자를 서로 화학 결합시켜서 그물구조를 취하기 위한 물질로서, 비닐아세테이트 함량이 6.5%인 EVA를 주재로 사용하였으며, 가교촉진제(TAIC, triallyl isocyanurate)와 혼합 후 150℃에서 30분간 혼합하여 형성되며, 상기 가교촉진제는 분말 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브의 제조방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 제 3단계의 상기 관을 가교시키는 방식에는 상기 방사선 조사에 의한 가교방법 이외에도 유기 과산화물에 의한 방법(Peroxide Crosslinking) 또는 실란 화합물에 의한 방법(Silane Crosslinking)으로도 가교할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브의 제조방법.
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| KR1020110135999A KR101315747B1 (ko) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | 자동차의 서스펜션 코일스프링용 보호튜브 및 그 제조방법 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20170008347A (ko) * | 2015-07-13 | 2017-01-24 | (주) 동양이화 | 코일스프링 보호튜브 및 그 제조방법 |
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