KR101464200B1 - 타이어 컴파운드 온도측정장치 - Google Patents

타이어 컴파운드 온도측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컴파운드의 가류시 발생하는 온도데이터를 분석하여, 각 컴파운드 특성에 맞는 최적 가류시간을 예측하고 적용할 수 있고 동시에 내구성에 향상된 온도측정센서를 가지는 타이어 컴파운드 온도측정장치에 관한 것으로, 수직방향으로 이동하는 수평고정부재; 상기 수평고정부재에 서로 이격되어 일직선상에 배치되는 복수의 온도측정센서; 및 상기 수평고정부재의 이동을 제어하고, 상기 온도측정센서로부터 측정되는 데이터를 수집하는 제어부를 포함하고, 상기 온도측정센서는 타이어 컴파운드에 삽입가능하도록 선단팁을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

타이어 컴파운드 온도측정장치{Temperature sensing device for tyre compounds}
본 발명은 타이어 컴파운드 온도측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컴파운드의 가류시 발생하는 온도데이터를 분석하여, 각 컴파운드 특성에 맞는 최적 가류시간을 예측하고 적용할 수 있고 동시에 내구성에 향상된 온도측정센서를 가지는 타이어 컴파운드 온도측정장치에 관한 것이다.
기존 타이어 컴파운드는 카본블랙 또는 실리카를 보강재로 천연고무 또는 합성고무와의 적절한 혼합비를 통한 배합 및 성형, 가류공정으로 완제품으로 생산해왔다.
그러나, 컴파운드의 매트릭스(Matrix)인 고무는 열용량이 커 가열되면 쉽게 냉각되지 않아 가류공정이 마친 후 냉각시에도 잠열에 의해 가류는 지속되며, 이는 컴파운드의 적정가류시간을 벗어나게 원인이 되어 설계된 물성과 달라지게 결과를 야기시킨다.
따라서, 타이어 산업에서는 블로우 포인트(Blow Point, BP)를 기준으로 가류시간을 설정 및 생산하는 방법이 일반화되어 있으며, 가류시간을 블로우 포인트를 기준으로 안전시간(Safety Time)을 가산하여 제품의 가류시간으로 설정시 제품 내 잠열을 이용하여 후가류가 진행됨에 따라 적정 가류도를 갖는 완제품 타이어를 얻을 수 있다.
안전시간의 가산은 타이어는 수종의 컴파운드로 구성됨에 따라 컴파운드별 열전도도, 가류속도 등이 다르고, 압출 및 성형과 같은 공정 편차 또한 고려하여야 미가류에 의한 문제가 발생되지 않는다.
따라서, 타이어 공정에서는 설계한 타이어 물성을 얻기 위하여 그린케이스를 이용하여 각 부위별 가류 속도와 열용량, 가류시스템(Cure System)이 다른 컴파운드가 적용되기에 써모커플(Thermocouple) 와이어(Wire)를 이용하여 가류도를 분석하고 최적 가류스텝(Cure Step)으로 가류가 진행되도록 구성하고, 최적 가류시간을 설정은 가류시간을 설정함으로서 최적 성능의 타이어가 제조되도록 한다.블로우 포인트를 찾기 위하여 가류를 진행하면서 시험을 진행하며, 이를 블로우 테스트(Blow Test)라 칭한다.
기존 블로우 포인트 측정장치는 4-포인트 센서(4-Point Sensor)를 이용하여 시편의 두께를 다르게 제작하면서 4 지점의 가류시 온도를 측정하게 되는데, 각부분의 온도와 실제 블로우 지점을 측정 및 비교함으로서 컴파운드별 가류특성을 예측하고, 관리할 수 있는 정보를 도출할 수 있다.
다만, 기존의 블로우 포인트 측정장치는 내구성이 떨어지고 측정작업이 번거로우며, 정확한 측정위치를 설정하기 어려운 문제점이 있다.
한국특허공개 제10-2003-0030732호
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 컴파운드의 가류시 발생하는 온도데이터를 분석하여, 각 컴파운드 특성에 맞는 최적 가류시간을 예측하고 적용할 수 있고 동시에 내구성에 향상된 온도측정센서를 가지는 타이어 컴파운드 온도측정장치를 제공하는 데에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수직방향으로 이동하는 수평고정부재; 상기 수평고정부재에 서로 이격되어 일직선상에 배치되는 복수의 온도측정센서; 및 상기 수평고정부재의 이동을 제어하고, 상기 온도측정센서로부터 측정되는 데이터를 수집하는 제어부를 포함하고, 상기 온도측정센서는 타이어 컴파운드에 삽입가능하도록 선단팁을 가지는 것을 특징으로 하는 타이어 컴파운드 온도측정장치이다.
상기 온도측정센서는 상기 선단팁에 일체로 체결나사가 형성되어, 상기 수평고정부재에 착탈가능한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 선단팁은 단면이 십자인 십자촉(十字鏃) 형상인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 선단팁의 표면에는 이형제가 코팅된 이형층을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통하여 블로우 포인트 예측장치의 센서 내구력 개선을 통하여, 반영구적 사용 또는 저렴한 센서 교체 비용으로 유지보수비를 절감할 수 있다. 또, 생산현장에 본 발명을 도입하여 기존의 중간검사 공정 즉, 가류속도의 분석만으로 예측으로 할 수 없었던 컴파운드별 압출물의 가류 특성 분석을 통한 품질관리 및 가류 시간 최적설정 또한 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 타이어 컴파운드 온도측정장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 타이어 컴파운드 온도측정장치의 온도측정센서의 사시도이다.
도 3은 도 2의 온도측정센서의 정면도이다.
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 본 발명의 실시예에 따른 타이어 컴파운드 온도측정장치(100)를 도시한다. 상기 타이어 컴파운드 온도측정장치(100)는 컴파운드 몰드(10)의 상부에 위치한다.
상기 컴파운드 몰드(10)는 각 부위별 가류 속도와 열용량을 확인하기 위하여 컴파운드의 두께가 달라지도록 도 1과 같이 경사진 바닥면을 가지는 공간을 가진다. 상기 공간 내에는 컴파운드(12)가 채워진다.
본 발명의 컴파운드 온도측정장치(100)는 블로우 포인트를 측정하기 위한 시험기에서 사용되는 온도측정기구로써 컴파운드의 가류시 정밀한 온도 측정을 통하여 아레니우스식을 이용하여 환상온도로 가류도를 산출할 수 있는 데이터를 얻는 역할을 한다. 본 발명에서는 온도데이터를 이용하여 가류도를 측정하는 과정에 대한 설명은 생략한다.
상기 온도측정장치(100)는 수직방향으로 이동하는 수평고정부재(102)와, 상기 수평고정부재(102)에 서로 이격되어 일직선상에 배치되는 복수의 온도측정센서(104,106,108,110)와, 상기 수평고정부재(102)의 이동을 제어하고 상기 온도측정센서(104,106,108,110)로부터 측정되는 데이터를 수집하는 제어부를 포함한다.
특히, 상기 온도측정센서는 타이어 컴파운드(12)에 쉽게 삽입가능하도록 선단팁(112)을 가지는 것이 특징이다.
상기 선단팁(112)은 안정적이면서도 타이어 컴파운드(12)를 찔러 삽입될 수 있는 단면이 십자인 십자촉(十字鏃) 형상인 것이 바람직하다. 이러한 선단팁(112)의 형상은 컴파운드(12)가 가류시 갖는 흐름성에 의해 선단팁(112)과 고무사이가 밀착됨에 따라 컴파운드(12)와 온도측정센서(104,106,108,110)간 간섭 즉 열전도의 방해를 통한 고무 내측온도 측정의 정밀도를 높일 수 있을 뿐 아니라, 또한 표면적을 줄여서 컴파운드에 의한 저항을 줄일 수 있다.
그리고, 컴파운드(12)와 선단팁(112)간 표면적을 줄이고자 함은 컴파운드 가류 특성 측정 후, 몰드의 이동과 더불어 센서 제거시 표면적이 최소화됨에 따라 센서와 컴파운드간 분리가 용이하도록 하기 위함이다. 또한, 측정된 샘플에 작은 면적으로 온도를 측정하기 때문에 블로우(Blow) 발생 및 형태 관찰에 용이하다.
그리고, 타이어 컴파운드(12)는 밀착성이 좋아서, 상기 선단팁(112)이 삽입되면 표면에 엉겨붙어서, 이후의 측정작업시 상기 선단팁(112)의 삽입이 곤란할 뿐만 아니라 부착된 고무로 인해 정확한 측정이 방해가 될 수 있다. 따라서, 상기 선단팁(112)의 표면에는 이형제가 코팅된 이형층을 가지는 것이 바람직하다. 이형제로는 테프론, 실리콘 또는 실리카가 함유된 이형제를 사용할 수 있다.
또한, 상기 온도측정센서(104,106,108,110)는 상기 선단팁(112)에 일체로 체결나사(114)가 형성되어, 상기 수평고정부재(102)에 착탈가능하다. 이 결과, 어느 하나의 온도측정센서(104,106,108,110)에 하자가 있는 경우 해당 온도측정센서만 교환하면 되므로, 유지보수에 필요한 비용이 감소될 수 있다.
상기 선단팁(112)의 내부에는 써모커플 와이어(116,118)가 삽입되어 사용되며, 사용되는 써모커플 종류로서는 K형, J형, T형, E형, R형, S형, B형, C형, G형, D형 중 선택적으로 사용이 가능하다. 보다 정확하게는 J형 또는 K형의 범용 써머커플 와이어를 사용하는 것이 바람직하며, 이에 선단팁(112)의 첨점은 양극과 음극의 접합되는 곳이므로 열전달이 용이하여 기전력 발생시 측정오차 범위가 5%이내 인 것이 바람직하다.
상기 센서 내부에 사용되는 써모커플 와이어의 종류에 따라 데이터를 수집하는 장치와의 연결단자 부위(connector area, 미도시) 또한 양극 및 음극과 동일한 물질로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이로서 기전력 발생으로 인한 온도측정시 측정 오차를 최소화할 수 있다.
상기 온도측정센서(104,106,108,110)를 외형을 구성하는 물질은 압력과 열에 강한 니켈합금 또는 크롬합금과 같은 물질을 이용하여 제작하며, 내부는 써모커플을 열로부터 보호할 수 있는 단열재을 이용함으로서, 환경에 따른 온도 측정 오차를 낮추고, 정확도를 높일 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.
10 : 컴파운드 몰드 12: 컴파운드
14,16,18,20: 온도측정위치 100: 타이어 컴파운드 온도측정장치
102: 수평고정부재 104,106,108,110: 온도측정센서
112: 선단팁 114: 체결나사
116,118: 서머커플와이어

Claims (4)

  1. 수직방향으로 이동하는 수평고정부재;
    상기 수평고정부재에 서로 이격되어 일직선상에 배치되는 복수의 온도측정센서; 및
    상기 수평고정부재의 이동을 제어하고, 상기 온도측정센서로부터 측정되는 데이터를 수집하는 제어부를 포함하고,
    상기 온도측정센서는 타이어 컴파운드에 삽입가능하도록 선단팁을 가지며,
    상기 선단팁은 단면이 십자인 십자촉(十字鏃) 형상이고,
    상기 선단팁의 표면에는 이형제가 코팅된 이형층을 가지는 것을 특징으로 하는 타이어 컴파운드 온도측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온도측정센서는 상기 선단팁에 일체로 체결나사가 형성되어, 상기 수평고정부재에 착탈가능한 것을 특징으로 하는 타이어 컴파운드 온도측정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2517483Y2 (ja) * 1990-08-03 1996-11-20 株式会社ユーカリ タイヤの温度測定装置
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JP2013019663A (ja) * 2011-07-11 2013-01-31 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 焼成炉

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