KR101738392B1 - 타이어-경화 블래더의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

블래더-경화 블래더를 이용하여 미경화의 타이어-경화 블래더를 형성하고 경화시키는 방법은, 내측 및 외측 표면을 갖는 미경화의 타이어-경화 블래더를 외측-표면 경화 주형의 리세스 상에 또는 그 내에 제공하는 단계; 블래더-경화 블래더를 리세스 내에서 팽창시켜 미경화의 타이어-경화 블래더의 내측 표면에 압력을 가하는 단계; 및 열, 압력, 또는 이 둘 모두를 타이어-경화 블래더의 내측 표면 및 외측 표면에 제공함으로써 미경화의 타이어-경화 블래더를 경화시켜, 경화된 타이어-경화 블래더를 형성하는 단계를 포함한다. 얇은 타이어-경화 블래더 및 경화 장치가 또한 제공된다.

Description

타이어-경화 블래더의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING TIRE-CURING BLADDER}
타이어 형성 블래더(tire forming bladder)의 제조 방법이 본 명세서에 개시된다.
타이어 프레스(tire press)와 같은 타이어 경화 장치는 전형적으로, 내부 및 외부 둘 모두의 열 및 압력을 인가함으로써 타이어를 경화시키거나 가황처리한다. 타이어 프레스는 타이어의 외부를 형상화 및 가황처리하도록 역할하는 가열식 외측 금속 주형을 사용한다. 이는 타이어 카카스(carcass)의 내부에서 팽창되고 타이어의 내부를 가황처리하도록 가열되는 고무 경화 블래더(rubber curing bladder)와 함께 사용된다.
타이어-경화 블래더가 받게 되는 기계적 스트레인(strain) 및 수행하기 위해 타이어-경화 블래더에 요구되는 특별 기능으로 인해, 타이어-경화 블래더는 전형적으로, 각각의 상이한 타이어 설계의 요건들을 충족시키는 맞춤 크기 및 치수를 가질 것이 요구된다. 타이어-경화 블래더의 형성은 제조하기에 고가이고 시간 소모적인 맞춤 제작된 주형을 필요로 할 수 있다. 대안적으로, 타이어-경화 블래더는 또한, 상대적으로 시간 소모적이고 고비용인 제조 공정을 사용하여 오토클레이브(autoclave)에서 수제작되고 경화될 수 있다.
블래더-경화 블래더를 이용하여 미경화의 타이어-경화 블래더를 형성하고 경화시키는 방법은, 내측 및 외측 표면을 갖는 미경화의 타이어-경화 블래더를 외측-표면 경화 주형의 리세스 상에 또는 그 내에 제공하는 단계; 블래더-경화 블래더를 리세스 내에서 팽창시켜 미경화의 타이어-경화 블래더의 내측 표면에 압력을 가하는 단계; 및 열, 압력, 또는 이 둘 모두를 타이어-경화 블래더의 내측 표면 및 외측 표면에 제공함으로써 미경화의 타이어-경화 블래더를 경화시켜, 경화된 타이어-경화 블래더를 형성하는 단계를 포함한다.
얇은 타이어-경화 블래더는 유기 고무층을 포함하고, 실리콘 고무층은 배제한다. 일 실시예에서, 타이어-경화 블래더는 두께가 약 1 mm 내지 약 2.5 mm 미만이다.
경화 장치는 외측 표면 주형을 가열하도록 작동가능한 프레스; 리세스를 한정하는 복수의 링(ring)들을 포함하는, 프레스에 결합되는 외측 표면 주형; 타이어-경화 블래더의 풋(foot) 영역을 수용하도록 구성되는 하나 이상의 링들 내에 한정된 제1 풋 영역 리세스; 및 블래더-경화 블래더의 풋 영역을 수용하도록 구성되는 하나 이상의 링들 내에 한정된 제2 풋 영역 리세스를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수 용어("a" 및 "the")는 문맥상 명확하게 반대로 지시하지 않는 한, 하나 이상을 의미한다.
용어 "경화하다" 및 "가황처리하다"는 본 명세서에서 서로 교환가능하게 사용된다. 본 개시 내용은 황함유 브리지(sulfidic bridge)들이 중합체 사슬들을 가교결합시키는 황 경화(가황처리)에 초점이 맞춰져 있지만, 본 명세서에 개시된 기술은 다른 유형들의 경화에 또한 적용가능하다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "타이어" 또는 "타이어들"은, 예를 들어 공기압 바이어스 플라이(pneumatic bias ply) 타이어뿐만 아니라 공기압 레이디얼(pneumatic radial) 타이어 둘 모두를 포함한다.
도 1은 타이어-경화 블래더를 형성하기 위한 종래 기술의 이송 성형(transfer molding) 장치의 부분 단면도.
도 2는 타이어-경화 블래더(132) 및 타이어를 제조하고 경화시키기 위한 공정들의 일 실시예의 다이어그램.
도 3은 드럼 상에 타이어-경화 블래더(132)를 조립하기 위한 공정의 일 실시예의 다이어그램.
도 4a는 도 3의 타이어-경화 블래더(132)의 일 실시예의 부분 단면도.
도 4b는 블래더-경화 블래더(136)를 이용하여 타이어-경화 블래더(132)를 경화시키기 위한 공정 및 도 3의 타이어-경화 블래더(132)의 일 실시예의 부분 단면도.
도 5는 타이어-경화 블래더(406)의 일 실시예가 미가공(green) 타이어(404) 내부에 배치되어 타이어 경화 주형(409)의 리세스(recess)에 설치된 타이어-경화 주형 장치(402)의 부분 단면도.
도 6은 타이어 경화 주형의 리세스(409) 내부에 있는 타이어-경화 블래더(132) 내에 블래더-경화 블래더(136)의 일 실시예가 설치되어진, 변형된 타이어-경화 주형 장치(403)의 부분 단면도.
도 7a는 타이어-경화 블래더(132) 내에 블래더-경화 블래더(136)의 일 실시예가 설치된, 블래더 경화 주형(702)의 단면도.
도 7b는 타이어-경화 블래더(132) 내에 블래더-경화 블래더(136)의 일 실시예가 설치된, 조립 이전의 블래더 경화 주형(702)의 단면도.
놀랍게도, 맞춤 주형을 요구했던 종래 기술의 이송 성형 방법 또는 사출 성형 방법과는 대조적으로, 적합하게 맞춤된 타이어-경화 블래더가 타이어 프레스에 맞도록 구성된 주형 또는 타이어-제조 주형 자체 내에서 경화됨으로써, 타이어 제조 시간 감소 및 비용 감소 둘 모두를 달성할 수 있다. 예를 들어, 타이어-경화 블래더를 위한 외측-표면 경화 주형이 타이어-경화 프레스와의 호환성을 위해 구성될 수 있다. 외측-표면 경화 주형은 타이어-경화 프레스에 맞도록 자체 치수설정된 용기에 결합될 수 있다.
맞춤된 타이어-경화 블래더가 사용되도록 설계되는 타이어 프레스는 타이어-경화 블래더의 외부를 경화시키는 데 사용될 수 있는 반면, 타이어-경화 블래더의 내부는 별도의 블래더-경화 블래더를 이용하여 경화된다. 타이어-경화 블래더를 형성하기 위한 외측-표면 경화 주형은 타이어-경화 블래더가 내부에서 사용되도록 설계되는 타이어 경화 주형을 위한 치수들과 유사한 치수들을 가질 수 있다. 타이어-경화 블래더를 경화시키기 위해, 그리고 타이어-경화 블래더가 사용되어 경화시킬 동일하거나 유사한 크기의 타이어에 적합하게 되는 맞춤된 치수들을 갖는 타이어-경화 블래더를 제공하기 위해, 일반적인 크기의 블래더-경화 블래더를 사용함으로써 시간 및 비용이 감소될 수 있다.
일 실시예에서, 축방향 및 비드 간(bead-to-bead) 치수들이 보다 작다는 것을 제외하고는, 타이어 주형의 치수들에 대응하는 블랭크(blank) 타이어 주형이 타이어-경화 블래더를 위한 외측-표면 경화 주형으로서 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 블래더-경화 블래더를 이용하여 타이어-경화 블래더를 경화시키는 방법은 드럼 상에 사전-경화된 타이어-경화 블래더를 제조하는 것을 보완한다. 이는 보강층들을 부가하고 두께를 변경함에 있어서 융통성을 허용한다.
도 1은 타이어-경화 블래더를 제조하기 위한 종래 기술의 이송 주형을 도시한다. 경화 블래더를 제조하는 이러한 종래 기술의 방법은 제1 절반 외측 주형(10), 제2 절반 외측 주형(12), 및 강성 내부 주형(14)을 포함하는 3-부품 금속 주형을 필요로 한다. 고무 블랭크(18)가 격실(16)로부터 가압되어 제1 절반 외측 주형(10)과 제2 절반 외측 주형(12) 사이의 계면부(interface)에 배치된다. 작업 시, 고무 블랭크(18)가 격실(16)에 배치되고, 열과 압력이 인가되어 고무가 용융되게 하여 제1 절반 외측 주형(10), 제2 절반 외측 주형(12) 및 강성 내부 주형(14)의 표면들에 의해 한정되는 주형 영역(20) 내로 유동하게 한다.
사출 주형 및 이송 주형은 제조하기에 고가이고 시간 소모적이다. 금속 주형 단편(piece)들은 타이어 제조사에 의해 요구되는 각각의 상이한 경화 블래더 크기 및 형상을 위해 특별히 제조되어야 한다. 통상적으로, 상이한 형상 및/또는 치수들을 갖는 각각의 타이어가 이들 치수를 충족시키는 맞춤 제작된 타이어-경화 블래더를 요구하였다는 것이 또한 예상되었다. 또한, 고무를 타이어-경화 블래더의 풋 영역(22) 내로 유동시키기 위해 이송 주형 방법에 의해 요구되는 높은 고무 유동으로 인해, 형성될 수 있는 블래더의 치수에 하한이 존재하였다. 이러한 종래의 방법에 의해 형성되는 블래더는 약 4.5 mm의 최소 두께까지만 효과적으로 도달할 수 있었다. 그러한 두께의 블래더는 제한적인 열전달 능력을 가지며, 이는 이어서 타이어의 내측 부분을 경화시킴에 있어서 그 효율을 제한한다. 게다가, 높은 고무 유동은 또한 큰 변형을 발생시키는데, 이는 블래더의 품질 및 내구성을 감소시킨다.
도 2는 타이어-경화 블래더(132)가 블래더-경화 블래더(136)에 의해 경화되는, 본 명세서에 개시된 공정들의 개요를 도시한다.
블래더-경화 블래더(110)를 제조하는 단계가 도 2에 도시되어 있다. 예시적인 단계(110)에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 블래더-경화 블래더(136)는, 정밀한 크기 및 형상에 대한 요구 없이, 신속하고 저렴하게 제조될 수 있다. 일반적인 크기의 블래더-경화 블래더(136)는 종래 기술에 의해 형성될 수 있고, 타이어-경화 블래더들의 다수의 크기들 및 형상들을 경화시키는 데 유용할 수 있다. 타이어들의 종래 기술의 블래더 경화 기술들과는 대조적으로, 하나의 크기가 다수에 맞춤되는 시도(one-size-fits-many approach)가 타이어-경화 블래더를 블래더 경화시키는 데 효과적으로 사용될 수 있다.
블래더-경화 블래더(136)는 고무 시트(rubber sheet)(112)의 압출 또는 캘린더링(calendaring)과 같은 비용-효율적 기술에 의해, 또는 사출 또는 이송 성형(114)에 의해 제조될 수 있다. 통상적인 경화 공정(116)이 사용될 수 있다. 단일 크기 및 치수의 블래더-경화 블래더(136)가 많은 상이한 치수의 타이어-경화 블래더들을 경화시키는 데 사용될 수 있기 때문에, 이러한 방법에 의해 시간 및 비용 효율성이 얻어진다. 타이어-경화 블래더 경화 공정(130)에 사용되는 동일한 타이어 주형과 같은 타이어 주형에서 블래더-경화 블래더(136)를 경화시키는 것을 포함한, 블래더-경화 블래더(136)를 경화하기 위한 다른 공정들이 또한 사용될 수 있다.
블래더-경화 블래더(136)는 통상적인 타이어-경화 블래더의 것과 유사한 기하학적 형상 및 조성물을 가질 수 있다. 블래더-경화 블래더(136)의 풋 영역에는 블래더-경화 블래더(136)의 중심 부분에 비해 추가의 두께가 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 블래더-경화 블래더(136)는 블래더-경화 블래더와 함께 사용되도록 설계된 주형의 구성에 따라 풋 영역에서 단일 또는 이중 풋 형상을 포함한다.
도 2는 또한, 미경화의 타이어-경화 블래더(120)를 제조하는 단계를 도시한다. 일 실시예에서, 예를 들어 고무 시트 압출 또는 캘린더링(122), 이송 또는 사출 성형(124), 및 수동 조립(126)을 포함한 다양한 방법들이 미경화의 타이어-경화 블래더(120)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 타이어-경화 블래더를 제조하는 데 드럼 제조 기술(128)이 사용된다.
드럼 제조 기술(128)에 대한 추가 정보를 위해, 도 3을 참조한다. 일 실시예에서, 미경화의 고무 시트(204)가 상부에 둘러싸이는 중공 원통형 드럼(202)이 제공된다. 다른 실시예들에서, 드럼은 중공이거나 원통형일 것이 요구되지 않는다. 일 실시예에서, 고무 시트(204)의 단부들은 원통형 드럼(202)의 주위를 둘러서 도달하도록 연장되어 중첩되거나 맞닿을 수 있다. 드럼(202)은 미경화의 타이어-경화 블래더(132)에 기본적인 링 또는 부분 원환(toroidal) 형상을 제공하도록 기능한다. 미경화의 고무 시트(204)는 예를 들어 압출되거나 캘린더링될 수 있다.
일 실시예에서, 직조 섬유 또는 다른 보강 재료들을 포함하는 보강 시트(206)가 원통형 드럼(202) 상의 고무 시트(204) 상에 적용된다. 이들 보강부는 재료의 코디드(corded) 시트 또는 스트립(strip)을 포함한다. 코드는 보강 시트(206) 내에 내재된다. 보강 재료는 타이어의 몸체 플라이 또는 벨트 재료를 위해 사용되는 재료들로부터 선택될 수 있다. 보강부는 타이어-경화 블래더가 타이어를 경화하는 데 사용될 때 타이어-경화 블래더의 팽창된 형상을 제어하기 위해 부가된다.
일 실시예에서, 타이어-경화 블래더(132)를 형상화하거나 보강하기 위해 추가의 층 또는 층들(208)이 또한 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 타이어-경화 블래더를 단지 납작한 링이 아닌 측면들을 갖는 부분 원환 형상으로 촉구하기 위해 추가의 층 시트들이 사용될 수 있다. 타이어-경화 블래더(132)의 풋 영역(222)에는 타이어-경화 블래더(132)의 중심 부분에 비해 추가의 두께가 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 타이어-경화 블래더(132)는 타이어-경화 블래더와 함께 사용되도록 설계된 타이어 경화 주형의 구성에 따라 풋 영역(222)에서 단일 또는 이중 풋 형상을 포함한다.
본 실시예에서의 추가의 층(208)은 캘린더링되거나 압출된 고무 형상으로 구성된다. 일 실시예에서, 고무 시트(204)는 단일 두께를 갖는 납작한 구성요소이다. 추가의 층(208)은 일정 형상을 갖는데, 이는 이러한 구성요소의 두께가 폭을 따라 변한다는 것을 의미한다.
드럼 제조 공정(128)은 매우 얇은 타이어-경화 블래더(132)의 생성을 허용하며, 사출 및 이송 성형 공정(124)들의 제한에 종속되지 않는다. 적당한 블래더 경화 공정과 함께 드럼 제조 공정(128)의 사용은, 예를 들어 약 2 mm 내지 약 1 mm, 약 1.75 mm 내지 약 0.75 mm, 또는 약 1.25 mm 내지 약 1.1 mm를 포함한, 2.5 mm 미만의 치수를 갖는 예외적으로 얇은 블래더를 허용한다. 이들 두께는 타이어-경화 블래더의 중심에서 측정될 수 있다. 이러한 개시 내용은 블래더를 최대 4.5 mm 또는 8 mm와 같은 보다 두꺼운 두께로 제조하기 위한 방법을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
일 실시예에서, 타이어-경화 블래더(132)의 두께는 중심에서 가장 얇고 풋 영역(222)에서 가장 두껍다. 일 실시예에서, 타이어-경화 블래더(132)는 견부로부터 견부까지(from shoulder-to-shoulder) 또는 풋으로부터 풋까지(from foot-to-foot) 대략적으로 균일한 두께를 갖는다. 드럼 제조 공정(128)은 또한, 맞춤된 팽창 형상, 맞춤된 보강부, 및 가변 강도(stiffness)를 허용한다.
도 2를 다시 참조하면, 앞서 논의된 타이어-경화 블래더 제조 단계(120)에서 제조된 미경화의 타이어-경화 블래더(132)를 경화하기 위한 블래더 경화 공정(130)이 도시되어 있다. 블래더 경화 공정(130)에서, 미경화의 타이어-경화 블래더(132)는 앞서 논의된 블래더-경화 블래더 제조 단계(110)에서 제조된 블래더-경화 블래더(136) 및 외측 표면 주형(134)에 의해 경화된다.
블래더 경화 공정(130)의 추가적인 상세 사항을 위해 도 4a 및 도 4b를 참조한다. 도 4a는 원래 도 3에 도시된 미경화의 타이어-경화 블래더(132)의 실시예의 부분 단면도를 도시한다. 도 4a는 중공 원통(202)으로부터 제거된 미경화의 타이어-경화 블래더(132)의 부분 단면도를 도시한다. 이러한 미경화의 타이어-경화 블래더(132)는 내측 표면(302) 및 외측 표면(304)을 갖는다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 미경화의 타이어-경화 블래더(132)가 외측-표면 경화 주형(134)의 리세스(308) 상에 또는 그 내에 제공된다. 일 실시예에서, 타이어-경화 블래더(132)의 풋 영역은 외측-표면 경화 주형(134)의 리세스의 에지에서 고정될 수 있다. 일단 적절하게 위치되면, 블래더-경화 블래더(136)는 리세스(308) 내로 팽창됨으로써, 미경화의 타이어-경화 블래더(132)의 내측 표면(302) 상에 압력을 가한다. 팽창원은 예를 들어 통상적인 타이어 프레스 장치일 수 있다. 블래더-경화 블래더(136)의 팽창에 의해 가해지는 압력은 타이어-경화 블래더(132)가 리세스(308) 내로 이동되게 하여 외측-표면 경화 주형(134)의 경화 표면(310)과 접촉하게 한다.
외측-표면 경화 주형(134) 및 팽창된 블래더-경화 블래더(132)에 열이 인가된다. 이 열은 예를 들어 통상적인 타이어 프레스 장치에 의해 인가될 수 있다. 따라서, 미경화의 타이어-경화 블래더(132)는 블래더-경화 블래더(136)의 팽창으로부터 야기되는 압력뿐만 아니라 외측-표면 경화 주형(134) 및 팽창된 블래더-경화 블래더(136)로부터 전달된 열을 받음으로써 경화된다.
블래더-경화 블래더(136)는, 예를 들어 약 160℃ 내지 약 210℃의 온도로 가열되는 물, 스팀 및/또는 질소 가스의 혼합물과 같은 가열된 유체에 의해, 또는 타이어 가황처리의 당업자에 의해 공지된 다른 수단을 통해 가열 및 팽창될 수 있다. 외측-표면 경화 주형(134)은 또한, 타이어 가황처리의 당업자에 의해 공지된 수단에 의해 가열될 수 있다.
일 실시예에서, 타이어-경화 블래더 경화 공정(130)은, 레이싱 슬릭(racing slick)을 위해 사용되는 것들과 같은 블랭크 미패턴형 주형 또는 트레드 패턴을 갖는 승용차용 타이어를 제조하기 위한 패턴형 주형일 수 있는, 미가공 타이어를 가황처리하는 데 사용되는 외측-표면 경화 주형(134)을 통합한다.
도 5는 예시적인 타이어 경화 주형(402)의 부분 단면도를 도시한다. 타이어 경화 주형(402)은 미가공 타이어(404)를 제 위치에 보유하도록 조합되는 몇몇 링-형상 플레이트들을 포함한다. 링(410, 420, 430, 440 및 450)들은 타이어 경화 주형(402)의 풋 영역 리세스(417) 내에서 타이어-경화 블래더(406)의 확대된 풋 영역(405)(이 경우에, 양면 풋(double-sided foot))을 파지하도록 기능한다. 상부측 플레이트(460) 및 저부측 플레이트(465)는 미가공 타이어(404)의 측벽(407) 및 견부 부분(408, 409)을 둘러싸고 지지하도록 기능한다. 트레드 링(470)은 타이어 경화 주형(402)의 외측 원주를 따라 장착되고, 돌기들 및/또는 홈들을 갖는 내측 표면(475)을 갖는다. 트레드 링(470)은 미가공 타이어(404)의 외측 원주에 트레드 패턴을 부여하도록 기능한다. 전술된 링들 및 플레이트들은 타이어 경화 주형(402)의 리세스(409)를 한정한다.
일 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 미가공 타이어 대신에 타이어-경화 블래더(132)를 경화시키기 위해, 변형된 타이어 경화 주형(403)이 사용될 수 있다. 변형된 타이어 경화 주형(403)은, 트레드 링(470)의 내측 표면(475) 상의 트레드 패턴의 기하학적 형상, 측벽 스탬핑, 및 전통적인 비드 링 윤곽을, 타이어-경화 블래더(132)의 부착을 위해 변형된 링(440A, 450A)들에 의해 형성된 단면 풋 리세스(418) 및 매끄럽거나 텍스처 형성된 표면으로 대체하도록 변형되었다.
도 6에서, 블래더-경화 블래더(136)의 일 실시예가 변형된 타이어 경화 주형(403)의 리세스(409) 내에 제공되고, 타이어-경화 블래더(132)는 변형된 타이어 경화 주형(403)의 내측 표면과 블래더-경화 블래더(136) 사이에 제공된다.
도 6의 실시예에서, 타이어-경화 블래더(132)는 링(440A, 450A)들의 풋 리세스 영역(418)에 보유되는 단면 풋(single-sided foot)(405A)을 갖는다. 블래더-경화 블래더(136)의 양면 풋(405B)은 변형된 타이어 경화 주형(403)의 풋 영역 리세스(417)에 보유된다.
대안적인 실시예에서, 블래더-경화 블래더(136) 및 타이어-경화 블래더(132) 둘 모두는 도 5의 미변형된 타이어 주형(402)의 풋 영역 리세스(417)에 고정된다. 다른 실시예에서, 블래더-경화 블래더(136)는 다른 수단에 의해 고정될 수 있는 반면, 타이어-경화 블래더는 풋 영역 리세스(417)에 보유되는 이중 풋을 갖는다.
이들 실시예 각각에서, 타이어-경화 블래더(132)를 경화시키기 위해 사용되는 변형된 타이어 경화 주형(403) 또는 타이어 경화 주형(402)은, 축방향 및 비드 간 치수들 중 하나 이상에서 보다 작은 것을 제외하고는, 경화된 타이어-경화 블래더(142)를 이용하여 미가공 타이어(404)를 가황처리하는 데 사용되는 타이어 경화 주형(402)과 동일하거나 유사한 치수들을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 외측-표면 경화 주형(134)은 블랭크 타이어의 경화를 위해 사용되는 주형이다. 본 명세서에서 지칭되는 바와 같은 블랭크 타이어는 어떠한 트레드 패턴도 갖지 않는 타이어이다. 블랭크 타이어 주형은, 예를 들어 레이싱 슬릭의 가황처리를 위해 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 타이어 경화 주형은 트레드 링(470)이 트레드 패턴이 없는 매끄러운 내측 표면(475)을 갖는 것을 제외하고는, 도 5 및 도 6에 도시된 것과 동일하거나 실질적으로 동일하다. 그러나, 본 실시예에서 그리고 심지어 타이어 블랭크에서, 트레드 링(470)의 내측 표면(475)에는 블랭크 타이어 경화 주형으로부터의 경화된 타이어-경화 블래더(142)의 제거를 돕도록 공기를 순환시키기 위한 작은 홈들이 부여될 수 있다. 게다가, 주형-이형 코팅 조성물이 미경화의 타이어-경화 블래더(132), 블래더-경화 블래더(136), 또는 이 둘 모두에 존재할 수 있다.
타이어 가황처리 공정에서처럼, 타이어-경화 블래더(132)는 타이어 프레스로부터 타이어 경화 주형(402)의 링들 및 플레이트들 각각으로 전달되는 열에 의해 경화되어 타이어-경화 블래더(132)의 외측 표면으로부터 가황처리하고, 블래더-경화 블래더(136)는 물, 증기, 및/또는 질소 가스와 같은 가열된 유체를 이용하여 팽창되어 타이어-경화 블래더(132)의 내측 표면으로부터 가황처리한다.
대안적으로, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, 타이어-경화 블래더(132)를 경화시키기 위해 전용 블래더-경화 조정식(tailored) 주형(702)이 사용될 수 있다. 도 7a는 타이어-경화 블래더(132) 및 블래더-경화 블래더(136)와 함께 제 위치에 조립된 조정식 주형(702)을 도시하는 반면, 도 7b는 조립 이전의 모습을 도시한다.
도 7a 및 도 7b의 실시예에서, 타이어-경화 블래더(132)를 고정시키기 위해 추가의 풋 영역 리세스(737)가 제공되는 반면, 블래더-경화 블래더(136)는 도 6의 실시예와 실질적으로 동일한 풋 영역 리세스(717)에 의해 파지된다. 게다가, 조정식 주형(702)은 조정식 주형(702)이 일정 범위의 축방향 (비드 간) 폭들을 수용하도록 조절되게 하는 적층가능 링 세그먼트(790)들을 포함한다. 조정식 주형(702)은 경화된 타이어-경화 블래더(142)를 이용하여 미가공 타이어를 가황처리하는 데 사용되는 타이어 경화 주형과 동일한 치수들 또는 대략적으로 동일한 치수들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 조정식 주형(702)은 타이어-경화 블래더(132)와 함께 사용될 타이어 경화 주형보다 축방향 및 비드 간 치수들 중 하나 이상에서 더 작다.
도 5 및 도 6의 타이어 경화 주형(402)처럼, 조정식 주형(702)은 블래더(132, 136)들을 제 위치에 보유하도록 조합되는 몇몇 링-형상 플레이트들을 포함한다. 링(710, 720, 730, 740)들은 조정식 주형(702)의 풋 영역 리세스(717) 내에 블래더-경화 블래더(136)의 풋 영역(705)(이 경우에, 양면 풋)을 파지하도록 기능한다. 링(740, 750)들은 타이어-경화 블래더(132)의 풋 영역(715)(이 경우에, 단면 풋)을 고정시키도록 기능하는 리세스(737)를 포함한다. 이러한 예에서, 팽창된 블래더-경화 블래더(136)는 타이어-경화 블래더(132)의 풋 영역(715)의 내측 면과 접촉할 것이다. 조정식 주형(702)은 링(710, 720, 730, 740, 750)들이 일정 범위의 만입된 풋 직경들을 수용하도록 조절되게 한다.
견부 링(765, 760)들은 조정식 주형(702) 내에 타이어-경화 블래더(132)의 견부 부분(760, 761)들을 둘러싸고 지지하도록 기능한다. 적층가능 링 세그먼트(들)(790)는 조정식 주형(702)의 외측 원주를 따라 장착되고, 대개 매끄럽지만 일 실시예에서는 공기 순환 채널들이 제공될 수 있는 내측 표면(775)을 갖는다. 전술된 링들은 조정식 주형(702)의 리세스(709)를 한정한다.
도 7a와 도 7b를 비교함으로써 볼 수 있는 바와 같이, 블래더-경화 블래더(136) 및 타이어-경화 블래더(132)는 조정식 주형(702) 내로 로딩되고(loaded), 이어서 도 7a 및 도 7b의 우측에 있는 링(710, 750)들을 우측 견부 링(765)을 따라 축방향으로 함께 이동시킴으로써 조정식 주형(702) 내에서 둘러싸일 수 있다. 적층가능 링(790)들은 또한 축방향으로 이동될 수 있다.
동일한 크기의 하나 이상의 블래더-경화 블래더(136)들은 여러 상이한 크기의 타이어-경화 블래더(132)들을 생성하는 데 사용될 수 있다. 블래더-경화 블래더(136) 및 이것(블래더-경화 블래더(136))을 이용하여 경화되는 타이어-경화 블래더(132)는 축방향 (비드 간) 치수 또는 반경방향 치수, 또는 둘 모두에서 최대 40%, 예를 들어 약 0.5% 내지 약 40%, 약 1% 내지 약 15%, 또는 약 5% 내지 약 10% 변할 수 있다. 그러나, 블래더-경화 블래더(136)는 타이어-경화 블래더(132)보다 작다. 이러한 특징은 융통성을 허용하고, 각각의 타이어 크기를 위한 특화된 블래더에 대한 필요성을 완화시킨다. 일 실시예에서, 블래더-경화 블래더(136)는 타이어-경화 블래더(132)를 경화시키도록 5 내지 40% 연신된다.
도 2를 참조하면, 일단 타이어-경화 블래더(132)가 경화되고, 미가공 타이어(144)가 제조되면(140)(공기압 타이어는, 예를 들어, 그 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,866,171호; 제5,876,527호; 제5,931,211호; 및 제5,971,046호에 개시된 구성에 따라 제조될 수 있음), 경화된 타이어-경화 블래더(142)는 도 5에 도시된 것과 같은 타이어 경화 주형(146)에 설치되는 미가공 타이어(144) 상에 또는 그 내부에 위치된다. 미가공 타이어(144)는 경화된 타이어-경화 블래더(142)의 내부에 고온 및 고압의 유체를 부여하고 타이어 경화 주형(146)의 금속 플레이트들에 열을 부여함으로써 경화된다. 이에 의해, 경화된 타이어-경화 블래더(142)는 팽창되어 미가공 타이어(144)를 타이어 경화 주형(146)의 내측 표면에 대항하여 가압한다. 비-블랭크 타이어 주형의 경우, 미가공 타이어(144)의 외측 원주방향 표면에 트레드 패턴이 각인되고, 미가공 타이어(144)는 가황처리된다. 일 실시예에서, 열 및 압력은 예를 들어 약 160℃ 내지 약 210℃의 온도로 가열된 물, 스팀, 및/또는 질소 가스의 혼합물로서 공급될 수 있다.
전술된 공정의 실시예에서, 맞춤된 크기의 타이어가, 이에 부합하도록 상대적으로 맞춤된 크기의 블래더가 고가의 맞춤 제작된 이송 또는 사출 블래더 주형을 필요로 함이 없이 신속하게 생성될 수 있기 때문에, 보다 신속하고 저렴하게 생성될 수 있다. 조정식 주형(702)은, 타이어-경화 블래더 형상을 경화시키기 위한 강성 내측 및 외측 표면들을 갖는 맞춤 사출 또는 이송 주형을 생성할 필요 없이, 일반적인 크기의 블래더-경화 블래더를 사용하여 경화된 타이어-경화 블래더(142)를 신속하게 생성하는 데 사용될 수 있다.
위의 실시예들 중 어느 하나에서, 타이어-경화 블래더(132)는 미가공 타이어(144)의 내부와 효과적으로 정합하도록 정확하게 치수설정될 필요는 없으며, 타이어-경화 블래더(132)의 치수들이 미가공 타이어(144)의 내부보다 작은 한, 축방향 (비드 간) 치수 또는 반경방향 치수, 또는 둘 모두를 최대 40%, 예를 들어 약 0.5% 내지 약 30%, 약 1% 내지 약 15%, 또는 약 5% 내지 약 10% 변할 수 있다.
일 실시예에서, 미가공 타이어(144)는 경화된 타이어-경화 블래더(132) 및 타이어 경화 주형(146)을 이용하여 경화된다. 타이어 경화 주형(146)은 단면 축방향 및 반경방향 치수들이 X 및 Y이다. 타이어-경화 블래더(132)를 경화시키는 데 사용되었던 외측 표면 주형(134)은 단면 축방향 및 반경방향 치수들이 0.6X 내지 X 및 0.6Y 내지 Y이다.
일 실시예에서, 블래더-경화 블래더(136)는 단면 축방향 및 반경방향 치수들이 0.6X 내지 X 및 0.6Y 내지 Y이며, 여기서 X 및 Y는 타이어-경화 블래더(132)를 경화시키는 데 사용되는 외측 표면 주형(134)의 내부의 단면 축방향 및 반경방향 치수들이다.
일 실시예에서, 제1 미경화의 타이어-경화 블래더(132)가 블래더-경화 블래더(136)를 이용하여 경화될 수 있다. 제1 미경화의 타이어-경화 블래더(132)의 약 0.5% 내지 약 40%로 변하는 적어도 하나의 상이한 치수를 갖는 후속적인 미경화의 타이어-경화 블래더는, 후속적인 미경화의 타이어-경화 블래더보다 그 치수들이 더 작은 한, 동일한 블래더-경화 블래더(136)를 이용하여 또한 경화될 수 있다.
일 실시예에서, 타이어-경화 블래더 및 미가공 타이어를 제조함에 있어서 사용되는 외측 주형은 100 mm 미만의 섹션 높이를 갖는 타이어와 같은 저-프로파일(low-profile) 타이어일 수 있다. 저-프로파일 타이어의 통상적인 경화는 타이어의 견부 영역 내에서의 타이어의 예각 경사진 치수들로 인한 특별한 난제를 드러낸다. 저-프로파일 타이어와 동일한 주형 또는 유사한 치수이지만 비드 간 및/또는 축방향 치수들이 더 작은 주형에서 타이어-경화 블래더(132)를 경화시키기 위해 블래더-경화 블래더(136)를 사용함으로써, 타이어-경화 블래더(132)는 예각으로 팽창하고 저-프로파일 타이어를 경화시키는 그의 능력을 향상시킬 맞춤식 치수를 얻을 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 고무 탄성중합체들이 타이어-경화 블래더(132) 및 블래더-경화 블래더(136)를 위해 사용된다. 일 실시예에서, 블래더(132, 136)들은 실리콘-기반 탄성중합체가 아닌 탄소-골격-기반 탄성중합체와 같은 하나 이상의 유기 탄성중합체들을 포함한다. 예를 들어, 유기 탄성중합체는 고무 화합물의 요구되는 최종 특성들에 따라, 개별적으로뿐만 아니라 조합으로, 하기의 것, 즉 부틸 고무, 할로부틸 고무, 개질된 부틸 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 다이엔 고무(EPDM), 니트릴 부타디엔 고무, 수소화 니트릴 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 아이소프렌 고무, 에피클로로하이드린 고무, 아크릴 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌, 및 플루오로카본 고무로부터 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 조성물은 에틸렌-프로필렌-다이엔-삼원공중합체(terpolymer), 실리콘 고무, 또는 이 둘 모두를 배제한다. 다른 실시예에서, 실리콘 고무가 존재할 수 있다. 탄성중합체는 주석, 규소 및 아민 함유 작용기들을 포함하지만 이로 한정되지 않는 다양한 작용기들을 함유할 수 있다. 고무 중합체는 공지된 적합한 방법에 따라 에멀젼, 용액 또는 벌크 중합에 의해 제조될 수 있다.
하나 초과의 중합체의 블렌드를 함유하는 실시예에서, 그러한 중합체 블렌드들의 비(ratio)(phr(parts per hundred rubber)로 표현됨)는 중합된 고무 화합물에 요구되는 원하는 최종 점탄성 특성에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 천연 고무 또는 폴리아이소프렌은 약 5 내지 약 80 phr, 예를 들어 약 20 phr 내지 약 60 phr, 또는 약 35 phr 내지 약 55 phr을 포함할 수 있고; 부틸 또는 할로부틸 고무는 약 60 phr 내지 약 5 phr, 예를 들어 약 50 phr 내지 약 10 phr, 또는 약 25 phr 내지 약 15 phr을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 위의 고무들 중 하나가 선택되고, 전체 고무 성분을 포함한다.
일 실시예에서, 블래더는 보강 및/또는 개선된 공기 투과성을 제공하기 위해 하나 이상의 충전제를 포함할 수 있다. 충전제는 카본블랙, 실리카, 다양한 유형들의 점토 또는 광물성 충전제로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 점토 및 광물성 충전제는 규산알루미늄, 규산칼슘, 규산마그네슘, 점토(수화 규산알루미늄), 활석(수화 규산마그네슘), 및 운모를 포함한다.
충전제의 총량은 약 1 내지 약 100 phr, 예를 들어 약 30 내지 약 80 phr, 약 40 내지 약 70 phr, 또는 약 50 내지 약 100 phr의 충전제일 수 있다.
추가의 고무 배합 성분은 경화 패키지, 처리 보조제, 커플링제(coupling agent) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 본 명세서에 개시된 블래더(132, 136)들은 하기 양의 추가 성분들을 또한 함유할 수 있다:
처리 오일/보조제: 약 0 내지 약 75 phr, 예를 들어 약 5 내지 약 40 phr;
스테아르산: 약 0 내지 약 5 phr, 예를 들어 약 0.1 내지 약 3 phr;
산화아연: 약 0 내지 약 10 phr, 예를 들어 약 0.1 내지 약 5 phr;
황: 약 0 내지 약 10 phr, 예를 들어 약 0.1 내지 약 4 phr; 및
촉진제: 약 0 내지 약 10 phr, 예를 들어 약 0.1 내지 약 5 phr.
본 발명은 위의 실시예들로만 한정되지 않는다. 특허청구범위는 하기와 같다.

Claims (15)

  1. 블래더-경화 블래더(bladder-curing bladder)를 이용하여 미경화의 타이어-경화 블래더(uncured tire-curing bladder)를 형성하고 경화시키기 위한 방법으로서,
    내측 및 외측 표면을 갖는 미경화의 타이어-경화 블래더를 외측-표면 경화 주형(mold)의 리세스(recess) 상에 또는 그 내에 제공하는 단계;
    상기 블래더-경화 블래더를 상기 리세스 내에서 팽창시켜 상기 미경화의 타이어-경화 블래더의 상기 내측 표면에 압력을 가하는 단계; 및
    열, 압력, 또는 이 둘 모두를 상기 미경화의 타이어-경화 블래더의 상기 내측 표면 및 상기 외측 표면에 제공함으로써 상기 미경화의 타이어-경화 블래더를 경화시켜, 경화된 타이어-경화 블래더를 형성하는 단계를 포함하는, 미경화의 타이어-경화 블래더를 형성하고 경화시키기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외측-표면 경화 주형의 상기 리세스의 에지(edge)에 상기 타이어-경화 블래더의 풋(foot) 영역을 고정시키는 단계를 추가로 포함하는, 미경화의 타이어-경화 블래더를 형성하고 경화시키기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제1항의 상기 단계들은 상기 미경화의 타이어-경화 블래더의 0.5% 내지 40%로 변하는 적어도 하나의 상이한 축방향 또는 반경방향 길이를 갖는 후속적인 미경화의 타이어-경화 블래더를 이용하여 반복되고, 상기 미경화의 타이어-경화 블래더는 상기 후속적인 미경화의 타이어-경화 블래더보다 작은, 미경화의 타이어-경화 블래더를 형성하고 경화시키기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 외측-표면 경화 주형은 타이어-경화 프레스(press)와의 호환성을 위해 구성되고, 상기 경화된 타이어-경화 블래더는 타이어 경화 프레스에 맞는 타이어 경화 주형에서 타이어를 경화시키는 데 사용되는, 미경화의 타이어-경화 블래더를 형성하고 경화시키기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 경화된 타이어-경화 블래더는 상기 외측-표면 경화 주형과 같은 크기의 타이어 경화 주형에서 타이어를 경화시키는 데 사용되는, 미경화의 타이어-경화 블래더를 형성하고 경화시키기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 경화된 타이어-경화 블래더 및 타이어 경화 주형을 이용하여 미가공 타이어를 경화시키는 단계를 추가로 포함하고, 상기 타이어 경화 주형은 단면 축방향 및 반경방향 길이들이 X 및 Y이고, 상기 외측-표면 경화 주형은 단면 축방향 및 반경방향 길이들이 0.6X 내지 X 및 0.6Y 내지 Y인, 미경화의 타이어-경화 블래더를 형성하고 경화시키기 위한 방법.
  7. 경화 장치로서,
    외측 표면 주형을 가열하도록 작동가능한 프레스;
    리세스를 한정하는 복수의 링(ring)들을 포함하는, 상기 프레스에 결합되는 외측 표면 주형;
    타이어-경화 블래더의 풋(foot) 영역을 수용하도록 구성되는 하나 이상의 링들 내에 한정된 제1 풋 영역 리세스; 및
    블래더-경화 블래더의 풋 영역을 수용하도록 구성되는 하나 이상의 링들 내에 한정된 제2 풋 영역 리세스를 포함하는, 경화 장치.
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