KR102153546B1 - 타이어 몰드 성분 함유량 개선을 통한 폴리싱 질감 연속성 향상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 몰드 성분 함유량 개선을 통한 폴리싱 질감 연속성 향상방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이어 몰드의 성분 함유량을 개선하여, 타이어 몰드 표면의 산화방지 및 기계적 성질(표면 조도, 경도, 미세조직)이 향상되도록 하고, 이후 사전설정된 열경화 처리를 거치면서 재질개선 및 표면경화가 우수해지도록 하며, 이후 폴리싱 처리를 통해 타이어 몰드(의 품질 향상 및 타이어의 표면 외관 질감이 향상될 수 있도록 하는 타이어 몰드 성분 함유량 개선을 통한 폴리싱 질감 연속성 향상방법에 관한 것이다.

Description

타이어 몰드 성분 함유량 개선을 통한 폴리싱 질감 연속성 향상방법{A method for improving polishing texture continuity through improved tire mold component content}

본 발명은 타이어 몰드의 성분 함유량 개선을 통해, 타이어 몰드의 조직 미세화 및 경도의 향상을 도모할 수 있도록 하는 타이어 몰드 성분 함유량 개선을 통한 폴리싱 질감 연속성 향상방법에 관한 것이다.

일반적인 타이어 제조 공정의 개요를 살펴보면, 원료 재료 → 혼합 → 반제품 제조 → 성형 및 가류 → 검사의 시스템으로 되어진다.

상기 가류란 고무에 유황 또는 기타의 가류제를 첨가한 후 가압, 가열을 통해 고무간의 결합시키는 과정이며, 성형 공정에서 만들어진 그린 타이어를 가류기에 넣어 열과 압력을 일정하게 가하여 타이어를 만드는 공정이고, 타이어 가류 공정에는 온도, 압력, 시간이 있으며 3가지 조건에 따라 타이어가 생산된다.

이러한 타이어 제조를 위한 타이어 몰드의 제조공정 개요는 하기와 같다.

- Engraving Mold : 소재 → MCT 가공 → 터닝 가공 → 방전 → 사상 → Blasting.

- Casting Mold : 소재 → MCT 가공 → 터닝 가공 → 방전 → 사상 → Blasting.

하지만, 상기와 같이 제조되는 타이어 몰드의 경우, 사전설정된 성분의 혼합으로 이루어지게 되는데, 이러한 기존의 성분들의 함유량만으로는, 장시간 사용시 타이어 몰드 및 제조되는 타이어의 광택효과가 현저하게 저하되는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-0359499호(2002.10.22.등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 타이어를 제조하기 위한 타이어 몰드에서, 타이어 몰드의 성분 함유량을 개선하여 조직 미세화 및 경도를 향상시켜, 타이어 몰드 표면의 산화방지 및 내구성의 기계적 성질을 향상시킴과 동시에, 열경화 처리를 통해 재질 개선 및 표면경화 향상을 도모하고, 폴리싱 공정을 통해 타이어 몰드의 품질 향상 및 제조되는 타이어의 표면 외관 질감이 향상될 수 있도록 함으로서, 기존에 장시간 사용시 타이어 몰드 및 제조되는 타이어의 광택효과가 현저하게 저하되는 것과 달리, 본 발명은 타이어 몰드를 일정기간 사용 후 세척공정(연마 등)이 진행되어도, 미세조직화와 강도의 증대에 의해 광택이 장시간 유지될 수 있도록 한, 타이어 몰드 성분 함유량 개선을 통한 폴리싱 질감 연속성 향상방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,

타이어 제조를 위한 타이어 몰드의 화학성분 함유량 100중량%은,

Cu 0.04중량%, Fe 0.19중량%, Mg 4.3중량%, Mn 0.22중량%, Ni 0.02중량%, Si 0.18중량%, Zn 0.005중량%에, Cr이 0.2 ~ 0.25중량% 함유되도록 하여, 상기 타이어 몰드의 미세조직율이 향상되도록 하고, Ti이 0.2 ~ 0.25중량% 함유되도록 하여, 상기 타이어 몰드의 내구성이 향상되어 강성이 증가되도록 하며, 나머지 중량%는 Al으로 구성되도록 하여, 상기 Cr 및 Ti의 첨가로 표면조도, 경도, 미세조직의 기계적 성질이 향상되어, 타이어 몰드표면의 산화방지 및 내구성이 증대되도록 하는 함유량 개선단계(S100);

Cr 및 Ti이 첨가되어 제조된 타이어 몰드를, 180℃에서 4시간 유지하는 1차 열경화처리 이후에, 150℃에서 24시간 유지하는 2차 열경화처리를 함으로써, 타이어 몰드의 재질 및 표면 경화효과가 향상되도록 하는 열경화처리 단계(S200);

열경화 처리가 완료된 타이어 몰드에 사전설정배합된 파우더(20)가 사전설정압력으로 분사되어, 타이어 몰드 표면이 사전설정조도까지 연마되며 광택효과가 증대되도록 폴리싱(Polishing) 처리됨으로써, 타이어 몰드의 품질 향상 및 제조되는 타이어의 표면 외관 질감이 향상되도록 하여, 상기 타이어 몰드를 일정기간 사용 후 세척공정이 진행되어도, 증대된 강도에 의해 광택이 장시간 유지될 수 있도록 하는 폴리싱 단계(S300); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 타이어 몰드의 성분 함유량을 개선하여, 타이어 몰드의 기계적 성질인 표면 조도, 경도, 미세조직율이 향상되어, 표면 산화방지 및 내구성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 타이어 몰드의 성분 함유량을 개선한 이후에, 사전설정조건으로 2차에 걸친 열경화 처리를 진행함으로써, 재질개선 및 표면경화가 우수해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 타이어 몰드의 열경화 처리진행 이후에, 폴리싱 처리를 통해, 타이어 몰드의 품질 향상 및 제조되는 타이어의 표면 외관 질감이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기존에 사전설정된 성분의 혼합으로 이루어지는 타이어 몰드의 경우, 기존의 성분들의 조합과 함유량만으로는, 장시간 사용시 타이어 몰드 및 제조되는 타이어의 광택효과가 현저하게 저하되지만, 본 발명은 상기 타이어 몰드를 일정기간 사용 후 세척공정(연마 등)이 진행되어도, 함유량 개선 및 열경화처리, 폴리싱처리를 통해, 미세조직율, 내구성, 강도의 증대되어, 광택이 장시간 유지될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어 몰드 성분 함유량 비교를 나타낸 결과.
도 2는 본 발명에 따른 타이어 몰드 성분 함유량 개선을 통한, 기존과의 기계적 성질 비교 시험결과.
도 3은 본 발명의 미세 조직화 개선 결과.
도 4는 본 발명에 따른 열경화 처리 및 폴리싱 이후의 타이어 몰드 수명연장 결과.
도 5는 본 발명에 따른 열경화 처리 및 폴리싱 이후의 타이어 몰드와 타이어의 광택유지 효과 결과.
도 6은 본 발명에 따른 파우더를 분사하는 방법을 나타낸 일실시예의 도면.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 일실시예를 살펴보면,

타이어 제조를 위한 타이어 몰드의 화학성분 함유량 100중량%은,

Cu 0.04중량%, Fe 0.19중량%, Mg 4.3중량%, Mn 0.22중량%, Ni 0.02중량%, Si 0.18중량%, Zn 0.005중량%에, Cr이 0.2 ~ 0.25중량% 함유되도록 하여, 상기 타이어 몰드의 미세조직율이 향상되도록 하고, Ti이 0.2 ~ 0.25중량% 함유되도록 하여, 상기 타이어 몰드의 내구성이 향상되어 강성이 증가되도록 하며, 나머지 중량%는 Al으로 구성되도록 하여, 상기 Cr 및 Ti의 첨가로 표면조도, 경도, 미세조직의 기계적 성질이 향상되어, 타이어 몰드표면의 산화방지 및 내구성이 증대되도록 하는 함유량 개선단계(S100);

Cr 및 Ti이 첨가되어 제조된 타이어 몰드를, 180℃에서 4시간 유지하는 1차 열경화처리 이후에, 150℃에서 24시간 유지하는 2차 열경화처리를 함으로써, 타이어 몰드의 재질 및 표면 경화효과가 향상되도록 하는 열경화처리 단계(S200);

열경화 처리가 완료된 타이어 몰드에 사전설정배합된 파우더(20)가 사전설정압력으로 분사되어, 타이어 몰드 표면이 사전설정조도까지 연마되며 광택효과가 증대되도록 폴리싱(Polishing) 처리됨으로써, 타이어 몰드의 품질 향상 및 제조되는 타이어의 표면 외관 질감이 향상되도록 하여, 상기 타이어 몰드를 일정기간 사용 후 세척공정이 진행되어도, 증대된 강도에 의해 광택이 장시간 유지될 수 있도록 하는 폴리싱 단계(S300); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파우더(20)는 고무탄성체(21)에 연마가 가능토록 하는 재질의 연마제(22)가 사전설정비율로 배합되어져, 상기 타이어 몰드의 표면조도가 1.0 ~ 1.5㎛가 되도록 하고, 상기 고무탄성체(21)는 실리콘이 사용되어지고, 상기 연마제(22)는 공업용 다이아몬드 가루가 사용되어지며, 상기 파우더(20)는 무정형 고무탄성체(21) 덩어리에 공업용 다이아몬드 가루가 붙어 결정립을 이루는 형태이며, 직경은 150 ~ 1000㎛인 것을 특징으로 한다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이어 몰드 성분 함유량 개선을 통한 폴리싱 질감 연속성 향상방법을 상세히 설명하도록 한다.

타이어 몰드는 조직 미세화 및 경도 저하가 품질 저하의 원인이 되기에, 본 발명에서는 타이어 몰드의 경도 및 미세 조직을 향상시키기 위한 개선사항으로, 타이어 몰드의 성분 함유량을 개선하여 이를 해결하도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명에서는

첫째, 타이어 몰드의 성분 함유량을 개선하여, 타이어 몰드의 기계적 성질을 향상시키고, 둘째, 기계적 성질을 향상시켜 타이어 몰드를 제조한 이후, 열경화 처리와 폴리싱 처리를 통해, 재질개선 및 표면질감을 향상시키고자 하는 것이다.

1. 타이어 몰드의 성분 함유량 개선.

본 발명에서는 타이어 제조를 위한 타이어 몰드의 화학성분 함유량 100중량% 중,

Cr이 0.2 ~ 0.25중량%(바람직하게는 0.25중량%) 함유되도록 하여, 상기 타이어 몰드의 미세조직율이 향상되도록 하고, Ti이 0.2 ~ 0.25중량%(바람직하게는 0.25중량%) 함유되도록 하여, 상기 타이어 몰드의 내구성이 향상되어 강성이 증가되도록 함으로써, 상기 Cr 및 Ti의 첨가로 표면조도, 경도, 미세조직의 기계적 성질이 향상되어, 타이어 몰드표면의 산화방지 및 내구성이 증대되도록 한다.

이는 도 1의 성분 비교표를 통해서도 알수 있듯이, 다른 함유량에 Cr 및 Ti을 첨가하되, 표준 및 현용 사용되어지는 함유량과 달리하여 타이어 몰드를 제조한 것이다. 도 1에 도시된 성분의 중량%를 모두 합한 상태에서, 100중량%에 모자라는 나머지 중량%는 Al으로 채워져, 함유량이 총 100중량%가 되도록 한다.

상기 Cr 및 Ti 함량은 본 발명에서 제시한 함유량 이상으로 더 증가시키게 되는 경우, 주조성이 떨어지게 되는 단점이 발생한다.

이렇게 제조된 타이어 몰드의 성분시험 결과, 기계적 성질에서, 표준이나 현용과 비교시, 인장강도 및 연신율은 유사한 동등수준이나, 표면조도(거칠기가 부드러워짐), 경도(경도 증가), 미세조직(미세조직이 우수해짐, 미세조직이 우수해지면 경도도 증가하게 되며, 경도는 추후 광택을 내는 폴리싱 효과시, 경도의 높고 낮음이 중요한 역할을 하게 되는데, 이러한 경도의 증가로 폴리싱 효과도 증대되게 된다.)의 기계적 성질이 모두 향상됨을 볼수 있다.

더불어, 미세 조직의 향상을 위해서는 용탕내 Ar gas 5ℓ/min 주입 및 진정 공정을 통해 슬러그 및 산화물을 제거함으로써, 제품 품도를 향상시키는 방법을 사용할 수 있다.

상기 미세조직의 향상 결과는 도 3을 통해 확인 할 수 있듯이, 개선전에 비해 개선후가 기포가 줄어들며 조직이 더욱 우수해졌음을 확인할 수 있다.

2. 열처리 경화 및 폴리싱(Polishing)

본 발명에서는 Cr 및 Ti이 첨가되어 제조된 상기 타이어 몰드를, 2차에 걸쳐, 상이한 사전설정온도와 설정시간으로 열경화 처리를 함으로써, 타이어 몰드의 재질 및 표면 경화효과가 향상되도록 한다.

일실시예로, 상기 열처리 경화는 1차로 180℃에서 4시간 타이어 몰드를 유지한 후, 2차로 150℃에서 24시간을 유지하는 것이다.

이후, 상기와 같이, 열경화 처리가 완료된 타이어 몰드는, 사전설정배합된 파우더(20)가 사전설정압력으로 분사되어, 타이어 몰드 표면이 사전설정조도까지 연마되며 광택효과가 증대되도록 폴리싱(Polishing) 처리됨으로써, 타이어 몰드의 품질 향상 및 제조되는 타이어의 표면 외관 질감이 향상되도록 하여, 상기 타이어 몰드를 일정기간 사용 후 세척공정이 진행되어도, 증대된 강도에 의해 광택이 장시간 유지될 수 있도록 하는 것이다.

이러한 열처리 경화 및 폴리싱 처리 이후, 타이어 몰드의 수명 경향을 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 현용에는 질감의 수명일이 4일이었다면, 본 발명은 약 11일로 장시간 유지가 가능함을 알 수 있다.

본 발명을 통해 제조되는 타이어 몰드는 기존에 비해 강도가 증대된 것이기에, 폴리싱 처리를 통해 표면이 절삭되거나, 타이어나 타이어 몰드를 사용후 추후 세척이 진행되어도, 코팅이 기존에 비해 많이 벗겨지지 않고 유지가 가능하여, 광택유지효과 기간이 증대되는 것이다.

더불어, 상기 폴리싱 처리의 경우,

별도의 에어블라스팅 장치를 이용하여 파우더(20)를 분사하는 것으로,

고무탄성체(21)(ex: 실리콘 등)에 연마가 가능토록 하는 재질인 연마제(22)(ex: 공업용 다이아몬드 가루 등)가 사용자가 다양한 실시예에 따라 사전설정한 비율로 배합되어져 이루어지는 것이며,

이렇게 배합되어진 파우더(20)는 형상이 일정하지 않은 무정형 고무탄성체(21) 덩어리 외주연에, 공업용 다이아몬드 가루가 붙어 결정립을 이루는 형태이며, 결정립의 직경은 150 ~ 1000㎛이 되도록 한다.

이로써, 이러한 파우더(20)를 사용하여 타이어 몰드의 표면을 연마함으로써, 타이어 몰드의 조도가 기존 3 ~ 5.0보다 우수한 0.1 ~ 2.8㎛가 되도록 한 것이다. 이로 인해 제조되는 타이어의 표면 광택도(Gloass)는 광택 측정기로 측정시 5 ~ 15 수준으로 구현된다.

더불어, 이러한 타이어 몰드에 에어블라스팅 장치를 이용하여 파우더(20)를 분사하여 연마작업을 진행할 경우,

타이어 몰드 표면의 조도가 사전설정조도가 될때까지 분사되도록 하되, 사용되는 에어블라스팅 장치는 타이어 몰드의 폭방향을 향해 단일개 또는 다수개가 상호간 등간격 이격되어 배치되어져, 단일의 타이어 몰드에 길이방향으로 이동하면서 분사가 되도록 한다.

또한, 이렇게 분사되는 에어블라스팅 장치의 경우에는, 양단이 상부로 휘어져 원호 단면을 가지는 타이어 몰드의 상면에, 폭방향 또는 길이방향에 걸쳐, 타이어 몰드의 표면 전체에 동일한 이격거리를 유지시키며 파우더(20)가 분사될 수 있도록, 좌/우 또는 전/후 방향으로 각도가 조절되어 분사가 가능한 구조를 가질 수 있음이다.

이와 함께, 사용자의 다양한 실시예에 따라, 타이어 몰드가 고정위치된 상태에서, 에어블라스팅 장치가 폭 또는 길이방향으로 왕복이동되며 연마작업이 진행되거나, 에어블라스팅 장치가 고정위치된 상태에서, 타이어 몰드가 폭 또는 길이방향으로 왕복이동되며 연마작업이 진행되도록 하는 등, 다양한 작업방법이 사용되어질 수 있음이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 타이어 몰드
20: 파우더
21: 고무탄성체
22: 연마제

Claims (2)

1. 타이어 제조를 위한 타이어 몰드의 화학성분 함유량 100중량%은,
   Cu 0.04중량%, Fe 0.19중량%, Mg 4.3중량%, Mn 0.22중량%, Ni 0.02중량%, Si 0.18중량%, Zn 0.005중량%에,
   Cr이 0.2 ~ 0.25중량% 함유되도록 하여, 상기 타이어 몰드의 미세조직율이 향상되도록 하고,
   Ti이 0.2 ~ 0.25중량% 함유되도록 하여, 상기 타이어 몰드의 내구성이 향상되어 강성이 증가되도록 하며,
   나머지 중량%는 Al으로 구성되도록 하여,
   상기 Cr 및 Ti의 첨가로 표면조도, 경도, 미세조직의 기계적 성질이 향상되어, 타이어 몰드표면의 산화방지 및 내구성이 증대되도록 하는 함유량 개선단계(S100);
   Cr 및 Ti이 첨가되어 제조된 타이어 몰드를, 180℃에서 4시간 유지하는 1차 열경화처리 이후에, 150℃에서 24시간 유지하는 2차 열경화처리를 함으로써, 타이어 몰드의 재질 및 표면 경화효과가 향상되도록 하는 열경화처리 단계(S200);
   열경화 처리가 완료된 타이어 몰드에 사전설정배합된 파우더(20)가 사전설정압력으로 분사되어, 타이어 몰드 표면이 사전설정조도까지 연마되며 광택효과가 증대되도록 폴리싱(Polishing) 처리됨으로써, 타이어 몰드의 품질 향상 및 제조되는 타이어의 표면 외관 질감이 향상되도록 하여,
   상기 타이어 몰드를 일정기간 사용 후 세척공정이 진행되어도, 증대된 강도에 의해 광택이 장시간 유지될 수 있도록 하는 폴리싱 단계(S300);
   를 포함하여 이루어지며,
   상기 파우더(20)는
   고무탄성체(21)에 연마가 가능토록 하는 재질의 연마제(22)가 사전설정비율로 배합되어져, 상기 타이어 몰드의 표면조도가 1.0 ~ 1.5㎛가 되도록 하고,
   상기 고무탄성체(21)는 실리콘이 사용되어지고, 상기 연마제(22)는 공업용 다이아몬드 가루가 사용되어지며,
   상기 파우더(20)는 무정형 고무탄성체(21) 덩어리에 공업용 다이아몬드 가루가 붙어 결정립을 이루는 형태이며, 직경은 150 ~ 1000㎛인 것을 특징으로 하는 타이어 몰드 성분 함유량 개선을 통한 폴리싱 질감 연속성 향상방법.
   
   
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