KR20170008347A

KR20170008347A - 코일스프링 보호튜브 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20170008347A
Application number: KR1020150099072A
Authority: KR
Inventors: 이원식
Original assignee: (주) 동양이화
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-01-24
Also published as: US20170015028A1; CN106349680A; KR101715282B1

Abstract

본 발명은 열가소성 엘라스토머 40~70 중량부, 열가소성 수지 20~40 중량부, 산화방지제 0.2~5 중량부, 및 가교제 0.2~5 중량부를 혼합하여 펠렛화한 후, 튜브 형상으로 압출성형하고, 상기 튜브를 방사선 조사에 의해서 가교시키고, 가열 하에 나선형으로 성형하면서 직경을 확장시킨 후, 냉각고정하여 제조되는 코일스프링 보호튜브 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 보호튜브는 상기 코일스프링이 용이하게 장착될 수 있는 내경으로 보호튜브를 형성한 다음 열에 의해 상기 보호튜브를 수축시켜 장착성이 용이하면서도 내구성이 우수하여 차량의 현가장치에 장착 시 안정성을 더욱 더 향상시킬 수 있다.

Description

코일스프링 보호튜브 및 그 제조방법{PROTECTIVE TUBE FOR COIL SPRING OF CAR SUSPENSION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 자동차 현가장치용 코일스프링 보호튜브 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내구성이 우수한 열가소성 엘라스토머 및 열가소성 수지를 이용한 열수축 튜브로 구성되어, 내구성이 우수하고, 이물질 및 수분의 침투를 효과적으로 차단할 수 있고, 차량에의 장착이 용이하여 차량에 장착 시 코일스프링을 효과적으로 보호하여 안전성을 향상시킬 수 있는 자동차 현가장치용 코일스프링 보호튜브 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차에 설치되는 현가장치(suspension device)는 자동차를 운행할 때에 바퀴에 가해지는 충격을 흡수하여 탑승자를 보호하고 안락한 승차감을 제공하는 동시에 자동차의 각종 내부 장치를 보호한다.

도 1은 자동차 현가장치의 개략도이다. 현가장치는 주로 타이어가 설치되는 차축을 탄력적으로 유지시키기 위하여 프레임과 그의 하측에 장착되는 차축과의 사이에 설치된다. 코일스프링은 자동차 현가장치 부품의 일부로 현재 코일 스프링이 가혹한 사용 조건에 견딜 수 있게 보호용 튜브를 장착, 조립하여 사용하고 있다.

종래의 코일스프링 보호튜브는 절개된 튜브 형상으로 구성되고, 코일스프링에 장착 후, 틈을 접착하여 사용되었으나, 시간의 경과에 따라서 절개된 틈 사이로 노면에서 발생되는 흙, 모래, 자갈과 같은 이물질이나 수분의 침투가 일어나고, 이처럼 보호튜브의 내부로 유입된 이물질은 코일스프링의 신장과 압축이 반복되는 과정에서 보호튜브와 코일스프링의 사이로 확산되므로, 코일스프링의 도장을 손상시켜 부식을 유발하거나, 보호튜브를 손상시키는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 코일스프링에 용이하게 장착할 수 있는 내경으로 보호튜브를 형성한 다음 열에 의해 보호튜브를 수축시켜 장착하는 폴리올레핀 계열의 소재로 구성된 열수축 튜브가 제안되었다. 그러나 기존 소재의 코일스프링 보호튜브는 내구성 등의 물성이 취약하고 장착은 용이하지만 코일스프링 보호튜브가 스프링에서 분리되거나 비틀어지는 현상이 발생하는 문제가 있고, 이물질이나 수분의 침투가 여전히 문제가 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제를 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 높은 기계적 강도, 내마모성, 높은 내화학성 및 탄성 및 낮은 열전도성을 갖는 열수축 소재로 보호튜브를 형성하여, 제조 시 제조공정을 향상시키면서도 내구성을 강화하여 보다 안전한 자동차 현가장치의 코일스프링 보호튜브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 코일스프링과의 조립 작업을 용이하게 실시할 수 있도록 하면서도 열수축 튜브로 구성된 코일스프링 보호튜브가 코일스프링에서 분리되거나 비틀어지는 것을 방지할 수 있는 코일스프링 보호튜브의 제조방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 열가소성 엘라스토머 40~70 중량부, 열가소성 수지 20~40 중량부, 산화방지제 0.2~5 중량부, 및 가교제 0.2~5 중량부를 혼합하여 펠렛화한 후, 튜브 형상으로 압출성형하고, 상기 튜브를 방사선 조사에 의해서 가교시키고, 가열 하에 나선형으로 성형하면서 직경을 확장시킨 후, 냉각고정하여 제조되는 코일스프링 보호튜브에 관한 것이다.

본 발명의 다른 양상은 열가소성 엘라스토머 40~70 중량부, 열가소성 수지 20~40 중량부, 산화방지제 0.2~5 중량부, 및 가교제 0.2~5 중량부를 혼합하여 펠렛화하는 단계;

전단계에서 수득된 펠렛을 튜브 내부에 핫멜트 접착제를 도포하면서 튜브 형상으로 압출성형하는 단계;

압출성형된 관에 방사선을 조사하여 가교시키는 단계; 및

가교된 관을 가열 하에 나선형으로 성형하면서 직경을 확장시킨 후, 냉각고정하는 확관성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일스프링 보호튜브의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 코일스프링 보호튜브 및 그 제조방법에 의하면 물성이 우수한 열수축 소재로 보호튜브를 형성하여 내구성을 향상시키고, 상기 보호튜브의 내/외경을 코일스프링의 직경보다 크게 형성하여 장착성을 높여 작업의 효율성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 코일스프링과 보호튜브의 조립작업을 보다 용이하고 빠르게 실시할 수 있으며, 코일스프링과에 대한 접착을 더욱 공고하게 하여 보호튜브의 분리나 비트림을 방지함으로써 코일스프링 및 보호튜브의 내구수명을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 자동차의 현가장치에 장착된 코일스프링의 개락사시도이다.
도 2는 코일스프링에 장착된 본 발명의 일 실시예에 따른 코일스프링 보호튜브의 개략사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 코일스프링 보호튜브의 장착 후 열수축 전과 후를 도시한 개략단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시예의 코일스프링 보호튜브는 열가소성 엘라스토머 40~70 중량부, 열가소성 수지 20~40 중량부, 산화방지제 0.2~5 중량부, 및 가교제 0.2~5 중량부를 혼합하여 펠렛화한 후, 튜브 형상으로 압출성형하고, 상기 튜브를 방사선 조사에 의해서 가교시키고, 가열 하에 나선형으로 성형하면서 직경을 확장시킨 후, 냉각고정하여 제조되는 코일스프링 보호튜브이다.

전선 용도의 열수축 튜브는 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 고무 소재의 재질로 높은 물성, 내구성, 내가수분해성 등의 성능이 요구되지 않았으나, 자동차 코일스프링에 적용하기 위해서는 종래 기술의 열가소성 폴리우레탄(TPU)의 물성에 상당하는 물성과 내구성이 요구된다. 그러나 열가소성 폴리우레탄 소재는 열수축 특성을 발현할 수 없기 때문에 종래 제품은 코일스프링 외경보다 보호튜브의 내경을 0.2~0.5 mm 가량 크게 제작하여 코일스프링에 강제로 압입하여 장착하도록 되어 있었다. 이때, 코일스프링과 보호튜브 내경과의 직경 차이가 크게 되면 보호튜브 내부로 이물질 침투가 용이하게 되어 코일스프링의 파단문제를 발생시키고, 튜브 직경 차이가 적게 되면 코일스프링에 보호튜브 장착이 어렵게 되는 문제가 발생하게 된다. 이에 본 발명에서는 열가소성 폴리우레탄 소재에 열수축 성능을 부여하여 내구성 등의 물성은 우수하면서도, 이물질의 침투로 인한 코일스프링 파단 문제를 해결한다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 코일스프링 보호튜브의 개략사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 코일스프링 보호튜브의 코일스프링에 장착 시와 장착후 열수축시킨 후의 단면구조의 변화를 도시한 개략단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 코일스프링 보호튜브(20)는 제조 시에는 코일스프링(10)의 직경 보다 크게 제작되고, 코일스프링(10)에 장착한 후에 가열에 의해서 수축되면서 코일스프링(10)에 밀착되도록 구성된 것으로, 조립하고자 하는 코일스프링(10)의 피치(P)에 대응하는 피치를 갖는 나선형 또는 코일형의 구조를 갖는 열수축 튜브이다.

본 발명의 코일스프링 보호튜브(20)는 열가소성 수지에 열수축 튜브의 소재로 사용되지 않지만, 높은 물성을 갖는 열가소성 엘라스토머를 블렌드하여 내구성을 향상시킨 열수축 튜브이다.

상기 열가소성 엘라스토머는 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO), 폴리스티렌계 열가소성 엘라스토머(TPS), 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머(TPA), 폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머(TPU), 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머(TPC), 열가소성 가황물질(TPV: Thermoplastic vulcanisate)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머는 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Polyurethane, TPU)이다. 열가소성 폴리우레탄 수지는 유연성과 내열성 그리고 내마모성이 우수하며, 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리에스테르 등에 비하여 내열성, 내마모성, 내유성, 내용제성, 내충격성, 내한성, 내구성 등이 우수하고, 높은 연신율 및 강도를 나타낼 뿐만 아니라, 가소제 등의 첨가제에 대한 물성의 의존도가 낮기 때문에 이상적인 친환경적 소재이다.

본 발명에 있어서 사용되는 열가소성 폴리우레탄 수지는, 필요에 따라 첨가제의 존재 하에, 통상의 열가소성 폴리우레탄 수지의 제조에 사용되는 유기 폴리이소시아네이트 화합물과 활성수소를 지닌 화합물을 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 활성수소를 지닌 화합물은, 폴리올 혹은 주성분으로서 폴리올을 지닌 화합물이 바람직하다. 이들은 단독으로 혹은 조합해서 사용해도 된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 열가소성 열가소성 수지는 폴리비닐클로라이드 또는 무수말레인산 개질 에틸렌비닐아세테이트 (MAH-g-EVA)이다.

열가소성 가황물질(TPV)은 연속적인 열가소성 상과 여기에 분산된 가황화 엘라스토머의 상으로 구성된 배합물이다. TPV는 열가소성 엘라스토머의 일부 특징과 함께 가교된 고무의 다수의 바람직한 특징을 조합한다. TPV는 동적 가황화 또는 동적 가교라 불리우는 공정을 통하여 제조되고, 이러한 공정은, 엘라스토머 성분을 가황시키는 작용을 하는 가소제의 존재 하에서, 열가소성 성분의 융점 이상의 온도에서 전단 하에 열가소성 성분을 가황가능한 엘라스토머 성분과 혼합하는 것을 포함한다.

본 발명의 코일스프링 보호튜브는 열가소성 엘라스토머를 40 내지 70 중량부 포함한다. 열가소성 엘라스토머의 함량이 40 중량부 미만이면 내구성 향상 효과가 미흡하게 되고, 반대로 70 중량부를 초과하면 열수축 특성이 낮아질 우려가 있다.

상기 열가소성 수지로는 폴리비닐클로라이드(PVC)계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리카르보네이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 및 폴리아세탈 수지에서 선택된 적어도 1종이 포함될 수 있다.

상기 폴리에틸렌(Polyethylene)은 폴리올레핀의 일종으로서, 상기 폴리올레핀이란 올레핀의 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 EVA 수지(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 10~40% 정도의 것은 PVC나 기타 수지와 블렌드하여 성형성이 저온으로 유연성을 향상시키는데 이용되고, 또 초산비닐을 25~30%를 함유한 것은 왁스에 첨가하여 취약성과 접착성 등을 개량하는데 효과적인데, 이때 상기 EVA 수지는 초산비닐의 함유량이 15~25%임이 바람직하다.

상기 열안정제는 수지 열안정제(resin stabilizer)라고도 하는데, 주로 플라스틱 등에 열화(劣化)를 방지하거나 또는 억제하기 위해서 첨가하는 화학약품으로서, 상기 열안정제가 0.2 중량부 이하인 경우에는 열화를 방지할 수 없고, 3 중량부 이상이면 혼합이 원활하게 이루어지지 못한다. 열안정제로는 납계 안정제, Ba-Cd, Ca-Zn, Ba-Zn 등의 금속계 안정제와 orgnotin 안정제 등이 사용되고 있다. 납계 안정제는 전기절연성, 내후성, 장기열안정성 등이 우수하지만, 독성으로 사용이 배제되고 있는 실정이고, Ba-Cd 안정제는 열안정성 효과와 투명성이 뛰어나지만, 중금속인 카드뮴 문제로 규제를 받고 있는 실정이다. Ca-Zn 안정제는 무독성 안정제로 환경적인 측면을 고려시 사용이 가장 바람직하다. 이러한 Ca-Zn 안정제로는 스테아르산아연, 스테아르산칼슘 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 산화방지제(antioxidant)는 산소의 작용에 의한 자동산화를 방지하기 위해 첨가하는 물질이다. 산화방지제로는 힌더드 페놀계 산화방지제 또는 티오화합물계 산화방지제가 단독으로 사용될 수도 있지만, 두 가지 산화방지제를 함께 사용할 수도 있다.

가교제는 열가소성 수지와 열가소성 엘라스토머에 그라프트하여 가교를 형성하는 단량체로서 무독성의 가교제로 TMPTMA(trimethylopropane trimethacrylate), EGDMA(ethyleneglycol dimethacrylate), DEGDMA(diethyleneglycol dimethacrylate), TTEGDMA(tetraethyleneglycol dimethacrylate), PEGDMA (polyethyleneglyco 400-dimethacrylate), PPGDMA(polypropyleneglycol dimethacrylate)가 사용될 수 있으며, 이중 TMPTMA(trimethylopropane trimethacrylate)가 가장 바람직하다.

가소제는 열가소성 수지와 상용성이 우수하여 가장 많이 사용되고 있는 프탈산계 가소제로 DBP(dibutyl-phthalate), DOP(dibutyl-phthalate), DINP(diisononyl phthalate), DIDP(diisodecyl phthalate), BBP(Butyl benzyl phthalate)등이 있으며, 트리메리트산계 가소제로는 TOTM(triethylhexyl trimellitate), TINTM (triisononyl trimellitate), TIDTM(triiso decyltrimellitate) 등이 있다. 이중 환경적인 측면과 상용성을 고려할 때 트리옥틸 트리멜리테이트 (TOTM)의 사용이 가장 바람직하다.

상기 충진제(filler)는 고무나 플라스틱의 실용화에서 노화방지, 보강, 증량(增量)의 목적으로 첨가하는 물질로서, 5 중량부 미만인 경우에는 강도가 저하되고, 15 중량부 이상인 경우에는 강도가 너무 높아져 열수축 및 열팽창이 용이하게 이루어지지 못한다.

상용화제는 두 가지 이상의 고분자를 블렌드하는 혼합 수지의 상용성을 향상시키기 위해 사용하는데, 모노아민실란계, 디아민 실란계, 모노이소시아네이트 실란계의 실란계 상용화제가 포함될 수 있다. 또한, EVA에 개질된 MAH(무수말레인산)을 그라프트시켜 전기음성도가 강한 극성기이면서 OH기를 만나면 개환축합반응을 하여 수소결합을 만드는 특징을 가지는 MAH-g-EVA(무수말레인산 개질 에틸렌비닐아세테이트)나, 기존에 공지된 NBR과 PVC가 혼합되어, 극성기를 갖는 부분 가교된 탄성체로 PVC와 상용성이 좋은 상용화제를 사용할 수 있다.

본 발명의 코일스프링 보호 튜브는 난연 특성을 부여하기 위해서 난연제를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 난연제로는 금속무기수산화물 난연제, 인계 난연제, 멜라민계 난연제, 붕산계 난연제 및 실리콘계 난연제 등을 사용할 수 있다. 인계 난연제로는 트리페닐 포스페이트, 트리아릴 포스페이트, 방향족인산에스테르, 2-에틸헥실디페닐 포스페이트, 니트로겐-폴리포러스, TCP, 크레질페닐 포스페이트, 레졸디페닐 포스페이트, 클로로에틸 포스페이트, 트리스-β-클로르프로필 포스페이트, 트리스디클로로프로필 포스페이트, 방향족축합인산에스테르, 폴리인산염 및 적인 중 적어도 한 가지 이상이 사용될 수 있다. 상기 난연제가 적게 첨가되면 난연 특성이 저하되고, 많이 첨가되게 되면 물성이 저하되기 때문에 적정량의 난연제를 첨가하여 난연성 및 재료의 물성을 최적화할 필요가 있다.

난연제의 난연특성을 향상시키면서 연기 발생을 줄여줄 수 있는 난연조제가 사용될 수 있는데, 실리콘 화합물 또는 붕소화합물이 단독 또는 함께 사용될 수 있다.

본 발명의 코일스프링 보호튜브는 확관/성형 시에 코일스프링의 직경보다 보호튜브의 내경을 크게 제작 후 장착함에 따라 손쉽게 코일 스프링에 튜브를 장착시킬 수 있으며, 형상도 코일 스프링과 동일한 코일 형태로 제공되어 장착이 용이한 장점이 있고, 또한 보호튜브가 열수축하여 코일 스프링에 완전 밀착되므로 코일 스프링과 보호튜브 사이의 공간이 없기 때문에 불순물에 의한 코일 스프링의 표면 도장 박리현상을 방지하여 수명을 연장할 수 있다.

또한 본 발명의 코일스프링 보호튜브는 튜브의 압축성형 시에 튜브 내표면에 핫멜트 접착제가 도포되도록 제조될 수 있다. 이와 같이 보호튜브의 내표면에 핫멜트 접착제가 도포되면, 보호튜브가 분리나 비틀림을 방지하여 내구 수명을 더욱 더 향상시킬 수 있고, 코일스프링과 보호튜브의 밀착성이 향상되어 이물질, 및 수분 침투를 확실하게 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 양상은 열가소성 엘라스토머 40~70 중량부, 열가소성 수지 20~40 중량부, 산화방지제 0.2~5 중량부, 및 가교제 0.2~5 중량부를 혼합하여 펠렛화하는 단계; 전단계에서 수득된 펠렛을 튜브 내부에 핫멜트 접착제를 도포하면서 튜브 형상으로 압출성형하는 단계; 압출성형된 관에 방사선을 조사하여 가교시키는 단계; 및 가교된 관을 가열 하에 나선형으로 성형하면서 직경을 확장시킨 후, 냉각고정하는 확관성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일스프링 보호튜브의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 의해서 제조된 코일스프링 보호튜브는 적정한 길이로 절단하여 코일스프링에 끼운 후, 상기 보호튜브를 가열 수축시켜 코일스프링 보호튜브에 밀착시킨다. 아래에서 각 단계에 대해서 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 방법에서는 먼저 상기의 열가소성 엘라스토머 40~70 중량부, 열가소성 수지 20~40 중량부, 산화방지제 0.2~5 중량부, 및 가교제 0.2~5 중량부를 용융, 혼합한 후 냉각시켜 소정 형태의 펠렛을 형성하면 되는 것이다. 이 단계는 통상적으로 사용하는 공지의 펠렛 제조방법 또는 단축 스크류 압출기, 2축 스크류 압출기, 믹싱롤, 밤바리믹서, 니더 등 혼련기를 이용할 수 있으며, 펠렛의 크기 및 형태 또한 제한하지 않는다.

이어서 전 단계에서 수득된 펠렛을 압출성형기에 투입하여 압출 및 냉각시켜 내부에 공간이 형성되는 튜브 형상의 관을 연속해서 압출, 성형하되, 이 때, 압출되는 튜브의 내표면에 핫멜트 접착제를 도포한다. 이러한 핫멜트 접착제는 확관된 열수축 튜브를 스프링에 장착 후 열을 주어 밀착시킬 때 접착성능을 발휘하여 코일스프링과 보호튜브의 밀착력을 극대화할 수 있다.

가교 단계에서는 압출성형된 관에 방사선을 조사하여 가교시킴으로써 저항성, 고온에서의 열안정성, 용매와 화학물질에 대한 내약품성, 기계적 강도, 전기적 특성 및 열수축 특성을 개선한다. 이때 적정한 가교가 이루어져야 물성이 높아지고, 내구성능 또한 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 보호튜브(20)를 코일스프링(10)의 피치(P)에 대응하는 곡률을 갖도록 나선형으로 형성하는 것은, 보호튜브의 제작과정에서 보호튜브에 방사선(전자선, 감마선)을 조사하여 보호튜브에 형상 기억 특성을 부여한 후, 나선형 또는 코일형으로 성형하면서, 가열 가압 및 냉각 공정을 통해 조립하고자 하는 코일스프링(10)의 피치(P)에 대응하는 곡률을 갖도록 나선형 또는 코일형의 보호튜브(20)를 제작할 수 있다.

보호튜브를 코일스프링의 피치에 대응되는 피치를 갖는 나선형 또는 코일형으로 확관 및 성형하기 위해서, 나선형 또는 코일형 가이드홈을 구비하는 가공형틀에 튜브를 권취한 후, 가압된 핫에어를 주입하여 보호튜브를 열팽창시킨다음, 냉각 고정하여 직경이 코일스프링 보다 크게 확관된 상태의 보호튜브를 형성한다. 이 단계에서 스팀을 이용할 경우 수증기에 의해서 열수축 튜브 내부의 핫멜트 접착제와 수증기가 반응하여 접착력 저하되고 접착제 부분이 하얗게 변화되는 백화현상이 발생되어 외관 불량이 발생할 수 있으나, 가압된 핫에어를 사용할 경우 이러한 문제를 극복할 수 있다.

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 있다.

상기와 같은 과정을 통해 보호튜브(20)가 코일스프링(10)에 조립되면, 별도의 가열수단을 이용하여 보호튜브(20)를 가열하게 된다. 한편 종래에도 다양한 방식의 가열장치가 열수축튜브의 가열을 위하여 사용되고 있으며, 이러한 종래의 가열장치를 이용하여 본 발명의 보호튜브 또한 가열될 수 있는바, 가열수단에 대한 설명은 생략한다.

한편 상기와 같이 가열수단으로부터 보호튜브(20)로 가해지는 열에 의하여 보호튜브(20)의 수축이 이루어지게 되며, 이때 보호튜브(20)가 코일스프링(10)에 밀착되고, 핫멜트 접착제가 도포된 보호튜브(20)의 내표면(20a)이 코일스프링(10)의 외면에 밀착됨으로써 보호튜브(20)는 코일스프링(10)에 장착된다. 이와 같이 본 발명의 보호튜브(20)는 도 3에 도시된 바와 같이, 최초 제작 시에는 코일스프링의 선경에 비해 큰 직경을 갖고 있어 코일스프링(10)과의 조립작업을 용이하게 실시할 수 있으며, 또한 확관된 열수축 튜브를 스프링에 장착 후 열을 주어 밀착시킬 때 코일스프링(10)과 보호튜브(20) 사이에 핫멜트 접착제층(30)이 형성되어 보호튜브의 분리나 비틀림을 방지할 수 있다.

본 발명의 방법에 의하면 코일스프링에 보호튜브가 견고하게 밀착 및 접착되어 비틀림이나 움직임이 발생하지 않고, 이물질 또는 수분의 침투를 차단할 수 있어 코일 스프링을 내구성을 향상시켜 코일스프링을 안전하게 보호할 수 있다. 따라서 차량에 장착 시 코일스프링의 파단으로 인한 대형 사고를 예방할 수 있다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명할 것이다. 이러한 실시예는 단지 예시를 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1∼4 및 비교예 1∼3

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로서 코일스프링 보호튜브 제조를 위한 펠렛을 제조하였다. 각성분의 함량은 다른 언급이 없는 한 중량부이다.

성분		실시예				비교예
성분		1	2	3	4	1	2	3
주성분	TPU	50	50	50	50
	PVC	25				100
	LDPE		25				50
	HDPE			25			50
	EVA				25			100
가교제		2	2	2	2	2	2	2
산화방지제		0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
-PVC :중합도 1300인 PVC -TPU : TPU 85A -가교제: TMPTMA(트리메틸프로판 트리메트아크릴레이트) -산화방지제: 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-히드록시벤젠프로파노익 애시드 옥타데실 에스테르

실시예 1~4, 비교예 1~3은 열수축 튜브 타입으로 압출로 직선 형태의 튜브(내경 12 mm, 두께 2 mm)를 제작 후 확관성형기를 사용하여 스파이럴 형상의 확관 튜브를 제작하였다. 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3으로부터 제조된 코일스프링 보호튜브의 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[물성측정방법]

-인장강도: KSM M 3824에 의거하여 측정하였으며 단위는 kg/㎠이다.

-연신율: KS M 3824에 의거하여 측정하였으며 단위는 %이다.

-인열강도: KS M 3824에 의거하여 측정하였으며 단위는 kg/㎝이다.

-비중: KS M 3816에 의거하여 측정하였으며 단위는 kg/㎝이다.

-경도: KS M ISO 868에 의거하여 측정하였으며 단위는 kg/㎝이다.

-마모도: KS M 3824에 의거하여 측정하였으며 단위는 mg이다.

	실시예				비교예
	1	2	3	4	1	2	3
인장강도(kgf/cm²)	378	370	387	385	157	210	173
연신율(%)	531	415	463	574	394	532	594
인열강도(kgf/cm)	90	82	84	88	61	72	66
경도(쇼어)	95A	88A	97A	90A	78A	80A	75A
마모도(mg)	12	34	25	31	186	75	61

상기 표 1의 조성을 갖는 펠렛을 이용하여 제조된 코일스프링 보호튜브의 각 제조 단계에서의 내외경 및 두께를 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 도시하였다.

		실시예				비교예
		1	2	3	4	1	2	3
최초 제작시	내경	12	12	12	12	12	12	12
	외경	16	16	16	16	16	16	16
	두께	2	2	2	2	2	2	2
코일스프링에 장착시	스프링경	14.5	14.5	14.5	14.5	14.5	14.5	14.5
코일스프링에 장착시	두께	1.72	1.72	1.72	1.72	1.72	1.72	1.72
내구성		우수	우수	우수	우수	불량	불량	불량
장착성		우수	우수	우수	우수	우수	우수	우수

내구성은 Stroke Lmax-10~Lmin10, 1Hz의 속도로 모래 등의 이물질이 있는 상태에서 30만회 반복 피로시험을 실시한 후 열수축 튜브의 튜브의 파손 및 이탈 여부를 평가하였다. 본 발명의 보호튜브는 찢김이 없고 표면 상태가 우수하였다. 한편, 장착성은 별도의 강제압입장치 없이 동일한 규격의 코일스프링에 보호튜브를 장착하는데 소요되는 시간으로 평가하였다.

실시예 1~4, 비교예 1~3의 보호튜브는 코일스프링의 직경보다 크게 열수축 튜브를 확관한 상태에서 코일스프링에 끼우기 때문에 장착성은 우수하다. 그러나 비교예 1~3은 실시예와 비교시 인장강도, 인열강도의 소재 물성이 낮기 때문에 내구시 크랙이나 찢김이 발생하여 내구성이 미흡하다.

위와 같이 본 발명의 보호튜브의 내경은 코일스프링의 직경보다 0.5~10㎜ 크게 형성되어, 상기 코일스프링이 보호튜브에 용이하게 삽입될 수 있고, 따라서 장착성을 향상시켜 작업의 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 장착 후에는 코일스프링의 외경에 대응되는 직경으로 축소되어 밀착 고정되고, 핫멜트 접착제에 의해 코일스프링에 견고하게 부착되는 이점이 있는 것을 확인할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형실시가 가능하다는 것은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부되는 청구범위 및 그와 균등한 범위로 정해져야 할 것이다.

10: 코일 스프링
20: 보호튜브
20a: 보호튜브의 내표면
30: 핫멜트 접착제층

Claims

열가소성 엘라스토머 40~70 중량부, 열가소성 수지 20~40 중량부, 산화방지제 0.2~5 중량부, 및 가교제 0.2~5 중량부를 혼합하여 펠렛화한 후, 튜브 형상으로 압출성형하고, 상기 튜브를 방사선 조사에 의해서 가교시키고, 가열 하에 나선형으로 성형하면서 직경을 확장시킨 후, 냉각고정하여 제조되는 코일스프링 보호튜브.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머는 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO), 폴리스티렌계 열가소성 엘라스토머(TPS), 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머(TPA), 폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머(TPU), 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머(TPC), 및 열가소성 가황물질(TPV: Thermoplastic vulcanisate)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 코일스프링 보호튜브.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리비닐클로라이드계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리카르보네이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 폴리아세탈 수지로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 코일스프링 보호튜브.
제1항에 있어서, 상기 코일스프링 보호튜브의 내표면에는 에틸렌비닐아세테이트, 폴리아미드, 및 폴리스티렌으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 핫멜트 접착제가 도포된 것을 특징으로 하는 코일스프링 보호튜브.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머는 열가소성 폴리우레탄이고, 상기 열가소성 수지는 폴리비닐클로라이드 또는 무수말레인산 개질 에틸렌비닐아세테이트(MAH-g-EVA)인 것을 특징으로 하는 코일스프링 보호튜브.
제1항에 있어서, 상기 코일스프링 보호튜브는 가소제, 충진제, 열안정제, 난연제, 난연조제, 가공조제, 및 내부 활제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 2종 이상의 첨가제를 더 포함하고, 상기 난연조제는 실리콘 화합물 및 붕소 화합물 중 적어도 한 가지이고, 상기 산화방지제는 힌더드 페놀계 산화방지제 및 티오화합물계 산화방지제 중 적어도 한 가지인 것을 특징으로 하는 코일스프링 보호튜브.
열가소성 엘라스토머 40~70 중량부, 열가소성 수지 20~40 중량부, 산화방지제 0.2~5 중량부, 및 가교제 0.2~5 중량부를 혼합하여 펠렛화하는 단계; 전 단계에서 수득된 펠렛을 튜브 내부에 핫멜트 접착제를 도포하면서 튜브 형상으로 압출성형하는 단계;
압출성형된 관에 방사선을 조사하여 가교시키는 단계;
가교된 관을 가열 하에 나선형으로 성형하면서 직경을 확장시킨 후, 냉각고정하는 확관성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일스프링 보호튜브의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 핫멜트 접착제는 에틸렌비닐아세테이트, 폴라이미드 및 폴리스티렌으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 코일스프링 보호튜브의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 확관성형 단계는 가교된 관을 코일형 가이드홈을 포함하는 가공형틀에 권취한 후, 직접 가열방식 또는 간접 가열방식으로 가열하면서 코일 형상의 튜브로 확관성형하는 단계임을 특징으로 하는 코일스프링 보호튜브의 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 직접 가열방식은 가공형틀 내에 가압된 핫에어를 주입하여 가열시키는 단계임을 특징으로 하는 코일스프링 보호튜브의 제조방법.