KR860000129B1 - 사출성형 타이어와 그 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

사출성형 타이어와 그 제조방법 및 장치

제1도는 본 발명의 사출성형 타이어의 단면도.

제2도는 최초 준비단계에 있는 본 발명의 장치의 완전개방 상태 단면도.

제3도는 본 발명의 보디부분 성형 단계의 단면도.

제4도는 본 발명의 굴신가능한 삽입식 보디몰드의 단면도.

제5도는 본 발명의 성형된 보디부분과 노면에 접지되는 트래드 부분사이에 유치하는 보강재 권취 부착 단계 단면도.

제6도는 본 발명의 트래드부분 성형 단계의 단면도.

제7도는 제6도의 좌측면도.

제8도는 제6도에 나타난 로킹유니트의 B-B'선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1 : 비드 2, 2 : 비드부분

3 : 보디부분 4 : 보강재

5 : 트래드부분 6 : 트래드부 몰드

7, 7 : 싸이드몰드 10, 10 : 비드링

11, 11' : 좌·우측 샤프트 12, 12' : 클러치

13 : FIBM 16, 16' : 유압실린더

17, 17' : 래크기어 18, 18' : 스퍼기어

19 : 클램핑 브래키트 19' : 록킹브래키트

24 : 스틸프레임 25 : 비드부분

26 : 코오드층 27, 27 : 내·외측스트립

본 발명은 공기타이어와, 특히 코오드를 가지지 않고 일반적으로 우레탄과 같은 탄성물질을 주조 및 사출에 의해서 제조되는 타이어(이하 사출성형 타이어라 함)와 이러한 사출성형타이어를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 고무 타이어 제조기술을 살펴보면, 다양한 재료를 필요로 하고 이들 재료를 타이어의 각 부분이 요구하는 부품으로서의 특성과 기능을 가지도록 가공한 반제품을 준비한 다음 조립성형한 후 일정 조건하에서 가황하여 완제품을 얻게 되었다.

이러한 완제품의 구조는 타이어 비드부분이 한쪽 비드에서 다른쪽 비드까지 연결되는 보강플라이(Carcass층이라 일컬음)를 갖는 코오드 보강고무타이어로서 동일한 단면 형태로 이루어진 것이다.

그리고 이를 제조하기 위해서는 복잡한 공정, 즉 정련, 압연, 압출, 재단, 비드, 포켈의 반제품 가공공정 및 이들을 조립하는 상형공정, 그리고 마지막 공정으로서 가황공정이 필요하게 되고 이러한 공정을 위해서 막대한 설비가 필요하며 그에 따른 많은 인력, 시간 및 비용을 수반하지 않으면 안되었다.

한편, 본 발명이 속하는 사출성형 타이어의 종래의 기술을 살펴보면, 사출성형타이어의 제조방식은 액상 탄성 물질을 단계에 따라 일반적으로 1단계 주형방식, 2단계 주형방식, 3단계 주형방식으로 대별되고 있다.

먼저, 제1단계 주형방식은 타이어 각 부분의 요구특성을 고려하지 않고 포리우레탄과 같은 액상 탄성물질을 일시에 사출성형시켜서 제품을 얻어 내는 방식으로서 이는 타이어의 각 부분의 성능에 부합시킬 수 없는 단점을 가지고 있다.

다음으로, 2단계 및 3단계 주형방식은 1단계 주형방식에서의 단점을 보완하고 보다 개선된 것으로, 타이어 각 부위의 요구특성에 부합시킬 수 있도록 성질을 달리하는 액상탄성물질을 단계적으로 2 또는 3 이상의 차례에 걸쳐 준비된 장치내에 사출성형시킴으로서 제품을 얻어낸는 방식이며 이러한 내용의 특허로서는 미국 특허 제4,253,513호와 제3,833,043호 등이 있다.

본 발명은 위에서 언급한 2단계 사출성형방식으로서, 첫째의 목적으로는 두 조각으로 분리되어 양쪽 측부에 위치하는 싸이몰드와 8조각으로 분리되는 트래드부 몰드로 이루어진 전체의 외곽몰드, 그리고 싸이드 몰드와 트랜드몰드 사이에 삽입 권취하여 타이어 각 부위별 요구 특성에 합당한 액상 탄성물질을 단계별로 주입할 수 있게 하고 그 자체는 장치의 작동 수준에 따라 착탈가능토록 되어 있는 FIBM(Flexible Insert Body Mold)로 구성되는 몰드 및 그에 따른 장치를 제공함에 있다. 또 다른 목적은 사출성형 타이어가 주행할 때 타이어 내부에서 생겨나는 발열로 인하여 초래되는 접지 부분의 분리손상을 방지하기 위하여 앞에서 언급한 FIBM의 다양한 형태의 구조로 트래드부분과 보디부분 사이의 접착성을 증진시켜 이의 해결을 도모하고 또한 트래드가 축열된 상태에서 습한 노면과 접지할 때 활성수소에 의한 이상마모를 억제시키고 저 발열성특성을 가지도록 하기 위해 폴리에테르계의 분자량 1,000-10,000의 폴리올(polyol)과 4, 4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(Diphenyl Methane Diisocyanate)와 같은 디이소시아네이트를 반응시켜 NCO-터미네이티드 프리폴리머(Terminated Prepolymer)를 생성시킨 다음 디아민계의 체인 익스텐더(Chain Extender)를 첨가 제조한 액상 폴리우레탄을 사용토록 하는 데에 있다.

이를 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도와 같이 사출성형 타이어의 구조는 강선과 같은 비신축성 물질, 즉 비드(1)(1')가 매몰되는 비드부분(2)(2')과 중간변형율과 높은 굴신율의 특성을 지닌 폴리우레탄으로 형성되는 보디(3), 그리고 화이버 글레스 또는 그와 유사한 성질의 재료를 낮은 변형율의 폴리우레탄으로 양면코팅시킨 보강재(4), 그리고 저발열성 특성을 가지는 낮은 변형율의 폴리우레탄으로 형성되는 트래드부분(5)으로 이루어지며 부디부분(3)의 좌우 상면과 트래드부분(5)의 좌우 하면의 상접부위에 서로 치합되는 요철부(A)(A')를 두어 양자의 접합결속을 견고하게 하는 구조로 이루어진다.

다음, 본 발명의 장치를 설명하면, 좌우이동 가능한 샤프트(11)상에 싸이드몰드(7)를 축설하여 이 싸이드몰드(7)의 내측에 클러치(12)와 비드(1)가 환설되는 비드링(10)을 구성하고 외측에는 유압공급유니트(15)와 연결된 유압실린더(16)를 설치하고 이 유압실린더(16)의 피스톤(14) 상단에 래크기어(17)를 설치하며 이 래크기어(17)와 치합하는 스퍼기어(18)의 중심축에는 클램핑브래키드(19)를 축설하여 이의 선단에 트래드부 몰드(6)를 고정하고 트래드부몰드(6)의 선단에 록킹브래키트(19')를 고착한다.

다시, 상기 샤프트(11)와 대향하는 샤프트(11')에도 상기 샤프트(11)상에 설치된 구조들과 대응되도록 싸이드몰드(7'), 비드(1')가 환설되는 비드링(10'), 유압공급 유니트(15'), 유압실린더(16'), 피스톤(14'), 스퍼기어(18'), 래크기어(17 ) 등을 설치하고 싸이들몰드(7')의 내측에 신축코아(9)를 설치하며 이 신축코아(9)의 내측에 클러치(12')를 설치한다.

이러한 구성장치들을 작용상태와 더불어 좀 더 상세히 설명하면 보건데, 제2도는 본 발명의 사출성형 타이어를 몰딩하는 공정에서 비드(1)(1')가 안착되기 까지의 첫 준비단계를 나타내고 있는 것으로, 앞의 제조 완성된 사출성형 타이어의 인출이 용이하도록 하기 위하여 개방된 상태의 8개로 구성된 트래드부 몰드(6)와 좌측 싸이드몰드(7)를 포함하는 좌측 몰딩유니트(8)는 직선운동 드라이브유니트(도시되지 않음)에 의해 바깥방향으로 개방된 상태, 그리고 후술되는 전체의 외곽몰드의 함께 사출성형 타이어의 형상을 만들 수 있도록 사출용적을 이루게 하는 신축코아(9)가 가열된 비압축성 액상물질의 흡입으로 인하여 수축된 상태를 나타낸 것으로, 이때 비드(1)와 비드(1')가 비드링(10)(10') 위에 각각 안착된다.

제3도는 보디부분(3)를 원심몰딩방식에 의해 형성시키는 단계로서 직선운동 드라이브유니트의 작동에 따라 좌측 몰딩유니트(8)가 안쪽으로 이동하여 좌우 샤프트(11)(11')에 밀착되고 클러치(12)(12')로 연축(蓮軸)을 이루게 된다.

이러한 상태에서 샤프트(11')에 연결된 회전드라이브유니트(도시되지 않음)의 저속회전에 따라 코아, 싸이드몰드, 트래드몰드를 포함한 전체의 외곽몰드가 회전되면서 싸이드몰드(7)(7')에 형성되어 있는

형 홈에 연하여 FIBM(13)이 별도의 장치에 의해 공급, 압착, 권취 및 조립된다. FIBM(13)이 조립된 후 FIBM(13)이 구성하는 액산탄성물질의 주입구 부분에 상응하는 트래드부몰드(6a)를 제외한 나머지 7개의 트래드부 몰드(6)는 유압공급유니트(15)에 의해 유압실린더(16)의 피스톤(14) 상단에 조립된 래크기어(17)가 하향 작동하면서 스퍼기어(18)와 트래드부 몰드(6)에 고착된 클램핑 브래키트(19)를 90°회전시켜 FIBM(13)의 양단 원주상방에 수평으로 위치하게 된다. 이와 동시에 록킹브래키트(19')는 유압공급유니트(15')에 의해 바깥 방향으로 작동중이던 유압실린더(16')의 방향전환밸브를 전환시킴으로서 클래핑 및 록킹유니트(20)(20')가 트래브부 몰드(6)를 하향운동시켜 보디 사출용적(21)에 가해지는 내압을 견딜 있는 수 힘으로 FIBM(13)양단의 원주면에 밀착케 한다.

상기 상술된 바와 같이 클램핑이 이루어짐과 동시에 90-120℃ 온도의 가열액상 비압축성 물질(22)를 신축코아(9)의 내부용적(23)에 유입하여 10kg/㎠의 압력으로 압축시켜 신축코아(9)가 사출성형 타이어의 내부형사을 이룰 수 있도록 팽창케 하여 공기흡입 장치에 의한 진공상태의 보디 사출용적(21)에 FIBM(13)에 설치된 주입구를 통하여 사출용적에 상당한 만큼의 사전에 결정된용량의 중간 변형율과 높은 굴신율의 특성을 지닌 80-100℃의 액상폴리우레탄 혼합물을 3-5kg/㎠의 압력으로 사출시킨다.

사출이 끝난 후 주입구 부분에 상응하는 트래드몰드(6a)는 다른 트래드몰드(6)와 같이 FIBM(13)의 양단 원주면에 밀착되고 이와 같이 조립된 전체의 몰드는 회전드라이브우니트(도시되지 않음)의 작동에 따라 180-210RPM의 속도로 회전하면서 원심몰디이 방식으로 보디부분(3)을 성형한다.

여기에서 제4도를 통하여 FIBM(13)을 설명하면 보건대, 보디형상유지 및 방사선 방향으로으 팽창 방지역할을 하기 위하여 일정 간격으로 원주 방향에 따라 배열되는 스틸프레임(24)는 고강도 및 경도를 가지는 열처리된 강봉이며 비드부분(25) 코오드층(26)은 탄성물체로 코팅된 화이버글래스나 글래스울 등으로서 원주방향 팽창방지의 역할을 담당하게 된다.

이러한 FIBM(13)을 구성하는 재질을 감싸는 탄성물체의 내측 스트립(27)은 중간변형율, 그리고 외측스트립(27')은 낮은 변형율의 고무로 이루어진다.

이와 같은 FIBM(13)은 종·횡적 방향의 신축이 없고 내압력의 지지는 물론 씰링의 특성또한 우수할뿐만 아니라, 플랙시블하여 싸이드 몰드(7)(7')에 권취하기가 용이하다.

특히 FIBM(13)이 제거된 후 사출 성형타이어의 보디부분(3)과 트래드부분(5)의 직접적으로 접하게 될 부분의 접착상태를 증진시킨 목적으로 FIBM(13)의 좌우에 요철부(A)(A')를 형성시켰다.

이와 같이 하여 보디부분을 형성한 다음, 다시 회전정지 상태로 되면 제5도에 보븐 바와 같이 트래드부몰드(6)는 앞에서 언급한 바 있는 밀폐순서의 역순으로 작동하여 도면에 나타난 상태의 원위치로 개방된다.

이후 FIBM은 몰드유니트의 저속 회전과 함께 다음 싸이클의 준비상태로 복귀하게 되며 또 다른 공급장치에 의해 사전에 설계되고 결정된 크기의 보강재(4)가 노출된 보디부분표면에 공급되며 도시되지 않은 접착테프에 의해 부착된다.

제6도에서는 트래드부분(5)의 형성과정을 설명하고자 한다.

즉, 8개의 트래드부 몰드(6)는 전술한 바와 같이 다시 밀폐되는데 이때는 양 싸이드몰드(7)(7')에 밀접되어 트래드부를 형성할 트래드 사출용적(28)를 이룬다. 공기흡입장치에 의해 생긴 진공상태의 사출용적(28)에 그의 용적을 채우는 데 충분한 상당량을 사전에 결정한 저발열성 특성으로서 낮은 변형율을 가진 100-130℃의 액상 폴리우레탄 혼합물을 5-10kg/㎠의 압력으로 트래드부 몰드(6)에 설치된 주입구를 통하여 사출시킨 후 탄력성의 코아 내부의 압력을 12-15kg/㎠까지 올려서 완전한 타이어의 형상을 이루고, 트래드부 몰드 내부의 가열장치로 일정온도 95-145℃하에서 일정시간, 바람직하게는 3-10분 동안 유지하면서, 타이어를 완성시킨다.

이렇게 완성된 타이어는 제2도에 나타난 상태와 같이 트래드부 몰드(6), 한쪽 싸이드 몰드(7)가 전술한 여로 유니트들에 의해 역으로 제거되고 탄력성코아(9)는 가열된 비압축성 내부액상물질(22)의 흡입과 함께 수축되면서 사출성형 타이어의 인출이 용이하도록 위치하게 된다. 사출성형 타이어의 인출이 이루어지면 차기 작업의 준비단계로 돌입하게 된다.

여기에서 50-80℃로 유지되고 있는 분자량 1,000-10,000의 폴리에틸렌 글리콜 등의 폴리에테르계 폴리올과 4, 4- 디 페닐 메탄 디이소시아네이트와 같은 디이소시아네이트의 혼합비, 즉 NCO/OH 1.3-3.5Mol비로 하여 반응시켜 저분자량을 가지는 NCO-터미네이티드 프레폴리머를 생서시킨 다음 이 프레폴리마와 디아민계의 체인익스텐더, NCO/NH₂의 Mol 비를 0.8-1.4 정도로 첨가반응시켜 우레탄을 얻는다.

또한 촉매로서는 포스포닉산(Phosphonic Acid), 올레인산 또는 디-엔-옥틸틴 메르캡티드(Di-n-OctylTin Mercaptide)를 총 중합체에 대한 중량비를 0.02-0.5% 사용하여 제조된 저발열성의 액상 폴리우레탄으로 사출몰딩시켜 형성되는 트래드는 100% 신장에서 30-110kg/㎠ 정도의 낮은 변형율을 갖고 인장강도는 100-500kg/㎠ 이며, 파단시점세서의 신장이 500-900%인 물리적 특성을 갖게되고, 또한 이는 트래드부분이 축열된 상태일 경우에는 노면의 습윤시 활성수소에 의한 가수분해로 발생하는 트래드부분의 이상 마모를 억제시킬 뿐만 아니라 콤파운드의 고발열성질을 감소시키는 것 등의 특징을 지닌 것이다.

Claims (8)

1. 비드(1)(1')가 매몰된 비드부분(2)(2')이 포함되고 중간 변형율과 높은 신축성을 지닌 폴리우레탄의 보디 부분(3)을 구성하고 그 외부에 화이버글래스나 글래스울 등을 낮은 변형율의 폴리우레탄으로 양면 코팅시킨 보강재(4), 그리고 저발열성 특성을 가지는 낮은 변형율의 폴리우레탄으로 트래드부분(5)를 형성하여서 된 타이어에 있어서, 보디 부분(3)의 좌우상면과 트래드부분(5)의 좌우 하면의 상접부위에 서로 치합되는 요철부(A)(A')를 두어 양자의 접합결속력을 견고하게 한 사출성형타이어.
2. 사출성형타이어를 제조하는 방법에 있어서, 좌우측 몰딩유니트(8)(8')에 FIBM(13)을 권취하여 이들과 신축코아(9)로서 보디 사출용적(21)을 형성한 다음 이에 중간변형율과 높은 신축성의 특성을 지닌 80-100℃의 액상폴리우레탄 혼합물을 3-5kg/㎠의 압력으로 사출시킨 후 전체의 몰드를 원심주형 방식으로 보디부분(3)을 형성하고, 이후 FIBM(13)은 제거하고 형성된 보디부분(3)의 외주연에 보강재(4)를 접착테이프에 의해 부착된 후 트래드부 몰드(6)로서 트래드사출용적(28)을 이룬다음 저발열성특성과 낮은 변형율을 가진 100-130℃의 액상폴리우레탄 혼합물을 5-10kg/㎠의 압력으로 사출하여 트래드부분(5)를 형성하고 이를 트래드부몰드의 내부의 가열장치로서 95-145℃하에서 일정시간 가열하여 타이어를 완성하게 되는 사출성형타이어의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 트래드부분(5)은 50-80℃로 유지되고 있는 분자량 1,000-10,000의 폴리에틸렌글리콜 등의 폴리에테르계의 폴리올과 4, 4-디페닐메탄 디이소 시아네이트와 같은 디이소시아네이트의 NCO/HO 혼합비를 1.3-3.5Mol 비로 반응시켜 저분자량을 가지는 NCO-터미네이티드 프레폴리머를 생성시킨 다음 이 프레폴리머와 디아민계의 체인 익스텐더, NCO/NH₂의 Mol 비를 0.8-1.4 정도로 첨가반응시켜 우레탄을 얻고 촉매로서는 포스포닉산, 올레인산 또는 디-엔옥틸틴 메르캡티드를 총 중합체에 대한 중량비를 0.02-0.5% 사용하여 제조된 저발열성의 액상 폴리우레탄으로 트래드 부분을 형성하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 트래드부분의 물리적 특성을 100% 신장에서 30-110kg/㎠ 정도의 낮은 변형율을 갖고 인장 강도는 100-500kg/㎠이면 파단시점에서의 신장이 500-900%로 하는것.
5. 사출성형 타이어의 제조장치에 있어서, 좌우 이동 가능한 샤프트(11)와 회전 가능한 샤프트(11')를 대향 설치하고, 샤프트(11)에는 싸이드몰드(7)를 축설하여 그 내측에 비드(1)를 가지는 비드링(10)과 클러치(12)를 설치하고 외측에는 유압공급유니트(15)와 결연되는 유압실린더(16)를 설치하여 유압실린더(16)의 피스톤(14) 상단에 래크기어(17)를 고정하고 이와 치합하여 래크기어(17)의 상하 운동에 의해 회전하는 스퍼기어(18)에는 선단에 록킹브래키트(19') 고정한 트래드부몰드(6)를 클램핑브레키트(19)로 고정하며 우측샤프트(11')에는 좌측구조와 대향하는 싸이드몰드(7')와 비드(1')를 가지는 비드링(10'), 그리고 유압공급유니트(15'), 유압실린더(16'), 피스톤(14'), 래크기어(17'), 스퍼기어(18')등을 설치하여 싸이드몰드(7')의 내측에는 신축코아(9)와 클러치(12')를 설치하며, 좌우 싸이드몰드(7)(7')의 상단과 트래드부 몰드(6)의 하단 사이에 FIBM(13)을 착설할 수 있도록 한 사출성형 타이어의 제조장치.
6. 제5항에 있어서, 트래드부 몰드(6)는 8개로 나누어 구성되며 이들은 모두 수직으로 열려진 상태에서 래크기어(17)이 하강할 때 스퍼기어(18)를 소정의 각도 만큼 회전시켜 1차적인 동작으로 트래드부 몰드(6)를 수평상태로 회동시키고 그 다음 동작으로 래크기어(17)가 계속 하강할 때는 스퍼기어(18)가 회동하지 않고 그대로 끌려 내려가도록 하는 트래드부 몰드의 구동장치.
7. 제5항에 있어서, 트래드몰드(6)는 스퍼기어(18)의 회동으로 일단 수평을 유지할 경우 록킹브래키트(19')가 래크기어(17')의 양쪽으로 진입하여 스피기어(18')와 치합한 다음 래크기어(17')가 래크기어(17)와 동시에 하강할 때 스퍼기어(18')가 회전하면서 록킹브래키트(19')를 하강시켜 트래드부 몰드를 싸이드몰드(7)(7')의 상단에 밀착 록킹시키는 구조.
8. 제5항에 있어서, FIBM(13)은 중앙에 고강도 및 경도를 가지는 스틸프레임(24)를 두고 그 상면에 낮은 변형율의 고무재로 된 외측 스트립(27')을 적층하고 내측에는 탄성물질로 코팅된 화이버 글래스의 비드부분(25) 및 코오드층(26)을 형성한뒤 그 표면에 중간변형율의 고무재로된 내측 스트립(27)을 적층하며 내측 스트립(27)의 좌우측에는 요철부를 형성하여서 된 구조.

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