KR101355511B1

KR101355511B1 - 고무혼합 제어방법

Info

Publication number: KR101355511B1
Application number: KR1020110137533A
Authority: KR
Inventors: 김윤희; 진정민
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2014-01-28
Also published as: KR20130070290A

Abstract

개시된 내용은 고무혼합 제어방법에 관한 것으로서, 외부에서 투입되는 고무, 화학약품, 오일을 포함한 재료를 혼합하여 배출하는 믹서는, 작업자로부터 입력받아 판단한 결과 컴파운드의 규격 교체가 이루어진 것으로 판단되면, 기 저장되어 있는 각 컴파운드의 각 배치별 배합 사양정보 중 (1) 단계에서 규격 교체가 이루어진 컴파운드의 각 배치별 배합 사양정보를 독출하여 확인하고, 현재 수행할 혼합작업이 컴파운드의 규격 교체 이후 처음 수행되는 첫 번째 배치이면, 첫 번째 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직에 의거하여 혼합을 수행하며, 현재 수행할 혼합작업이 컴파운드 규격 교체 이후 첫 번째 배치가 아니면, 해당 컴파운드의 작업이 종료될 때까지 첫 번째 배치를 제외한 타 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직에 의거하여 혼합을 수행한다.
따라서, 본 발명은 컴파운드 변경시 첫 번째 배치에서 기 설정된 배합 사양정보와는 다른 로직을 적용하여 믹서의 내부온도를 타 배치와 동등한 수준으로 상승시킴으로써, 고무 물성 편차를 최소화시키며, 균일한 품질 특성을 얻을 수 있다.

Description

고무혼합 제어방법{Control method of rubber mixing}

본 발명은 컴파운드 혼합시 균일한 품질 특성을 얻을 수 있는 고무혼합 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 혼합공정(정련공정)은 차량용 타이어 제조공정의 첫 번째 공정으로서, 타이어 제조에 필요한 각종 원료를 정해진 혼합 로직에 따라 혼합해서 타이어에 사용되는 고무를 배합해 내는 공정이다.

혼합공정은 각 컴파운드의 배합 사양서 상의 정보에 의거하여 합성고무, 실리카, 오일, 기타 화학 약품을 계량해서 반바리 믹서(banbury mixer)에 투입하여 혼합한다. 이때 특정 컴파운드의 작업을 끝내고 다른 컴파운드로 규격을 변경할 경우 각 배합 사양서 상의 정보에 맞게 원료들을 교체하게 되는데, 교체시 많은 시간이 소요되어 반바리 믹서 내부의 온도가 감소할 수 있다.

그러므로 로트(LOT, 제품의 품질관리를 위해 동일 공정에서 생산되는 그룹을 말하며, 다수의 배치로 이루어짐) 내의 모든 배치(batch, 믹서에 각종 재료를 투입, 혼합한 후 외부로 컴파운드를 배출하는 과정을 말함)에 동일한 혼합로직을 적용하여 혼합할 때, 첫 번째 배치는 교체 시간 동안 반바리 믹서 내부의 온도가 감소하여 타 배치에 비해 낮은 온도에서 혼합을 시작하게 될 뿐만 아니라, 타 배치 대비 혼합 구간 내내 낮은 온도에서 혼합함에 따라 덤프(dump) 온도(믹서에서 혼합되어 배출되는 컴파운드의 온도) 또한 낮아지는 경향이 있다.

한편, 고무 물성은 혼합시 덤프 온도와 밀접한 영향(특히, MV(Mooney Viscosity, 무늬 점도), 300% Modulus(고무 탄성을 가지는 재료의 물성 시험에 있어서 시험편에 특정의 신장을 주었을 때 응력변형곡선(strain-stress curve)으로부터 일정 신장에 대한 응력의 크기로서, 인장응력(Tensile strength)을 말함))이 있는데, 덤프 온도가 낮을수록 무니 점도 수준이 낮고, 덤프 온도가 높으면 무니 점도 수준 또한 증가한다. 따라서 첫 번째 배치에 의한 혼합시 덤프 온도가 타 배치와 대비할 때 낮으므로 물성 수준이 낮아지며, 이로 인해 로트 내 고무 물성 편차의 원인이 된다.

도 1은 이와 같이 종래의 고무혼합 방식에 의한 덤프 온도와 고무 물성과의 관계를 나타낸 그래프로서, 낮은 덤프 온도를 갖는 첫 번째 배치는 타 배치와 대비하여 낮은 물성 수준을 보이게 되어 로트 내 물성 편차의 주요한 원인이 되고 있음을 확인할 수 있다.

이처럼 고무 재료의 균일한 품질 특성은 매우 중요하며, 고무의 균일성이 저하하게 되면 차후 공정의 반제품 제조 과정에서 작업 조건이나 치수 안정성 등이 영향을 받게 된다.

따라서 로트 내 고무 물성 편차의 원인이 되고 있는 첫 번째 배치에 한하여 다른 혼합 로직을 적용함으로써, 제조 설비의 공정 제어를 통해 균일한 품질 특성을 획득하도록 하는 것이 매우 중요하다.

특허공개 제10-2007-0044609호 2007. 4. 30. 특허공개 제10-2004-0043991호 2004. 5. 27.

본 발명은, 반바리 믹서 등을 사용하여 컴파운드를 혼합할 때 고무재료의 균일한 품질 특성을 얻을 수 있는 고무혼합 제어방법을 제공한다.

본 발명은, 다수의 배치로 이루어진 로트 내에서 첫 번째 배치에 한하여 각 컴파운드별로 기 설정된 배합 사양서 상의 정보(이하, '배합 사양정보'라 약칭함)와는 다른 혼합로직을 적용함으로써, 컴파운드 변경시 낮은 온도를 유지하는 믹서의 내부온도를 상승시켜 고무 물성 편차를 최소화하도록 하는 고무혼합 제어방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고무혼합 제어방법은, (1) 외부에서 투입되는 고무, 화학약품, 오일을 포함한 재료를 혼합하여 배출하는 믹서는, 작업자로부터 특정 컴파운드의 작업이 종료되고 다른 컴파운드로 규격 교체가 이루어지는지를 입력받아 판단하는 단계와, (2) 믹서는, (1) 단계를 통해 작업자로부터 입력받아 판단한 결과 컴파운드의 규격 교체가 이루어진 것으로 판단되면, 기 저장되어 있는 각 컴파운드의 각 배치별 배합 사양정보 중 (1) 단계에서 규격 교체가 이루어진 컴파운드의 각 배치별 배합 사양정보를 독출하여 확인하는 단계와, (3) 믹서는, 현재 수행할 혼합작업이 컴파운드의 규격 교체 이후 처음 수행되는 첫 번째 배치인지를 판단하는 단계와, (4) 믹서는, (3) 단계의 판단결과 현재 수행할 혼합작업이 컴파운드 규격 교체 이후 첫 번째 배치이면, (2) 단계에서 확인된 첫 번째 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직에 의거하여 혼합을 수행하는 단계, 그리고 (5) 믹서는, (3) 단계의 판단결과 현재 수행할 혼합작업이 컴파운드 규격 교체 이후 첫 번째 배치가 아니면, 해당 컴파운드의 작업이 종료될 때까지 (2) 단계에서 확인된 첫 번째 배치를 제외한 타 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직에 의거하여 혼합을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

이때 (4) 단계와 (5) 단계를 통해 각 배치별로 수행되는 컴파운드의 혼합로직은, 각 컴파운드의 각 배치별로 사전에 설정된 복수의 혼합단계로 이루어지며, 각 혼합단계별로 모터의 RPM(Revolution Per Minute) 속도, 혼합시간, 혼합온도 중 적어도 두 개 이상에 대한 조건이 설정되어 있다. 그리고 복수의 혼합단계는 4회로 설정하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 컴파운드 규격이나 혼합공정 환경에 따라 변경 가능하다.

그리고 (4) 단계의 첫 번째 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직의 첫 번째 혼합단계와 마지막 혼합단계에 설정된 모터의 RPM 속도, 혼합시간, 혼합온도 중 적어도 두 개 이상에 대한 조건은, (5) 단계의 첫 번째 배치 이외의 타 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직의 첫 번째 혼합단계와 마지막 혼합단계에 설정된 모터의 RPM 속도, 혼합시간, 혼합온도 중 적어도 두 개 이상에 대한 조건보다 높게 설정하는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이 본 발명의 고무혼합 제어방법에 따르면, 컴파운드의 변경으로 인해 반바리 믹서의 내부온도가 낮아지는 경우 첫 번째 배치에서 기 설정된 배합 사양정보와는 달리 모터의 RPM 속도, 혼합시간, 혼합온도 중 적어도 두 개 이상에 대한 조건의 조정을 수행하여 믹서의 내부온도(즉 컴파운드가 배출될 때의 온도)를 타 배치와 동등한 수준으로 상승시키기 때문에 각 배치별로 고무 물성 편차가 최소화시킬 수 있으며, 이에 따라 균일한 품질 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 고무혼합 방식에 의한 덤프 온도와 고무 물성과의 관계를 나타낸 그래프,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고무혼합 제어방법이 적용된 반바리 믹서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고무혼합 제어방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도,
도 4와 도 5는 도 3의 첫 번째 배치의 혼합로직과 첫 번째 배치를 제외한 타 배치의 혼합로직의 일 예를 각각 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 고무혼합 제어방법에 의한 덤프 온도와 고무 물성과의 관계를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 고무혼합 제어방법을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고무혼합 제어방법이 적용된 반바리 믹서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제어방법이 적용된 반바리 믹서(100)는 공급부(110), 혼합부(120), 배출부(130) 등으로 구성된다.

공급부(110)는 램 호퍼(Ram Hopper) 등으로 구성되어, 혼합부(120)로 고무, 화학약품, 오일을 포함한 각종 재료를 투입하고, 혼합부(120)에 투입된 재료를 상부에서 눌러주는 구성 부분이다.

혼합부(120)는 로터(rotor), 챔버 등을 포함하며, 공급부(110)를 통해 투입된 각종 재료를 혼합하여 배출부(130)를 통해 배출한다.

이때 혼합부(120)는 작업자에 의해 변경되는 각 컴파운드 규격에 따라 첫 번째 배치에 적용되는 배합 사양정보와 첫 번째 배치를 제외한 타 배치에 적용되는 배합 사양정보를 토대로 혼합을 수행한다.

배출부(130)는 드랍 도어(drop door), 래치(latch) 등을 포함하며, 혼합부(120)에서 혼합된 컴파운드를 배출한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 고무혼합 제어방법의 일 실시예를 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고무혼합 제어방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이며, 도 4와 도 5는 도 3의 첫 번째 배치의 혼합로직과 첫 번째 배치를 제외한 타 배치의 혼합로직의 일 예를 각각 나타낸 도면이다.

우선, 외부에서 투입되는 고무, 화학약품, 오일을 포함한 재료를 혼합하여 배출하는 믹서(100)는, 작업자에 의해 특정 컴파운드의 작업이 종료되고 다른 컴파운드로 규격 교체가 이루어지는지를 판단한다(S100).

판단결과 작업자에 의해 컴파운드의 규격 교체가 이루어지면, 믹서(100)는 기 저장되어 있는 해당 컴파운드의 각 배치별 배합 사양정보를 확인한다(S200). 즉 작업자에 의해 변경되는 각 컴파운드 규격에 따라 기 저장되어 있는 첫 번째 배치에 적용되는 배합 사양정보 및 첫 번째 배치를 제외한 타 배치에 적용되는 배합 사양정보를 확인하는 것이다.

S200 단계를 통해 교체된 컴파운드의 각 배치별 배합 사양정보를 확인한 이후, 믹서(100)는 현재 수행할 혼합작업이 컴파운드의 규격 교체 이후 처음 수행되는 첫 번째 배치인지를 판단한다(S300).

S300 단계의 판단결과 현재 수행할 혼합작업이 컴파운드 규격 교체 이후 첫 번째 배치이면, 믹서(100)는 S200 단계에서 확인된 첫 번째 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직에 의거하여 혼합을 수행한다(S400).

그러나 S300 단계의 판단결과 현재 수행할 혼합작업이 컴파운드 규격 교체 이후 첫 번째 배치가 아니면, 믹서(100)는 S200 단계에서 확인된 첫 번째 배치를 제외한 타 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직에 의거하여 혼합을 수행한다(S500).

이후 믹서(100)는 해당 컴파운드의 작업이 종료되는지를 판단하여 작업이 종료될 때까지(즉 작업자에 의해 현재 설정된 컴파운드의 작업이 종료될 때까지) S300 단계 이후를 반복하여 수행한다(S600).

한편, 상술한 S400 단계와 S500 단계를 통해 각 배치별로 수행되는 컴파운드의 혼합로직은, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 혼합단계(예를 들어, 혼합단계는 4회로 설정된 것을 예로 하여 설명하였으나, 컴파운드 규격이나 혼합공정에 따라 임의로 변경이 가능함)를 포함할 수 있다. 그리고 각 혼합단계별로 모터의 RPM 속도, 혼합시간, 혼합온도 중 적어도 두 개 이상에 대한 조건이 설정되어 있다.

이때 S400 단계의 첫 번째 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직의 첫 번째 혼합단계(도 4의 혼합 1)와 마지막 혼합단계(도 4의 혼합 4)에 설정된 모터의 RPM 속도와 혼합시간/혼합온도는, S500 단계의 첫 번째 배치 이외의 타 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직의 첫 번째 혼합단계(도 5의 혼합 1)와 마지막 혼합단계(도 5의 혼합 4)에 설정된 모터의 RPM 속도와 혼합시간/혼합온도보다 높게 설정한다.

이에 따라 첫 번째 배치에 한하여 각 컴파운드별로 기 설정된 배합 사양정보와는 다른 혼합로직이 적용됨으로써, 종래의 문제점이었던 컴파운드 변경시 첫 번째 배치에서 낮은 온도를 유지하는 믹서의 내부온도를 상승시켜 고무 물성 편차를 최소화할 수 있다.

다음에는, 본 발명에 따른 고무혼합 제어방법에 의해 컴파운드 혼합을 수행할 때 첫 번째 배치에 의한 물성 편차에 미치는 영향에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 고무혼합 제어방법에 의한 덤프 온도와 고무 물성과의 관계를 나타낸 그래프이다.

표 1은 본 발명의 고무혼합 제어방법을 토대로 컴파운드의 규격 교체시 첫 번째 배치에서 낮은 온도를 유지하는 믹서의 내부온도를 상승시켜 고무 물성 편차를 최소화하도록 한 효과를 증명하기 위하여 적용한 고무 혼합물의 조성을 나타낸 것이다.

Recipe(PHR)	S-SBR	96.25
	Ni-BR	20
	실리카	80
	커플링제	6.5
	연화제	3
	산화아연	3
	스테아린산	2
	산화방지제	2
	유황	1.5
	촉진제1	1.4
	촉진제2	2

표 2는 컴파운드 규격 교체시 각 배치별로 동일한 배합 사양정보를 적용하였을 때의 각 배치별 점도와 덤프 온도에 대한 데이터 예이며, 표 3은 본 발명의 고무혼합 제어방법에 의거하여 컴파운드 규격 교체시 첫 번째 배치에 별도의 배합 사양정보를 적용하였을 때의 각 배치별 점도와 덤프 온도에 대한 데이터 예이다.

여기서, ML1+4는 무니 점도(MV)와 거의 동일한 개념으로서, L은 혼합부(120)의 로터의 형태를 나타내고, 1은 예열시간, 4는 로터가 회전한 시간으로 이때의 점도를 측정하게 된다.

배치	1	2	3	4	5	6	편차
ML1+4	62	75	74	74	76	76	14
덤프온도	143	148	149	151	156	155	13

배치	1	2	3	4	5	6	7	8	편차
ML1+4	76	74	75	77	72	78	77	75	6
덤프온도	154	153	155	157	151	158	156	154	7

표 2, 표 3 및 도 6의 데이터를 비교해 보면, 표 2의 편차에 비하여 표 3의 편차가 매우 적음을 확인할 수 있는데, 이는 본 발명의 제어방법에 따라 첫 번째 배치에 별도의 배합 사양정보를 적용하였을 경우 컴파운드의 규격 교체시 낮은 온도를 유지하는 믹서의 내부온도가 상승된 것을 의미한다.

즉 컴파운드 규격 교체로 믹서 내부 온도가 낮아졌을 경우 첫 번째 배치에서 모터의 RPM 속도를 변경하거나, 혼합시간 증가, 혼합온도 상승 등을 통해 덤프 온도 수준을 타 배치와 동등한 수준으로 상승시켜 타 배치와 동일한 수준의 물성을 얻음을 확인할 수 있는 것이다.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 반바리 믹서
110 : 공급부
120 : 혼합부
130 : 배출부

Claims

(1) 외부에서 투입되는 고무, 화학약품, 오일을 포함한 재료를 혼합하여 배출하는 믹서는, 작업자로부터 특정 컴파운드의 작업이 종료되고 다른 컴파운드로 규격 교체가 이루어지는지를 입력받아 판단하는 단계,
(2) 상기 믹서는, 상기 (1) 단계를 통해 작업자로부터 입력받아 판단한 결과 컴파운드의 규격 교체가 이루어진 것으로 판단되면, 기 저장되어 있는 각 컴파운드의 각 배치별 배합 사양정보 중 상기 (1) 단계에서 규격 교체가 이루어진 컴파운드의 각 배치별 배합 사양정보를 독출하여 확인하는 단계,
(3) 상기 믹서는, 현재 수행할 혼합작업이 컴파운드의 규격 교체 이후 처음 수행되는 첫 번째 배치인지를 판단하는 단계,
(4) 상기 믹서는, 상기 (3) 단계의 판단결과 현재 수행할 혼합작업이 컴파운드 규격 교체 이후 첫 번째 배치이면, 상기 (2) 단계에서 확인된 첫 번째 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직에 의거하여 혼합을 수행하는 단계, 그리고
(5) 상기 믹서는, 상기 (3) 단계의 판단결과 현재 수행할 혼합작업이 컴파운드 규격 교체 이후 첫 번째 배치가 아니면, 해당 컴파운드의 작업이 종료될 때까지 상기 (2) 단계에서 확인된 첫 번째 배치를 제외한 타 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직에 의거하여 혼합을 수행하는 단계
를 포함하는 고무혼합 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (4) 단계와 상기 (5) 단계를 통해 각 배치별로 수행되는 컴파운드의 혼합로직은,
각 컴파운드의 각 배치별로 사전에 설정된 복수의 혼합단계로 이루어지며,
각 혼합단계별로 모터의 RPM(Revolution Per Minute) 속도, 혼합시간, 혼합온도 중 적어도 두 개 이상에 대한 조건이 설정되어 있는 고무혼합 제어방법.
제 2 항에 있어서,
상기 (4) 단계의 첫 번째 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직의 첫 번째 혼합단계와 마지막 혼합단계에 설정된 모터의 RPM 속도, 혼합시간, 혼합온도 중 적어도 두 개 이상에 대한 조건은, 상기 (5) 단계의 첫 번째 배치 이외의 타 배치에 적용되는 배합 사양정보 상의 혼합로직의 첫 번째 혼합단계와 마지막 혼합단계에 설정된 모터의 RPM 속도, 혼합시간, 혼합온도 중 적어도 두 개 이상에 대한 조건보다 높게 설정하는 고무혼합 제어방법.
제 2 항에 있어서,
상기 컴파운드의 각 배치별 혼합로직에 포함된 혼합단계는 4회인 고무혼합 제어방법.