KR20090039499A - 타이어 주조 금형용 목형 블록과 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성 목재 재질의 몸체와 그 몸체의 내측에 목형 블록 스크랩과 열경화성 합성 수지로 성형된 코어층(core layer)을 구비하는 타이어 주조 금형용 목형 블록을 제공한다. 또한 본 발명은 목형 블록 스크랩(scrap)과 열경화성 합성 수지로 스크랩 코어 바(scrap core bar)를 성형하는 단계와, 스크랩 코어 바를 감싸게 합성 목재 재질의 몸체를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법을 제공한다. 이에 따르면, 목형 블록의 내부에 목형 블록 스크랩의 코어층을 형성함으로써 코어층에 의한 강도의 보강에 따라 가공의 정확도가 향상되어 주조 금형의 치수 안정성이 향상된다. 또한 목형 블록 스크랩의 재활용에 의해 제조 원가를 절감하고 목형 블록 스크랩의 폐기에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.

타이어, 목형, 목합, 성형 금형, 주조 금형

Description

타이어 주조 금형용 목형 블록과 그 제조 방법{Wood pattern block for casting metallic pattern of tire and manufacturing method thereof}

본 발명은 타이어의 주조 금형용 목형 블록에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타이어 세그먼트 블록(tire segment block)을 제조하기 위한 타이어 주조 금형용 목형 블록과 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 타이어 주조 금형은 알루미늄이나 주철 등의 재료를 이용하는 정밀 주조 공법으로 제작되며, 열경화성 합성 수지를 바인더(binder)로 하고 목분이나 마이크로바룬을 기재로 하여 가열 및 가압에 의해 형성되는 합성 목재 재질의 목형 블록이 이용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 예를 보여주는 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 가공 후 상태를 보여주는 정면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 타이어 주조 금형용 목형 블록(510)은 실제 타이어를 5 내지 6 등분한 크기의 타이어 세그먼트 블록에 대응되는 폭과 너비를 가지며, 복수의 타이어 세그먼트 블록을 제작할 수 있는 길이(L)를 가진다.

목형 블록(510)은 통상적으로 육각 기둥 형상을 가지며, 주로 금형의 제조 시에 하나의 타이어 세그먼트 블록을 제작할 수 있는 길이(L1)로 절단된 후 고속 기계 가공에 의해 타이어 세그먼트 블록과 동일한 크기와 문양으로 가공된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가공이 완료된 목형 블록(510)의 외주면에는 제조하고자 하는 타이어의 표면과 동일한 형태의 타이어 홈(518)이 형성된다.

전술한 바와 같이 타이어 세그먼트 블록과 동일한 형태로 가공이 완료된 목형 블록을 이용하여 고무 본뜨기와 석고 틀 만들기 과정 등을 거쳐 타이어 주조 금형을 제작하게 된다. 즉 가공이 완료된 목형 블록의 주위에 사각 틀을 설치한 후 빈 공간에 액상 고무 수지를 주입하는 방식으로 고무 본뜨기 과정이 진행된다. 이 과정에서 목형 블록의 표면에 형성된 다양한 모양 및 홈 등이 정밀하게 고무 본뜨기 된 고무 틀이 만들어진다. 그리고 고무 틀에 석고를 주입하여 반대 형상을 갖는 석고 틀을 만들고, 그 석고 틀에 형틀을 조립한 후 용해된 알루미늄 주물 또는 쇳물을 주입한다. 알루미늄 주조품 또는 주철 주조품 표면에 정밀한 실제 생산될 타이어 표면의 음각모양이 복사되어 타이어의 제조에 사용되는 주조 금형의 제작이 완성된다.

그런데 종래 기술에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록은 전체가 합성 목재 재질로 이루어지기 때문에 무게가 비교적 무거워 취급이 용이하지 않다. 또한 목형 블록의 가공 과정에서 많은 양의 스크랩(scrap)이 발생되는 데, 이 목형 블록의 스크랩을 폐기 처리하기 위하여 적지 않은 비용 및 시간이 소비된다. 더욱이, 종래의 목형 블록은 가공 과정에서 목형 블록을 구성하는 합성 목재 재질이 갖는 지지력의 한계로 인하여 치수 안정성의 향상에 한계가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 체적을 줄임으로써 경량화를 도모할 수 있는 타이어 주조 금형용 목형 블록과 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 목형 블록 스크랩을 재활용하고 치수 안정성을 높일 수 있는 타이어 주조 금형용 목형 블록과 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 타이어 주조 금형용 목형 블록으로서, 합성 목재 재질의 몸체와 그 몸체의 내측에 목형 블록 스크랩(scrap)과 열경화성 합성 수지로 성형된 코어층(core layer)을 구비하는 타이어 주조 금형용 목형 블록을 제공한다.

그리고 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법으로서, 목형 블록 스크랩(scrap)과 열경화성 합성 수지로 스크랩 코어 바(scrap core bar)를 성형하는 단계와, 스크랩 코어 바를 감싸게 합성 목재 재질의 몸체를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법을 제공한다.

또한 전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 타이어 주조 금형용 목형 블록으로서, 합성 목재 재질의 몸체와, 그 몸체의 내측에 형성된 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록을 제공한다.

또한 전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법으로서, 코어 형틀을 감싸게 합성 목재 재질의 몸체를 성형하는 단계와, 코어 형틀을 몸체로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 타이어 주조 금형용 목형 블록과 그 제조 방법은 목형 블록의 내측에 목형 블록 스크랩의 코어층을 형성함으로써 코어층에 의한 강도의 보강에 따라 가공의 정확도가 향상되어 주조 금형의 치수 안정성이 향상된다. 또한 목형 블록 스크랩의 재활용에 의해 제조 원가를 절감하고 목형 블록 스크랩의 폐기에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.

또한 본 발명에 의한 타이어 주조 금형용 목형 블록과 그 제조 방법은 목형 블록의 내측 중앙 부분을 빈 공간으로 제공하여 체적을 줄임으로써 경량화를 도모하고 제조 원가의 절감을 도모할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

제1 실시예

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록을 보여 주는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 가공 후 상태를 보여주는 정면도이다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록(10)은 육각 기둥 형태로서, 합성 목재 재질의 몸체(11)와 목형 블록 스크랩(scrap)(21)과 열경화성 합성 수지(23)의 혼합 재질로 형성되는 코어층(core layer)(13)을 갖는다. 여기서, 합성 목재는 목분이나 저비중 및 경량의 마이크로바룬이라는 무기물 충진제를 열경화성 합성 수지와 혼합한 혼합 재질로 구성될 수 있다. 열경화성 합성 수지는 불포화폴리에스텔수지, 비스페놀A에폭시수지, 폴리우레탄수지 등 다양한 바인더가 사용될 수 있다. 그리고 목형 블록(10)은 육각 기둥 형태인 것을 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 반원형 기둥 형태나 오각 기둥 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다.

코어층(13)은 몸체(10)를 길이 방향(L)으로 관통하게 형성된다. 코어층(13)은 몸체(10)의 중앙 부분에 위치할 수 있으며, 한쪽으로 편중될 수 있다. 코어층(13)은 목형 블록(10)을 타이어와 동일한 형태로 가공하는 과정에서 발생되는 목형 블록 스크랩(21)과 열경화성 합성 수지(23)의 혼합 재질로 이루어진다. 그리고 코어층(13)의 단면 형상은 사각형, 오각형, 육각형, 원형, 타원형, 반원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 코어층(13)은 폭이 목형 블록(10)에 표면 가공 과정에서 몸체(10)로부터 노출되지 않을 정도의 폭을 갖게 형성된다. 코어층(13)은 몸체(10) 내에 적어도 하나가 형성될 수 있으며, 연속 및 불연속적으로 형성되는 것도 가능하다. 또한 목형 블록(10)은 적어도 하나의 타이어 세그먼트 블록을 제작할 수 있 는 길이(L)를 가질 수 있다. 물론, 목형 블록(10)은 적어도 하나의 타이어 세그먼트 블록에 해당하는 길이(L1)를 가지는 범위 내에서 다양한 길이(L)를 가질 수 있다.

이 목형 블록(10)은 고속 기계 가공 과정에서 코어층(13)이 목형 블록 스크랩(21)과 열경화성 합성 수지(23)의 혼합 재질로 구성되기 때문에, 합성 목재 재질의 몸체(11)에 비해서 강도가 높다. 따라서, 몸체(11)에 대한 가공 과정에서 코어층(13)이 몸체(11)에 비해서 높은 지지력을 제공하여 고속 기계 가공의 정확도가 향상됨으로써 치수 안정성이 확보될 수 있다. 또한 폐기 처분되는 목형 블록 스크랩(21)으로 코어층(13)을 구성함으로써, 자원 재활용이나 제조 원가의 절감을 도모할 수 있게 된다.

상기에서 제 1 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록(10)을 설명하였다. 하기에서 제 1 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록(10)의 제조 방법을 설명한다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법을 보여주는 공정도이다.

도 5a를 참조하면, 먼저 목형 블록 스크랩(21)과 열경화성 합성 수지(23)의 혼합 재질로 구성되는 스크랩 코어 바(13a)를 성형한다. 목형 블록 스크랩(21)은 목형 블록 가공 과정에서 발생되는 목형 블록의 스크랩이나 분말 및 폐 목형 블록을 소정 크기로 분쇄한 조각 등을 포함할 수 있다. 목형 블록 스크랩(21)과 열경화성 합성 수지(23)를 교반하여 바(bar) 형태의 성형 홈(55)이 형성된 코어 바 성형 금형(50)의 성형 홈(55)에 충전(充塡)한 후 가공 및 가압하여 도 5b에 도시된 바와 같은 스크랩 코어 바(13a)를 성형할 수 있다.

여기서, 코어 바 성형 금형(50)은 상부 성형 금형(51)과 하부 성형 금형(53)을 포함하는 성형 금형이 이용될 수 있다. 하부 성형 금형(53)은 소망하는 스크랩 코어 바(13a)의 형태에 대응되는 성형 홈(55)을 가진다. 하부 성형 금형(53)은 소정 온도가 인가되게 가열기(61)를 포함할 수 있다. 그리고 상부 성형 금형(51)은 하부 성형 금형(53)의 성형 홈(55)에 충전되는 목형 블록 스크랩(21)과 열경화성 합성 수지(23)에 압력을 가할 수 있게 돌기부(57)가 형성된 구조를 가질 수 있다.

이어서, 도 5c와 같이, 목형 블록 성형 금형(70)에 스크랩 코어 바(13a)를 장착한다. 목형 블록 성형 금형(70)은 상부 성형 금형(71)과 하부 성형 금형(73)으로 이루어질 수 있다. 하부 성형 금형(73)의 목형 블록 성형 홈(75)에서 바닥이나 상면의 중앙 부분에 위치하게 전술한 과정에서 형성된 스크랩 코어 바(13a)를 장착한다.

그리고 도 5d와 같이, 합성 목재 재질을 목형 블록 성형 금형(70)의 목형 블록 성형 홈(75)에 충전한다. 여기서, 합성 목재 재질은 전술한 바와 같이 목분 또는 저비중 경량의 마이크로바룬과 같은 무기물 충진제와 열경화성 합성 수지의 혼합물일 수 있다.

한편 목형 블록 성형 금형(70)은 하부 성형 금형(73)에 목형 블록 성형 홈(75)이 형성된 예를 개시하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 상부 성형 금형과 하부 성형 금형의 정합에 의하여 목형 블록(10)의 형상이 성형되는 형태도 가능하다. 이때 합성 목재 재질의 혼합물을 목형 블록 성형 금형에 주입할 때 자동 계량 혼합 토출 방식이 적용될 수 있다. 즉 열경화성 합성 수지의 주제와 경화제를 자동으로 계량하여 혼합한 후 주입할 수 있는 기계 장치를 이용하여 금형 틀에 일정한 압력으로 주입하는 방식이 적용될 수 있다.

계속해서, 가열 및 가압된 혼합물을 상온에서 경화시키면 나무와 같은 기계 가공성을 갖는 목형 블록(10)의 제조가 완료된다. 이때 목형 블록 스크랩(21)을 포함하는 스크랩 코어 바(13a)는 몸체(11)보다 더 높은 강도를 가지게 된다. 따라서 이와 같은 목형 블록(10)은 합성 목재만으로 구성되는 목형 블록에 비해서 가공 공정에서 높은 지지력을 제공한다. 또한 목형 블록(10)의 표면을 가공하는 과정에서 치수 안정성이 향상될 수 있다.

이와 같이 제 1 실시예의 타이어 주조 금형용 목형 블록(10)과 그 제조 방법은 목형 블록(10)의 제작 과정에서 발생되는 목형 블록(10)의 스크랩을 재활용한다. 또한 몸체(11)에 비해서 강도가 높은 스크랩 코어 바(13a)로 인하여 합성 목재 재질로만 구성되는 목형 블록에 비해서 우수한 치수 안정성을 제공할 수 있다.

제2 실시예

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록을 보여주는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 가공 후 상태를 보여주는 정면도이다.

도 6과 도 7을 참조하면, 제2 실시예의 타이어 주조 금형용 목형 블록(110)은 제1 실시예와 달리 스크랩 코어 바를 구비하지 않고 합성 목재 재질로 이루어지 는 몸체(111)의 내측 중앙 부분에 몸체(111)의 길이 방향으로 형성된 공간(114)을 갖는다. 여기서, 공간(114)은 몸체(111)에 대한 가공에 영향을 주지 않을 정도의 크기로 형성된다.

이 목형 블록(110)은 길이 방향으로 형성되는 공간(114)으로 인하여 제1 실시예나 종래의 목형 블록에 비해서 체적이 줄어드는 예이다. 또한 목형 블록(110)의 가공 과정에서 사용되지 않는 내측 중앙 부분이 제거되어 목형 블록(110)의 무게가 감소된다. 또한 합성 목재의 체적을 줄여 열팽창에 따른 체적 변화를 감소시킨다. 따라서 취급이 용이하게 이루어질 수 있다.

이와 같은 제2 실시예에 따른 목형 블록(110)의 제조 방법을 이하에서 설명한다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법을 보여주는 공정도이다.

먼저, 도 8a와 같이, 목형 블록 성형 금형(170)에서 목형 블록 성형 홈(175)의 내측 중앙 부분에 코어 형틀(113)을 배치한다. 이어서, 도 8b와 같이 합성 목재 재질을 목형 블록 성형 홈(175)에 충전하여 코어 형틀(113)을 감싸게 성형한다. 목형 블록 성형 과정에서 전술한 제1 실시예와 같이 상부 성형 금형(71)과 하부 성형 금형(73)을 포함하는 목형 블록 성형 금형(70)이 이용될 수 있다. 그리고 코어 형틀(113)은 목형 블록(110)에 공간(114)을 형성하는 틀 형태이면 어떠한 것이라고 무방하다. 예를 들어, 전술한 제1 실시예와 같이 목형 블록 스크랩과 열경화성 합성 수지의 혼합물을 가열 및 가압하여 성형된 스크랩 코어 바를 코어 형틀(113)로 이용할 수 있다.

이어서 도 8c와 같이, 반제품 상태의 목형 블록(110)에서 코어 형틀(113)을 분리함으로써, 몸체(111)에 공간(113)이 형성된 목형 블록(110)을 완성한다. 즉 목형 블록(110)으로부터 코어 형틀(113)을 분리하면, 내측 중앙 부분에서 공간(114)이 형성된 목형 블록(110)을 얻을 수 있다. 목형 블록 성형 금형(170)으로서 목형 블록 성형 홈(175)에서 바닥의 중앙 부분이 형성하고자 하는 홈의 형태나 돌출된 부분을 가지는 목형 블록 성형 금형을 이용하는 경우 코어 형틀(113)을 분리하는 과정은 생략될 수 있다.

제3,4 실시예

도 9와 도 10은 본 발명의 제3,4 실시예에 따른 목형 블록을 나타낸 사시도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 목형 블록(210)은 코어층(213)이 가공되지 않은 몸체(211)의 한쪽 가장자리 부분으로 개방될 수 있다. 그리고 도 10에 도시된 바와 같이, 제4 실시예에 따른 목형 블록(310)은 몸체(311)의 한쪽 가장자리 부분으로부터 홈(314)이 형성된 형태로 실시되는 것도 가능하다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 예를 보여주는 사시도,

도 2는 종래 기술에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 가공 후 상태를 보여주는 정면도,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록을 보여주는 사시도,

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 가공 후 상태를 보여주는 정면도,

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법을 보여주는 공정도,

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록을 보여주는 사시도,

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 가공 후 상태를 보여주는 정면도,

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법을 보여주는 공정도, 및

도 9와 도 10은 본 발명의 제3,4 실시예에 따른 목형 블록을 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

10 : 목형 블록

11 : 몸체

13 : 스크랩 코어 바(scrap core bar)

50 : 스크랩 코어 바 성형 금형

70 : 목형 블록 성형 금형

Claims (11)

1. 타이어 주조 금형용 목형 블록에 있어서,

   합성 목재 재질의 몸체와,

   상기 몸체의 내측에 목형 블록 스크랩과 열경화성 합성 수지로 성형된 코어층을 구비하는 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록.
2. 제1 항에 있어서, 상기 합성 목재 재질의 몸체는

   목분 또는 마이크로바룬 중에 선택된 어느 하나와 열경화성 합성 수지의 혼합 재질인 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록.
3. 제2 항에 있어서, 상기 코어층은

   합성 목재 스크랩과 열경화성 합성 수지의 혼합 재질인 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록.
4. 제2 항에 있어서, 상기 코어층은

   상기 몸체의 한 쪽 가장자리에 개방되게 형성된 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록.
5. 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법에 있어서,

   목형 블록 스크랩과 열경화성 합성 수지로 스크랩 코어 바를 성형하는 단계와,

   상기 스크랩 코어 바를 감싸게 합성 목재 재질의 몸체를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법.
6. 제5 항에 있어서, 상기 코어 바를 성형하는 단계는,

   목형 블록 스크랩과 열경화성 합성 수지를 혼합하는 단계와,

   상기 혼합된 혼합물을 스크랩 코어 바 형상의 홈을 가지는 성형 금형의 상기 홈에 충전하여 가열 및 가압하는 단계, 및

   상기 가열 및 가압에 의해 형성된 스크랩 코어 바를 경화하는 단계인 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법.
7. 제5 항에 있어서, 상기 몸체를 성형하는 단계에서 상기 스크랩 코어 바는 몸체를 길이 방향으로 관통하게 성형되는 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법.
8. 제5 항에 있어서, 상기 몸체를 성형하는 단계에서 상기 스크랩 코어 바는 몸체의 한 쪽 가장자리로 개방되게 성형되는 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법.
9. 타이어 주조 금형용 목형 블록에 있어서,

   합성 목재 재질의 몸체와;

   상기 몸체의 내측에 형성된 공간을 가지는 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록.
10. 제9 항에 있어서, 상기 몸체는

    상기 공간이 상기 몸체의 한 쪽 가장자리로 개방된 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록.
11. 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법에 있어서,

    코어 형틀을 감싸게 합성 목재 재질의 몸체를 성형하는 단계와,

    상기 코어 형틀을 상기 몸체로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 주조 금형용 목형 블록의 제조 방법.

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