KR100344937B1 - 자전거 브레이크용 고내식성 피막 스틸 케이블 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거 브레이크용으로 사용되고 있는 단일 스트랜드 구조의 스틸 케이블에 관한 것으로, 종래의 스틸 케이블 표면 위에 방청 목적으로 도포된 그리이스나 방청유 등의 윤활 방청제와 아연 가루 및 기타 이물질들을 세척·제거하고, 스틸 케이블의 표면에 고내식성의 부동층 피막을 코팅하므로써, 내식성과 표면 품질을 향상시킨 자전거 브레이크용 고내식성 피막 스틸 케이블에 관한 것이다.

본 발명의 고내식성 피막 스틸 케이블은 케이블의 표면 위에 내식성이 뛰어난 부동층 피막을 코팅함에 있어서, 중량기준으로 크롬산 액 20∼40wt%, 안료 20∼40wt% 및 증류수 20∼60wt%의 함량비로 이루어진 코팅액을 사용함에 그 특징이 있다.

본 발명의 고내식성 피막 스틸 케이블은 윤활 방청제가 도포된 종래의 스틸 케이블보다 내식성이 뛰어나며, 부동층 피막 고유의 특성상 케이블 표면이 미려할 뿐만 아니라, 상기의 코팅액에 첨가되는 안료는 케이블에 대한 방청 효과를 도와주고, 또한 그 색상 조절이 가능하여 케이블 표면의 색조를 수요가의 취향에 따라 원하는 빛깔로 만들 수가 있다.

그리고, 본 발명의 스틸 케이블은 표면에 미끄러운 윤활성 물질이 없기 때문에 절단, 운반 등 연선 공정 이후의 후 공정에서 케이블을 다루기(handling)가 더욱 수월한 있점이 있다.

Description

자전거 브레이크용 고내식성 피막 스틸 케이블 및 그 제조방법{Passivated coating steel cable for bicycle brake and its production method}

본 발명은 자전거 브레이크용으로 사용되고 있는 스틸 케이블에 관한 것으로, 더 자세하게는 종래의 스틸 케이블 표면 위에 도포된 그리이스나 방청유등과 같은 윤활 방청제와 기타 이물질들을 세척·제거하고 그 표면에 내식성이 강한 부동층 피막(passivated coating film)을 코팅하므로써 내식성과 표면 특성 및 제품의 핸들링성을 향상시킨 자전거 브레이크용 고내식성 피막 스틸 케이블에 관한 것이다.

일반적으로 자전거 브레이크용 스틸 케이블은 탄소 함량이 0.6 wt% 내지 0.85 wt%인 탄소강을 소재로 한, 선경 0.1 mm 내지 0.4 mm 정도 되는 선재 즉, 소선의 표면에 10 g/m²내지 30 g/m²정도의 아연 도금층이 형성되도록 용융 아연 도금을 실시한 후, 아연 도금된 동일 선경의 소선을 1 ×19의 구조로 연선하므로써 만들어 진다.

도2와 도3은 1 ×19의 구조로 제조된 단일 스트랜드 스틸 케이블의 단면도와 사시도이다.

상기의 스틸 케이블은 도시된 바와 같이 하나의 중심 소선(21)과, 중심 소선(21)의 외주면과 접촉하면서 그 주위를 원형으로 둘러싸고 있는 6가닥의 내층 소선(22)과, 6가닥의 내층 소선(22)을 원형으로 또 한 번 에워싸고 있는 12개의 외층 소선(23)으로 이루어지며, 소선들 간의 접촉형태가 점 혹은 선 접촉을 이루는 가장 간단한 단일 스트랜드 구조로 이루어짐을 특징으로 한다.

단일 스트랜드 구조의 스틸 케이블은 자전거 브레이크용 뿐만 아니라 자동차 엑셀레이터와 핸드 브레이크용 및 이륜차의 브레이크용 등, 큰 하중에 대한 내구력보다는 단순히 동력을 전달할 필요가 있는 기계 장치 즉, 경하중 용도로 많이 사용된다.

일반적으로, 상기 스틸 케이블의 제조 공정 중 아연 도금된 여러 가닥의 소선을 하나의 케이블로 꼬아주는 작업이 이루어지는 연선 과정에서는, 여러 가닥의 소선들이 동시에 장입되어 소선들 간의 꼬임이 이루어지는 포이즈(poise)와 소선 사이에서 발생 하는 마찰에 의해서 스틸 케이블 표면의 긁힘과 뜯김이 필연적으로 발생하게 된다.

그리고, 연선된 스틸 케이블은 포이즈 직후에 있는 신선 다이(die) 혹은 교정기를 통과하면서 압축·신선되므로써 완전한 케이블의 형태를 갖추게 된다. 그러나, 이러한 신선 과정에서도 상기 연선 과정과 같이 신선 다이와 스틸 케이블간의 마찰은 불가피하다.

따라서, 상기의 마찰에 의한 표면 결함을 방지할 뿐만 아니라 포이즈와 소선들 및 신선 다이 혹은 교정기와 케이블간 마찰과 마찰 열에 기인하는 포이즈와 신선 다이 혹은 교정기의 마모와 스틸 케이블의 기계적 특성 변화를 줄이고 공정의 생산성을 높이기 위하여 연선 공정의 포이즈에 소선들이 장입되기 전, 소선 표면 위에 윤활 방청제를 도포해 주어야만 한다.

상기와 같이 윤활 방청제가 도포된 소선들은 케이블로서의 제조가 완료된 후에도 스틸 케이블의 방청 목적 상 윤활 방청제가 도포된 상태 그대로 쓰이거나 폴리 에틸렌 튜브(P.E. tube)등에 삽입되어 쓰이게 된다.

그리고, 스틸 케이블의 연선 및 신선 과정에서는 포이즈, 신선 다이 혹은 교정기와 소선및 케이블과의 마찰 때문에 케이블 표면의 아연 도금층으로부터 박리되는 미세한 아연 가루가 케이블 표면 위에 잔존하게 되므로써, 케이블 표면 위로 윤활성과 점착성의 두 가지 성질을 가진 윤활 방청제가 균일하게 도포되지 못하면, 아연 가루와 함께 불균일 혼합체를 이루어 케이블 표면에 산재하게 되어 외관이 불량해질 뿐만 아니라 케이블의 절단, 포장, 운반 등의 후 공정에 있어서 케이블의 핸들링성도 떨어지게 된다.

더욱이, 자전거 브레이크용 스틸 케이블은 자전거 외부에 설치, 사용되기 때문에 사람이나 외부 물체와의 직접적인 접촉이 빈번할 수 밖에 없다. 따라서, 케이블 표면의 윤활 방청제가 사용 중 접촉에 의하여 쉽게 제거되고, 피이 튜브 역시 사용 중 손쉽게 손상된다. 그리하여, 스틸 케이블이 공기 중에 직접 노출되고 부식이 조장되므로써 외관이 불량해지고 수명 또한 줄어들게 된다.

따라서, 본 발명은 종래의 자전거 브레이크용 스틸 케이블에서 제기되고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 종래의 스틸 케이블 표면에 도포되어 있는 윤활 방청제를 세척·제거한 후, 그 표면에 내식성이 뛰어난 부동층 피막을 피복시켜 내식성이 뛰어남은 물론, 미려한 표면과 함께 핸들링성이 우수한 자전거 브레이크용 고내식성 스틸 케이블 및 그 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

도1은 피막 코팅 공정의 개략적인 레이 아웃(lay-out)도.

도2는 1 ×19 구조의 단일 스트랜드 스틸 케이블 단면도.

도3은 상기 도2의 케이블 사시도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

2. 공 급 대 4. 세 척 조

7. 코 팅 조 8 .건 조 로

9. 가이드롤 10. 권 취 기

본 발명의 상기 목적은 연선 및 신선 작업이 완료된 종래의 자전거 브레이크용 스틸 케이블을, 연선 작업전 표면에 도포된 윤활 방청제를 세척 제거한 후, 중량기준으로 크롬산 액 20∼40wt%, 안료 20∼40wt% 및 증류수 20∼60wt%의 함량비로 이루어진 코팅액 속에 침적시키고 건조하여 스틸 케이블 표면 위에 고내식성의 부동층 피막을 형성시키므로써 달성된다.

본 발명의 고내식성 피막 스틸 케이블을 제조함에 있어서 상기의 코팅액 성분을 한정하는 근거는 다음과 같다.

우선, 크롬산 액은 피막 형성시 안료 입자에 대한 캐리어(carrier)의 역활을 하게 되는데, 그 성분이 코팅액 전체 중에서 차지하는 함량비가 중량기준으로 20wt%미만으로 되면 케이블 표면으로 이동해야 하는 안료입자의 움직임이 원활치 못하게 되고, 40wt%를 초과하게 되면 피막의 형성이 더 잘 이루어지나 크롬산 액 자체가 고가이고 크롬산 액 함량 증가에 따른피막 형성 효과는 미미하기 때문에 상한치를 40wt%로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 안료의 함량비는 20∼40wt%가 적당한 바, 20wt%미만일 경우에는 케이블 표면에 나타나는 색상의 발현이 제대로 이루어지지 않고, 40wt%를 초과하게 되면 안료의 고형 성분이 과다해져서 코팅액의 점도가 상승하게 되므로써 케이블 표면으로 향하는 안료입자의 이동 및 부착이 어렵게 되며, 경우에 따라서는 안료 입자들이 덩어리 상태로 되어 피막 형성이 불가능하게 될 수도 있다.

본 발명의 자전거 브레이크용 고내식성 피막 스틸 케이블을 제조하기 위해서는 종래의 자전거 브레이크용 스틸 케이블 제조 공정 외에 별도의 코팅 공정이 필요하다.

도1에 새로이 추가 적용되는 피막 코팅 라인의 개략적인 레이 아웃도를 도시하였다.

도1에 의거하여 본 발명의 스틸 케이블 제조 방법을 살펴보면 그 특성을 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도시된 바와 같이, 자전거 브레이크용 고내식성 피막 케이블을 제조하기 위한 공정은 세척과 코팅 및 건조의 세 단계 소 공정으로 이루어지며 세척 단계는, 세척액으로서의 솔벤트 혹은 알콜(51)을 담는 탱크(5)와, 내부에 일련의 세척 브러쉬(41)가 설치된 세척조(4)와, 오염된 솔벤트를 필터링하고 순환시켜 주는 필터(61)와 펌프(62)의 순환 시스템(6)으로 구성된다.

그리고, 코팅 단계는 코팅액이 담겨진 코팅조(7)와, 코팅조 외부 입·출측의 가이드 롤(71)(72)과, 코팅조(7) 내부 입·출측의 가이드 롤(73)(74) 및 케이블 지지 롤(75)로서 구성된다.

마지막 세번째 건조 단계는, 스틸 케이블이 건조로(8) 저면 방향으로 처지는 것을 방지하기 위한 지지 롤(81)이 내부에 설치된 열풍 건조로(8)로와 건조로 외부 출측의 가이드 롤(9)로 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 코팅 공정에서 종래의 자전거용 스틸 케이블 표면 위에 부도층 피막을 코팅하는 과정은 다음과 같다.

연선 및 신선 과정을 모두 마친 종래의 스틸 케이블(1)은 피막 코팅 공정으로 운반되어 공급대(2)에 장착되고, 공급대(2)에서 풀려 나오는 스틸 케이블(1)은케이블의 진행 방향을 바꿔주는 세척조 입측의 가이드 롤(3)을 거쳐 세척조(4)에 투입된다.

투입된 스틸 케이블(1)은, 세척조(4) 상부의 솔벤트 탱크(5)에서 공급되는 솔벤트(51)를 세척 용제로 사용하여 일련의 브러쉬 롤(41)들에 의하여 케이블 표면 위에 도포된 윤활 방청제와 기타 이물질이 세척·제거되는 과정을 거치게 되며, 오염된 솔벤트(51) 용액은 필터(61)를 거친 후 펌프(62)에 의하여 순환·사용된다.

세척 과정을 거쳐 표면이 깨끗하게 된 스틸 케이블은 두 개의 입측 가이드 롤(71)(73)을 지나 상온 상태의 코팅액이 담겨져 있는 코팅조(7)에 침적되어 그 표면에 코팅액을 피복하게 되고, 두 개의 출측 가이드 롤(74)(72)을 거쳐 건조로(8)를 통과하면서 액상의 표면 코팅액을 고체상의 부동층 피막으로 변화시키게 된 후, 최종 가이드 롤(9)을 거쳐 권취기(10)에 감기므로써 케이블 표면에 대한 코팅 작업이 완료된다.

다음의 실시예를 통하여 본 발명의 자전거 브레이크용 고내식성 피막 스틸 케이블의 우수성을 명확히 이해할 수 있을 것이다.

상기의 표면 코팅 설비를 이용하여 직경이 1.2 mm와 1.6 mm인 종래의 자전거 브레이크용 스틸 케이블을 선정하여 그 표면에 부동층 피막을 코팅하였는 바, 그 실시예의 코팅액 성분과 작업 조건은 다음과 같다.

용 액 의 조 성

조 성 액	비 율
크 롬 산 용 액	30wt%
안 료	40wt%
증 류 수	30wt%

* 상기 코팅액의 적용에 있어서, 조성비는 일정하게 유지시키면서

적색 안료를 사용한 것과 연두색 안료를 사용한 것의 두 가지

코팅액을 본 실시예에 각 각 적용하였다.

작 업 조 건

구분	코 팅 속 도 (mpm)	코 팅 액침적길이	건 조 로 온 도(℃)
1.2 mm	20.0	4 m	125 ∼ 130
1.6 mm	18.7	4 m	145 ∼ 150

* 건조로 통과 직후 케이블 표면의 온도 ; 101 ℃

상기의 코팅 작업이 완료된 자전거 브레이크용 고내식성 피막 스틸 케이블의 내식성 향상 정도를 검사하기 위하여 종래의 제품과 함께 염수 분무 시험을 시행하였으며 본 시험은 ISO형 염수 분무 시험기에 각 시편을 장입한 후 일정 시간 간격으로 표면의 발청 상태를 육안 검사하여 아연 도금층 표면에 발생하는 백청과 아연 도금층이 벗겨지면서 시작되는 발청의 시작 싯점을 시험 경과 시간 기준으로 조사하였다. 시험 조건은 5% NaCl 수용액을 사용하였고 염수 분무량은 1.8ml/80cm², 분무실은 상온 상태이었다.

(단위; 시간)

구분	1.2 mm	1.6 mm
	백청발생	발청시작	10% 발청	백청발생	발청시작	10% 발청
종래제품	22	71	82	27	84	116
적색코팅제 품	160	303	400	160	327	520
연두색코팅제 품	326	654	786	311	559	713

상기의 표3에서 알 수 있듯이, 케이블 표면에 윤활 방청제를 도포한 종래의 스틸 케이블 제품보다 윤활 방청제를 세척·제거 후 부동층 피막을 피복시킨 본 발명의 고내식성 피막 스틸 케이블은 혼합되는 안료에 따라 차이가 있으나 두 가지색의 케이블 모두 종래의 제품 대비 최소 3배 이상의 내식성 향상을 보여주었으며, 그 표면 또한 각 각 적색과 엷은 황색의 색조를 띄면서 미려하여 본 발명 제품의 상품 가치를 높여 주었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 스틸 케이블 표면에 형성된 부동층 피막은 내식성이 우수하고, 부동층 특유의 광택과 색조를 띄므로써 스틸 케이블의 내구성을 향상시킬 뿐만 아니라, 코팅 공정 이 후의 케이블 핸들링성을 개선하여 주며 미려한 표면 품질으로 제품의 상품성을 높여 주는 잇점이 있다.

특히, 자전거 브레이크용 스틸 케이블은 그 특성상 자전거 외부에 설치되므로써 빗물등의 부식 촉진 물질과 쉽게 접촉·반응할 수 있고, 사용중 사람이나 다른 외부 물체와의 접촉으로 피이 튜브가 쉽게 손상되어 케이블이 바로 부식 분위기 속으로 노출될 수 있기 때문에 표면이 미려한 본 발명의 고내식성 피막 스틸 케이블이 종래의 제품보다 사용 특성상 더욱 적합하다.

그리고, 코팅액을 구성하는 염료의 색깔을 수요가의 요구에 따라 조정이 가능하여 다양한 표면 색조를 한 스틸 케이블의 제조가 가능한 것도 본 발명의 장점이 될 수 있다.

Claims (3)

1. 자전거 브레이크용 스틸 케이블로써, 중량기준 함량비가 크롬산 용액 20∼40wt%, 안료 20∼40wt% 및 증류수 20∼60wt%로 이루어진 코팅액으로 스틸 케이블의 표면을 코팅하여 스틸 케이블 표면에 부동층 피막이 형성된 것임을 특징으로 하는 자전거 브레이크용 고내식성 피막 스틸 케이블.
2. 제1항에 있어서, 상기 케이블은 1 ×19 구조인 것을 특징으로 하는 자전거 브레이크용 고내식성 피막 스틸 케이블.
3. 통상의 연선 과정을 거쳐 제조된 자전거 브레이크용 스틸 케이블의 표면에 묻어 있는 이물질을 세척·제거하는 단계와, 이물질이 제거된 스틸 케이블의 표면을 중량기준 함량비가 크롬산 액 20∼40wt%, 안료 20∼40wt% 및 증류수 20∼60wt% 로 이루어진 코팅액으로 코팅하는 단계와, 스틸 케이블 표면에 피복된 코팅액을 내부 온도가 100∼200℃범위로 조절된 건조로에 통과시켜 코팅액의 건조가 이루어 지도록 하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 자전거 브레이크용 고내식성 피막 스틸 케이블의 제조방법.