KR20010112804A - 저도금부착량 비드 와이어와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 타이어의 비드부 보강용으로 사용되는 저도금부착량 비드 와이어와 그 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 저도금부착량 비드 와이어는 와이어 표면에 형성되는 청동 도금층의 조성이 Cu 83∼93wt%, Sn 7∼17wt% 이며, 도금층 두께가 0.03∼0.06㎛임을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 상기 제조 방법은, 청동 도금전의 비드 와이어용 강선에 탈지액의 온도가 60∼80℃이고 탈지제인 NaOH의 농도가 1.0∼3.0 N인 탈지액을 사용하는 탈지처리와, 황산 활성액의 온도가 60∼80℃이고 황산의 농도가 2.0∼5.0wt%인 활성액에 의한 활성처리를 순차적으로 실시한 후, Cu의 농도 0.5∼1.5g/ℓ,Sn의 농도 0.1∼1.0g/ℓ, 철분의 농도 4wt% 수준 그리고, 산농도가 1.0∼2.5 N 인 35∼60℃의 도금액중에서 청동도금함에 기술적 특징이 있다.

본 발명의 저도금부착량 비드 와이어는 종래 비드 와이어에 비하여 현저히 얇은 도금층만으로도 고무와의 접착력이 양호하게 유지되는 바, 종래 비드 와이어의 도금층 두께에서는 어느 한계 이상 불가능 하였던 도금 속도를 약 15∼30% 정도 향상시킬 수 있어 도금 생산성을 크게 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 도금 부착량 절감에 의한 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.

그리고, 도금 금속 농도가 낮은 도금액을 사용함으로써 폐도금액 처리 비용을 절감 할 수 있는 바, 탈지액, 활성액 및 도금액 온도 상승에 따른 에너지 소비상승분을 감안 하여도 충분한 생산 원가 절감 효과가 기대된다.

Description

저도금부착량 비드 와이어와 그 제조 방법{Bead wire coated with small amount of coating material, and its production method}

본 발명은 자동차용 타이어의 비드부 보강용으로 사용되는 청동도금 비드 와이어에 관한 것으로, 더 자세하게는 타이어 비드부 고무와의 접착력을 떨어뜨리지 않으면서도 고무와의 접착력 향상을 위한 청동 도금층의 두께를 감소시킴으로써 도금 작업 속도의 상승이 가능하여 도금 생산성 향상 및 도금액 절감을 동시에 꾀할수 있는 타이어 비드부 보강용 저도금부착량의 비드 와이어와 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 타이어는 도 1에 도시된 바와 같이, 자동차 휠의 림부(도면 미도시) 외주면에 밀착 결합되는 비드부(B)와, 주행시 노면에 직접 접촉하게 되는 트레드(T)와, 비드 부와 트레드 부를 연결하며 타이어의 측벽 역할을 하는 숄더 부(S) 및 사이드 월 부(C)로 이루어지며, 상기의 형상으로 이루어지는 타이어의 보강을 위하여 트레드 부의 내부에는 스틸 코드(1)가 매입되고, 비드 부에는 비드 보강용 강선인 비드 와이어(2)(bead wire)가 매입되는 동시에 타이어 전체 단면부를 따라 카카스(3)가 매입되는 구조이다.

상기에서 카카스란, 고무 속에 들어 있는 타이어의 기본 골격으로 공기와 노면 사이에서 끊임없이 변형되므로 특히 유연하면서도 튼튼한 것이 요구되기 때문에 코드(cord)라는 천을 겹겹이 겹쳐서 만드는데, 이전에는 목면을 썼으나 지금은 레이온·나일론·폴리에스테르 등을 사용하거나 또는 아주 가는 강선(鋼線)을 모아 꼰 스틸 코드를 사용하기도 한다.

상기에서 타이어 비드부는 휠의 림부와 접촉되어 타이어에 주입되는 공기압에 의해 휠 상에서 완전한 바퀴 형태를 유지하는 역할을 하는 부위로서, 이 비드부를 구성하는 고무의 강도 보강을 위하여 비드부를 구성하는 고무층 내부에 매입되는 비드 와이어는 고탄소강 선재를 디스케일링(descaling) →산세 →피막 처리 →1차 신선 →열처리 →산세 →피막처리 →2차 신선 →탈지 →불루잉(bluing) →산세 →수세 →활성처리 →도금과 같은 일련의 공정을 통하여 가공하고 도금함으로써 제조된다.

상기와 같이 제조되는 비드 와이어는 황동 도금되는 타이어용 스틸 코드와 달리 청동 도금되며, 도금 방법은 전기 도금이나 용융 도금이 아닌 화학 도금의 일종으로서, 황산 용액에 황산 구리와 황산 주석이 첨가된 도금용액에 피도금재를 침적시키면 도금액중의 금속 이온이 자체의 촉매적인 화학반응에 의하여 피도금재의 표면에 합금 피복층을 형성하는 도금이다.

상기 비드 와이어의 제조 공정에서 도금과 관련된 탈지처리, 활성처리 및 도금 작업 등에 관한 조건들을 살펴보면 다음 표1과 같다.

전 처 리	도 금
탈 지 처 리		활 성 처 리
온도(℃)	농도(N)	온도(℃)	농 도(N)	온도(℃)	산농도(N)	Cu농도(g/ℓ)	Sn농도(g/ℓ)	철분농도(wt%)	도금속도(m/min)
40∼70	1.0 이하	50∼70	1.0∼2.0	20∼35	0.5∼1.0	5∼15	0.2∼2.0	3 이하	300이하

상기 활성처리에 사용되는 산으로는 황산을 사용하며, 황산의 농도가 낮은 약산성 수용액이 강선의 소지 표면에 작용하여 도금 과정에서 필요한 활성화 에너지를 부여함으로써 도금층 형성을 도와준다.

상기와 같이 제조되는 비드 와이어의 청동 도금층 두께는 0.1∼0.2㎛ 정도가 된다. 그러나, 상기와 같은 종래의 도금 조건하에서 제조되는 비드 와이어로서는 기존의 도금 두께 유지 및 고무와의 양호한 접착력 유지 관계로 도금 선속 상승이사실상 불가능하여 생산성 향상과 원가 절감을 더이상 기대할 수 없으며, 환경 오염 방지를 위한 폐액 관리 비용이 현저히 증가되는 것을 억제할 수 없는 문제가 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 종래 비드 와이어의 제반 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 종래 비드 와이어에 비해 높은 도금 속도로 작업이 가능하고, 저도금 부착량으로도 우수한 고무와의 접착력을 유지할 수 있어 생산성의 향상을 도모함과 아울러 저도금부착량으로 인한 도금액과 관련된 직접 생산 원가와 폐액 관리 비용과 같은 간접 생산 원가의 절감을 꾀할 수 있는 도금 작업 방법과 그 방법에 의해 제조되는 비드 와이어를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 자동차용 래디얼 타이어의 부분 절개 사시도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

1. 스틸 코드 2. 비드 와이어

3. 카카스 C. 사이드 월 부

S. 숄더 부 T. 트레드 부

본 발명의 상기 목적은 탈지처리, 활성처리의 처리 온도 및 산 농도의 상향 조정과, 도금액 온도 상향 및 구리와 주석 농도의 하향 조정에 의한 상호 조합된 적정 조건의 유지에 의하여 달성된다.

본 발명 비드 와이어의 제조 방법은 종래 제조 방법중에서 도금 관련 전처리 작업인 탈지처리와 활성처리 및 도금 조건을 상호 적절히 제어하여 높은 도금 작업 속도에서도 와이어 표면에 도금층이 안정되고 균일한 저도금층을 형성시켜 비드 와이어와 타이어용 고무 사이의 접착력을 떨어뜨리지 않고 양호하게 유지될 수 있는범위내에서 도금 부착량을 하향 조절함에 기술적 특징이 있다.

그리고, 상기 본 발명 방법에 의하여 제조되는 비드 와이어는 종래의 비드 와이어에 비하여 타이어용 고무에 대하여 동등 이상의 접착력을 가지면서도 도금 부착량은 1/3∼1/6 수준인 0.03∼0.06㎛에 지나지 않음에 특징이 있다.

이때, 최저 도금 두께를 0.03㎛로 제어한 것은 이보다 도금층이 얇을 경우에는 타이어 고무와의 접착력 저하를 초래할 수 있기 때문이며, 최대 두께를 0.06㎛으로 조절한 것은 이를 초과할 경우 원가 절감과 생산성 향상 효과가 감소되기 때문이다.

본 발명 비드 와이어의 도금 작업을 위한 전처리 작업 조건을 살펴보면 다음 표2와 같다.

전 처 리	도 금
탈 지 처 리		활 성 처 리
온도(℃)	농도(N)	온도(℃)	농 도(N)	온도(℃)	산농도(N)	Cu농도(g/ℓ)	Sn농도(g/ℓ)	철분농도(wt%)	도금속도(m/min)
60∼80	1.0∼3.0	60∼80	2.0∼5.0	35∼60	1.0∼2.5	0.5∼1.5	0.1∼1.0	4 이하	350∼450

상기 표2의 조건을 종래 제조 방법인 표1의 조건과 비교하여 보면, 도금액 중에 함유되는 구리와 주석의 농도를 제외한 그 외의 농도와 온도 조건은 상향 제어됨을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 저도금부착량 비드 와이어의 제조 방법은 탈지력과 활성력을향상시켜 비도금재의 탈지를 완벽히 수행한 후, 비도금재의 표면을 도금에 적합하도록 활성도를 향상시키고, 도금액의 온도를 상승시킴으로써, 하향 제어되는 도금 금속 농도하에서도 타이어 고무와의 접착력이 보장되는 수준의 도금 부착량이 확보되며, 그에 필요한 시간이 감소됨으로써 도금 작업 속도를 높일 수 있어 생산성의 향상을 이룰 수 있다.

그리고, 상기 탈지처리와 활성처리에 사용되는 물질은 NaOH와 황산이다.

상기의 도금 전처리 조건과 도금 조건을 적용하여 제조한 비드 와이어에 대한 다음의 실시예를 통하여 본 발명 비드 와이어와 그 제조 방법의 구체적인 작용 효과를 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

2차 신선후 탄소 함량이 0.82wt%, 직경 0.96mm인 강선에 비드 와이어로서의 기계적 특성 부여하기 위하여 블루잉 처리한후, 청동도금을 완료하였으며, 이때의 도금 조건을 살펴보면 다음의 표3과 같다.

구분	도금액농도(g/ℓ)	작업속도(m/min)
	Cu		Sn
실시예	1	0.803	0.154	350
	2	1.092	0.153
	3	1.163	0.172
비교예	4	5.042	1.465	280
	5	6.321	1.523
	6	7.635	1.628

상기 표3에서, 실시예의 도금 작업 속도가 종래 비교예 작업 속도보다 25%이상 높아졌슴을 알 수 있으며, 이는 상기의 탈지 및 활성 처리의 조건 변화 그리고 도금액 온도 상향 제어에 기인하는 것으로 이때, 상기 조건하에서 제조된 각 비드 와이어의 특성을 다음의 표4에 나타내었다.

구분	도 금 층조성(wt%)	도금층두께(㎛)	고무와의 접착력(kgf)
			고 무 1	고 무 2	고 무 3
	Cu		Sn	평균	최대	최소	평균	최대	최소	평균	최대	최소
실시예	83∼93	7∼17	0.03∼0.06	101.7	107.2	96.2	50.0	55.2	47.3	109.3	118.5	102.5
비교예	83∼93	7∼17	0.1∼0.2	100.3	108.5	93.5	49.1	55.0	46.5	107.0	115.2	100.6

* 상기 표4의 수치들은 실시예와 비교예의 각 시편에서 얻어진 수치를

종합한 것임.

* 고무 1,2,3은 성분 조성이 다른 타이어용 고무임을 뜻함.

상기 표4를 살펴보면, 본 발명 실시예 비드 와이어의 도금층 두께는 비교예인 종래 비드 와이어에 비하여 표면 도금층의 두께는 현저히 감소되었슴에도 불구하고, 고무와의 접착력은 동등 이상임을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 비드 와이어는 종래 비드 와이어에비하여 현저히 얇은 도금층만으로도 고무와의 접착력이 양호하게 유지되는 바, 그로 인하여 도금 작업 속도를 높일 수 있어 도금 생산성의 향상과 함께 저도금부착량에 의한 원가 절감을 기할 수 있어 비드 와이어의 가격 경쟁력을 크게 높일 수 있다.

그리고, 도금금속의 농도가 낮은 도금액을 사용함으로써 폐도금액 처리 비용의 절감과 환경 관리 측면에서도 상당한 기여가 에상되어 탈지액, 활성액 및 도금액 온도 상승에 따른 에너지 소비 상승분을 감안 하여도 충분한 생산 원가 절감 효과가 기대된다.

Claims (3)

1. 자동차 타이어의 비드부 보강에 사용되는 비드 와이어로서, 비드 와이어의 청동 도금층 조성이 Cu 83∼93wt%, Sn 7∼17wt% 이며, 도금층 두께가 0.03∼0.06㎛임을 특징으로 하는 저도금부착량 비드 와이어.
2. 자동차 타이어의 비드부 보강에 사용되는 비드 와이어의 제조 방법으로서, 청동 도금전 비드 와이어용 강선에, 탈지액의 온도가 60∼80℃이고 탈지제인 NaOH의 농도가 1.0∼3.0 N인 탈지처리와, 황산 활성액의 온도가 60∼80℃이고 황산의 농도가 2.0∼5.0wt%인 활성처리를 순차적으로 실시한 후, Cu의 농도 0.5∼1.5g/ℓ,Sn의 농도 0.1∼1.0g/ℓ, 철분의 농도 4wt% 그리고 산농도가 1.0∼2.5 N 인 35∼60℃의 도금액중에서 청동도금함을 특징으로 하는 저도금부착량 비드 와이어의 제조 방법.
3. 제 2항에 있어서, 저도금부착량 비드 와이어의 제조 방법은 도금 작업 속도가 분당 350∼450 m 범위임을 특징으로 하는 저도금부착량 비드 와이어의 제조 방법.