KR960011682B1 - 엘라스토머 보강용 강철 와이어 및 그의 제조방법 - Google Patents

엘라스토머 보강용 강철 와이어 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

엘라스토머 보강용 강철 와이어 및 그의 제조방법
본 발명은 엘라스토머(elastomer) 보강용 강철 와이어 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 자동차 타이어의 비드(bead)를 보강하기 위한 비드 와이어(bead wire)에 관한 것이다.
원형, 장방형, 정방형 단면을 갖는 비드 와이어는 알려져 있다. 일반적으로, 비드 와이어는 보강해야 하는 엘라스토머에 부착을 촉진시키기 위하여 와이어의 표면에 구리, 청동 또는 황동 따위의 얇은 금속 피복층을 갖는다. 비드 와이어를 제조하는 동안, 일반적으로 마지막 공정은 얇은 구리 또는 황동 피복층을 갖게 하는 피복 공정이다.
이 공정은 타이어의 벨트 및/또는 카아커스(carcass)를 보강하기 위하여 사용한 타이어 코드(tire cord)용 황동 피복된 와이어 제조공정과는 다르다. 타이어 코드용 와이어는 일반적으로 피복층 와이어 표면에 부착된 후 연신(延呻)된다.
이러한 방법으로 피복된 와이어는 편평한 표면을 갖는다. 이것은 구리 또는 황동의 얇은 층으로 피복된 후 일지라도 약간 거친 표면을 유지하는 비이드 와이어에 대하여는 항상 옳은 것은 아니다. 몇가지 예에 있어서 표면 거칠기는 비드 와이어 표면에 대하여 둘러싸는 고무의 고정을 촉진시킨다고 여겨진다. 이러한 방법으로, 구리로 피복하기 전에 고무 보강용 강철 와이어를 디이프 에칭(deep etching)함으로써 아주 큰 표면 거칠기가 과거에 제공되어 왔다. 그러나 이러한 에칭공정은 느린 공정이고 이와 달리 일반적으로 디이프에칭은 이 디이프 에칭으로 인해 와이어 표면에 노출된 산화제 1철 또는 탄화물(carbide)에 구리가 영구히 결합하게 한다.
본 발명의 목적은 상기 결점을 방지하고 엘라스토머 부착능력의 최고 증가의 관점에서 강철 와이어 표면에 조절가능한 미세한 표면 거칠기를 갖는 강철 와이어를 제조하는 것이다. 본 발명에 따른 미세한 표면 거칠기의 결과는 예컨대 와이어 인발로 얻어진 와이어 표면에 약간 거친 표면 거칠기와는 쉽게 다르고 인발로 얻어진 와이어 표면의 약간 거친 표면 거칠기보다 훨씬 미세하다. 실제로 미세 거칠기는 종래 와이어 표면의 보다 거친 불규칙 형상의 패턴을 따르며 불규칙 형상의 베이스(base)에 겹쳐진다.
본 발명에 따라 표면조절처리는 또한 디이프 에칭의 결점을 방지하고 고무에 대한 접착성능의 상당한 개선의 효과를 가지며 상기 전형적인 미세하게 표면을 거칠게하는 빠르고, 연속적이며 조절가능한 방법을 제공한다. 지금까지 개선된 접착성능의 메카니즘(mechanism)이 완전히 알려지지 않았다. 본 발명에 따라 나원형(裸圓形) 강철(즉, 강철 와이어에서 접착 촉진 피복층이 제거된), 예컨대 직경(d)이 0.8-2mm(특히 약 0.89-1.6mm)인 비드 와이어가 휘도(輝度)계수(아래와 같이 정의된 L-값)를 나타내고 이 계수는 관계식 37L.d1/3 55을 만족시키며 관계식 38L.D1/3 50을 만족시키는 것이 바람직하다.
L-값은 크로마미터 II-리플렉턴스(Chromameter II-Reflectance)[미놀타(Minolta)]로 측정되고 정의된다. L-값은 나(裸)강철 와이어상에서 측정된다. 즉, 구리, 청동 또는 황동 피복층이 강철 와이어 표면에 가해지기 전(前)이거나 상기 피복층이 피복된 강철 와이어에서 제거된 후 L-값이 측정된다. L-값은 또한 대체로 피복된 와이어 상에서 측정될 수 있다. 그러나 L-값에 영향을 미치는 피복색(황색, 적색 또는 갈색의 색조)의 영향을 방지하기 위하여, 본 출원인은 단지 나(裸)강철 와이어(상술되는 바와 같은 금속 피복층을 제거한 후)상에서 측정하였다.
그러므로 가능한 색의 영향이 본래의 휘도에서 분리된다(또는 휘도가 부족하다). 참고 L-값은 상기 측정기의 고정때문에 먼저 크로마미터에 첨부된 표준 백색 기재(standard White substrate)로 측정된다. 표준 씨아이이 발광제씨(shandard CIF illuminant C)(6774K)로 본 출원인이 사용한 참고 L-값은 백색판상에서 97.30이었다. 직경(d)이 0.96mm인 나비드 와이어의 거칠거칠한 표면은 비드 와이어의 면적(㎡)당 피복 금속의 무게가 약 0.5-2g의 구리 또는 청동 피복층이 가해진 후, L-값이 나비드 와이어(즉, 하기 실시예에 나타난 바와같이 과황산염 용액으로 피복층을 제거한 후)에 대하여 약 40-50 사이에 놓일때 바람직한 부착성능을 제공함이 발견되었다. 직경(d) 1.55mm의 같은 모양으로 거칠거칠하게된(및 피복된) 비드 와이어에 대하여, 나비드 와이어상에서 33-45 사이의 L-값은 상당히 개선된 부착수준을 보여주었다. 비(比) 부착값이 아래의 실시예에 주어졌다. 휘도(L)를 측정하기 위하여 일련의 강철 와이어가 측정 헤드(head)의 측정팁(tip) 바로 아래의 플랫폼(platform)상에 나란히 서로 닿도록 배치되었다. 상기 측정 팁에서의 측정 구역은 직경 8mm의 원이다.
본 발명에 따라 처리되고 크로마미터 II의 측정 헤드 아래에 나란히 배치되어 유사하게 검사되는 장방형 단면의 강철 와이어는 보통 비슷한 부착 성능이 향상됨에 따라 미세하게 표면을 거칠게 하는 비교값에 대하여 더 큰 L-값을 제공한다. 이것은 상기 장방형 단면의 강철 와이어의 빛 반사 패턴(pattern)(등록 L-값의 입력으로서)이 원형 단면의 강철 외이어보다 덜 산란된다는 사실에 의해 설명될 수 있다.
본 발명은 또한 강철 와이어 표면에 조절가능한 방법으로 특정의 미세하게 표면을 거칠게 하는 효과를 성취하기 위하여 약간의 제조 가능성을 제공한다.
일반적으로, 미세하게 표면을 거칠게 하는 효과는 중량%로 약 0.5-16%의 주석을 함유한 구리(전해조의 CuSO4전해조에서), 황동 또는 청동으로 도금하기 전에 황산염-이온을 함유한 전해조에서 전해 산처리(electrolytic pickling)와 같은 산처리를 하는 동안 소정의 적당히 조절된 연속 에칭공정으로 나타낼 수 있다. 이와 다른 공정은 강철 와이어를 구리, 황동 또는 청동으로 도금하기전에 종래의 산처리 전해조(예컨 HCl)에 여분의 산화제 및 충분한 산화제의 충분한 양의 첨가에 관한 것이다. 상기 산화제는 물론 산화시킬 수 있어야 하고 강철 와이어 표면상에 금속의 용착을 형성하지 않을 것이다.
다른 적당한 방법은 HCl에서의 전해 산처리, 예컨대 교류에 관한 것이다. 또 다른 장점의 방법은 도금 전해조에 약간의 산화제를 첨가하는 것에 관한 것이다.
이러한 처리방법에 있어서, 강철 와이어 표면에 산소 및 탄소 함량은 일반적으로 종래의 산처리된 강철와이어에 대하여 증가된다. 이것은 에칭 공정동안, 와이어 표면의 철(Fe)이 강철 와이어 표면에 일반적으로 존재하는 탄화철(및 산화철일 수도 있음)에 대하여 우선적으로 용해된다는 것을 뜻한다. 이러한 용해로 인하여 강철 와이어 표면에 미세한-캐비티(cavity) 및 작은 구멍이 생김으로써 강철 와이어는 휘도를 상실하게 된다.
이것은 상기에 기술한 바와같은 L-값의 감소를 초래한다.
나강철 와이어상에 이와같은 미세한 표면 거칠기의 결과로 인하여 본 발명에 따라 예비-에칭(거칠거칠하게)되어 이와 같은 피복층을 갖는 와이어보다 더 작은 L-값(휘도)이 또한 피복된 와이어상에서, 즉, 예컨대 구리와 같은 금속 피복층을 촉진시키는종래의 부착을 가한 후 관찰되었다. 얇은 피복층은 일반적으로 약간 어둡게 변색된 와이어 표면의 불규칙한 면(미세한 홈들)을 따른다(미세한 홈에 완전히 밀착 결합된다). 금속 피복층은 예컨대, 중량%로 0.5-3%의 주석 또는 황동과 중량%로 60-72%의 구리를 함유한 구리 또는 청동일 수 있다.
본 발명의 구체화가 발명에 관한 자세한 사항들을 명확히 하고 개선된 부착 성질 및 성능의 증거를 제공하는 실시예에 의하여 이후 기술될 것이다.
직경(d)이 0.96mm(A 세트라고 함), 1.55mm(B 세트라고 함)인 종래 방식으로 연신된 다수의 원형 비드 와이어(적어도 0.6%의 탄소 함량을 갖는 강철 와이어)가 와이어 표면에 미세한 표면 거칠기를 주기 위하여 특별히 고안된 산처리 장치를 연속하여 통과하였다. 이들 와이어는 연속하여 황산구리 전해조에서 구리피복층(와이어 무게(kg)당 약 0.3-0.7g인 피복층)으로 종래와 같이 무전해 도금(피복)되었다. 피복되지 않은 와이어와 피복된 와이어는 표면이 거칠거칠하게 되지 않은 와이어에 비교하여 어둡게 변색된 형태를 나타내었다. 이와같이 처리된 나와이어의 L-값은 상기에 기술한 바와같이 측정되었다.
본 발명에 따라 처리된 와이어-세트(A,B 세트)는 다수의 고무 화합물로 매립되었고 가황되었다.
이들의 부착 능력(성능)은 또한 종래의 인장강도 시험에 따라 측정되었고 본 발명에 따라 미세한 표면 거칠기 처리가 되지 않고 동일 직경과 동일 성분을 갖는 종랭의 와이어의 부착 성질(능력)과 비교되었다.
A 세트에 대한 전해 산처리 라인(line)은 종래의 HCl-산처리 전해조(약 50℃이고 약 200g/ιHCl이 들어 있는), 와이어가 번갈아 양극으로 각각 음극으로 극성이 바뀌는 4개의 연속 전해조로 구성되었다. 이 전해질은 40℃에서 1개당 Na2SO4200g의 용액이다. 전해 산처리 라인에서 와이어의 전류밀도가 100A/dm2일때의 처리시간은 약 2초였다. 산을 씻어내고 구리고 비전해도금한 후, 비드 와이어는 다른 고무 화합물(Cp1-Cp5)로 적당히 매립되고 가황화 되었고 부착값(N)이 측정되었다. 그 결과가 표 1에 주어졌고 이 표는 또한 구리 피복층이 제거된 다수의 상기 산처리된 와이어(A.B세트)의 대응하는 L-값과 본 발명에 따른 (Inv.로 표시)값을 나타낸다. 종래의 (표면이 거칠거칠하게 되지 않은)비드 와이어가 구리 피복층을 비슷하게 제거한 후 매번 나타내었다(참고 표본이 Ref로 간주되었다).
구리 피복층의 제거는 나비드 와이어가 씻겨지고 건조된 후 과황산 암모늄-용액으로 종래의 방식대로 수행된다.
금속 피복층의 제거는 물론 강철 와이어 자첼ㄹ 용해시키거나 부식시키지 않는 시약(agent)으로 수행될 것이다.
Ref : 참고 표본값
Inv : 본 발명에 따른 값
부착력(N)은 동일한 고무화합물인 참고 와이어(Ref)를 본 발명의 와이어(Inv)와 비교할때 실제로 증가한다는 것을 표 1에서 분명히 알 수있다. 기록된 개선은 평균 30% 이상이다.
미세하게 거칠거칠하게 된 와이어 표면은 산화물과 탄화물 입자들(조절된 에칭에 의해 생긴) 사이의 구리로 피복된 미세한 홈들의 분산에 필적하는 것으로 여겨진다. 일반적으로 구리는 상기 입자들보다 더욱 더 홈들에 결합된다. 상기 와이어 표면에 고무를 가황화시킬 때(및 시효후) 구리 황화를 입자들이 부착력의 저하의 책임(원인)이 형성될 수 있다. 그러나 이들 황화물 입자들의 홈에 더욱 더 고정되므로 부착력의 방지되는 것으로 생각된다.
본 발명에 따른 강철 와이어가 비드 와이어일때, 물론 또한 본 발명은 비드 와이어로 보강된 비드 구역을 갖는 차량용 타이어에 관한 것이다. 구역을 갖는 자동차 타이어에 관한 본 발명은 상기 와이어로 보강된다. 대체로 소정의 엘라스토어 보디가 본 발명에 따른 강철 와이어로 보강될 수 있다.

Claims (14)

  1. 엘라스토머(elastomer)에 부착력을 증가시키기 위한 울퉁불퉁한 표면과 금속 피복층을 갖는 엘라스토머 보강용 원형 강철 와이어에 있어서, 이 와이어의 직경(d)이 0.8-2mm이고, 나(裸) 와이어(즉, 피복층을 제거한 와이어)가 상기 직경 범위에서 휘도율(brightness factor)이 37Ld1/3 55 관계를 충족시키는 것이 특징인 엘라스토머 보강용 강철 와이어.
  2. 제1항에 있어서, 휘도율이 38Ld1/3 50인 것이 특징인 엘라스토머 보강용 강철 와이어.
  3. 제1항에 있어서, 직경(d)이 0.89d1.60mm인 것이 특징인 엘라스토머 보가용 강철 와이어.
  4. 제1항에 있어서, 금속 피복층의 무게가 와이어 면적(㎡)당 0.5-2g인 것이 특징인 엘라스토머 보강용 강철 와이어.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속 피복층이 구리 피복층인 것이, 특징인 엘라스토머 보강용 강철 와이어.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속 피복층이 중량%로 0.5-16%의 주석을 함유하는 청동인 것이 특징인 엘라스토머 보강용 강철 와이어.
  7. 제6항에 있어서, 청동 피복층이 중량%로 0.5-3%의 주석 함량을 갖는 것이 특징인 엘라스토머 보강용 강철 와이어.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속 피복층이 중량%로 60-72%의 구리 함량을 갖는 황동인 것이 특징인 엘라스토머 보강용 강철 와이어.
  9. 자동차 타이어 비드 구역(bead area)의 보강을 위하여 제1항에 따른 와이어를 사용한 것이 특징인 비드 와이어(bead wire).
  10. 제1항에 따른 와이어로 보강된 것이 특징인 엘라스토머 보디.
  11. 제7항에 따른 비드 와이어로 보강된 비드 구역을 갖는 것이 특징인 자동차 타이어.
  12. 엘라스토머에 강철 와이어의 부착성능을 향상시키기 위한 제조방법에 있어서, 산처리동안 및 강철 와이어의 표면에 금속 피복층을 접착시키는 접착제를 바르기 전에 강철 와이어 표면을 에칭시킴으로써 강철 와이어의 표면에 연속으로 및 조절가능하게 미세한 거친 표면을 만드는 것이 특징인 엘라스토머 보강용 강철 와이어의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 산(酸)처리가 황산염-이온을 함유한 전해조에서의 전해 산처리를 포함하는 것이 특징인 엘라스토머 보강용 강철 와이어의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서, 산처리가 종래의 산전해조에 여분의 산화제를 부가하는 것을 포함한 것이 특징인 엘라스토머 보강용 강철 와이어의 제조방법.
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