KR100704928B1 - The non-contact analysis method to characterize the interface between metal and rubber - Google Patents

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조길원
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Abstract

본 발명은, 진공분위기 하에서 금속과 고무를 가열하여 고무로부터 발생하는 황과 금속이 반응하여 금속 표면에 금속-황 화합물이 형성되도록 함으로써, 고무 속에 매입된 금속과 고무의 접착계면 형성 미케니즘과 상태를 재현, 분석할 수 있도록 한, 금속과 고무의 접착 계면에 대한 비접촉 분석 방법에 관한 것이다.In the present invention, the mechanism and state of the adhesion interface formation between the metal and the rubber embedded in the rubber by heating the metal and the rubber under a vacuum atmosphere to react the sulfur and the metal from the rubber to form a metal-sulfur compound on the metal surface It relates to a non-contact analysis method for the adhesive interface between the metal and the rubber, so that it can be reproduced and analyzed.

본 발명의 방법은, 금속(12) 상면 직상 1∼50mm 위치에 가교되지 않은 고무(13)를 배치하는 단계와; 상·하로 배치된 금속(12)과 고무(13)를, 1토르 이하의 진공 분위기 중에서 50∼300℃ 범위로 가열하여 금속(12) 표면에 금속-황 화합물이 형성되도록 하는 단계와; 금속-황 화합물을 분석하는 단계로 이루어진다.The method includes the steps of placing the uncrosslinked rubber 13 at a position of 1 to 50 mm directly above the metal 12 upper surface; Heating the metal 12 and the rubber 13 arranged up and down in a vacuum atmosphere of 1 Torr or less in a range of 50 to 300 ° C. to form a metal-sulfur compound on the metal 12 surface; Analyzing the metal-sulfur compound.

본 발명의 분석 방법은, 금속 표면에 결합된 고무를 제거시 초래되는 접착계면의 손상에 기인하는 분석의 부정확성과, 분석 면적 부족에 따른 불충분한 분석량에 대한 단점이 해소되며, 다양한 형태의 금속-고무 접착계면에 대한 모사가 가능한 장점이 있다.The analytical method of the present invention eliminates the disadvantages of analytical inaccuracies due to the adhesion interface damage caused by removing the rubber bound to the metal surface and insufficient analyte due to insufficient analysis area, and various types of metals. -There is an advantage that can simulate the rubber adhesion interface.

스틸 코드, 비드 와이어, 접착계면, 금속-황 화합물 Steel Cord, Bead Wire, Adhesive Interface, Metal-Sulfur Compound

Description

금속과 고무 사이의 접착 계면에 대한 비접촉식 분석 방법{The non-contact analysis method to characterize the interface between metal and rubber}The non-contact analysis method to characterize the interface between metal and rubber}

도 1은 금속과 고무의 배치 상태를 보인 진공 가열로의 단면 모식도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The cross-sectional schematic diagram of the vacuum furnace which showed the arrangement state of a metal and rubber | gum.

도 2는 금속-황 화합물을 보인 것으로,2 shows a metal-sulfur compound,

(가)는 1분간 가열하여 형성된 금속-황 화합물의 표면 사진이고,  (A) is a photograph of the surface of the metal-sulfur compound formed by heating for 1 minute,

(나)는 5분간 가열하여 형성된 금속-황 화합물의 표면 사진이며,  (B) is a surface photograph of a metal-sulfur compound formed by heating for 5 minutes,

(다)는 10분간 가열하여 형성된 금속-황 화합물의 표면 사진이다.  (C) is a surface photograph of the metal-sulfur compound formed by heating for 10 minutes.

도 3은 고무의 조성에 따른 금속-황 화합물을 보인 것으로,Figure 3 shows a metal-sulfur compound according to the composition of the rubber,

(가)는 촉진제 A를 첨가한 고무를 사용한 경우 금속-황 화합물의 표면 사진이고,  (A) is a photograph of the surface of the metal-sulfur compound in the case of using the rubber to which the accelerator A is added,

(나)는 촉진제 B를 첨가한 고무를 사용한 경우 금속-황 화합물의 표면 사진이다.  (B) is a photograph of the surface of a metal-sulfur compound in the case of using a rubber to which accelerator B is added.

도 4는 스틸 코드와 고무의 접착시 형성되는 접착계면에 대하여 종래에 발표된 단면 구조에 대한 모식도.Figure 4 is a schematic diagram of a conventional cross-sectional structure for the adhesion interface formed when the steel cord and rubber bonded.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))          ((Explanation of symbols for main part of drawing))

11. 금속장입박스 12. 금속           11. Metal charging box 12. Metal

13. 고무 14. 진공 가열로           13. Rubber 14. Vacuum Furnace

d. 금속-고무간 거리 R. 공간           d. Metal-Rubber Distance R. Space

본 발명은, 금속과 고무 사이의 접착 계면에 대한 비접촉식 분석 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는, 진공분위기 하에서 상향 개방형의 금속장입박스 내부 바닥에 금속 특히, 구리 또는 구리 합금을 위치시키고, 금속장입박스의 상단면에, 금속장입박스의 뚜껑 역할을 할 수 있는 고무를 안착시킨 상태에서 가열함으로써, 고무에서 발생되는 황에 의해 밀폐된 금속장입박스 내부의 금속 표면에 형성되는 금속-황 화합물로부터 금속과 고무의 접착 계면 형성 과정 및 황과의 화합물이 형성된 금속 표면의 미세 구조를 손쉽게 파악할 수 있도록 한, 금속과 고무의 접착 계면에 대한 비접촉 분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of contactless analysis of an adhesive interface between a metal and a rubber, and more particularly, to place a metal, in particular a copper or a copper alloy, in a bottom inside an upwardly open metal charging box under a vacuum atmosphere, On the upper surface of the metal, by heating with the rubber seated to act as a lid of the metal charging box, the metal from the metal-sulfur compound formed on the metal surface inside the metal charging box sealed by sulfur generated from the rubber and It relates to a non-contact analysis method for the adhesion interface between the metal and the rubber to facilitate the formation of the adhesive interface of the rubber and the fine structure of the metal surface on which the compound with sulfur is formed.

타이어나 벨트 등의 보강재로 사용되는 비드 와이어나 스틸 코드 등은 고무와의 접착 계면을 형성함으로써 그 역할을 하게 되는 바, 고무와의 접착력을 증가시키기 위하여 비드 와이어나 스틸 코드를 구성하는 강선의 표면에는 고무와의 접착력이 좋은 구리 합금이 피복되는 것이 일반적이다.Bead wires or steel cords used as reinforcement materials for tires and belts play a role by forming an adhesive interface with rubber. The surface of the steel wire constituting the bead wire or steel cord in order to increase adhesion to rubber. In general, a copper alloy having good adhesion to rubber is coated.

즉, 비드 와이어나 스틸 코드 등을 고무 분말 속에 매입한 상태에서 가열 가압하는 가류 작업을 실시하게 되면, 고무에서 발생하게 되는 황과 구리 합금 사이의 상호 작용에 의해 구리 합금과 고무 사이의 계면에 금속-황 화합물(metal sulfide)이 형성됨으로써 접착 계면이 형성된다.In other words, if a vulcanization operation is performed by heating and pressurizing a bead wire or a steel cord in a rubber powder, a metal is formed at the interface between the copper alloy and the rubber by the interaction between sulfur and the copper alloy generated in the rubber. An adhesive interface is formed by the formation of a metal sulfide.

따라서, 비드 와이어나 스틸 코드 등과 고무 사이의 접착력을 증가시키기 위하여서는 금속과 고무 사이의 접착 메커니즘을 규명하는 일이 선행되어야만 하며, 이에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다.Therefore, in order to increase the adhesion between the bead wire or steel cord and the rubber, it is necessary to identify the adhesion mechanism between the metal and the rubber, and many studies have been conducted.

상기와 같은 미케니즘에 의해 형성된 접착 계면에 대한 종래의 분석 방법을 살펴보면, 용매로 고무를 팽윤시켜 고무를 제거한 후 각 표면 모폴로지(morphology)와 화학조성을 분석하였는 바, 이러한 방법을 이용할 경우에는 금속과 고무의 분리에 따라 접착 계면 형태가 손상될 뿐만 아니라, 분석 방법도 표준화되어있지 않아 그 편차가 크기 때문에 실제 금속과 고무 사이에 형성된 접착 계면의 형태를 정확히 파악하기 어려운 문제가 있다.Looking at the conventional analysis method for the adhesive interface formed by the above mechanism, the surface morphology and chemical composition were analyzed after swelling the rubber with a solvent to remove the rubber. The separation of rubber not only damages the shape of the adhesive interface, but also because the analysis method is not standardized, and the deviation is large, it is difficult to accurately determine the shape of the adhesive interface formed between the metal and the rubber.

그리고, 와이어 형상의 시편 표면에 대한 분석에는 에이이에스(Auger Electron Spectroscopy)나 엑스피에스(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 등이 이용되는데, 에이이에스를 사용한 분광법은, 입체적인 분해능이 우수하면서 분석 소요 시간이 짧은 동시에 작은 부피에 대한 분석이 가능하다는 점에서 널리 사용되고 있으나, 신호 형태와 운동에너지 차이에서 원자의 화학적 상태를 확인하는 기능은, 엑스피에스 방법에 비해 다소 떨어지는 단점이 있다.In addition, the analysis of the surface of the wire-shaped specimen is used, such as auger (Auger Electron Spectroscopy) or X-ray (X-ray Photoelectron Spectroscopy), etc., the spectroscopy using ace, the three-dimensional resolution is excellent while the analysis time is short At the same time, it is widely used in that it is possible to analyze small volumes, but the function of checking the chemical state of atoms in signal form and kinetic energy difference has a disadvantage in that it is somewhat lower than the XPS method.

또한, 와이어는 아주 가는 선이기 때문에, 표면 분석에서 조사할 수 있는 면이 좁을 뿐 아니라 평평하지도 않기 때문에 분석 면적을 최소화 시켜야 하는 바, 엑스피에스도 기술의 발달과 함께 분석 가능한 최소 면적이 점차 좁아지고는 있으나, 아직도 100μm 이하로는 어려우며, 그 정확도도 떨어지는 문제가 있다. In addition, since the wire is a very thin line, the area that can be examined in surface analysis is not only narrow but also flat, so it is necessary to minimize the analysis area. As the technology develops, the minimum area that can be analyzed becomes gradually narrower. There is, but still less than 100μm, there is a problem that the accuracy is also poor.

상기와 같은 단점을 보완하기 위하여 평판에 고무를 접촉시키는 방법으로 금속과 고무의 접착 계면 분석용 시편을 제조할 경우에도 금속 표면에서 고무를 완전히 제거하기 어렵기 때문에 정확한 계면 분석이 어려운 실정이다.In order to compensate for the above disadvantages, even when manufacturing a specimen for the adhesion interface analysis of the metal and the rubber by a method of contacting the rubber to the plate, it is difficult to accurately analyze the interface because it is difficult to completely remove the rubber from the metal surface.

따라서, 비접촉에 의해 와이어 뿐만 아니라 평면 시편을 이용하여 접착 계면을 모사하고 분석하는 연구를 수행할 경우 접착 계면의 형성 미케니즘 규명이 더욱 정확히 이루어질 수 있어 금속과 고무 사이의 접착력 향상에 상당히 유용할 것으로 예상되나, 현재까지로는 비접촉식 방법에 의해 금속과 고무 사이의 접착 계면을 모사할 수 있는 뚜렷한 방법이 없는 실정이다.Therefore, if the study of simulating and analyzing the bonding interface using not only wire but also planar specimen by non-contact, the formation mechanism of the bonding interface can be more accurately identified, which will be very useful for improving the adhesion between metal and rubber. As expected, to date, there is no clear way to simulate the adhesive interface between metal and rubber by a non-contact method.

본 발명은 금속과 고무 사이의 접착 미케니즘과 접착 계면에 대한 물성을 분석하는 종래의 접촉식 방법이 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 금속과 고무를 접촉시키지 않고도 금속과 고무가 접촉된 상태에서 금속 표면에 형성되는 금속과 고무 사이의 접착 계면에 유사한 금속-황 화합물을 형성시킬 수 잇도록 함으로써, 금속과 고무 사이의 접착 계면 형성 미케니즘을 정확히 모사할 수 있는 금속과 고무 사이의 접착 계면에 대한 비접촉식 분석 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.The present invention was devised to solve various problems of the conventional contact method for analyzing the adhesion mechanism between the metal and the rubber and the properties of the adhesive interface, and the metal and rubber contact without contacting the metal with the rubber. In this state, it is possible to form a similar metal-sulfur compound at the bonding interface between the metal and the rubber formed on the metal surface, thereby accurately matching the mechanism of forming the bonding interface between the metal and the rubber. It is an object of the present invention to provide a non-contact analysis method for an adhesive interface.

본 발명의 상기 목적은, 진공 분위기 하에서 금속과 고무를 적당한 간격으로 이격시킨 상태에서 금속과 고무를 함께 가열하는 진공가열 방법에 의하여 달성된다.The above object of the present invention is achieved by a vacuum heating method of heating a metal and a rubber together in a state in which the metal and the rubber are spaced at suitable intervals in a vacuum atmosphere.

본 발명 금속과 고무 사이의 접착 계면에 대한 비접촉식 분석 방법은, 진공 분위기 하에서 금속의 직상 공간에 고무를 위치시킨 후 고무의 가류 온도로 가열하여 고무로부터 황 성분을 발생시키고, 이 황과 금속이 반응하도록 함으로써, 금속 표면에 금속-황 화합물이 형성되도록 함에 기술적 특징이 있는 바, 이를 자세히 살펴보면 다음과 같다.In the non-contact analysis method of the adhesive interface between the metal and the rubber of the present invention, the rubber is placed in a space immediately above the metal in a vacuum atmosphere and then heated to the rubber's vulcanization temperature to generate a sulfur component from the rubber, and the sulfur and the metal react. By doing so, there is a technical feature to form a metal-sulfur compound on the metal surface, which will be described in detail as follows.

고무와 황은 1토르(torr) 이하의 진공분위기 하에서 가열되는데, 이는, 비드 와이어나 스틸 코드를 고무 분말로 매입한 상태에서 가압 가열하는 방법으로 이루어지는 고무 가류시 금속과 공기가 서로 접촉하지 않게 되는 바, 금속과 공기가 접촉하여 금속 표면에 산화물이 형성되는 것을 방지 또는 최소화하기 위해서이다.Rubber and sulfur are heated under a vacuum atmosphere of 1 torr or less, which prevents metal and air from contacting each other when rubber is vulcanized by pressurized heating with a bead wire or steel cord embedded in rubber powder. In order to prevent or minimize the formation of oxides on the metal surface due to contact between metal and air.

이때, 진공도가 1토르 이상일 경우에는 금속 표면에 산화물이 필요 이상 생성됨으로써 금속-황 화합물의 생성이 방해를 받게 될 뿐만 아니라, 금속-산소-황 화합물이 형성됨으로써 정확한 비접촉시 계면 분석을 하기가 어렵게 된다.In this case, when the vacuum degree is 1 Torr or more, oxides are formed on the metal surface more than necessary, thereby preventing the formation of the metal-sulfur compound, and the metal-oxygen-sulfur compound is formed, making it difficult to perform an interface analysis during accurate non-contact. do.

그리고, 진공도는 1토르에 미치지 못할수록 바람직하나, 순수 진공에 가까울수록 진공화에 필요한 장비와 비용이 증가하게 되는 바, 1토르를 초과하지 않는 범위 내에서 적절히 조절하도록 한다.In addition, the degree of vacuum is preferably less than 1 Torr, but the closer to pure vacuum, the more equipment and costs required for vacuuming are increased, so that it is appropriately controlled within a range not exceeding 1 Torr.

상기 진공 분위기 하에서의 가열 조건은, 고무의 가황 온도인 50∼300℃에서 30초∼300분간 가열하게 되는데, 이는 금속이 매입된 고무 분말의 가류 조건에 따라 변화된다.
즉, 타이어 제조에 사용되는 고무 조성물은, 승용차용 타이어, 트럭용 타이어 등 용도에 따라 그 조성 성분들의 배합 비율이 달라지게 되나, 일반적으로 130∼250℃의 범위 내에서 이루어지는 바, 본 발명은 금속과 고무 사이의 접착 계면 형성 미케니즘을 실험실적으로 파악하기 위한 것인만큼, 타이어 고무 조성물의 가류 온도 범위로 가열하되, 그 이하 및 그 이상의 온도 범위에서 형성되는 금속-황 화합물까지도 파악하기 위하여 가열 온도 범위를 가류 온도 범위보다 확대하였다.
그러나, 50℃에 미치지 못하거나 300℃를 초과하는 경우는 그 실험 효용성이 전혀 없다.
The heating conditions under the vacuum atmosphere are heated for 30 seconds to 300 minutes at 50 to 300 ° C., which is the vulcanization temperature of the rubber, which is changed depending on the vulcanization conditions of the rubber powder into which the metal is embedded.
That is, the rubber composition used in the tire production, the compounding ratio of the components of the composition varies depending on the use, such as tires for passenger cars, truck tires, etc., generally made in the range of 130 ~ 250 ℃ bar, the present invention is a metal In order to experimentally identify the mechanism of forming the adhesive interface between the rubber and the rubber, it is heated to the vulcanization temperature range of the tire rubber composition, but also to the metal-sulfur compound formed in the temperature range below and above. The temperature range was extended beyond the vulcanization temperature range.
However, when it is less than 50 degreeC or exceeds 300 degreeC, the experimental utility is not at all.

상기와 같은 분위기와 가열 조건 하에서 고무와 금속의 배치가 중요한 바, 고무를 금속 표면 직상 1∼50mm 위에 위치시켜 금속의 상면과 고무의 저면이 서로 대향하도록 하여야 하는 바, 그 거리가 1mm에 미치지 못하면 금속과 고무가 접촉되어 접착될 수 있으며, 50mm를 초과하게 되면 금속 표면에 금속-황 화합물을 형성시키는 시간이 필요 이상 길어지게 된다.The arrangement of rubber and metal is important under the above-mentioned atmosphere and heating conditions. The rubber should be placed 1-50mm above the metal surface so that the upper surface of the metal and the bottom of the rubber face each other. If the distance does not reach 1mm, The metal and rubber can be brought into contact with each other and adhered to each other. If the thickness exceeds 50 mm, the time for forming the metal-sulfur compound on the metal surface becomes longer than necessary.

이때, 고무를 금속 직상에 위치시키는 것은, 고무에서 발생되는 황이 하향 이동하기 때문인 바, 금속을 고무 직상에 위치시키게 되면 금속 표면에 금속-황 화합물 형성이 효과적으로 형성되지 못한다.At this time, the rubber is placed directly on the metal, because the sulfur generated in the rubber is moved downward, when the metal is placed directly on the rubber, the metal-sulfur compound is not effectively formed on the metal surface.

그리고, 금속과 고무는 진공 가열로 내부에 넣어지게 되는 바, 금속과 고무를 진공 가열로 내부에 단순 장입할 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이, 상향 개방형 금속장입박스(11)의 바닥에 금속(12)을 안착시킨 상태에서 금속장입박스(11)의 상단면에 고무(13)를 적층하여 금속장입박스(11)의 내부를 밀폐시키고, 고무(13)와 금속(12)이 준비된 금속장입박스(11)를 진공 가열로(14) 내부에 장입하는 방식도 바람직하다.In addition, the metal and the rubber are put in the vacuum furnace, the metal and the rubber may be simply loaded into the vacuum furnace, as shown in Figure 1, at the bottom of the upwardly open metal charging box 11 In the state in which the metal 12 is seated, rubber 13 is laminated on the top surface of the metal loading box 11 to seal the inside of the metal loading box 11, and the rubber 13 and the metal 12 are prepared metal. It is also preferable to charge the charging box 11 into the vacuum furnace 14.

즉, 금속(12)과 고무(13) 사이에 진공 가열로의 내용적보다 작은 밀폐 공간(R)이 형성됨으로써, 금속-황 화합물을 더욱 효과적으로 형성시킬 수 있게 된다.That is, the closed space R is formed between the metal 12 and the rubber 13 smaller than the content of the vacuum heating furnace, whereby the metal-sulfur compound can be formed more effectively.

그리고, 본 발명의 방법에서 사용되는 금속은 와이어, 평판 등 그 형상과는 관계가 없으며 황과 화합물을 형성하는 것으로, 구체적인 예로는, 구리, 주석, 아연, 구리/주석 합금, 구리/아연 등을 들 수 있고, 고무는 황성분이 첨가되었으나 가교되지 않은 고무가 사용된다.In addition, the metal used in the method of the present invention is not related to its shape such as wire or flat plate and forms a compound with sulfur. Specific examples thereof include copper, tin, zinc, copper / tin alloy, copper / zinc, and the like. The rubber is a rubber which is sulfur-added but not crosslinked.

상기와 같은 방법으로 금속의 표면에 형성시킨 금속-황 화합물의 형성과정은 고무 속에 매입된 비드 와이어나 스틸 코드 표면의 접착계면에 형성되는 금속-황 화합물과 그 형성 거동이 매우 유사하기 때문에, 실제 고무 속에 매입된 금속이나 금속과 고무를 접촉시켜 제조한 시편으로부터 얻게 되는, 부분적으로 손상된 접착계면의 분석을 통하지 않고 비접촉식 방법으로 얻은 금속 표면으로부터 금속과 황의 반응 미케니즘을 파악할 수 있게 되는 바, 다음의 실시에를 통하여 이를 살펴보기로 한다.The formation process of the metal-sulfur compound formed on the surface of the metal by the above method is very similar to the metal-sulfur compound formed on the adhesion interface of the bead wire or steel cord surface embedded in rubber, The reaction mechanism of the metal and sulfur can be identified from the metal surface obtained by the non-contact method without analyzing the partially damaged adhesive interface obtained from the metal embedded in the rubber or the specimen made by contacting the metal with the rubber. Let's look at this through the implementation.

실시예Example

30mm(가로)×30mm(세로)×1mm(두께) 크기의 강판 표면에 아연층, 황동층 및 구리층이 전체 10㎛의 두께로 순차 도금된 시편들을 준비하였으며, 50mm(가로)×50mm(세로)×10mm(높이)의 내용적을 가지며 세라믹으로 제조된 금속장입박스의 바닥에 상기 시편을 안치한 후 금속 장입박스의 상단면에, 가류되지 않고 수분에 노출시키지 않도록 보관한 고무판을 적층시킨 상태에서 이를 진공 가열로 내부에 각각 순차적으로 장입하였다.On the surface of steel plate of 30mm (width) × 30mm (length) × 1mm (thickness), specimens in which zinc, brass, and copper layers were sequentially plated with a thickness of 10 μm were prepared, and 50mm (width) × 50mm (length) The specimen is placed on the bottom of a metal charging box made of ceramic and has a volume of) × 10 mm (height), and the rubber sheet stored on the top surface of the metal charging box is not vulcanized and is not exposed to moisture. Each was sequentially loaded in a vacuum furnace.

그리고, 가열로 내부의 진공도를 1토르로 유지하면서 각각 100℃로 1분, 5 분, 10분간 가열하였다.And it heated at 100 degreeC for 1 minute, 5 minutes, and 10 minutes, respectively, maintaining the vacuum degree inside a heating furnace at 1 Torr.

상기와 같이 시험한 결과, 가열시 고무로부터 황가스가 분출되어 구리 합금과 반응하여 구리-황 화합물이 형성되면서 금속 표면의 색이 금속-황 화합물의 형태와 조성에 따라 변화하였으며, 시간에 따라 채취한 시편의 나노 표면 형태를 에이에프엠(Atomic Force Microscopy)과 셈(Scanning Electron Microscopy) 등을 이용하여 관찰하였는 바, 구리 합금과 고무를 접촉시켜 그 계면을 관찰한 것과 동일한 접촉계면을 모사할 수 있는 것으로 판단되었고, 시간에 따른 표면 사진을 도 2에 도시하였다.As a result of the above test, sulfur gas was ejected from the rubber during heating to react with the copper alloy to form a copper-sulfur compound, and the color of the metal surface was changed according to the shape and composition of the metal-sulfur compound. The nano-surface morphology of one specimen was observed using atomic force microscopy and scanning electron microscopy, which simulated the same contact interface as the copper alloy and rubber contacted to observe the interface. It was determined that the surface photograph over time is shown in FIG.

도시된 바와 같이, 초기의 구리-황 화합물의 형태로부터 판상으로 자라난 형태를 확인할 수 있으며, 1토르 하에서 100℃로 5분간 동일한 조건으로 가열하였을 때 다음의 표 1과 같은 고무의 조성에 추가적으로 첨가되는 첨가제의 종류에 따라, 도 3의 표면 사진과 같이, 촉진제 A가 사용된 경우 판상 형태의 구리-황 화합물이 형성되고, 촉진제 B다 사용된 경우 구형의 구리-황 화합물이 형성됨을 알 수 있다.As shown, it can be confirmed that the form of the plate-grown form of the initial copper-sulfur compound, added to the rubber composition as shown in Table 1 when heated to the same conditions for 5 minutes at 100 ℃ under 1 Torr According to the type of additive to be used, as shown in the surface photograph of FIG. 3, it can be seen that a copper-sulfur compound in the form of a plate is formed when the accelerator A is used, and a spherical copper-sulfur compound is formed when the accelerator B is used. .

이때, 상기 촉진제는 고무에 첨가된 고리 형태의 황을 분해시키고 가황 과정을 촉진시키는 역할을 하는 것으로, 다양한 물질들이 있으며, 머캅토벤조티아졸(mercaptobenzothiazole)과 그 유도체, 디티오카바메이트(dithiocarbamate)와 그 유도체, 황 도너(sulfur donor), 구아니딘(guanidine) 그리고, 알데히드-아민(aldehyde-amine) 반응 생성물 등이 있는 바, 머캅토벤조티아졸에 기초한 촉진제의 경우, 예를 들면, 고무에 열을 가하게 되면 촉진제가 분해하여 머캅토벤조티아졸과 아민이 생성되고, 아민은 아연염(zinc salt)과 착물을 형성할 뿐만 아니라, 또 다 른 촉진제를 분해시키는 역할을 하게 된다.At this time, the accelerator serves to decompose the sulfur in the ring form added to the rubber and to accelerate the vulcanization process, there are a variety of materials, mercaptobenzothiazole and its derivatives, dithiocarbamate (dithiocarbamate) And derivatives thereof, sulfur donors, guanidine and aldehyde-amine reaction products, for example, in the case of accelerators based on mercaptobenzothiazole, for example, heat in rubber When it is added, the accelerator decomposes to form mercaptobenzothiazole and amine, and the amine not only forms a complex with zinc salt, but also serves to decompose another accelerator.

즉, 촉진제의 종류에 따라 고무로부터 분출되는 가스의 조성이 변하게 되고, 그에 따라, 서로 상이한 형태의 구리-황 화합물을 형성시킬 수 있게 되는 바, 분석 대상 고무에 따라 적절한 촉진제를 선택하여 사용함으로써 정확한 분석을 할 수 있게 된다.That is, the composition of the gas ejected from the rubber changes according to the type of accelerator, and accordingly, copper-sulfur compounds of different forms can be formed. Therefore, by selecting and using an appropriate accelerator according to the rubber to be analyzed, You can do analysis.

성 분     ingredient 중 량(g)     Weight (g) 천 연 고 무  Natural ointment 100       100 카 본 블 랙  Carbon black 55        55 산 화 아 연  Oxidized zinc 3.0       3.0 스 테 아 린 산  Stearic acid 0.5       0.5         sulfur 3.0       3.0 벤 조 시 아 졸  Benzo azole 0.5       0.5 방 향 족 오 일  Aromas oil 1.5       1.5 레 조 신 올 수 지 Rezo Shin come resin 1.0       1.0

상기의 실시예는 평판 시편을 사용하였는 바, 분석 대상 면적이 좁아 정확한 분석이 어려운 종래 접촉식 분석 방법의 단점을 극복할 수 있었으며, 손쉽게 표면 화합물에 대한 화학조성을 분석할 수 있었다.In the above embodiment, the plate specimen was used, and thus, the area of the analysis target was narrow, so that the shortcomings of the conventional contact analysis method, which were difficult to accurately analyze, could be overcome, and the chemical composition of the surface compound could be easily analyzed.

그리고, 본 발명에서는 실제 금속과 고무가 접착될 시의 가류 조건인 압력이 배제되었으나, 스틸 코드와 고무의 접착시 형성되는 접착계면에 대하여 종래에 발표된, 도 4의 모식도(W. J. Van Ooij, Rubber Chem. Technol. 57(1984), p 421)에서 구리-황 화합물이 형성되는 것과 동일하게 비접촉 방법에 의해서도 판상 형태의 구리-황 화합물이 형성되고 있음을 도 2에서도 관찰할 수 있는 바, 본 발명의 비접촉식 분석 방법에 의해 실제 금속-고무 사이의 접착계면에 대하여 효과적으로 모사할 수 있다고 판단된다.In addition, in the present invention, although the pressure, which is a vulcanization condition when the metal and the rubber are actually bonded, is excluded, the schematic diagram of FIG. 4, which is conventionally disclosed with respect to the adhesion interface formed when the steel cord and the rubber are bonded, is represented by FIG. 4 (WJ Van Ooij, Rubber). In the same manner as the copper-sulfur compound is formed in Chem. Technol. 57 (1984), p 421), it can be observed in FIG. 2 that the copper-sulfur compound in the form of a plate is formed by a non-contact method. It is judged that the non-contact analysis method can effectively simulate the adhesion interface between the actual metal and the rubber.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 금속과 고무 사이의 접착 계면에 대한 비접촉식 분석 방법은, 금속과 고무를 실제 접촉시킨 후 고무를 제거한 상태에서 손상된 접착계면을 분석함으로써 초래되는 부정확성과, 분석 면적 부족에 따른 충분치 못한 분석의 단점을 해소할 수 있으며, 가열 조건과 금속 및 고무 성분을 자유롭게 변화시킴으로써 다양한 형태의 금속-고무 접착계면에 대한 모사가 가능하여 금속과 고무 사이의 접착 미케니즘 규명과 함께 접착력 향상에 상당한 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.As described above, the non-contact analysis method for the adhesion interface between the metal and the rubber of the present invention is based on the inaccuracy caused by analyzing the damaged adhesion interface in the state where the rubber is removed after the metal and the rubber are actually contacted, and the lack of analysis area. It can solve the shortcomings of insufficient analysis, and it is possible to simulate various types of metal-rubber adhesion interface by freely changing the heating conditions and metal and rubber components, and to improve adhesion with the identification of adhesion mechanism between metal and rubber. It is expected to be of great help.

Claims (6)

금속(12) 상면 직상에 고무(13)가 위치하도록 고무(13)와 금속(12)을 이격된 상태에서 상·하로 배치하는 단계와;Arranging the rubber 13 and the metal 12 up and down in a spaced state such that the rubber 13 is positioned directly on the upper surface of the metal 12; 상·하로 이격 배치된 금속(12)과 고무(13)를, 1토르 이하의 진공 분위기가 형성된 진공 가열로(14)에 장입 후 가열하여 고무(13)로부터 황을 발생시키고, 이 황과 금속(12)의 반응에 의해 금속(12) 표면에 금속-황 화합물이 형성되도록 하는 단계와;The metal 12 and the rubber 13 spaced apart up and down are charged in a vacuum furnace 14 in which a vacuum atmosphere of 1 Torr or less is formed and then heated to generate sulfur from the rubber 13, and sulfur and metal Allowing a reaction of (12) to form a metal-sulfur compound on the surface of the metal (12); 금속(12) 표면에 형성된 금속-황 화합물을 분석하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 금속과 고무 사이의 접착 계면에 대한 비접촉식 분석 방법.A method of contactless analysis of an adhesive interface between a metal and a rubber, comprising the step of analyzing a metal-sulfur compound formed on the metal (12) surface. 제 1항에 있어서, 상기 금속(12)의 표면과 고무(13)의 저면 사이 거리는 1∼50mm임을 특징으로 하는 금속과 고무 사이의 접착 계면에 대한 비접촉식 분석 방법.2. A method according to claim 1, wherein the distance between the surface of the metal (12) and the bottom of the rubber (13) is 1-50 mm. 제 1항에 있어서, 상기 가열은 50∼300℃ 범위 내에서 이루어짐을 특징으로 하는 금속과 고무 사이의 접착 계면에 대한 비접촉식 분석 방법.The method of claim 1, wherein the heating is within a range from 50 to 300 ° C. 3. 제 1항에 있어서, 상기 금속(12)은, 황과 화합물을 형성하는 금속임을 특징으로 하는 금속과 고무 사이의 접착 계면에 대한 비접촉식 분석 방법.The method of claim 1, wherein the metal (12) is a metal that forms a compound with sulfur. 제 1항에 있어서, 상기 고무(13)는 황성분을 함유하며 가교되지 않은 재질임을 특징으로 하는 금속과 고무 사이의 접착 계면에 대한 비접촉식 분석 방법.The method of claim 1, wherein the rubber (13) contains a sulfur component and is a non-crosslinked material. 제 1항에 있어서, 상기 금속(12)은 상향 개방형 금속장입박스(11)의 바닥에 안치되며, 고무(13)는 상기 금속장입박스(11)의 개방된 상단면에 적층 배치됨을 특징으로 하는 금속과 고무 사이의 접착 계면에 대한 비접촉식 분석 방법.The method of claim 1, wherein the metal 12 is placed on the bottom of the upwardly open metal charging box 11, the rubber 13 is characterized in that the laminated arrangement on the open top surface of the metal charging box (11). Non-contact analysis of the bonding interface between metal and rubber.
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