KR101277529B1 - 차량용 고무의 표면처리방법 및 그에 의한 차량용 고무 - Google Patents
차량용 고무의 표면처리방법 및 그에 의한 차량용 고무 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 차량용 고무의 표면처리방법에 관한 것으로서, 진공챔버에서 플라즈마를 사용하여 차량용 고무의 표면에, 메탄(CH4) 가스 또는 테트라플루오르메탄(CF4) 가스를 이용한 탄소이온의 주입을 통하여 탄소이온 주입층을 형성하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 차량용 고무의 표면에 탄소이온을 주입하여 탄소이온 주입층을 형성함으로써, 차량용 고무에 필요한 표면강도를 향상시키는 동시에 저마찰 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 차량용 고무의 표면처리방법 및 그에 의한 차량용 고무에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 고무의 표면에 표면처리를 통해 기계적 성능을 향상시키는 차량용 고무의 표면처리방법 및 그에 의한 차량용 고무에 관한 것이다.
차량용 고무의 재료로는 천연고무, 아크릴고무, 실리콘고무, 에칠렌 프로필렌고무 외에 프로로 실리콘고무, 칼레츠 크리스탈라바 등을 포함한 불소에라스토마 그로로프렌고무, 히도링고무 그로로스루홍화 폴리에칠렌 등의 함염소 에라스토마 등이 폭넓게 사용되고 있다.
또한, 일반적으로 차량용 고무부품이 가져야 하는 요구 특성은, 내열성이 우수하며, 압축 영구 변형율이 적으며, 마찰계수가 작으며, 차량에 장착시 저항이 적어야 하는 등과 같이 다양한 성능이 요구된다.
그러나 종래의 차량용 고무부품은 마모와 마찰특성이 좋지 않아 수명이 짧으며 시간이 흐를수록 마찰특성 등의 저하로 인한 내구수명이 짧고 소음이 발생하는 등의 문제점이 있었다.
그래서 차량용 고무의 표면에 강제적으로 오일이나 기름 등의 유분을 도포하여 유막을 형성함으로써 마찰계수를 낮추는 방법이 사용되고 있으나, 이러한 유분은 차량용 고무의 표면에 비점착상태로 유지되므로, 일정시간 경과후 유분이 소멸되거나 다른 부품과의 마찰에 제거되어 저마찰 성능이나 표면강도가 저하될 뿐만 아니라 이들의 지속시간이 단축되는 문제가 있었다.
또한, 이러한 종래의 차량용 고무는 고무부품의 마모와 마찰특성이 좋지 않아 수명이 짧으며 시간이 흐를수록 마찰특성 등의 저하로 인한 내구수명이 짧고 소음이 발생하는 등의 문제점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 차량용 고무에 필요한 표면강도를 향상시키는 동시에 저마찰 성능을 향상시킬 수 있고, 고무의 양쪽 표면에 탄소이온을 동시에 주입하고 이로 인해 PSII 공정의 작업효율을 향상시킬 수 있고, 비전도체인 고무에 탄소이온의 주입이 용이하게 이루어지며, 최적의 탄소이온 주입상태를 유지할 수 있는 차량용 고무의 표면처리방법 및 그에 의한 차량용 고무를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량용 고무의 표면처리방법으로서, 진공챔버에서 플라즈마를 사용하여 차량용 고무의 표면에, 메탄(CH4) 가스 또는 테트라플루오르메탄(CF4) 가스를 이용한 탄소이온의 주입을 통하여 탄소이온 주입층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 탄소이온주입은, 차량용 고무의 양측에 음극을 설치하고, 상기 각각의 음극의 외측에 이온원인 양극을 설치하여, 차량용 고무의 양쪽 표면에 상기 탄소이온 주입층을 형성한다. 본 발명의 상기 음극은, 일정한 사이즈의 메쉬가 형성된 금속 메쉬망으로 이루어져 있다.
본 발명의 상기 탄소이온 주입층의 두께는 400∼600Å로 형성되어 있다. 본 발명의 상기 탄소이온 주입층의 이온주입량은 1016∼1018 ion/㎠로 형성되어 있다.
본 발명은 상기 기재된 차량용 고무의 표면처리방법에 의해 표면이 처리된 차량용 고무로서, 몸체; 및 상기 몸체의 표면에 메탄(CH3) 가스 또는 테트라플루오르메탄(CF4) 가스를 이용한 탄소이온의 주입을 통하여 형성된 탄소이온 주입층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 차량용 고무의 표면에 탄소이온을 주입하여 탄소이온 주입층을 형성함으로써, 차량용 고무에 필요한 표면강도를 향상시키는 동시에 저마찰 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 이온을 주입하는 PSII 공정단계에서 차량용 고무의 양쪽 표면에 양극과 음극을 설치해서 고무의 양쪽 표면에 탄소이온을 주입함으로써, 고무의 양쪽 표면에 탄소이온을 동시에 주입하고 이로 인해 PSII 공정의 작업효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 탄소이온을 주입하는 PSII 공정단계에서 음극으로 금속 메쉬망을 사용하여 비전도체인 고무에 탄소이온의 주입이 용이하게 이루어지며, 탄소이온 주입층의 두께 및 주입량을 한정하여 최적의 탄소이온 주입상태를 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 고무의 표면처리방법에 의해 표면처리된 차량용 고무를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 고무의 표면처리방법의 이온주입공정을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 고무의 표면처리방법의 이온주입고정의 음극을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 고무의 표면처리방법의 이온주입공정을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 고무의 표면처리방법의 이온주입고정의 음극을 나타내는 구성도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 차량용 고무의 표면처리방법을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 고무의 표면처리방법에 의해 표면처리된 차량용 고무를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 고무의 표면처리방법의 이온주입공정을 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 고무의 표면처리방법의 이온주입고정의 음극을 나타내는 구성도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 차량용 고무의 표면처리방법은 차량용 고무의 몸체(10)의 표면에 탄소이온을 주입하여 탄소이온 주입층(20)을 형성하는 차량용 고무의 표면처리방법이다.
차량용 고무는 차량의 도어 몰드용 고무, 윈도우 와이퍼용 고무, 그 외 각종 구동부품용 고무, 완충부품용 고무 등과 같이 다양하게 사용되며, 차량을 운행을 위한 내구성 및 내마모성 등특성이 요구된다.
탄소이온 주입은, 진공챔버 안에서 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공법 중 PSII(Plasma Source Ion Implantation) 공법을 이용하여 차량용 고무를 경화시켜 내구성을 향상시키기 위해, 진공챔버(1)에서 플라즈마를 사용해서 차량용 고무의 몸체(10)인 대상물(4)의 표면에 메탄(CH4) 가스 또는 테트라플루오르메탄(tetrafluoromethane:CF4) 가스를 이용한 탄소이온의 주입을 통하여 탄소이온 주입층(20)을 형성하게 된다.
탄소이온 주입은, 차량용 고무의 몸체(10)의 양측에 음극(3)을 설치하고, 각각의 음극(3)의 외측에 이온원인 양극(2)을 설치하여, 차량용 고무의 몸체(10)의 양쪽 표면에 탄소이온 주입층(20)을 형성한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 이러한 음극(3)은, 차량용 고무의 몸체(10)의 양측에 설치되어 양극(2)에서 발생된 탄소이온을 차량용 고무의 몸체(10)를 향하도록 유도하여, 탄소이온이 차량용 고무의 몸체(10)의 양측에 도달하도록 일정한 사이즈의 메쉬가 형성된 금속 메쉬망으로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
특히, 음극(3)의 메쉬 사이즈(d)는 1.5∼3.0㎝로 형성되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 그 이유는 메쉬 사이즈(d)가 1.5㎝ 보다 작으면 이온의 통과률이 저하되어 고무 표면에 이온주입이 잘 이루어지지 않고, 메쉬 사이즈(d)가 3.0㎝ 보다 크면 이온의 가속이 저하되어 이온의 전달이 잘 이루어지지 않기 때문이다.
차량용 고무의 몸체(10)에 탄소이온을 주입하는 PSII 공정은, 70∼90℃의 저온에서 실시되며, 진공도 10-3torr의 압력하에서 이루어져, 탄소이온 주입층(20)의 두께가 400∼600Å로 형성되며, 탄소이온 주입층(20)의 이온주입량이 1016∼1018 ion/㎠로 형성되는 것이 바람직하다.
그 이유는 탄소이온 주입층(20)의 두께가 400Å 보다 작으면 이온주입층(20)의 강도가 저하되고, 탄소이온 주입층(20)의 두께가 600Å 보다 크면 탄소이온의 가속이 이루어지지 않아 차량용 고무의 몸체(10)에 탄소이온의 주입이 어렵게 되기 때문이다.
탄소이온 주입층(20)의 이온주입량이 1016ion/㎠ 보다 적으면 탄소이온 주입층(20)의 강도가 저하되고, 탄소이온 주입층(20)의 이온주입량이 1018ion/㎠ 보다 많으면 이온주입 시간 및 비용이 증가하여 탄소이온 주입효율이 저하되기 때문이다.
특히, 탄소이온 주입층(20)에 대한 최적의 표면경도를 나타내기 위해서는 탄소이온 주입층(20)의 이온주입량은 1017ion/㎠로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
차량용 고무의 몸체(10)의 표면에 이온을 주입하여 표면경도를 향상시키기 위해 본 실시예에서는 캐리어가스(carrier gas)로서 메탄(CH4) 가스 또는 테트라플루오르메탄(CF4) 가스를 주로 사용하나, 이러한 가스 뿐만 아니라 Xe, Kr, O, Si, C, H, He, F, Cl 등의 가스도 사용하는 것이 가능함은 물론이다.
또한, 본 실시예의 PSII 공정은 캐리어가스(carrier gas)로서 메탄(CH4) 가스 또는 테트라플루오르메탄(CF4) 가스를 플라즈마 상태로 차량용 고무의 몸체(10)의 표면에 주입하여, 화학식 1에 나타낸 바와 같이 고무의 표면을 구성하는 C-H, C=C 결합을 화학식 2에 나타낸 바와 같은 화학식 구조로 변환시켜 차량용 고무의 표면경도를 향상시키게 된다.
따라서, 본 실시예의 차량용 고무의 표면처리방법에 의하면 차량용 고무의 표면에 형성된 탄소이온 주입층에 의해 표면강도가 향상되는 동시에 저마찰 성능이 향상되어 차량용 고무의 기계적인 성능이 향상된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 실시예에 의한 차량용 고무의 표면처리방법에의해 표면이 처리된 차량용 고무를 더욱 상세히 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 차량용 고무의 표면처리방법에의해 표면이 처리된 차량용 고무는, 몸체(10)와, 차량용 고무의 몸체(10)의 표면에 형성된 탄소이온 주입층(20)을 포함한다.
몸체(10)는 고무재로 이루어져 차량용 고무를 형성하게 되면, 차량에 설치하는 위치에 적절하도록 차량의 도어 몰드용 고무, 윈도우 와이퍼용 고무, 그 외 각종 구동부품용 고무, 완충부품용 고무 등과 같이 다양한 형상으로 형성되어 있다.
차량용 고무의 재료로는 천연고무, 아크릴고무, 실리콘고무, 에칠렌 프로필렌고무 외에 프로로 실리콘고무, 칼레츠 크리스탈라바 등을 포함한 불소에라스토마 그로로프렌고무, 히도링고무 그로로스루홍화 폴리에칠렌 등의 함염소 에라스토마 등이 사용된다.
탄소이온 주입층(20)은, 차량용 고무의 몸체(10)의 표면에 메탄(CH4) 가스 또는 테트라플루오르메탄(CF4) 가스를 이용한 탄소이온의 주입을 통하여 형성된 표면처리층으로서, 메탄(CH4) 가스 또는 테트라플루오르메탄(CF4) 가스의 탄소이온이 주입되어 차량용 고무의 몸체(10)의 표면강도를 향상시키게 된다.
따라서 본 실시예 차량용 고무는 내열성이 우수하며, 압축 영구 변형율이 적으며, 마찰계수가 작으며, 차량에 장착시 저항이 적어야 하는 등과 같이 다양한 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 차량용 고무의 표면에 탄소이온을 주입하여 탄소이온 주입층을 형성함으로써, 차량용 고무에 필요한 표면강도를 향상시키는 동시에 저마찰 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 이온을 주입하는 PSII 공정단계에서 차량용 고무의 양쪽 표면에 양극과 음극을 설치해서 고무의 양쪽 표면에 탄소이온을 주입함으로써, 고무의 양쪽 표면에 탄소이온을 동시에 주입하고 이로 인해 PSII 공정의 작업효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 탄소이온을 주입하는 PSII 공정단계에서 음극으로 금속 메쉬망을 사용하여 비전도체인 고무에 탄소이온의 주입이 용이하게 이루어지며, 탄소이온 주입층의 두께 및 주입량을 한정하여 최적의 탄소이온 주입상태를 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
10: 몸체 20: 탄소이온 주입층
Claims (6)
- 차량용 고무의 표면처리방법으로서,
진공챔버에서 플라즈마를 사용하여 차량용 고무의 표면에, 메탄(CH4) 가스 또는 테트라플루오르메탄(CF4) 가스를 이용한 탄소이온의 주입을 통하여 탄소이온 주입층을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 고무의 표면처리방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 탄소이온주입은, 차량용 고무의 양측에 음극을 설치하고, 상기 각각의 음극의 외측에 이온원인 양극을 설치하여, 차량용 고무의 양쪽 표면에 상기 탄소이온 주입층을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 고무의 표면처리방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 음극은, 일정한 사이즈의 메쉬가 형성된 금속 메쉬망으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 차량용 고무의 표면처리방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 탄소이온 주입층의 두께는 400∼600Å로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 고무의 표면처리방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 탄소이온 주입층의 이온주입량은 1016∼1018 ion/㎠로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 고무의 표면처리방법. - 제 1 항에 기재된 차량용 고무의 표면처리방법에 의해 표면이 처리된 차량용 고무로서,
몸체; 및
상기 몸체의 표면에 메탄(CH3) 가스 또는 테트라플루오르메탄(CF4) 가스를 이용한 탄소이온의 주입을 통하여 형성된 탄소이온 주입층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고무.
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