KR101338749B1 - 접착력이 향상된 타이어용 스틸코드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고무와의 접착력 및 내부식성을 향상시킨 타이어용 스틸코드로서, 보다 상세하게는 4-카르복시벤잘데히드 97%(4-Carboxybenzaldehyde 97%), 안트라닐로니트릴 98%(Anthranilonitrile 98%)로 이루어지는 군으로부터 선택된 화합물을 습식 윤활액내에 1~50몰%로 용해시키고, 이 용액에 황동도금된 습식 소선(스틸 코드 완제품을 이루는 각 필라멘트를 칭함)을 15~80초간 함침한 후 건조시켜 제조한 타이어용 스틸코드에 관한 것임.

본 발명의 스틸코드는 고무와의 초기접착력 및 노화접착력이 향상되고, 고무 커버리지가 안정되며, 내부식성이 향상된다.

접착력, 접착증진제(4-카르복시벤잘데히드 97%), 내부식성, 황동도금, 스틸코드

Description

접착력이 향상된 타이어용 스틸코드{A steel cord of tire having improved adherent property with rubber}

본 발명은 고무와의 접착성 및 내부식성을 증진시킬 수 있는 약품을 습식 소선(스틸코드 완제품을 이루는 각 필라멘트를 칭함) 표면에 코팅하여 초기 및 노화접착력과 내부식성을 향상시킨 타이어용 스틸코드에 관한 것이다.

최근에는 자동차 하중을 견디고 고속 주행 중의 안정성을 위하여 타이어의 벨트와 카카스에 황동도금된 스틸코드를 사용하고 있다.

타이어 보강재로 사용하는 스틸 코드는 고무와의 접착을 쉽게하고 강력하게 유지하기 위해 동(Cu)과 아연(Zn)의 중량비가 62대38 내지 70대30인 황동을 강선 표면에 얇게 피막하여 사용하는 것이 일반적이다.

그러나 황동피막 표면에 수분이나 산소가 작용하면 산화아연(ZnO) 또는 수산화아연(ZN(OH)₂)층이 형성되어 고무와의 접착을 방해함에 따라 타이어 수명에 치명적인 악영향을 줄 수 있다.

따라서 대기에 의한 초기 산화와 시간 경과에 따른 접착력, 즉 시효 접착력 을 향상시키는 문제는 사람의 생명과도 직결되는 중요한 문제이고, 이에 대한 연구가 다수 진행되어 왔다.

이에 따라 표면에 파라니트로아닐린(Paranitroaniline)을 도포하여 사용하는 기술이 한국특허 제66094호에 개시되어 있으나, 상기 물질은 인체에 유해하여 상용화가 어려운 기술로 판명되었다.

최근에는 실란(미국특허 제6,261,638호)이나 프라즈마 처리 기술(미국특허 제5,783,641호)을 이용하는 방법이 개발되기도 하였으나, 현재까지는 접착력 저하의 문제점을 충분히 해결하지 못한 실정이다.

또한, 벤조트리아졸(Benxotriaxole)계 화합물과 사이클로헥실아민 보레이트(Cyclohexylamine Borate)계 화합물을 각각 또는 혼합하여 알코올에 용해한 후 스틸코드 표면에 코팅하는 방법이 미국특허 제4,283,460호에 제시되었으나 벤조트라아졸계 화합물의 특성에 기인하는 표면 청정도 유지를 제외하고는 초기 및 노화 접착력에는 오히려 역효과를 나타내는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 황동도금된 습식 소선(스틸코드 완제품을 이루는 각 필라멘트를 칭함) 표면에 고무와의 접착성 및 내식성을 증진시킬 수 있는 약품을 코팅하여 타이어 고무 중에 배합되는 고가의 접착 증진제의 사용량을 줄이고 내부식성과 노화 접착력을 향상시킨 타이어용 스틸코드를 제공하는데 기술적 과제를 둔 것이다.

이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 고무와 스틸코드 간의 접착력을 증진시키기 위해 4-카르복시벤잘데히드 97%(4-Carboxybenzaldehyde 97%), 안트라닐로니트릴 98% (Anthranilonitrile 98%)로 이루어지는 군으로부터 선택된 물질을 황동도금된 습식 소선의 표면에 코팅하여서 된 것이다.

상기 화합물의 코팅방법은 제한되지 않으나 바람직 하기로는 습식(각 필라멘트를 생산하는 공정)공정에서 습식 윤활액(각 필라멘트의 표면온도 상승 억제 및 신선성을 용이하게 하기 위해 점도가 높은 윤활액을 사용함)내에 상기 화합물을 첨가하여 습식 소선(스틸코드 완제품을 이루는 각 필라멘트를 칭함)을 15~80초간 함침시키는 방법을 이용할 수 있다.

이때 용해액의 농도는 1~50몰%로 하는 것이 바람직하다.

상기 농도가 50몰%을 초과하는 경우 고무와의 접착력 및 고무 커버리지가 저하되는 문제점이 발생한다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 아래의 실시예는 설명을 목적으로 하는 것일 뿐, 본 발명의 특허청구의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

< 실시예 1 >

1. 시편 제조

- 탄소함량이 0.82중량%, 직경이 5.5mm인 와이어로드를 신선한 후 열처리 및 황동도금을 실시하고 1.55mm로 신선한 선재를 황동도금(63.5중량% Cu, 36.5중 량% Zn, 도금중량 4.3g/kg)한 후, 직경 0.26mm까지 신선하는 과정 중 윤활액내에 4-카르복시벤잘데히드 97%(4-Carboxybenzaldehyde 97%)를 다양한 농도(1%, 5%, 15%, 30%, 50%)로 포함시켜 표면을 코팅한 후 2+2x0.26 규격의 스틸코드를 생산하였다. 생산된 제품은 대기 중에서 자연 건조하여 접착 시험시까지 데시게이터에 보관하였다.

2. 접착력 평가

상기에서 제조된 시편과 표 1의 조성을 가지는 고무를 사용하여 ASTM D2229-85 규격에 따라 접착력 평가 시편을 제조하였다. 제조된 시편을 160℃,14kg/㎠ 압력이 유지된 열판형 가류 프레스에서 20분 동안 가류시키고 대기 중에서 8시간 동안 방치한 후 ASTM 2229-79 접착력 시험법에 따라 인장 시험기를 이용한 접착 시험을 실시 하였다.

접착력은 몰드 고무에 접착된 스틸코드를 빼낼 때 필요한 힘으로 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

또한 고무 커버리지는 몰드 고무로부터 코드를 분리한 후 코드 표면에 남아 있는 고무의 양을 육안으로 측정하여 %로 나타내었으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

3. 내부식성 평가

95℃, 95%RH 환경 중에 약품 처리 시편 및 미처리 시편을 방치한 후 경시 변화(1,2,6,12,24,48,72시간)에 따라 표면 산화도 및 녹 발생 여부를 육안으로 확인하였으며, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

< 실시예 2 >

1. 시편 제조

- 탄소함량이 0.82중량%, 직경이 5.5mm인 와이어로드를 신선한 후 열처리 및 황동도금을 실시하고 1.55mm로 신선한 선재를 황동도금(63.5중량% Cu, 36.5중량% Zn, 도금중량 4.3g/kg)한 후, 직경 0.26mm까지 신선하는 과정 중 윤활액내에 안트라닐로니트릴 98%(Anthranilonitrile 98%)를 다양한 농도(1%, 5%, 15%, 30%, 50%)로 포함시켜 표면을 코팅한 후 2+2x0.26 규격의 스틸코드를 생산하였다. 생산된 제품은 대기 중에서 자연 건조하여 접착 시험시까지 데시게이터에 보관하였다.

2. 접착력 평가

상기한 바와 같이 제조한 시편과 표 1의 조성을 가지는 고무를 사용하여 실시예 1과 같이 평가하였으며 그 결과를 표 2에 나타내었다.

또한 고무 커버리지는 몰드 고무로부터 코드를 분리한 후 코드 표면에 남아 있는 고무의 양을 육안으로 측정하여 %로 나타내었으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

3. 내부식성 평가

95℃, 95%RH 환경 중에 약품 처리 시편 및 미처리 시편을 방치한 후 경시 변화(1,2,6,12,24,48,72시간)에 따라 표면 산화도 및 녹 발생 여부를 육안으로 확인하였으며, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

< 비교예 >

1. 시편 제조

- 약품 미처리 시편 : 탄소함량이 0.82중량%, 직경이 5.5mm인 와이어로드를 신선한 후 열처리 및 황동도금을 실시하고 1.55mm로 신선한 선재를 황동도금(63.5중량% Cu, 36.5중량% Zn, 도금중량 4.3g/kg)한 후, 직경 0.26mm까지 신선하는 과정 중 표면을 상기의 화합물로 코팅하지 않고 2+2x0.26 규격의 스틸코드를 생산하였다. 생산된 제품은 대기 중에서 자연 건조하여 접착 시험시까지 데시게이터에 보관하였다.

2. 접착력 평가

상기한 바와 같이 제조한 시편과 표 1의 조성을 가지는 고무를 사용하여 실시예 1과 같이 평가하였으며 그 결과를 표 2에 나타내었다.

또한 고무 커버리지는 몰드 고무로부터 코드를 분리한 후 코드 표면에 남아 있는 고무의 양을 육안으로 측정하여 %로 나타내었으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

3. 내부식성 평가

95℃, 95%RH 환경 중에 약품 처리 시편 및 미처리 시편을 방치한 후 경시 변화(1,2,6,12,24,48,72시간)에 따라 표면 산화도 및 녹 발생 여부를 육안으로 확인하였으며, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

[표 1]

고무의 화학조성

* PHR(Parts per Hundred, Rubber)은 사용되는 고무량을 100으로 놓고, 나머지 조성물들은 고무량 대비 상대 비율로 사용량을 표시한 것임.

[표 2]

접착력 시험 결과

* 노화조건

1) 과가류: 160℃, 45분 가류

정가류(160℃,20분) 조건에서 가류 후,

2) 상온고습열화: 32℃, 95%RH에서 7일 방치

3) 열열화: 100℃ 오븐에서 1일 방치

4) 고온고습열화: 95℃, 95%RH 14일 방치

5) 염수열화: 15% 염화나트륨(NaCl) 용액에 침전 7일 침지

[표 3]

고무 커버리지 시험 결과

[표 4]

표면 부식성 평가 결과

* 평가 구분

변색 또는 녹 발생 없음: X, 변색: △, 녹발생: O

표 1내지 표 4로 알 수 있는 바와 같이 4-카르복시벤잘데히드 97%(4-Carboxybenzaldehyde 97%) 또는 안트라닐로니트릴 98%(Anthranilonitrile 98%)는 1 및 5몰% 농도에서 가장 높은 접착력 및 고무 커버리지를 나타내었으며, 전반적으로 접착 증진제 처리를 한 것이 미처리분에 비해 높은 접착력 및 고무 커버리지를 나타냄을 알 수 있다.

또한 표면 부식성 평가에서 접착 증진제 처리분은 미처리분에 비해 변색 및 녹 발생 속도가 제어됨을 확인할 수 있었다.

본 발명에 의한 스틸코드는 고무와의 초기 및 노화 접착력이 향상되고, 고무 커버리지가 안정되며, 표면 산화 속도가 제어되어서 내부식성이 향상된다.

Claims (3)

1. 황동도금된 습식 소선의 표면에 4-카르복시벤잘데히드 97%(4-Carboxy benzaldehyde 97%)이나 안트라닐로니트릴 98%(Anthranilonitrile 98%)로 이루어지는 군으로부터 선택된 화합물을 코팅시킨 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 타이어용 스틸코드
2. 제 1항에 있어서, 상기 화합물을 습식 윤활액내에 1~50몰%로 용해시키고, 이 용액에 상기의 황동도금된 습식 소선을 15~80초간 함침한 후 건조시켜 제조한 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 타이어용 스틸코드
3. 제 1항의 스틸코드를 보강재로 사용하여 제조한 타이어