KR101800460B1 - 보강 코드의 대기압 플라즈마 처리 및 고무 제품에서의 용도 - Google Patents

보강 코드의 대기압 플라즈마 처리 및 고무 제품에서의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은,
A) 하나 이상의 중합성 단량체, 할로겐화된 포화 탄화수소, 및 캐리어 가스의 혼합물을 분무화하여(atomizing), 분무화된 혼합물을 형성하는 단계;
B) 상기 분무화된 혼합물로부터 대기압 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
C) 타이어 코드에 강하게 결합되고 고무에 결합할 수 있는 중합체를 형성하기에 적합한 조건하에서, 보강 코드를 상기 대기압 플라즈마에 노출시키는 단계
를 포함하는 보강 코드의 처리 방법에 관한 것이다.

Description

보강 코드의 대기압 플라즈마 처리 및 고무 제품에서의 용도{ATMOSPHERIC PLASMA TREATMENT OF REINFORCEMENT CORDS AND USE IN RUBBER ARTICLES}
본원은 2010년 4월 1일자로 출원된 미국특허 출원 제 12/752,171 호의 일부 계속 출원이다.
고무는 전형적으로 텍스타일, 유리 또는 스틸(steel) 섬유의 다양한 실시양태로 보강되어, 기본 강도, 형태, 안정성, 흠에 대한 내성, 내피로성, 및 내열성이 제공된다. 이러한 섬유들은 겹으로 트위스팅되거나, 코드로 케이블화된다. 다양한 구조의 고무 타이어 뿐만 아니라 다양한 산업적 제품, 예를 들어, 벨트, 호스(hose), 씰(seal), 범퍼, 받침대(mountings) 및 격판이 이러한 코드를 사용하여 제조될 수 있다.
보강된 고무 제품의 제조자들은, 이러한 고무 환경의 보강재의 계면 접착의 중요성을 오랫동안 인식하여 왔다. 전문화된 코팅, 예를 들어 중합체 코드의 경우에는 레조르시놀/폼알데하이드 라텍스 접착제, 스틸 코드(steel cord)의 경우에는 황동도금이, 전형적으로 섬유 및 와이어 보강재에 적용되어, 이들이 타이어 사용 동안 효과적으로 작용할 수 있도록 한다. 추가로, 이러한 보강재를 코팅하는데 사용되는 컴파운드는 특히 접착력을 발달시키도록 배합된다. 예를 들어, 많은 타이어 제조사들은 이들의 스틸 코드 와이어 코팅에서의 결합 증진제(bonding promoter)로서 다양한 코발트 염을 사용한다. 상기 결합 증진제는 컴파운딩을 통해 첨가된다. 최대 결합 강도를 달성하기 위해서, 과량의 코발트 염이 와이어 코팅에 첨가된다. 단지 소량 부분의 코발트 염이 고무-금속 계면 결합 반응에 참여하기 때문에, 대부분의 코발트 염은 결합에 어떠한 기여도 하지 않은 채 과량의 코발트로서 상기 컴파운드에 잔류한다. 코발트는 고가이고, 과량으로 사용되는 경우 고무 열화 문제를 유발할 수도 있다.
본 발명은, 코팅 컴파운드의 특성을 개선시키고 이들의 가격을 줄이면서, 고무에 대한 보강 코드의 접착력을 개선시키고자 한다.
본 발명은,
A) 하나 이상의 중합성 단량체, 할로겐화된 포화 탄화수소, 및 캐리어 가스의 혼합물을 분무화하여(atomizing), 분무화된 혼합물을 형성하는 단계;
B) 상기 분무화된 혼합물로부터 대기압 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
C) 타이어 코드에 강하게 결합되고 고무에 결합할 수 있는 중합체를 형성하기에 적합한 조건하에서, 보강 코드를 상기 대기압 플라즈마에 노출시키는 단계
를 포함하는, 보강 코드의 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 고가의 재료를 사용하지 않으면서도 종래의 컴파운드로 인한 고무에 대한 보강 코드의 접착력에 상응하는 접착력을 달성할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 하나의 실시양태의 대표도이다.
본 발명은,
A) 하나 이상의 중합성 단량체, 할로겐화된 포화 탄화수소, 및 캐리어 가스의 혼합물을 분무화하여(atomizing), 분무화된 혼합물을 형성하는 단계;
B) 상기 분무화된 혼합물로부터 대기압 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
C) 타이어 코드에 강하게 결합되고 고무에 결합할 수 있는 중합체를 형성하기에 적합한 조건하에서, 보강 코드를 상기 대기압 플라즈마에 노출시키는 단계
를 포함하는, 보강 코드의 처리 방법에 관한 것이다.
도면을 참고하여, 본 발명에 따른 타이어 코드의 처리 방법의 하나의 실시양태를 개시한다. 상기 공정(10)에서, 저장 용기(12)로부터의 캐리어 가스(13)를, 저장 용기(14)로부터의 단량체(15) 및 저장 용기(16)로부터의 할로겐화된 포화 탄화수소(17)와 함께 분무화기(20)에 제공한다. 선택적으로, 저장 용기(18)로부터 하나 이상의 경화제(curative, 19)를 첨가할 수 있다. 캐리어 가스(13), 단량체(15), 할로겐화된 포화 탄화수소(17) 및 선택적인 경화제(19)를 분무화기(20)에서 분무화시켜 분무화된 혼합물(21)을 형성한다. 상기 분무화된 혼합물(21)을 플라즈마 발생기(22)로 보내고, 여기서 대기압 플라즈마(24)가 분무화된 혼합물(21)로부터 발생한다. 타이어 코드(26)를 스풀(30)로부터 풀어서, 플라즈마(24)에 의한 표면 처리의 침착을 위해 플라즈마 발생기(22) 및 대기압 플라즈마(24)를 통과시킨다. 처리된 타이어 코드(28)는 플라즈마 발생기(22)로부터 빠져나와, 저장용 스풀(32)에 권취된다.
플라즈마 발생기는, 대기압 플라즈마를 발생시키는 것으로 당업계에 공지된 임의의 적합한 플라즈마 발생 장치, 예를 들어 대기압 플라즈마 제트, 대기압 마이으로웨이브 글로 방전(microwave glow discharge), 대기압 글로 방전, 및 대기압 유전체 장벽 방전(atmospheric dielectric barrier discharge)일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 플라즈마 발생기는 유전체 장벽 방전 유형이다. 유전체 장벽 방전 장치는 일반적으로 2개의 전극들과 이들 전극들 사이에 배치된 유전성-절연 층을 포함하고, 거의 대기압에서 작동한다. 상기 유전체 장벽 방전 장치는 하나의 단일 플라즈마 방전을 제공하지는 않지만, 대신 일련의 일시적이고 자가-종결되는 아크(short-lived, self terminating arc)를 제공하며, 상기 아크는 긴 시간 동안(마이크로 초 보다 긴 시간 동안) 안정적이고, 연속적이고, 균일한 플라즈마로 보인다. 상기 유전층은 상기 아크의 종결(termination)을 보장하는 역할을 한다. 추가로, 유전체 장벽 방전 장치의 작동에 관한 교시를 위해서는 미국특허 제 6,664,737 호를 참고할 수 있다.
대기압 플라즈마란, 플라즈마의 압력이 주위의 주변 압력 보다 약간 높거나 동일함을 의미한다. 플라즈마 압력은, 분무화기 및 플라즈마 발생기를 통해 목적하는 유속을 유발하기에 충분할 정도로 주변보다 다소 높을 수 있다.
분무화된 혼합물은, 캐리어 가스, 하나 이상의 단량체, 및 할로겐화된 포화 탄화수소를 포함한다.
적합한 캐리어 가스는 헬륨, 아르곤, 제논, 및 네온을 비롯한 임의의 희가스를 포함한다. 또한, 산소, 질소, 이산화탄소, 및 공기도 캐리어 가스로서 적합하다. 하나의 실시양태에서, 상기 캐리어 가스는 아르곤이다.
적합한 단량체는 타이어에 사용하기 위한 탄성중합체를 제조하는데 사용되는 임의의 다양한 단량체를 포함한다. 이러한 단량체로는 공액된 다이올레핀 단량체 및 비닐 방향족 단량체를 포함한다. 상기 공액된 다이올레핀 단량체는 일반적으로 4 내지 12개의 탄소 원자를 함유한다. 특히, 1,3-부타다이엔 및 아이소프렌이 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 일부 부가적인 공액된 다이올레핀 단량체는 2,3-메틸-1,3-부타다이엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타다이엔, 2-페닐-1,3-부타다이엔 등의 자체 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
추가로, 폴리부타다이엔 및 폴리아이소프렌의 단쇄 길이의 올리고머가 적합하다. 또한, 스쿠알렌이 적합하다.
잠재적으로 사용될 수 있는 에틸렌계 불포화 단량체의 일부 추가의 대표적인 예로는, 알킬 아크릴레이트류, 예를 들어 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메트아크릴레이트 등; 하나 이상의 말단 CH2=CH-- 기들을 갖는 비닐리덴 단량체류; 비닐 방향족 화합물, 예를 들어 스티렌, α-메틸스티렌, 브로모스티렌, 클로로스티렌, 플루오로스티렌 등; α-올레핀, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐 등; 비닐 할라이드, 예를 들어 비닐브로마이드, 클로로에탄(비닐 클로라이드), 비닐플루오라이드, 비닐요오다이드, 1,2-다이브로모에텐, 1,1-다이클로로에텐(비닐리덴 클로라이드), 1,2-다이클로로에텐 등; 비닐 에스터, 예를 들어 비닐 아세테이트; α,β-올레핀계 불포화 니트릴류, 예를 들어 아크릴로니트릴 및 메트아크릴로니트릴; α,β-올레핀계 불포화 아마이드류, 예를 들어 아크릴아마이드, N-메틸 아크릴아마이드, N,N-다이메틸아크릴아마이드, 메트아크릴아마이드 등을 들 수 있다.
사용될 수 있는 에틸렌계 불포화 단량체의 다른 그룹은 비닐 방향족 단량체이다. 이러한 비닐 방향족 단량체는 전형적으로 8 내지 20개의 탄소 원자를 갖는다. 일반적으로, 상기 비닐 방향족 단량체는 8 내지 14개의 탄소 원자를 함유할 것이다. 하나의 실시양태에서, 상기 비닐 방향족 단량체는 스티렌이다. 사용될 수 있는 비닐 방향족 단량체의 일부 예로는, 스티렌, 1-비닐나프탈렌, 2-비닐나프탈렌, α-메틸스티렌, 4-페닐스티렌, 3-메틸스티렌 등을 들 수 있다.
단량체의 양은, 캐리어 가스를 배제한 분무화된 혼합물에서의 전체 성분들의 백분률로서, 즉, 캐리어 가스 부재 기준으로 표현될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 단량체의 양은, 캐리어 가스 부재 기준으로 분무화된 혼합물의 전체 성분들의 중량을 기준으로 10 내지 50중량%의 범위이다. 하나의 실시양태에서, 상기 단량체의 양은, 캐리어 가스 부재 기준으로, 분무화된 혼합물의 전체 성분들의 중량을 기준으로 20 내지 40중량%의 범위이다.
적합한 할로겐화된 포화 탄화수소는, 예를 들어 다이클로로메탄(메틸렌 클로라이드)을 포함한다. 다른 예로는 트라이클로로메탄(클로로폼), 사염화탄소, 트라이클로로에탄, 클로로부탄, 브로모에탄, 다이브로모메탄(메틸렌 브로마이드), 및 트라이브로모메탄(브로모폼)을 들 수 있다.
할로겐화된 포화 탄화수소의 양은, 캐리어 가스의 배제하에서, 즉 캐리어 가스 부재 기준으로, 분무화된 혼합물의 전체 성분들의 %로서 표현될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 할로겐화된 포화 탄화수소의 양은, 캐리어 가스 부재 기준으로 분무화된 혼합물의 전체 성분들의 중량을 기준으로 90중량% 내지 50중량%의 범위이다. 하나의 실시양태에서, 할로겐화 불포화 탄화수소의 양은, 캐리어 가스 부재 기준으로, 분무화된 혼합물의 전체 성분들의 중량을 기준으로 80 내지 60중량%의 범위이다.
선택적으로, 상기 분무화된 혼합물은 하나 이상의 경화제, 예를 들어 황 공여제, 및 촉진제(accelerator)를 포함할 수 있다. 다르게는, 경화제가 대기압 플라즈마로부터 타이어 코드에 침착된 물질에 없을 수 있다. 이러한 경우, 타이어 코드와 접촉하는 고무 조성물내에 존재하는 경화제는, 경화되기 전에, 고무 조성물로부터 코드 상에 침착되는 물질로 경화제가 이동함으로써 침착된 물질을 경화시키는 작용을 할 수 있다. 분무화된 혼합물에 사용되는 경우, 상기 경화제는 캐리어 가스 부재 기준으로 0.5 내지 2중량%의 범위의 양으로 존재할 수 있다.
타이어 코드는, 타이어에서 일반적으로 사용되는 임의의 다양한 보강재로 구성된다. 하나의 실시양태에서, 상기 타이어 코드는 스틸 코드 및 중합체 코드를 포함한다. 중합체 코드는 당업계에 공지된 임의의 다양한 텍스타일 코드, 예를 들어 폴리아마이드, 폴리에스터, 폴리케톤, 레이온, 및 폴리아라미드로 구성된 코드를 포함하지만, 이로서 한정되는 것은 아니다.
상기 타이어 코드는, 코드 표면에 중합되거나 부분적으로 중합된 단량체의 접착 효과량을 침착시키기에 충분한 시간 동안 대기압 플라즈마에 노출시킨다. 접착 효과량이란, 처리된 코드가 표준 접착력 시험법, 예를 들어 ASTM 표준화 D2229-73에 따라 측정시 경화된 고무 컴파운드에 대한 증가된 접착력을 나타낼 것을 의미한다. 일반적으로, 요구되는 노출 시간은 분무화된 혼합물내 단량체의 농도, 분무화된 혼합물의 플라즈마 발생기로의 유속, 및 플라즈마 발생기로의 전력 투입량에 좌우될 것이다. 고정식 코드가 대기압 플라즈마에 노출되는 배치식 공정에서, 상기 코드는 1 내지 100초 동안 노출된다. 연속 공정에서, 상기 노출 시간은, [플라즈마 발생기를 통과한 코드 경로 길이(예를 들어, 단위: cm)]/코드 전이 속도(예를 들어, 단위: cm/초)로서 표현되는 체류 시간으로 특징화될 수 있다. 이러한 연속 공정에서 상기 체류 시간은 1 내지 100초의 범위이다.
코드 표면으로의 중합성 또는 부분적 중합성 단량체의 접착 효과량을 수득하기 위한, 분무화된 혼합물의 플라즈마 발생기로의 유속은, 플라즈마 발생기에서의 목적하는 면 속도(face velocity), 즉 플라즈마 발생기의 특징적인 내부 단면적에 대해 수직방향으로 통과하는 기체 속도(예를 들어, 단위: cm/sec)에 좌우될 것이다. 요구되는 유속은, 과도한 실험 없이 당분야의 숙련자들에 의해 결정될 것이다.
대기압 플라즈마 처리된 코드는, 일반적으로 공기압 타이어의 구성요소로서 사용된다. 처리된 코드는 칼렌더링되거나, 다르게는 고무 조성물과 접촉하여 당업계에 공지된 바와 같은 절차를 사용하여 타이어 구성요소를 형성한다. 다양한 실시양태에서, 상기 타이어 구성요소는, 벨트, 카르카스, 에이펙스(apex), 비드(bead), 치퍼(chipper), 플리퍼(flipper), 또는 당업계의 숙련자들에게 공지된 코드 보강재를 포함하는 임의의 다른 구성요소를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 상기 타이어 구성요소는 처리된 스틸 타이어 코드가 고무 조성물로 칼렌더링되는 스틸 벨트이다. 하나의 실시양태에서, 타이어 구성요소가 중합체 타이어 코드가 플라이코팅(plycoat) 고무 조성물과 접촉하는 타이어 카르카스이다.
당업계의 숙련자들에게, 타이어 구성요소들에 사용되는 고무 조성물은 고무 컴파운딩 분야에 일반적으로 공지된 방법, 예를 들어 다양한 가황-경화성 성분 고무들을 일반적으로 사용되는 다양한 첨가제 물질, 예를 들어 경화보조제, 예를 들어, 황, 활성화제, 지연제 및 촉진제, 가공 보조제, 예를 들어 오일, 수지류, 예를 들어 증점제 수지, 실리카스, 및 가소화제, 충전제, 안료, 지방족 산, 아연 산화물, 왁스, 산화방지제 및 항오존화제, 펩타이드제, 및 보강재, 예를 들어 카본 블랙과 혼합하는 것과 같은 방법에 의해 컴파운딩될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 당업계의 숙련자들에게 공지된 바와 같이, 가황-경화성 물질 및 가황-경화된 물질(고무)의 의도된 용도에 따라, 전술한 첨가제가 선택되고 통상적인 양으로 일반적으로 사용된다.
고무 컴파운드는 다양한 통상적인 고무 첨가제를 함유할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 카본 블랙은, 다이엔 고무의 중량을 기준으로 약 10 내지 200중량부(phr)로 첨가된다. 다른 실시양태에서, 약 20 내지 약 100 phr의 카본 블랙이 사용된다.
다수의 시판중인 카본 블랙도 사용될 수 있다. 카본 블랙의 목록에는, ASTM 상품명 N299, N315, N326, N330, M332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N539, N550 및 N582으로 공지된 것을 포함한다. 이러한 가공 보조제가 존재할 수 있고, 이는 예를 들어 방향족, 나프탈렌계, 및/또는 파라핀계 가공유를 포함할 수 있다. 증점제 수지, 예를 들어 페놀계 증점제의 전형적인 양은, 1 내지 3phr의 범위이다. 실리카는, 사용되는 경우, 종종 실리카 커플링제와 함께, 약 5 내지 약 100phr의 양으로 사용될 수 있다. 대표적인 실리카는, 예를 들어 수화 비정질 실리카이다. 산화방지제의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5phr를 포함한다. 대표적인 산화방지제는, 예를 들어 다이페닐-p-페닐렌다이아민, 중합성 1,2-다이하이드로-2,2,4-트라이메틸퀴놀린 및 기타, 예를 들어 문헌[the Vanderbilt Rubber Handbook (1990), Pages 343 - 362]에 개시된 것을 들 수 있다. 항오존화제의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5phr를 포함한다. 대표적인 항오존화제는, 예를 들어 문헌[the Vanderbilt Rubber Handbook (1990), Pages 363 - 367]에 개시된 것일 수 있다. 스테아르산을 비롯한 지방산의 전형적인 양이, 이들이 사용되는 경우, 약 0.5 내지 약 3phr를 포함한다. 아연 산화물의 전형적인 양은 약 2 내지 약 10phr을 포함한다. 왁스의 전형적인 양은 약 1 내지 약 5phr의 양을 포함한다. 종종, 미정질 왁스가 사용된다. 착해제(peptizer)의 전형적인 양은 약 0.1 내지 약 1phr를 포함한다. 전형적인 착해제는, 에를 들어 펜타클로로티오페놀 및 다이벤즈아미도다이페닐 다이설파이드일 수 있다.
가황-경화(vulcanization)는 가황제의 존재하에서 수행된다. 적합한 가황제의 예로는, 황 원소(유리 황) 또는 황 공여 가황제, 예를 들어 아민 다이설파이드, 중합성 폴리설파이드 또는 황 올레핀 부가물을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 가황제는 황 원소이다. 하나의 실시양태에서, 가황제는 약 0.5 내지 약 8phr의 양으로 사용된다. 다른 실시양태에서, 약 3 내지 약 5phr의 가황제가 사용된다.
촉진제는, 가황-경화에 요구되는 시간 및/또는 온도를 제어하고 상기 가황-경화물의 특성들을 개선시키기 위해 사용된다. 하나의 실시양태에서, 단일 촉진제, 예를 들어 1차 촉진제가 사용될 수 있다. 통상적인 1차 촉진제는, 약 0.5 내지 약 2.5phr의 양으로 사용된다. 다른 실시양태에서, 과량(0.5 내지 2.0phr)로 사용되는 1차 촉진제와 일반적으로 소량(0.05 내지 0.50phr)로 사용되는 2차 촉진제를 비롯한 2종 이상의 촉진제의 조합이, 가황-경화물의 특성을 개선시키고 활성화시키기 위해서, 사용될 수 있다. 이들 촉진제들의 조합은 최종 특성의 상승 효과를 제공하고, 촉진제를 단독으로 사용함으로써 형성된 효과에 비해 다소 양호한 것으로 알려져 있다. 추가로, 일반적인 가공 온도에는 영향을 미치지 않지만, 통상적인 가황-경화 온도에서 만족스럽게 경화시키는 지연된 작용의 촉진제가 사용될 수도 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 적합한 유형의 촉진제는, 아민, 다이설파이드, 구아니딘, 티우오레아, 티아졸, 티우람, 설펜아마이드, 다이티오카바메이트 및 크산테이트를 들 수 있다. 하나의 실시양태에서, 1차 촉진제는 설펜아마이드이다. 다른 실시양태에서, 2차 촉진제가 사용되는 경우, 2차 촉진제는 구아니딘, 다이티오카바메이트 또는 티우람 화합물일 수 있다.
상기 고무 컴파운드는, 스틸 타이어 코드에 사용되는 경우, 금속에 대한 고무의 접착을 추가로 증진시키기 위해 당업계에 공지된 임의의 코발트 물질을 함유할 수 있다. 본 발명의 하나의 장점은, 코발트 화합물의 감소 및 가능한 배제이다. 그러나, 일부 양은 존재하도록 하는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 사용될 수 있는 적합한 코발트 물질로는, 지방산, 예를 들어 스테아르산, 팔미트산, 올레산, 리놀레산 등의 코발트 염; 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 지방족 또는 지환족 카복실산의 코발트 염, 예를 들어 코발트 네오데카노에이트; 코발트 클로라이드, 코발트 나프테네이트; 코발트 카복실레이트 및 와이로 앤드 로저 인코포레이티드(Wyrough and Loser, Inc, 미국 뉴저지 트렌톤 소재)에서 상품명 마노본드(Manobond) C로 시판중인 오가노코발트-붕소 착체를 들 수 있다. 마노본드 C는 하기 구조식을 갖는 것으로 여겨진다:
Figure 112011023736311-pat00001
상기 식에서, R8은 9 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬기이다.
사용될 수 있는 코발트 화합물의 양은 선택된 코발트 물질의 구체적인 특성, 특히 상기 화합물내에 존재하는 코발트 금속의 양에 좌우된다.
하나의 실시양태에서, 상기 코발트 물질의 양은 약 0.2 내지 5phr의 범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 코발트 화합물의 양은, 약 0.5 내지 3phr의 범위일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 스톡 조성물에 존재하는 코발트 물질의 양은 상기 고무 스톡 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.01중량% 내지 약 0.50중량%의 코발트 금속을 제공하기에 충분하다. 다른 실시양태에서, 스톡 조성물에 존재하는 코발트 물질의 양은, 와이어 코팅 조성물의 충 중량을 기준으로 약 0.03중량% 내지 약 0.2중량%의 코발트 금속을 제공하기에 충분하다.
중합체 타이어 코드의 경우, 대기압 플라즈마 처리된 코드는, RFL(레조르시놀-폼알데하이드-라텍스), 아이소시아네이트, 또는 에폭사이드형 침지액(dip) 중 하나 이상으로 추가로 처리될 수 있다. 이러한 침지액은, 당분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다.
타이어 구성요소 함유 타이어는, 이러한 분야의 숙련자들에게 알려진 다양한 방법에 의해 축조되고, 성형되고, 몰딩되고, 경화될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 타이어는, 이러한 분야의 숙련자들에게 공지된 방법에 따라 통상적으로 성형되고 경화된다.
본원에서 기술한 방법은, 타이어 코드 및 타이어에 관한 것이지만, 상기 방법은 여기에 한정되지 않는다. 본원에서 기술한 방법에 의해 처리되는, 타이어 코드를 비롯한 보강 코드의 다른 적용례도 포함할 수 있다. 보강 코드로 보강된 임의의 고무 또는 탄성중합체의 제품은, 본원에서 기술한 바와 같이 처리된 코드를 사용할 수 있다. 예를 들어, 본원에서 기술한 플라즈마 방법을 사용하는 처리된 보강 코드의 적용례는, 보강된 호스, 트랜스미션 벨트, 구동 벨트, 에어 스프링, 콘베이어 벨트, 구동 트랙 등을 포함한다. 따라서, 타이어 코드의 처리에 적합한 것으로 본원에서 기술한 방법은 보강된 고무 또는 탄성중합체 제품에 사용되는 임의의 보강 코드의 처리에도 동일하게 적용가능하다. 이러한 보강 코드는 패브릭 또는 개별적인 코드의 형태로 존재할 수 있다.
본 발명은 추가로 하기 실시예를 참고로 기술된다.
실시예 1
이 실시예에서는, 유전체 장벽 방전에 의해 발생하는 대기압 플라즈마로 스틸 타이어 코드를 처리한 효과를 설명한다. 석영 튜브, 및 상기 튜브의 외부를 이격된 간격에서 둘러싸는 알루미늄 테이프 전극으로 구성된 실험실용 유전체 장벽 방전 장치를 제조하되, 여기서 상기 제 1 전극은 고 전압의 전원에 접속되어 있고, 제 2 전극은 접지되어 있다. 대기압의 아르곤 가스를, 20중량%의 스쿠알렌, 5중량%의 황 및 75중량%의 다이클로로메탄의 혼합물과 함께 분무하고 이는 석영 튜브의 내부를 통과하였다(이때, 모든 양은 캐리어 가스 부재 기준으로 계산됨). 3 + 5×7×0.15 아연도금 구조의 스틸 타이어 코드가 상기 석영 튜브의 내부를 통해 연장되어 고정되었다. 제 1 전극에 높은 전압을 인가하여, 석영 튜브 내에서 플라즈마를 점화시켰다.
스틸 코드를 플라즈마에 노출하는 일련의 실험은, 전극으로의 다양한 전력 투입량, 플라즈마에 대한 스틸 코드의 다양한 노출 시간, 및 석영 튜브로의 다양한 아르곤 가스 유속을 사용하여 수행하였다. 생성된 플라즈마 처리된 스틸 코드는, 승용차용 타이어(passenger tire)의 경우 표준 고무 와이어코팅 컴파운드에 19mm의 깊이로 매립하고, 35분 동안 155℃에서 경화시켰다. 그다음, 각각의 경화된 와이어/고무 샘플은 ASTM 표준 D2229-73에 따른 단일 와이어 접착 테스트(SWAT)를 사용하여 접착력에 대해 시험하였다. 이러한 풀 아웃(pull out) 시험(SWAT)의 결과 및 고무 도포율(%)을 하기 표 1에 제공하였다.
[표 1]
Figure 112011023736311-pat00002
표 1에서 나타낸 바와 같이, 대기압 플라즈마에 아연도금 스틸 타이어를 노출시키면, 접착 효과량의 물질이 상기 타이어 코드에 적층된다. 이러한 경우, 플라즈마 처리된 아연도금 코드에 대한 고무의 접착 수준이 황동도금 코드에 고무를 접착시키는 수준에 상응하였다.
코팅물의 XPS 및 나노-SIMS 분석은, 높은 수준의 접착력을 갖는 코팅물이 황, 염소 및 불포화 (올레핀계) 탄소의 균일한 분포를 갖는 균일하고 본질적으로 결함이 없는 코팅을 나타내는 것으로 나타냈다. 상기 코팅물은, 대기압 플라즈마 중합체에서 전형적으로 관찰되는 바와 같이, 높은 수준의 산소 및 질소 도입량이 없다는 점에서 주목할만 하다. 표 2는 하기 표 3에서 가공 조건을 기술한 5가지의 상이한 샘플들에 대한 플라즈마 코팅을 구성하는 주요 성분들의 XPS 분석에 의해 수득된 원자 농도를 나타낸다.
[표 2]
Figure 112011023736311-pat00003
[표 3]
Figure 112011023736311-pat00004

Claims (5)

  1. A) 아이소프렌, 1,3-부타다이엔, 스쿠알렌 및 스티렌으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합성 단량체, 다이클로로메탄, 트라이클로로메탄, 사염화탄소, 트라이클로로에탄, 클로로부탄, 브로모에탄, 다이브로모메탄 및 트라이브로모메탄으로 구성된 군으로부터 선택된 할로겐화된 포화 탄화수소, 및 캐리어 가스의 혼합물을 분무화하여(atomizing), 분무화된 혼합물을 형성하는 단계;
    B) 상기 분무화된 혼합물로부터 대기압 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
    C) 보강 코드(reinforcement cord)를 상기 대기압 플라즈마에 노출시키는 단계를 포함하되,
    상기 하나 이상의 중합성 단량체가 캐리어 가스 부재 기준으로 10 내지 50중량%의 농도 범위로 존재하고, 상기 할로겐화된 포화 탄화수소가 캐리어 가스 부재 기준으로 90 내지 50중량%의 농도 범위로 존재하며, 상기 보강 코드가 스틸 코드인,
    보강 코드의 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마를, 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge)에 의해 발생시키는, 보강 코드의 처리 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항의 방법에 따라 처리된 것을 특징으로 하는, 처리된 보강 코드.
  5. 제 4 항에 따른 처리된 보강 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강된 고무 또는 보강된 탄성중합체 제품으로서, 상기 제품이 타이어, 호스, 트랜스미션 벨트, 구동 벨트, 에어 스프링, 콘베이어 벨트 및 구동 트랙(drive track)으로 구성된 군 중에 선택되는, 제품.
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