KR20030093526A - 타이어 스틸코드의 접착성 개선방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 접지면 내부에 들어 있는 고무 보강용 타이어 스틸 벨트코드에 대해서 주행 안정성을 유지하기 위해 플라즈마 중합장치에 의해 고무와 스틸코드와의 접착력을 향상시킬 수 있는 방법에 관한 것으로써, 타이어의 물성을 유지, 향상시키면서 스틸코드와 배합고무와의 접착 특성이 향상된 타이어 제품을 생산할 수 있게 하여, 자동차의 주행에 따른 고온 분위기에서 스틸코드와 고무의 계면층간의 분리현상 방지로 주행중 박리현상에 의한 사고발생을 감소시킬 수 있다.

Description

타이어 스틸코드의 접착성 개선방법{Adhesion improvement method of tire belt cord}

본 발명은 타이어 접지면 내부에 들어 있는 고무 보강용 타이어 스틸 벨트코드에 대해서 주행 안정성을 유지하기 위해 플라즈마 중합장치에 의해 고무와 스틸코드와의 접착력을 향상시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.

종래에는 타이어 스틸코드를 구성하는 스틸와이어의 표면에 0.1g~1.0g의 범위로 부착된 3중 도금층으로 이루어진 황동도금층과 코발트도금층 및 구리도금층이 순차피복되어 구성됨으로써 종래의 타이어 스틸코드에 비해 초기 접착성이 향상된 접착특성을 나타내고 있다.

그러나, 기술의 발달로 자동차의 주행속도가 빨라져서, 타이어 접지면 내부에 들어 있는 고무 보강용 타이어 스틸 벨트코드에 대해서 주행 안정성을 유지하기 위해 고무와 스틸코드와의 접착력을 향상시킬 필요가 있다.

타이어는 자동차의 주행에 따라 반복되는 압축, 팽창 등의 피로 응력에 의해서 온도가 상승하게 됨으로써 고온 분위기에서 스틸코드의 공공에 남아있는 공기나산소, 수분이 스틸코드와 고무의 접착계면을 급격히 산화시켜 계면층간의 분리현상을 초래하여 주행중 박리현상이 일어나 사고를 일으키는 원인이 되므로 스틸코드의 내부에 존재하는 공기나 수분이 존재하는 공간으로서의 공공을 최소화시켜야 한다.

따라서, 주행 중 고온에 의해 타이어 스틸고무와 고무사이의 계면 접착력이 감소되지 않도록 고무조성물 측면에서 보면 스틸코드/고무 사이의 계면 접착력을 향상시켜야 하는데, 특정 고체물질이 피착제에 강하게 접착되기 위해 우선 이들이 잘 적시도록 피착제의 표면에너지가 높아야 하고, 피착제의 표면에는 고체물질의 성분들과 화학결합, 수소결합, 극성결합, 또는 acid-base interaction 등과 같은 강한 결합을 일으킬 수 있는 기능기가 존재하여야 한다.

이를 위해 고무의 가황 공정에 혼입되는 황이 고무사슬을 연결시켜주고 남은 양이 스틸코드와 결합함으로써 강한 결합을 형성시킬 수 있다.

그러나 폴리올레핀을 비롯한 대부분의 고분자 소재들은 표면에너지가 낮은 편이며 반응성도 거의 없기 때문에 접착력이 떨어지는 문제점을 안고 있다.

고분자 소재들의 표면에너지와 반응성을 높이기 위한 노력은 오래전부터 시작되어 화학처리 등 여러 가지 방법들이 이용되어 왔으나, 최근에는 화염처리, 코로나처리,플라즈마 처리와 같은 건식방법에 보다 많은 관심이 집중되고 있다.

화염이나 코로나 방전 처리는 주로 고분자 소재들의 표면을 산화시키는 방법이라 볼 수 있다. 따라서, 산화물 이외의 기능기를 도입하기가 어렵다. 또한 각종 산화물들이 동시에 생성되므로 원하는 특정 산화물 한 가지만을 도입할 수가 없다.

한편, 플라즈마처리(고분자물질이 생성되지 않는 저온 플라즈마)의 경우에는암모니아와 같이 산소가 포함되어 있지 않는 기체를 사용하면 산화물 이외의 기능기도 도입할 수가 있다. 하지만, 특정기능기 한가지만을 선택적으로 도입할 수 없기는 마찬가지이다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 기존 타이어의 물성을 유지, 향상시키면서 타이어 스틸코드 표면에 Cu-S의 결합을 갖게 되어 타이어 가류시 고무의 황과 결합시키는 방법을 제공함으로써 접착특성이 향상된 타이어 제품을 생산가능토록 하는데 있다.

이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명을 위해 사용된 기술인 플라즈마 중합은, 기체 및 유기 증기들이 저압 상태에서 플라즈마로 전환될 때 고분자 물질이 생성되면서 주위의 고체 표면에 박막의 형태로 입혀지는 현상을 이용하는 플라즈마 공정 중의 한가지이다.

상기의 플라즈마 중합에 의해 형성된 플라즈마 고분자 박막은 또한 플라스틱에 들어있는 각종 첨가제들이 밖으로 확산되어 나오는 것을 막는데 효과적이며, 스틸코드의 부식방지 효과도 뛰어나다.

이러한 플라즈마 중합장치는 챔버(Chamber) 내부로 아르곤가스와 황화수소가스를 동시에 주입함으로써 스틸코드 표면을 활성화시키면서 짧은 시간내에 표면에황동증착을 할 수 있다.

대단히 적은 에너지와 비용으로 스틸코드의 배합고무의 접착력을 향상시키면서 배합고무내의 블루밍(blooming)을 방지할 수 있는 폭넓은 효과를 얻을 수 있게 된다.

플라즈마 중합 방법은 기존의 중합들과는 달리 고분자 합성보다는 박막 제조 및 고체의 표면개질에 적합한 기술이며, 0.01㎛ 두께의 초박막일지라도 아무런 흠이 없이 균일하게 코팅할 수 있다. 또한 코팅된 박막의 접착력이 우수하며, 건식방법이므로 용매에 의한 환경 오염이 없고, 에너지 소비량이 적어 경제적이다.

플라즈마 중합을 이용하면 상기의 화염처리, 코로나처리,플라즈마 처리와 같은 건식방법의 문제점을 해결할 수가 있는데, 표면에 Cu-S 결합을 도입함으로써 타이어를 가류할 경우 타이어 고무쪽에 함유된 황 성분과 스틸 코드표면이 결합을 함으로써 접착력을 향상시키고 배합 고무내에 포함된 황함유량을 줄일 수 있다. 이는 배합고무에서 황에 의한 블루밍(Blooming)이 발생하는 경우를 최소화시키는데 일조하게 된다.

따라서, 표면에 선 가교를 형성할 수 있는 표면을 증착시킨다면 플라즈마 고분자를 입힐 경우에는 접착제를 사용하지 않고도 높은 접착력을 가질 수가 있다.

일반적으로 고분자소재들은 금속이나 무기소재들에 비하여 조직이 치밀하지 못하기 때문에 수분 및 기체들의 투과성이 높은 편이다. 이는 고분자 소재들이 가지고 있는 가장 큰 취약점인데, 플라즈마 중합을 이용하면 이 문제를 극복할 수 있다.

이상의 설명에서처럼 기존 타이어의 물성을 유지, 향상시키면서 스틸코드와 배합고무와의 접착 특성이 향상된 타이어 제품을 생산하여, 자동차의 주행에 따른고온 분위기에서 스틸코드와 고무의 계면층간의 분리현상을 방지하여 주행중 박리현상에 의한 사고발생을 감소시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 타이어 스틸 벨트코드에 있어서,

   플라즈마 중합장치에 의해 챔버(Chamber) 내부로 아르곤가스와 황화수소가스를 동시에 주입함으로써 스틸코드 표면을 활성화시키는 단계;

   상기 활성화된 스틸코드 표면에 Cu-S을 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 스틸코드의 접착성 개선방법.
2. 타이어 스틸 벨트코드에 있어서,

   고무와 스틸코드의 접착력을 향상시키기 위해 플라즈마 중합장치에 의해 챔버(Chamber) 내부로 아르곤가스와 황화수소가스를 동시에 주입하여 활성화된 스틸코드 표면에 Cu-S를 증착시킨 타이어 스틸 벨트코드.