KR20080061900A - 고무접착력이 우수한 스틸코드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어, 고압호스, 콘베이어 벨트등의 고무 제품 보강용 스틸코드에 관한것으로서, 강선에 순차적으로 구리 및 아연을 도금할 때 나노 소재로 널리 쓰이는 탄소나노소재를 아연 도금액 속에 분산시켜 아연 도금시 전기영동 효과에 의해 동시 도금되게 하여 제조한 탄소나노소재가 함유된 스틸코드임.

본 발명의 스틸코드는 황동도금층내 탄소나노소재로 인하여 고무접착력과 고무 커버리지가 향상된다.

고무제품 보강용 스틸코드, 강선, 구리도금, 아연도금, 탄소나노소재, 고무접착력.

Description

고무접착력이 우수한 스틸코드{Steel cord of a good adhesive strength with rubber}

도면 1은 본 발명에서 탄소나노소재와 아연을 동시에 전기도금하는 방법을 예시하는 도면.

도면 2는 기존의 구리, 아연 전기도금하는 방법을 예시하는 도면.

스틸코드(steel cord)는 차량의 타이어 및 공업용 벨트를 비롯한 각종 고무 제품의 보강용으로 사용되는 여러 종류의 보강재 중에서 강도, 모듈러스, 내열성, 열전달율, 내피로성 및 고무 접착성 등이 우수하므로 타이어 보강재로 특히 널리 사용되고 있으며 또한 그 사용량이 날로 증가하는 추세에 있다.

최근에는 자동차의 하중을 견디고 고속 주행시의 안정성을 위하여 타이어의 밸트와 카카스에 황동도금된 스틸코드를 사용하고 있다.

타이어 보강재로 사용하는 스틸코드는 고무와의 접착이 쉽고 강력한 접착을 유지하기 위해 동(Cu)과 아연(Zn)의 중량비 62대 38이나 70대 30인 황동을 강선 표면에 얇게 피막하여 사용하는 것이 일반적이다.

그러나 황동피막 표면에 수분이나 산소가 작용하면 ZnO 또는 Zn(OH)2층이 형성되어 고무와의 접착력을 방해하므로 치명적이 악영향을 줄 수 있다.

이점 때문에 표면에 파라니트로아닐린(Paranitroaniline)을 도포하여 사용하는 기술이 한국 특허 제 66094 호에 개시되어 있으나, 상기 약품은 인체에 유해하여 상용화가 어려운 기술로 판명되었다. 최근에는 실란(미국특허 제6,261,638호)이나 플라즈마 처리 기술(미국특허 제5,783,641)을 이용하는 방법이 개발되기도 하였으나, 현재까지는 접착력 하락의 문제점을 충분히 해결하지 못한 실정이다.

또한, 벤조트리아졸(Benzotriazole)계 화합물과 사이클로헥실아민 보레이트(Cyclohexylamine Borate)계 화합물을 각각 또는 혼합하여 알코올에 용해한 후 스틸코드 표면에 코팅하는 방법이 미국특허 제4,283,460호에 제시되었으나 벤조트리아졸계 화합물 특성에 의한 표면 청정도 유지를 제외한 초기 및 노화접착력에 오히려 역효과를 나타내는 문제점을 가지고 있어 접착력 향상을 위한 충분한 해결책은 되지 않고 있다. 그리고 무엇보다 고무와 황동의 접착력은 Cu와 S의 이온결합에 의한 것으로 그 이상의 접착력을 가지도록 하는데는 한계를 가지고 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결함과 동시에 종래의 스틸코드의 고무접착력의 한계를 극복한 것으로서 본 발명은 탄소나노소재를 강선 황동도금층 표면에 포함시켜서 고무와의 접착력을 향상 시킨 타이어보강재용 스틸코드를 제공하는데 기술적 과제를 두고 있다.

이하 본 발명을 도면에 의하여 상세히 설명한다.

도 1은 아연도금조내에서 아연과 함께 탄소나노재료가 전기영동효과에 의하여 도금되는 현상을 나타낸것이다.

도 2는 통상적인 구리-아연 복합도금방법을 나타낸 것이다.

본 발명에 의한 스틸코드는 복합도금 강선을 신선한 강선필라멘트로 구성되어 있다.

상기 복합도금강선은 다음과 같이 제조된다.

탄소함량이 0.7~0.9중량%의 스틸와이어코드를 신선한후 900~1100℃로 열처리(patenting)한 다음에 상기 강선표면을 통상의 방법과 같이 구리로 도금하고 다시 아연으로 복합도금한다.

복합도금할때, 본 발명에서는 밀도가 1.8~2.2g/㎤이고 준금속(semimetal)성질을 가진 탄소나노소재를 황산아연도금용액내에 균일하게 혼합시켜서 전기도금하면 전기영동효과에 의하여 복합도금층에 탄소나노소재가 존재하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 스틸코드는 복합도금층에 함유되어있는 탄소 성분이 고무의 탄소 성분과 공유결합을 일으키므로 고무와의 접착력이 향상되는 것이다.

본 발명에 있어서 탄소나노소재를 황산아연도금용액에 투입하기전에 초음파처리를 통하여 충분하게 분산 시키는 것이 매우 중요하다.

표1은 본 발명과 종래기술에 따른 스틸코드를 비교한 것으로, 구리 60~70%와 아연 40~30%의 중량 비율로 되어있는 황동도금 스틸코드의 물리적 특성을 나타낸 것이다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 아래의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 청구범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

1) 실시예 1

탄소함량이 0.82중량%, 직경이 5.5mm인 스틸와이어로드를 신선한 후 1000℃로 열처리 후에 도 1에 도시한 바와 같이 전기도금법으로 구리를 도금하고 아연도금 실시시 황산아연 도금액내에 탄소나노소재를 분산하여 교반시키면서 전기 도금을 실시하고 그 후 열 확산을 통해 황동 도금층을 생성 시킨후 직경 0.25mm까지 최종신선을 하여 강선 필라멘트를 준비하고 2+2구조의 스틸코드를 생산하여 그 물성을 시험한 결과를 [표1]에 나타내었다.

2) 비교예 1

탄소함량이 0.82중량%, 직경이 5.5mm인 스틸와이어로드를 신선한 후 1000℃로 열처리 후에 도 2에 도시한 바와 같이 전기도금법으로 순차적으로 구리 및 아연도금을 실시한 후 열 확산을 통해 황동 도금층을 생성 시킨후 직경 0.25mm까지 최종신선을 하여 강선 필라멘트를 준비하고 2+2구조의 스틸코드를 생산하여 그 물성을 시험한 결과를 [표1]에 나타내었다.

*고무 피복율

- 몰드 고무로부터 코드를 분리한 후 코드 표면에 남아 있는 고무의 중량을 측정하여 %로 나타냄

본 발명에 의한 스틸코드는 황동 도금층에 탄소나노소재가 포함된 강선 필라멘트로 제조된 것이므로, 타이어에 적용시 기존 스틸코드에 비하여 고무접착력과 고무피복율(coverage)의 향상을 가져올 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 강선 필라멘트로 되어있는 스틸코드로서, 상기 강선 필라멘트의 황동 도금층에 탄소나노소재가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 고무접착력이 우수한 스틸코드.
2. 제1항에 있어서, 탄소나노소재는 밀도가 1.8 ~ 2.2g/㎤ 임을 특징으로 하는 고무접착력이 우수한 스틸코드.

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