KR20110000202A - 고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법 - Google Patents

고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110000202A
KR20110000202A KR1020090057598A KR20090057598A KR20110000202A KR 20110000202 A KR20110000202 A KR 20110000202A KR 1020090057598 A KR1020090057598 A KR 1020090057598A KR 20090057598 A KR20090057598 A KR 20090057598A KR 20110000202 A KR20110000202 A KR 20110000202A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rubber
reinforcement
plasma
molded article
treated
Prior art date
Application number
KR1020090057598A
Other languages
English (en)
Inventor
이재웅
전옥화
조동련
준 박
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Priority to KR1020090057598A priority Critical patent/KR20110000202A/ko
Publication of KR20110000202A publication Critical patent/KR20110000202A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/005—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/14—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/02—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising combinations of reinforcements, e.g. non-specified reinforcements, fibrous reinforcing inserts and fillers, e.g. particulate fillers, incorporated in matrix material, forming one or more layers and with or without non-reinforced or non-filled layers
    • B29C70/021—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/14—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment
    • B29C2059/145—Atmospheric plasma
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2021/00—Use of unspecified rubbers as moulding material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Tyre Moulding (AREA)

Abstract

본 발명은 간단하고 친환경적인 처리 공정으로, 타이어 등의 고무 성형품에 대해 보다 향상된 접착력을 나타내는 타이어 코오드 등의 고무 보강재를 제공할 수 있게 하는 고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 고무 보강재의 제조 방법은 고분자 섬유 또는 필름을 포함하는 고무 보강재의 표면을 산소 또는 공기의 플라스마로 처리하는 단계; 및 상기 고무 보강재를 레소시놀-포름알데히드-고무 라텍스(RFL) 접착제로 처리하는 단계를 포함한다.
고무 보강재, 접착력, 플라스마, 고무 성형품

Description

고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법{PREPARATION METHOD OF REINFORCEMENT MEMBER FOR RUBBER, RUBBER ARTICLE AND ITS PREPARATION METHOD USING THEREOF}
본 발명은 고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 간단하고 친환경적인 처리 공정으로, 타이어 등의 고무 성형품에 대해 우수한 접착력을 나타내는 타이어 코오드 등의 고무 보강재를 제공할 수 있게 하는 고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
이전부터 타이어, 고무 벨트, 컨베이어 벨트 또는 호스 등의 고무 성형품에는, 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트 등), 폴리아미드(나일론 등), 셀룰로오스(레이온 등) 또는 폴리비닐알코올 등의 고분자 섬유 또는 필름으로 이루어진 고무 보강재가 널리 사용되고 있다. 이러한 고무 보강재의 대표적인 예로서 타이어에 적용되는 타이어 코오드를 들 수 있다.
그런데, 이러한 고무 보강재를 이루는 고분자 섬유 등은 대체로 고무와의 접착성이 좋지 않다는 단점이 있다. 이 때문에, 이전부터 레소시놀-포름알데히드-고 무 라텍스(RFL) 수지(접착제)를 사용하여, 상기 고분자 섬유로 이루어진 고무 보강재와 타이어 등의 고무 성형품을 접착시키는 방법이 널리 적용되어 왔다.
그러나, 상기 고분자 섬유는 대체로 표면이 소수성을 띄기 때문에 상기 RFL 수지가 충분히 침투하여 우수한 접착력을 나타내기 어렵다. 이로 인해, 상기 RFL 수지만으로는 상기 고분자 섬유 등으로 이루어진 고무 보강재와 고무 성형품 간의 충분한 접착력을 얻기가 용이치 않았다.
이 때문에, 이전에는 주로 파라 클로로페놀계 RF수지(PEXUL) 등을 사용해 고무 보강재의 표면을 1차 처리하거나, 에폭시 화합물 등을 사용해 고무 보강재의 표면을 1차 처리한 후, 이를 다시 RFL 수지 등으로 2차 처리하는 방법이 적용되었다.
그러나, 상기 파라 클로로페놀계 RF수지(PEXUL) 등을 사용하는 방법에서는, 이의 주용매로서 유해 물질인 암모니아수가 다량 사용되기 때문에, 별도의 정화 시설이 필요하고 환경 오염 등을 야기할 수 있는 등의 문제점이 있었다.
또한, 상기 에폭시 화합물 등을 사용하는 방법에서도, 이러한 에폭시 화합물 등에 의한 환경 오염이 발생할 수 있고, 또한, 고무 보강재 상의 접착층(즉, 에폭시 화합물 등을 이용한 표면 처리층)이 지나치게 딱딱해져 고무 보강재의 스티프니스가 높아지고 유연성이 저하되는 등의 문제점이 있었다.
부가하여, 상술한 종래 기술에서는 고무 보강재에 대해 별도의 화합물을 사용한 2 단계의 표면 처리 공정을 진행하여야 하므로, 고무 보강재의 제조 공정이 비교적 복잡해지는 등의 단점도 있었다.
이에 본 발명은 보다 간단하고 친환경적인 처리 공정으로도 고무 성형품에 대해 우수한 접착력을 나타내는 고무 보강재의 제공을 가능케 하는 고무 보강재의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 상기 고무 보강재의 제조 방법을 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
이에 본 발명은 고분자 섬유 또는 필름을 포함하는 고무 보강재의 표면을 산소 또는 공기의 플라스마로 처리하는 단계; 및 상기 고무 보강재를 레소시놀-포름알데히드-고무 라텍스(RFL) 접착제로 처리하는 단계를 포함하는 고무 보강재의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 방법으로 제조된 고무 보강재를 고무 성형품에 접착시키는 단계를 포함하는 고무 성형품의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 고무 보강재가 접착되어 있는 고무 성형품을 제공한다.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
발명의 일 구현예에 따라, 고분자 섬유 또는 필름을 포함하는 고무 보강재의 표면을 산소 또는 공기의 플라스마로 처리하는 단계; 및 상기 고무 보강재를 레소시놀-포름알데히드-고무 라텍스(RFL) 접착제로 처리하는 단계를 포함하는 고무 보강재의 제조 방법이 제공된다.
본 발명자들의 실험 결과, 고분자 섬유 또는 필름을 포함하는 타이어 코오드 등의 고무 보강재 표면을 산소 또는 공기의 플라스마로 처리하면, 이러한 고무 보강재의 표면이 산소 라디칼 등에 의해 산화되어 친수성을 띄게 개질될 수 있음이 확인되었다.
이러한 표면 처리 및 친수성 개질 후에, 상기 고무 보강재를 RFL 접착제(수지)로 처리한 결과, 상기 RFL 접착제가 고무 보강재의 표면에 충분히 침투하여 타이어 등의 고무 성형품과 우수한 접착력을 나타낼 수 있음이 확인되었다.
특히, 상기 고무 보강재를 산소 또는 공기 플라스마로 표면 처리한 후 RFL 접착제로 처리한 결과, 이를 에폭시 화합물 및 RFL 접착제로 2 단계로 처리한 경우와 유사하거나 오히려 더욱 우수한 정도로, 고무 성형품과의 뛰어난 접착력을 나타냄이 확인되었다.
따라서, 위 발명의 일 구현예에 따른 제조 방법에 의하면, 에폭시 화합물 등의 오염 유발 물질의 사용없이, 간단한 플라스마 처리 공정만으로도, 타이어 등의 고무 성형품과의 우수한 접착력을 나타내는 고무 보강재, 예를 들어, 타이어 코오드 등의 제공이 가능해 진다.
한편, 상기 발명의 일 구현예에 따른 고무 보강재의 제조 방법에서는, 상기 고무 보강재의 표면을 100 내지 500W의 플라스마 파워로 플라스마 처리할 수 있고, 바람직하게는 240 내지 360W의 플라스마 파워로 처리할 수 있다. 상기 플라스마 처리 공정의 파워가 지나치게 낮아지면, 상기 플라스마 처리 공정에 따른 고무 보강재 표면의 친수성 개질 효과가 거의 나타나지 않을 수 있고, 이 때문에 RFL 접착제로 처리된 고무 보강재와 고무 성형품 간의 접착력이 충분치 않을 수 있다. 반대로 상기 플라스마 파워가 지나치게 높아지면, 추가적인 표면 개질 효과 또는 접착력 향상 효과가 거의 없을 뿐 아니라, 오히려 고무 보강재 표면에 가해지는 플라스마의 에너지가 너무 높아져 고무 보강재를 이루는 고분자 섬유 등의 표면 조직을 손상시킬 수 있다. 이 때문에, 고무 보강재와 고무 성형품 간의 접착력이나, 고무 보강재에 의한 고무 성형품의 보강 정도가 오히려 저하될 수 있다.
또한, 상기 고무 보강재의 제조 방법에서는, 상기 고무 보강재의 표면을 5 내지 300초 동안 플라스마 처리할 수 있고, 바람직하게는 100 내지 200초 동안 플라스마 처리할 수 있다. 상기 플라스마 처리 시간이 지나치게 짧아지면, 플라스마 처리에 따른 고무 보강재 표면의 친수성 개질 효과나, 고무 보강재와 고무 성형품 간의 접착력 향상 효과가 충분치 않을 수 있다. 반대로 상기 플라스마 처리 시간이 지나치게 길어지면, 추가적인 표면 개질 효과 또는 접착력 향상 효과가 거의 없을 뿐 아니라, 고무 보강재 표면에 가해지는 플라스마의 에너지가 높아져 그 표면 조직을 손상시킬 수 있다. 이 때문에, 고무 보강재와 고무 성형품 간의 접착력이나, 고무 보강재에 의한 고무 성형품의 보강 정도가 오히려 저하될 수 있다.
그리고, 상기 고무 보강재의 제조 방법에서, 상기 고무 보강재의 표면 처리에 적용되는 산소 또는 공기의 플라스마는 산소 또는 공기의 상압 플라스마로 될 수 있다. 상기 산소 또는 공기의 플라스마는 이를 이루는 기체 입자가 이온화되어 있고 전체적으로 전기적 중성을 유지하는 상태이며, 이온화된 정도가 비교적 낮고(예를 들어, 10-5 정도) 평균 온도가 상온에 가까운 저온 플라스마로 된다. 통상 이러한 저온 플라스마 처리 공정은 진공에 가까운 낮은 압력의 반응기에서 진행되지만, 본 발명자들의 실험 결과에 따르면, 상기 상압 플라스마를 적용하더라도 본 발명의 의도하는 접착력 향상 효과를 얻을 수 있음이 밝혀졌다. 이에 따라, 고무 보강재의 제조 공정의 양산성 및 실용성에 보다 기여할 수 있다.
한편, 상술한 발명의 일 구현예에 따른 고무 보강재의 제조 방법이 적용 가능한 고무 보강재의 재질이나 종류는 특히 한정되지 않으며, 이전부터 고무 벨트, 컨베이어 벨트, 고무 호스, 건축용 고무 성형품 또는 타이어 등의 다양한 고무 성형품의 보강을 위해 적용되던 임의의 고무 보강재의 제조를 위해 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 고무 보강재의 제조 방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르계 고분자, p-아라미드와 같은 방향족 폴리아미드계 고분자, 혹은 탄소섬유 등을 이루는 탄소계 물질 등의 다양한 재질의 고분자 섬유 또는 필름 등을 포함하는 고무 보강재에 적용될 수 있다.
또한, 고무 보강재의 종류도 특히 한정되지 않으며, 타이어의 보강을 위해 적용되던 타이어 코오드나, 기타 고무 벨트용 보강재, 컨베이어 벨트용 보강재, 고무 호스용 보강재, 건축용 고무 보강재와 같이, 고무 벨트, 컨베이어 벨트, 고무 호스 또는 건축용 고무 성형품 등의 보강을 위해 적용되던 임의의 고무 보강재의 제조를 위해 적용될 수 있다.
이렇게 다양한 재질 또는 종류의 고무 보강재의 제조를 위해 적용되어, 타이어 코오드 등의 고무 보강재를 우수한 접착력으로 타이어 등의 고무 성형품에 접착시킬 수 있고, 이에 따라, 상기 고무 보강재를 이용한 고무 성형품의 바람직한 보강 효과를 얻을 수 있다. 다만, 상기 고무 보강재의 제조 방법은, 적합하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등으로 이루어진 타이어 코오드에 적용될 수 있고, 이로부터 타이어에 대해 우수한 접착력을 가지면서 타이어의 바람직한 보강이 가능한 타이어 코오드가 제공될 수 있다.
한편, 플라스마로 표면 처리되기 전의 고무 보강재, 즉, 고분자 섬유 또는 필름을 포함하는 타이어 코오드 등의 고무 보강재는 이를 이루는 재질이나 이의 구체적인 형태, 용도 및 종류에 따라, 통상적인 제조 방법에 의해 얻어질 수 있다.
또한, 상기 고무 보강재의 제조 방법에서는, 이러한 고무 보강재의 표면을 상술한 조건 하에 플라스마로 처리하여 친수성으로 개질시킨 후에, 상기 고무 보강재를 레소시놀-포름알데히드-고무 라텍스(RFL) 접착제로 처리하게 된다. 그 결과, 친수성으로 개질된 고무 보강재의 표면에 RFL 접착제가 효과적으로 침투하여 이러한 고무 보강재와 고무 성형품 간의 우수한 접착력이 나타날 수 있다.
이러한 접착제의 처리 공정에서, 상기 RFL 접착제로는 이전부터 타이어 코오드 등의 각종 고무 보강재의 제조에 일반적으로 사용되던 것을 별다른 제한없이 사용할 수 있다. 즉, 상기 RFL 접착제는 통상적인 구성에 따라 레소시놀, 포름알데히드 및 고무 라텍스 등의 반응으로 얻어진 RFL 수지가 용제에 용해된 것으로 될 수 있는데, 이때, 상기 고무 라텍스로는, 예를 들어, 비닐피리딘계 라텍스를 사용할 수 있다.
또한, 상기 RFL 수지는 레소시놀의 5 내지 35 중량%, 포름알데히드의 2 내지 10 중량% 및 고무 라텍스, 예를 들어, 비닐피리딘계 라텍스의 60 내지 90 중량%를 반응시켜 얻어진 것으로 될 수 있다. 그리고, 이러한 RFL 수지를 수용매 또는 유기 용매, 예를 들어, 물, 메틸이소부틸케톤, 자일렌, 에틸벤젠 또는 메틸에틸케톤이나 이들 중에 선택된 2종 이상의 혼합 용매 등에 용해시켜 RFL 접착제를 얻을 수 있으며, 상기 RFL 수지의 농도는 15 내지 30 중량%의 농도로 될 수 있다.
한편, 상기 고무 보강재의 제조 방법에서, 이러한 RFL 접착제는 통상적인 공정 조건 및 방법에 따라 상기 고무 보강재에 처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 고무 보강재가 타이어 코오드 등으로 되는 경우, 통상적인 딥액 처리 공정에 따라, 상기 고무 보강재를 RFL 접착제 등이 포함된 딥액으로 처리한 후 건조 및 열처리하는 방법으로, 상기 접착제 처리 공정을 진행할 수 있다. 이때, 건조 또는 열처리 공정 등의 진행 조건 역시 일반적인 조건에 따른다.
이렇게 플라스마 처리 및 RFL 접착제 처리 공정을 거친 고무 보강재는 친수성으로 개질된 표면에 RFL 접착제가 잘 침투할 수 있고, 이러한 RFL 접착제가 타이어 등의 고무 성형품과의 우수한 접착력을 나타내어, 결국, 상기 고무 성형품과의 뛰어난 접착력을 나타낼 수 있다. 따라서, 이러한 타이어 코오드 기타 고무 보강재를 사용하여 타이어 등의 고무 성형품을 효과적으로 보강할 수 있다.
특히, 상술한 고무 보강재의 제조 과정에서는, 에폭시 화합물 등 별도의 오 염 유발 물질을 사용하지 않고도 상기 고무 보강재와 고무 성형품 간의 우수한 접착력을 얻을 수 있으므로, 상기 고무 보강재의 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 친환경적인 공정을 담보할 수 있다. 또한, 상기 에폭시 화합물 등의 처리 없이 RFL 접착제만으로 상기 고무 보강재를 처리함에 따라, 고무 보강재 상의 접착층이 지나치게 딱딱해지거나, 고무 보강재의 스티프니스가 높아지고 유연성이 저하되는 등의 단점 또한 크게 줄일 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 방법으로 제조된 고무 보강재가 접착되어 있는 고무 성형품 및 이의 제조 방법이 제공된다. 이러한 고무 성형품은 타이어 코오드 등의 고무 보강재가 적용되는 고무 벨트, 컨베이어 벨트, 고무 호스, 건축용 고무 성형품 또는 타이어 등 다양한 고무 재질의 성형품으로 될 수 있다.
또한, 이러한 고무 성형품은 상기 고무 보강재를 접착시켜 얻어질 수 있으며, 이러한 접착 방법 또는 조건은 고무 성형품의 구체적인 종류, 재질 또는 형상이나 이와 접착되는 고무 보강재의 종류, 재질 또는 형상 등을 고려하여 당업자에게 자명하게 결정될 수 있다.
이러한 고무 성형품은 고무 보강재와 우수한 접착력을 나타낼 수 있고, 예를 들어, 상온 및 25kgf의 하중 하에서, 100mm/min의 조건으로 인장 실험을 하였을 때, 상기 고무 성형품과 고무 보강재 간의 최대 응력이 7.8 내지 10.6MPa, 보다 구체적으로, 8.3 내지 10.6MPa에 이르는 뛰어난 접착력을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 고무 성형품은 상기 고무 보강재에 의해 바람직하게 보강되어 우수한 물리적, 기계적 물성을 나타낼 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 에폭시 화합물 등의 오염 유방 물질의 사용없이, 간단한 플라스마 처리 공정만으로도, 고무 성형품과의 우수한 접착력을 나타내는 고무 보강재를 제조할 수 있게 하는 고무 보강재의 제조 방법이 제공된다.
따라서, 타이어 코오드 등의 고무 보강재의 제조 방법이 보다 단순화될 수 있고 친환경적으로 될 수 있으면서도, 우수한 접착력으로 타이어 등의 고무 성형품에 접착될 수 있는 고무 보강재의 제공이 가능해 진다.
이러한 고무 보강재, 예를 들어, 타이어 코오드 등을 이용하여 타이어 등의 고무 성형품을 바람직하게 보강할 수 있다.
이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 하기 실시예는 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐이며, 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
시험예 1: 표면 친수성 개질 정도 평가 (PET 필름)
폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자를 사용하여, 통상적인 연속 사출식 방법으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 제조하였다. 이러한 폴리에틸렌테레프탈레이 트 필름은 100㎛의 두께를 가지고 있었으며, 이 필름을 21 X 29.7cm의 크기를 갖도록 직사각형 형태로 커팅하여 시료로 사용하였다.
이러한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 표면에 산소 또는 공기의 상압 플라스마를 처리하였다.
먼저, 플라스마 파워를 128W, 260W, 309W 및 359W로 달리하면서, 30초간 산소의 상압 플라스마로 상기 필름 표면을 처리하였다. 이러한 플라스마 처리 전과 직후의 접촉각을 측정하였고, 플라스마 처리 후 30분, 60분, 90분, 120분, 150분 및 180분 경과 후의 접촉각을 각각 측정하여 도 1에 나타내었다.
이때, 접촉각은 상기 플라스마 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 표면에 물 한방울을 떨어뜨린 후, 필름 표면과 물방울이 이루는 각을 구하는 방법으로 측정하였다.
다음으로, 산소 대신 공기의 상압 플라스마를 사용하여, 마찬가지로 플라스마 파워를 124W, 248W, 308W 및 355W로 달리하면서, 30초간 상기 필름 표면을 처리하였다. 이러한 플라스마 처리 전과 직후의 접촉각을 측정하였고, 플라스마 처리 후 30분, 60분, 90분, 120분, 150분 및 180분 경과 후의 접촉각을 각각 측정하여 도 2에 나타내었다.
또한, 상기 공기의 상압 플라스마를 사용하여, 플라스마 처리 시간을 20초, 30초 및 40초로 달리하면서, 350W의 플라스마 파워로 필름 표면을 처리하였다. 이러한 플라스마 처리 전과 직후의 접촉각을 측정하였고, 플라스마 처리 후 30분, 60분, 90분, 120분, 150분 및 180분 경과 후의 접촉각을 각각 측정하여 도 3에 나타 내었다.
상기 도 1 내지 도 3을 참조하면, PET 필름 표면을 산소 또는 공기의 플라스마로 처리한 직후, 접촉각이 크게 감소되어 PET 필름 표면이 친수성으로 개질되었음이 확인되었다. 다만, 도 1 및 2를 참조하면, 플라스마 파워가 200W에 못 미칠 경우 접촉각의 감소 정도가 상대적으로 작을 뿐 아니라 시간의 경과에 따라 접촉각이 다시 감소하여 상기 PET 필름의 표면 친수성 개질 효과가 크지 않음이 확인되었다.
한편, 상술한 실험 결과를 통해, 플라스마 처리로 PET 필름의 표면이 친수성으로 개질될 수 있어, RFL 접착제가 효과적으로 침투할 수 있고, 이에 따라, 이러한 PET 필름이 타이어 등의 고무 성형품과 우수한 접착력을 나타낼 수 있음이 뒷받침되었다.
시험예 2: 표면 친수성 개질 정도 평가 (PET 섬유)
폴리에틸렌테레프탈레이트 고분자를 방사 속도 3000m/min으로 용융 압출하고, 연신비 2.8로 연신, 열고정 및 권취하여 섬도 1500데니어 및 필라멘트수 384의 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사를 제조하였다. 이러한 원사를 420TPM으로 Z연된 원사 2가닥을 동일 꼬임수의 S연으로 합연사하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 시료로 사용하였다.
이러한 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 40cm 크기로 잘라 그 표면에 산소 또는 공기의 상압 플라스마를 처리하였다.
먼저, 공기의 상압 플라스마를 사용하여, 플라스마 처리 시간을 10초, 20초, 30초, 60초, 90초 및 120초로 달리하면서, 350W의 플라스마 파워로 섬유 표면을 처리하였다. 이러한 PET 섬유의 한쪽 끝단을 100ppm 메틸렌블루 수용액에 1분간 담그어, 메틸렌 블루 수용액이 타고 올라간 높이를 측정하였으며, 이러한 측정 높이를 플라스마 처리되지 않은 PET 섬유의 측정 결과와 비교하여 도 4에 나타내었다.
또한, 산소의 상압 플라스마를 사용하여, 플라스마 처리 시간을 120초 및 300초로 달리하면서, 350W의 플라스마 파워로 섬유 표면을 처리하였다. 이러한 PET 섬유의 한쪽 끝단을 100ppm 메틸렌블루 수용액에 1분간 담그어, 메틸렌 블루 수용액이 타고 올라간 높이를 측정하였으며, 이러한 측정 높이를 플라스마 처리되지 않은 PET 섬유의 측정 결과와 비교하여 도 5에 나타내었다.
상기 도 4 및 5를 참조하면, PET 섬유 표면을 산소 또는 공기의 플라스마로 처리한 경우, 메틸렌블루 수용액이 타고 올라간 높이가 낮고 상대적으로 메틸렌블루로 염색된 PET 섬유 표면의 색갈은 진함이 확인되었다. 이는 플라스마 처리에 의해 PET 섬유 표면이 친수성으로 개질됨에 따라, 메틸렌블루 수용액이 PET 섬유 내로 보다 많이 침투하고, 그 결과, 상기 메틸렌블루 수용액이 타고 올라간 높이는 상대적으로 낮아졌기 때문으로 보인다. 즉, 이러한 실험 결과를 통해 플라스마 처리에 의해 PET 섬유 표면이 친수성으로 개질되었음이 확인되었다.
또한, 상술한 실험 결과를 통해, 플라스마 처리로 PET 필름의 표면이 친수성 으로 개질될 수 있어, 수용액, 더 나아가, RFL 접착제가 효과적으로 침투할 수 있고, 이에 따라, 이러한 PET 섬유가 타이어 등의 고무 성형품과 우수한 접착력을 나타낼 수 있음이 뒷받침되었다.
시험예 3: 고무와의 접착력 평가
접착력 평가를 위한 고무 시료를 다음과 같이 준비하였다. 먼저, 다음 표 1에 나타난 배합비로 각 성분을 배합하고, 몰딩하여 고무 시료를 제조하였다. 이때, 고무 시료의 크기는 75 X 75 X 12mm 였고, 무게는 약 9.8g 이었다.
[표 1]
Figure 112009038956026-PAT00001
상기 표 1에서, S-SBR 고무로는 Tufdene 3335 (Asahi Co., Ltd.)를 사용하였고, CBS는 N-시클로헥실-2-벤조티아졸술펜아미드를 지칭하며, DPG는 디페닐구아니딘을 지칭한다.
한편, 상기 고무 시료에 대한 접착력 평가를 위한 폴리에틸렌테레프탈레이트 타이어 코오드를 제조하였다. 이러한 폴리에틸렌테레프탈레이트 타이어 코오드는 시험예 2에 기재된 방법으로 합연사된 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 제조한 후, 후술하는 방법으로 플라스마 처리 및 접착제 도포 등을 진행해 제조하였다.
플라스마의 처리 조건을 달리하면서, 상기 합연사된 PET 섬유 표면에 산소 또는 공기의 상압 플라스마를 처리하였다. 이때, 플라스마의 처리 조건은 하기 표 2에 정리된 바와 같다. 계속하여, 상기 PET 섬유에 RFL 접착제를 도포하였다. 이때, RFL 접착제는 농도 50%의 Resorcinol와 Formaldehyde의 축합물 10 중량%을 알칼리 상태에 녹인 후, 농도 40%의 Latex 57 중량%, 물과 Formaldehyde 33 중량%를 사용해 얻었고, 이러한 접착제를 상기 PET 섬유의 4 중량%에 해당하는 양만큼 도포하고, 130℃에서 1분간 건조한 후 220℃에서 1분간 경화하는 방법으로 최종 PET 타이어 코오드를 제조하였다.
이러한 PET 타이어 코오드를 위 표 1과 같이 제조된 고무 시료에 접착시킨 후, 이에 대해, 인장시험기를 사용해 상온 및 25kgf의 하중 하에서, 100mm/min의 조건으로 인장 실험을 행하였다. 이때, 38mm 그립을 사용하였으며, 인장시험기로는 만능시험기로서 모델 Instron 3360 (Instron 사, 미국)를 사용하였다.
이러한 인장 실험 결과, PET 타이어 코오드와 고무 시료가 떨어질 때의 최대 응력을 측정하였고, 이러한 측정 결과를 하기 표 2에 정리해 표시하였다.
[표 2]
타이어 코오드 처리 조건 최대 응력(MPa)
실시예 1 플라스마 처리(공기, 350W, 180초) + RFL 접착제 10.59
실시예 2 플라스마 처리(공기, 350W, 240초) + RFL 접착제 10.59
실시예 3 플라스마 처리(공기, 500W, 120초) + RFL 접착제 9.95
실시예 4 플라스마 처리(공기, 500W, 180초) + RFL 접착제 8.99
실시예 5 플라스마 처리(산소, 350W, 180초) + RFL 접착제 10.11
실시예 6 플라스마 처리(산소, 350W, 240초) + RFL 접착제 8.35
실시예 7 플라스마 처리(산소, 500W, 120초) + RFL 접착제 9.31
실시예 8 플라스마 처리(산소, 500W, 180초) + RFL 접착제 8.99
비교예 1 에폭시 화합물 + RFL 접착제 8.99
상기 표 2를 참조하면, 플라스마로 표면 처리된 후 RFL 접착제로 처리된 PET 타이어 코오드는 고무 시료에 대해 우수한 접착력을 나타냄이 확인되었다. 특히, 이전의 공정에 따라 에폭시 화합물 및 RFL 접착제로 처리된 비교예 1과 비교하더라도 유사하거나 오히려 더욱 유사한 접착력을 나타냄이 확인되었다.
따라서, 위 실시예에 따라 에폭시 화합물 등의 사용없이도 간단하고 친환경적으로 타이어 코오드 등의 고무 보강재와 타이어 등의 고무 성형품의 접착력을 향상시킬 수 있음이 확인되었다.
부가하여, 실시예 1과 4, 또한 실시예 5, 6 및 8 등을 대비하면, 플라스마 파워가 360W를 넘어 높아지거나 처리 시간이 200초를 넘어 길어지는 경우, 오히려 접착력이 저하됨이 확인되었다. 이는 PET 섬유에 지나치게 많은 플라스마 에너지가 가해짐에 따라, 위 PET 섬유의 표면 조직 등을 손상시킴에 따른 것으로 보인다. 그리고, 이러한 접착력의 저하 정도는 공기 플라스마에 비해 산소 플라스마에서 조금 더 크게 나타나는데, 이는 공기 플라스마 중에 포함된 산소의 함량이 상대적으로 낮기 때문으로 보인다.
도 1은 시험예에서 플라스마 파워를 달리하면서 PET 필름의 표면을 산소 플라스마 처리한 후, PET 필름 표면의 친수성(접촉각) 변화를 시간에 따라 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 시험예에서 플라스마 파워를 달리하면서 PET 필름의 표면을 공기 플라스마 처리한 후, PET 필름 표면의 친수성(접촉각) 변화를 시간에 따라 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 시험예에서 처리 시간을 달리하면서 PET 필름의 표면을 공기 플라스마 처리한 후, PET 필름 표면의 친수성(접촉각) 변화를 시간에 따라 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 시험예에서 처리 시간을 달리하면서 PET 섬유의 표면을 공기 플라스마 처리한 후, PET 필름 표면의 친수성 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 시험예에서 처리 시간을 달리하면서 PET 섬유의 표면을 산소 플라스마 처리한 후, PET 필름 표면의 친수성 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

Claims (14)

  1. 고분자 섬유 또는 필름을 포함하는 고무 보강재의 표면을 산소 또는 공기의 플라스마로 처리하는 단계; 및
    상기 고무 보강재를 레소시놀-포름알데히드-고무 라텍스(RFL) 접착제로 처리하는 단계를 포함하는 고무 보강재의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 100 내지 500W의 플라스마 파워로 상기 고무 보강재의 표면을 처리하는 고무 보강재의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 240 내지 360W의 플라스마 파워로 상기 고무 보강재의 표면을 처리하는 고무 보강재의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 5 내지 300초 동안 상기 고무 보강재의 표면을 플라스마로 처리하는 고무 보강재의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 100 내지 200초 동안 상기 고무 보강재의 표면을 플라스마로 처리하는 고무 보강재의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 산소 또는 공기의 플라스마는 산소 또는 공기의 상 압 플라스마인 고무 보강재의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 고분자 섬유 또는 필름은 폴리에스테르계 고분자, 방향족 폴리아미드계 고분자 또는 탄소계 물질을 포함하는 고무 보강재의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 고무 보강재는 고무 벨트용 보강재, 컨베이어 벨트용 보강재, 고무 호스용 보강재, 건축용 고무 보강재 또는 타이어 코오드인 고무 보강재의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 접착제는 레소시놀의 5 내지 35 중량%, 포름알데히드의 2 내지 10 중량% 및 고무 라텍스 60 내지 90 중량%를 반응시켜 얻어진 RFL 수지를 포함하는 고무 보강재의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 접착제는 상기 RFL 수지가 15 내지 30중량%의 농도로 용해된 용액인 고무 보강재의 제조 방법.
  11. 제 1 항의 방법으로 제조된 고무 보강재를 고무 성형품에 접착시키는 단계를 포함하는 고무 성형품의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 고무 성형품은 고무 벨트, 컨베이어 벨트, 고무 호스, 건축용 고무 성형품 또는 타이어인 고무 성형품의 제조 방법.
  13. 제 1 항의 방법으로 제조된 고무 보강재가 접착되어 있는 고무 성형품.
  14. 제 13 항에 있어서, 고무 벨트, 컨베이어 벨트, 고무 호스, 건축용 고무 성형품 또는 타이어인 고무 성형품.
KR1020090057598A 2009-06-26 2009-06-26 고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법 KR20110000202A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090057598A KR20110000202A (ko) 2009-06-26 2009-06-26 고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090057598A KR20110000202A (ko) 2009-06-26 2009-06-26 고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110000202A true KR20110000202A (ko) 2011-01-03

Family

ID=43609082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090057598A KR20110000202A (ko) 2009-06-26 2009-06-26 고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110000202A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101851533B1 (ko) * 2017-11-16 2018-04-25 (주)에스코알티에스 플라즈마처리로 접착성이 향상된 탄성받침의 제조공법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101851533B1 (ko) * 2017-11-16 2018-04-25 (주)에스코알티에스 플라즈마처리로 접착성이 향상된 탄성받침의 제조공법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107366036B (zh) 一种石墨烯改性的氨纶纤维及其制备方法、应用
EP0006275B1 (en) A process for the treatment of aromatic polyamide fibers, which are suitable for use in construction materials and rubbers, as well as so treated fibers and shaped articles strengthened with these fibers
JP2012504515A (ja) 強化複合材料ならびにその製造方法および用途
EP1129125B1 (en) Process for producing an adhesive-treated polyester fiber cord
Peng et al. Influence of absorbed moisture on desizing of poly (vinyl alcohol) on cotton fabrics during atmospheric pressure plasma jet treatment
JP2012207326A (ja) ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維複合体およびその製造方法
SK732005A3 (sk) Spôsob úpravy textilných výstužných materiálov, scieľom zvýšiť adhéziu ku gumárenskej zmesi
JP2016176168A (ja) ゴム補強用コード
KR20110000202A (ko) 고무 보강재의 제조 방법, 이를 이용한 고무 성형품 및 이의 제조 방법
JP2006274528A (ja) ポリエステルタイヤキャッププライコードおよびその製造方法
JP2006274530A (ja) ゴムとの接着性の改善されたポリエステル繊維材料およびその製造方法
JP2000160479A (ja) 繊維用処理剤、繊維構造物の製造方法および産業資材用繊維材料
EP3259396B1 (de) Verfahren zur verbesserung der haftung zwischen einem verstärkungselement und einem elastomeren matrixmaterial
KR20110120751A (ko) 타이어 코오드의 제조 방법 및 타이어
EP4074798A1 (en) Adhesive composition
JP3891357B2 (ja) ゴム補強用ポリエステルコードおよびその製造方法
JPH0726415A (ja) 接着性の改良されたポリベンゾビスオキサゾール繊維及びその製造方法
EP3259122B1 (de) Verfahren zur herstellung eines reifens
KR101130061B1 (ko) 가공성 및 접착성이 우수한 전체 방향족 폴리아미드 섬유
CN114318882B (zh) 一种全生物降解janus织物的制备方法和应用
CN111592673A (zh) 预浸料及其制造方法
KR20030093950A (ko) 직물용 함침 및 결합제
JPH09176332A (ja) ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維とゴムとの接着方法
JP5080512B2 (ja) 補強用繊維の製造方法
JP4205526B2 (ja) ゴム補強用合成繊維コード

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application