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아라미드 표면처리에 의한 실리콘/불소 고무와의 접착성 연구
Adhesion between Surfaces Treated with Aramid Fiber and Silicone/Fluorine Rubber 원문보기

한국섬유공학회지 = Textile science and engineering, v.55 no.5, 2018년, pp.349 - 355  

이재호 (다이텍연구원) ,  이재동 (다이텍연구원) ,  박성민 (다이텍연구원) ,  이종우 (백일)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The interfacial adhesion property between aramid and rubber is a very important factor when aramid is applied as a reinforcing material for automotive heat-resistant hoses. This study examined the improvement of interfacial adhesion between aramid and rubber by applying plasma and a coupling agent t...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 아라미드를 대기압 플라즈마 및 실란계 커플링제를 이용하여 표면처리하여 실리콘 고무와의 결합력을 상승시키기 위해 진행하였다. 플라즈마 처리 시간, 커플링제의 종류 및 처리 조건에 따른 아라미드의 특성을 SEM, AFM, XPS 등으로 분석하였으며, 아라미드 직물과 고무의 계면간 박리강도 분석을 통하여 고무와의 계면접착력 향상시키기 위한 최적 조건을 확립하였다.
  • 하지만 기존의 연구들은 아라미드 보강 고무 복합재의 제조 및 처리 조건에 따른 고무와의 계면접착력에 대한 언급되지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 아라미드 직물에 대기압 플라즈마 및 실란 커플링제 처리 조건에 따른 보강재의 특성 및 고무와의 계면접착력을 분석하여 터보차저 엔진용 고압 내열호스의 내구성을 향상시키는데 중점을 두고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
실란 커플링제의 역할은 무엇인가? 또한 실란 커플링제는 한 분자에 유기와 무기 두 개의 서로 다른 관능기를 가지고 있는 실리콘 기반 물질로써 유리, 금속과 같은 무기 소재와 접착제, 유기 고분자, 코팅제 등과의 서로 다른 물질들의 결합을 돕는 역할을 한다. 특히 NBR에 실리카 입자를 분산할 때 실란 커플링제를 처리하여 기계적 물성을 향상시키는 연구가 주로 이뤄지고 있다 [5−8].
터보차저 엔진은 어떻게 운용되는가? 터보차저 엔진은 배기가스의 힘으로 내부 터빈을 돌려 외부의 신선한 공기를 연소실에 강제로 밀어 넣는 메커니즘으로 운용되며, 자동차에 탑재되어지는 터보차저는 종류에 따라 일반적으로 10−30만 rpm이 회전하는데 일반적인 내연기관의 엔진이 1만 rpm 수준이 넘지 않는 걸 감안한 다면 터보차저 엔진의 내부 회전속도는 일반적 내연기관에 비해 수십 배 높은 수준이다. 이러한 환경 하에서 유체를 이송하는 호스의 내구성은 매우 중요한 역할을 하며, 내압 성능을 향상시키기 위해 호스의 외층(outer tube)와 내층 (inner tube)간에 보강재를 배치하여 적용하는 추세이다.
상용압력이 7MPa 이상인 터보차저 엔진 설계 시 호스의 내구성을 위해 어떤 재료를 사용하는가? 이러한 환경 하에서 유체를 이송하는 호스의 내구성은 매우 중요한 역할을 하며, 내압 성능을 향상시키기 위해 호스의 외층(outer tube)와 내층 (inner tube)간에 보강재를 배치하여 적용하는 추세이다. 특히 상용압력이 7 MPa 이상의 것을 고압 호스라 칭하며 이들의 설계 시 고강도의 섬유소재인 아라미드, 고강력 폴리에스터, 나일론 직물 혹은 편물을 보강재로 적용하고 있다. 때문에 내 외층의 실리콘 및 실리콘 불소 공중합체 고무와의 강한 화학적인 결합을 통한 내구, 내후성의 증대가 매우 중요한 요소이다.
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참고문헌 (15)

  1. S. M. Park, I. J. Kwon, M. S. Kim, S. S. Kim, J. Y. Choi, and J. H. Yeum, “Surface Modification Effect and Mechanical Property of para-Aramid Fiber by Low-temperature Plasma Treatment”, Textile Coloration and Finishing, 2012, 24, 131-137. 

  2. J. H. Sim, J. Y. Kim, T. K. Kim, and J. S. Bae, “Surface Modification Effect and Mechanical Property of Para-aramid Fiber by Low-temperature Plasma Treatment(2)”, Textile Coloration and Finishing, 2015, 27, 18-26. 

  3. B. Park and K. Koo, “Properties of Silicone-coated Fabric for Membrane Treated by Oxygen Low Temperature Plasma”, Textile Coloration and Finishing, 2011, 23, 195-200. 

  4. T. S. Lee, B. S. Kim, H. N. Choi, K. Y. Lee, and S. G. Lee, "Interfacial Adhesion Properties of Plasma Treated Aramid Fiber with Chloroprene Rubber", Text. Sci. Eng., 2010, 47, 205-211. 

  5. Y. S. Lee, K. S. Hwang, J. C. Lee, T. G. Kim, and K. R. Ha, "Effect of TESPT Silane Coupling Agent on Mechanical Properties of Precipitated Silica Filled NBR Compound for Oil Seal", Elastomer. Compos., 2011, 46, 45-53. 

  6. K. J. Kim and J. L. White, "TESPT and Different Aliphatic Silane Treated Silica Compounds Effects on Silica Agglomerate Dispersion and on Processability During Mixing in EPDM", J. Ind. Eng. Chem., 2001, 7, 50-57. 

  7. L. A. E. M. Reuvekamp, J. W. ten Brinke, P. J. van Swaaij, and J. W. M. Noordermeer, "Effects of Time and Temperature on the Reaction of TESPT Silane Coupling Agent During Mixing with Silica Filler and Tire Rubber", Rubber Chem. Technol., 2002, 75, 178-198. 

  8. H. Ismail, A. Rusli, and A. A. Rashid, "Maleated Natural Rubber as a Coupling Agent for Paper Sludge Filled Natural Rubber Composites", Polymer Testing, 24, 2005, 856-862. 

  9. C. Jia, P. Chen, W. Liu, B. Li, and Q. Wang, "Surface Treatment of Aramid Fiber by Air Dielectric Barrier Discharge Plasma at Atmospheric Pressure", Appl. Surface Sci., 2011, 257, 4165-4170. 

  10. E. P. Plueddemann, "Chemistry of Silane Coupling Agents", Springer, Boston, MA, 1991. 

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  12. Z. Peng, Y. Yang, J. Luo, C. Nie, L. Ma, C. Cheng, and C. Zhao, "Nanofibrous Polymeric Beads from Aramid Fibers for Efficient Bilirubin Removal", Biomater. Sci., 2016, 4, 1392-1401. 

  13. J. R. Brown and Z. Mathys, "Plasma Surface Modification of Advanced Organic Fibres: Part V. Effects on the Mechanical Properties of Aramid/phenolic Composites", J. Mater. Sci., 1997, 32, 2599-2604. 

  14. M. V. de Souza, S. N. Monteiro, and J. R. M. d'Almeida, "Effect of the Shear and Coupling Elements of the Aij and Dij Matrices on the Impact Behavior of Glass, Aramid and Hybrid Fabric Composites", Compos. Struct., 2006, 76, 345-351. 

  15. R. J. M. Borggreve and R. J. Gaymans, "Impact Behaviour of Nylon-rubber Blends: 4. Effect of the Coupling Agent, Maleic Anhydride", Polymer, 1989, 30, 63-77. 

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