[국가R&D연구보고서]유기탄성체와 금속과의 접착에서 접착계면 및 약한 경계층에 관한 연구 A study on the adhesion interphase and weak boundary layer for the adhesion between elastomer and metal원문보기
보고서 정보
주관연구기관
담양대학교
연구책임자
전경수
참여연구자
강웅일
,
이광우
,
김미희
보고서유형
최종보고서
발행국가
대한민국
언어
한국어
발행년월
2002-06
주관부처
과학기술부
과제관리전문기관
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion
등록번호
TRKO200900071925
사업명
기초과학연구사업>지역대학우수과학자
DB 구축일자
2013-04-18
키워드
접착성질.접착계면.약한 경계층.타이어.황동피복 스틸코드.가황조건.배합고무.오제전자분광기.원자분광기.adhesion properties.adhesion interphase.weak boundary layer.tire.brass-plated steel cord.cure condition.rubber compound.Auger electron spectroscopy.atomic force microscopy.
초록▼
가황조건의 변화가 황동피복 스틸코드와 배합고무간의 접착계면의 생성, 성장 및 변형에 미치는 영향과 약한 경계층에 미치는 영향을 연구하였다. 가황조건(시간과 온도)이 배합고무와 스틸코드간의 접착계면 및 약한 경계층과 관련한 연구를 수행하였다. 접착특성을 배합고무와 황동피복 스틸코드간의 가황직후 뿐 아니라 각종 노화후에 측정하고자 한다. 거시적인 측면에서 접착력, 고무의 부착정도 및 배합고무의 물성으로 조사하고, 미시적 측면으로 배합고무와 황동증착막 사이에 생기는 접착계면의 생성, 성장 및 변형을 오제전자분광기의 깊이별 조성 분포 및
가황조건의 변화가 황동피복 스틸코드와 배합고무간의 접착계면의 생성, 성장 및 변형에 미치는 영향과 약한 경계층에 미치는 영향을 연구하였다. 가황조건(시간과 온도)이 배합고무와 스틸코드간의 접착계면 및 약한 경계층과 관련한 연구를 수행하였다. 접착특성을 배합고무와 황동피복 스틸코드간의 가황직후 뿐 아니라 각종 노화후에 측정하고자 한다. 거시적인 측면에서 접착력, 고무의 부착정도 및 배합고무의 물성으로 조사하고, 미시적 측면으로 배합고무와 황동증착막 사이에 생기는 접착계면의 생성, 성장 및 변형을 오제전자분광기의 깊이별 조성 분포 및 주사식 전자현미경으로 조사하였다. 또한 가황조건의 변화가 황의 확산속도에 매우 큰 영향을 미치기 때문에 접착계면에 인접한 배합고무에 생기는 약한 경계층의 특성을 원자현미경의 force modulation technique을 이용하여 측정하였다. 또한 타이어제조에 실제로 사용되는 배합고무와 황동피복 스틸코드간에 생성된 접착계면도 표면분석기기를 사용하여 분석하였다. 가황조건(온도와 시간)이 배합고무와 황동피복 스틸코드간의 접착성질에 미치는 영향을 배합고무와 황동피복스틸코드간의 접착계면에 형성된 접착계면의 생성, 성장 및 변형과 약한 경계층과 더불어 조사하였다. 가황온도가 130 oC에서 190 oC로 증가시킴에 따라 가황직후의 뽑는 힘은 선형적으로 감소하였다. 고온에서 배합고무 자체의 가황이 빠르기 때문에 가황화합물의 확산이 억제되기 때문이다. 또한 고온에서는 접착계면에 ZnS층이 많이 형성되는데 이것은 접착계면에 구리황화물이 생성될 때 접착계면으로의 구리 확산을 억제하는 diffusion barrier 역할을 한다. 낮은 가황온도에서는 접착계면에서 심한 구리황화물의 성장과 심한 탈아연화 현상이 나타났다. 가황시간을 가황직후의 접착력은 $t_9_0$ 시간의 1/2까지는 급격히 증가하였으며, $t_9_0$ 시간까지는 서서히 증가하였으며 더 이상의 가황시간의 증가에서는 점차로 감소하였다. 가황시간이 길어짐에 따라 접착계면에 ZnS가 접착계면에 풍부하였는데 이것이 구리황화물로 이루어진 접착계면으로의 구리의 이동을 억제하는 역할을 하는 것으로 여겨진다. 습윤노화후의 접착성질은 가황시간이 $t_9_0$ 시간까지는 접착력이 향상되었다. 더 이상의 가황시간의 증가는 접착력이 하락되었다. 가황시간이 길어짐에 따라 구리황화물의 심한 성장과 심한 탈아연화 현상을 접착계면에서 나타났다. 짧은 가황시간에서는 접착계면에서 심한 구리황화물의 성장이 나타나지 않았으나, 습윤노화후에 ZnS층이 생성되었다. 또한 가황시간이 길어짐에 따라 접착층에 인접한 고무층에 약한 경계층이 심하게 생성되어 고무층의 파괴를 일으키는 원인이 된다. 적당한 가황조건에서의 좋은 배합고무의 물성과 접착계면에서의 구리황화물과 아연황화물의 적절한 생성이 접착성질의 안정과 밀접한 관련이 있다.
Abstract▼
The dependence of formation, growth and deformation of adhesion interphase between rubber compound and brass-plated steel cord upon cure condition were studied. Also, effect of cure condition on the weak boundary layer was investigated. The effect of cure condition (temperature and time) on adhesion
The dependence of formation, growth and deformation of adhesion interphase between rubber compound and brass-plated steel cord upon cure condition were studied. Also, effect of cure condition on the weak boundary layer was investigated. The effect of cure condition (temperature and time) on adhesion interphase and weak boundary layer was studied. The adhesion properties both after cure and aging treatment for adhesion samples were measured. In macroscopic adhesion views, adhesion force, rubber coverage of adhesion samples and physical property of vulcanizates were measured. In microscopic adhesion views, the formation, growth and deformation of adhesion interphase between rubber compound and brass film on glass were determined with depth profile of AES and SEM. Because the cure condition affects significantly the diffusion rate of sulfur, weak boundary layer formed adjacent adhesion interphase was determined by force modulation technique of AFM. Also, adhesion interphase between rubber compound and brass-plated steel cord which are used for tire manufacturing was analyzed by surface analysis instruments. The effect of cure condition (temperature and time) on adhesion interphase and weak boundary layer was studied. With increasing the cure temperature, the pull-out force after cure decreased linearly. This decrease in adhesion force at higher temperature may be explained by the limitation of the mass transfer of vulcanizing agents into the adhesion interphase and/or rubber compound near the adhesion interphase, resulting in the deficience of sulfur due to the fast cure of the rubber compound which retards significantly the diffusion of vulcanizing chemicals. Also, at a high temperature, the adhesion interphase with a rich ZnS layer, which may act as a barrier to copper diffusion for the formation of the adhesion interphase of copper sulfide was formed. At lower cure temperature, a severe growth of copper sulfide and a large generation of dezincification were observed in the adhesion interphase. With increasing the cure time, the pull-out force after vulcanization increased significantly up to a half of t90, and then increased slightly to t90, and decreased slowly further increase of cure time. This decrease in pull-out force at prolonged vulcanization may be explained by the severe degradation of rubber compound attached to the adhesion interphase. Also, at a prolonged vulcanization, the adhesion interphase with a rich ZnS layer, which may act as a barrier to copper diffusion for the formation of the adhesion interphase of copper sulfide. But a further increase in the cure time caused a decline in pull-out force. At longer cure time, a severe growth of copper sulfide and a large generation of dezincification were observed in the adhesion interphase. At shorter cure time, a significant growth of copper sulfide in the adhesion interphase does not appear whereas the formation of ZnS layer appeared after humidity aging. With increasing cure time, the formation weak boundary layer in rubber near adhesion interphase increased resulting in the cohesive failure of rubber layer. The proper formation of the adhesion interphase and the good physical property of the rubber compound at optimum cure time can be ascribed to the high retention of adhesion property.
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