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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 장상목
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 동아대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수17
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2013
타이어용 Silica-Silane 고무복합체의 기계적 특성에 대한 배합조건의 영향
장석희
나노공학과
2013.01
학위논문
변성 S-SBR Silica-Silane 고무복합체의 배합조건에 대한 연구 : II. 배합온도와 시간의 영향
장석희
,
김욱수
,
강용구
외 2명
Elastomers and composites
2013.01
학술저널
변성 S-SBR Silica-Silane 고무복합체의 배합조건에 대한 연구 : I. 배합온도의 영향
장석희
,
김욱수
,
강용구
외 2명
Elastomers and composites
2013.01
학술저널
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타이어용 Silica-Silane 고무복합체의 기계적 특성에 대한 배합조건의 영향
Effect of Mixing on the Mechanical Properties of Silica-Silane Rubber Composite for Tire Application
나 노 공 학 과 장 석 희
지 도 교 수 장 상 목
제동성능, 마모성능, 회전 저항 성능에 직접적인 영향을 주는 타이어 트래드 고무복합체의 최적 배합조건을 구하기 위해, 믹서 내에서 배합온도와 시간에 따른 고무복합체의 기계적 특성을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
첫째, 고무복합체의 가공성을 판단하는 중요한 요소인 점도는, 140 ℃ 이하에서는 배합시간에 따라 완만하게 저하되었으나, 160 ℃에서는 바운드러버의 생성이 증가함에 따라 점도 저하의 경향은 나타나지 않았다. 또한 가공안정성과 생산성을 판단하는 중요한 요소인 가교속도는, 140 ℃ 이하에서는 배합시간에 따라 거의 변화가 없었다. 그러나 160 ℃에서는 실란커플링제 내의 황의 활성화에 의하여 가교활성화에너지가 감소하므로 가교속도가 빨라졌다. 배합온도와 시간의 증가에 따라 실란반응율은 선형적으로 증가하는데, 실란 반응율이 90 %를 넘으면 가교속도가 급격하게 빨라지므로 과도한 실란커플링제의 반응은 공정 안정성 측면에서 오히려 바람직하지 못한 결과를 초래할 수 있다.
둘째, 변형에 대한 저항성을 나타내는 인장강도나 modulus는, 140 ℃ 이하에서는 배합시간에 따른 변화가 없었으나, 160 ℃에서는 바운드러버의 생성에 따라 modulus는 급격히 상승되었다. 젖은노면 제동력과 회전저항의 대용특성을 나타내는 0 ℃ tanδ와 60 ℃ tanδ의 동적 점탄성 특성은, 배합온도와 시간에 따라 향상되었다. 이는 실리카와 실란이 효율적으로 반응함으로써 폴리머와의 결합이 증가하여 보강제로 작용하였음을 의미한다. 특히 실리카의 분산 효과로 60 ℃ tanδ가 낮아졌고, 이는 payne effect와 실리카의 분산이미지를 통해서 확인할 수 있었다.
셋째, 배합온도와 시간에 따른 실란 반응율 상승, 바운드러버 함량 증가 및 실리카 분산성 향상은, 고무복합체의 마모 특성을 향상시키고 가혹 조건에서도 예상 주행거리를 증가시킴을 알 수 있었다.
본 연구의 결과, 실리카와 실란커플링제가 함유된 고무복합체의 배합조건은 가교고무의 기계적 특성을 향상시키기 위해 140 ℃ 이상에서 배합하는 것이 바람직하나, 점도 및 가공안정성의 측면에서 최적 배합조건은 140 ℃로 유지하되 배합시간을 적절히 조정하여야 한다고 판단된다.
Key Words : 타이어, 고무복합체, 실리카, 실란커플링제, 배합조건, 젖은 노면제동력, 회전저항, 마모
Effect of Mixing on the Mechanical Properties of Silica-Silane Rubber Composite for Tire Application
나 노 공 학 과 장 석 희
지 도 교 수 장 상 목
제동성능, 마모성능, 회전 저항 성능에 직접적인 영향을 주는 타이어 트래드 고무복합체의 최적 배합조건을 구하기 위해, 믹서 내에서 배합온도와 시간에 따른 고무복합체의 기계적 특성을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
첫째, 고무복합체의 가공성을 판단하는 중요한 요소인 점도는, 140 ℃ 이하에서는 배합시간에 따라 완만하게 저하되었으나, 160 ℃에서는 바운드러버의 생성이 증가함에 따라 점도 저하의 경향은 나타나지 않았다. 또한 가공안정성과 생산성을 판단하는 중요한 요소인 가교속도는, 140 ℃ 이하에서는 배합시간에 따라 거의 변화가 없었다. 그러나 160 ℃에서는 실란커플링제 내의 황의 활성화에 의하여 가교활성화에너지가 감소하므로 가교속도가 빨라졌다. 배합온도와 시간의 증가에 따라 실란반응율은 선형적으로 증가하는데, 실란 반응율이 90 %를 넘으면 가교속도가 급격하게 빨라지므로 과도한 실란커플링제의 반응은 공정 안정성 측면에서 오히려 바람직하지 못한 결과를 초래할 수 있다.
둘째, 변형에 대한 저항성을 나타내는 인장강도나 modulus는, 140 ℃ 이하에서는 배합시간에 따른 변화가 없었으나, 160 ℃에서는 바운드러버의 생성에 따라 modulus는 급격히 상승되었다. 젖은노면 제동력과 회전저항의 대용특성을 나타내는 0 ℃ tanδ와 60 ℃ tanδ의 동적 점탄성 특성은, 배합온도와 시간에 따라 향상되었다. 이는 실리카와 실란이 효율적으로 반응함으로써 폴리머와의 결합이 증가하여 보강제로 작용하였음을 의미한다. 특히 실리카의 분산 효과로 60 ℃ tanδ가 낮아졌고, 이는 payne effect와 실리카의 분산이미지를 통해서 확인할 수 있었다.
셋째, 배합온도와 시간에 따른 실란 반응율 상승, 바운드러버 함량 증가 및 실리카 분산성 향상은, 고무복합체의 마모 특성을 향상시키고 가혹 조건에서도 예상 주행거리를 증가시킴을 알 수 있었다.
본 연구의 결과, 실리카와 실란커플링제가 함유된 고무복합체의 배합조건은 가교고무의 기계적 특성을 향상시키기 위해 140 ℃ 이상에서 배합하는 것이 바람직하나, 점도 및 가공안정성의 측면에서 최적 배합조건은 140 ℃로 유지하되 배합시간을 적절히 조정하여야 한다고 판단된다.
Key Words : 타이어, 고무복합체, 실리카, 실란커플링제, 배합조건, 젖은 노면제동력, 회전저항, 마모
목차
Ⅰ. 서론 1Ⅱ. 이론적 배경 41. 고무복합체의 보강 4가. 탄성률 증가의 이론 4나. 바운드러버에 의한 보강 62. 보강제가 고무복합체의 특성에 미치는 영향 8가. 카본블랙이 고무복합체의 특성에 미치는 영향 8나. 실리카가 고무복합체의 특성에 미치는 영향 18다. 실란커플링제의 반응 메커니즘 및 실란반응율 분석 25라. 고무복합체의 가교 특성 36마. 고무복합체의 동적 점탄성 특성 40Ⅲ. 실험 441. 실험 재료 442. 실리카-실란 고무복합체의 배합 방법 523. 실리카-실란 고무복합체의 시험 방법 60Ⅳ. 결과 및 고찰 731. 실리카-실란 고무복합체의 점도 특성 732. 실리카-실란 고무복합체의 가교 특성 863. 실리카-실란 고무복합체의 인장 특성 1044. 실리카-실란 고무복합체의 동적 점탄성 특성 1145. 실리카-실란 고무복합체의 마모 특성 133Ⅴ. 결론 141References 143
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