국제 환경규제에 적합한 자동차용 연료 호스를 개발하기 위하여, 배합조건을 달리한 FKM 고무재료를 내층재료로 하였을 경우, 기본물성을 비롯한 내열성, 내유성, 내연료성 및 투과성을 측정하고 연료 호스재료로서의 적합성을 조사하였다. 불소 함량이 증가함에 따라 불소 고무재료는 기본물성, 내열성, 내유성 및 내연료성의 증가를 보였으며, 66%, 69%, 71% FKM 혼합물에서 카본의 양을 20 phr로 하였을 때 연료 호스의 규격을 만족하는 것으로 나타났다. 이소옥탄과 톨루엔 그리고 가솔린과 메탄올을 혼합한 연료유로써 측정한 NBR 고무와 FKM 고무의 투과성에서 FKM 고무의 경우, 불소의 함량에 따라서 미세한 투과량의 차가 나타났으나 NBR 고무보다는 투과성이 매우 우수하였다. 또한 연료유의 성분비를 달리했을 때도 FKM 고무의 투과성에는 거의 영향이 없었으며, 투과성 실험을 거친 69% FKM 고무재료의 열적 특성에도 변화가 없었다.
국제 환경규제에 적합한 자동차용 연료 호스를 개발하기 위하여, 배합조건을 달리한 FKM 고무재료를 내층재료로 하였을 경우, 기본물성을 비롯한 내열성, 내유성, 내연료성 및 투과성을 측정하고 연료 호스재료로서의 적합성을 조사하였다. 불소 함량이 증가함에 따라 불소 고무재료는 기본물성, 내열성, 내유성 및 내연료성의 증가를 보였으며, 66%, 69%, 71% FKM 혼합물에서 카본의 양을 20 phr로 하였을 때 연료 호스의 규격을 만족하는 것으로 나타났다. 이소옥탄과 톨루엔 그리고 가솔린과 메탄올을 혼합한 연료유로써 측정한 NBR 고무와 FKM 고무의 투과성에서 FKM 고무의 경우, 불소의 함량에 따라서 미세한 투과량의 차가 나타났으나 NBR 고무보다는 투과성이 매우 우수하였다. 또한 연료유의 성분비를 달리했을 때도 FKM 고무의 투과성에는 거의 영향이 없었으며, 투과성 실험을 거친 69% FKM 고무재료의 열적 특성에도 변화가 없었다.
To develop an automotive fuel hose suitable to the international environmental regulation, FKM rubber materials as an inner material of fuel hole were prepared with different chemical compositions. Measurement of the properties of thermal resistance, oil resistance, fuel resistance, gas permeability...
To develop an automotive fuel hose suitable to the international environmental regulation, FKM rubber materials as an inner material of fuel hole were prepared with different chemical compositions. Measurement of the properties of thermal resistance, oil resistance, fuel resistance, gas permeability including fundamental properties were performed to investigate compatibility for a fuel hose material. Fundamental properties, thermal resistance, oil resistance, fuel resistance and permeability of FKM rubber materials were improved with fluorine content. When the carbon content was 20 phr, FKM compounds with fluorine contents of 66%, 09% and 71% were shown to satisfy the specification oi fuel hose. The gas permeability of NBR and FKM compounds was measured on the mixed fuel oils prepared with isooctane-toluene and gasoline-methanol. FKM rubber materials showed a small difference in penetrated amount of fuel and showed a permeability superior to NBR material. he permeability of FKM rubber materials was not influenced by the contents of fuel oil. Thermal properties of 69% FKM rubber experienced by permeability testing were not variated.
To develop an automotive fuel hose suitable to the international environmental regulation, FKM rubber materials as an inner material of fuel hole were prepared with different chemical compositions. Measurement of the properties of thermal resistance, oil resistance, fuel resistance, gas permeability including fundamental properties were performed to investigate compatibility for a fuel hose material. Fundamental properties, thermal resistance, oil resistance, fuel resistance and permeability of FKM rubber materials were improved with fluorine content. When the carbon content was 20 phr, FKM compounds with fluorine contents of 66%, 09% and 71% were shown to satisfy the specification oi fuel hose. The gas permeability of NBR and FKM compounds was measured on the mixed fuel oils prepared with isooctane-toluene and gasoline-methanol. FKM rubber materials showed a small difference in penetrated amount of fuel and showed a permeability superior to NBR material. he permeability of FKM rubber materials was not influenced by the contents of fuel oil. Thermal properties of 69% FKM rubber experienced by permeability testing were not variated.
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문제 정의
본 연구에서는 환경 규제를 고려한 자동차용 연료 호스의 개발을 목표로 FKM(Fluoroelastomer) 고무의 F함유량에 따른 영향과 첨가제의 양을 조절하여 기본물성이 유지되는 조건을 찾고, FKM(Flu- oroelastomer), NBR(Aciylonitrile Butadiene rubber) 등 호스를 구성하는 각종 탄성체 재료에 대한 해석 및 내피로성, 내고온성, 압축영구 변형 및 내 연료 투과성이 뛰어난 FKM 재료와 배합기술, 제품설계 및 가공 기술을 개발하여, 환경기준에 적합한 연료 호스 제조에 사용하는 최적의 FKM 재료 조건을 조사하였다.
환경 규제에 적합한 자동차용 연료 호스를 개발하기 위하여, 연료 호스로 쓰이는 FKM 고무재료의 배합을 달리하여 기본물성뿐만 아니라 내열성, 내유성, 및 내연료성과 투과성을 향상시키는데 적합한 조건을 조사하였으며, 이를 바탕으로 다음과같은 결론을 얻었다.
제안 방법
가황고무를 고무노화 시험기(ChuiKoo Machinery & Electronic Co., LTD, Korea)에 넣고 내열온도를 230로 설정하여 70시간 방치한 후, 경도 인장강도 신장율, 비중, 체적감소율을 측정하여 기본물성과 비교함으로써 내열성을 평가하였다.
내유성 시험기 (DOB-200, Chunsoo Machinery & Electronic Co., LTD, Korea)를 사용하여 가황고무를 ASTM No3 오일 속에서 175 ℃, 70시간 방치 후경도 인장강도, 신장율, 비중, 체적감소율을 측정하여 기본물성과 비교함으로써 내유성 실험을 거친 후 결과를 평가하였다.
시편으로 선정하여 실험하였다. 또한 연료 호스로 사용되는 다른 고무재료인 NBR의 투과성을측정하여 FKM 고무 시료와의 투과성을 비교하였다.
배합고 무의 내연료성은 전형적인 연료성분으로사용되는 이소옥탄과 톨루엔을 사용한 ASTM Fuel C에 대하여 각각 40 C에서 70시간 동안 침적 후경도, 신장율, 인장강도를 측정하여 기본 물성과비교하였다.
본 실험에서는 불소함량을 66~71%범위에서 FKM 원료고무에 첨가 시 나타나는 배합고무의 가황특성을 ASTM D 2084의 실험방법에 따라 Rheometer (Myung ji, Korea)와 Mooney ViscometeRDae kyung, Korea)를 사용하여 가황 온도를 160 ℃로 설정하고최대토크, 최소토크, 가황개시시 간(0), 최적가황시간 (T90) 값들을 측정하였다.
소련작업은 FKM 폴리머만을 Banbuiy Mixer (KOBE, Japan)에서 100~ 110 의 온도를 유지하며 50초 동안 수행하였다. 혼련작업은 위의 소련 작업 후 배합재료를 Banbury Mixer에 투입 후 140초 동안 수행하였으며, 이때 Banbury Mixer의 충전율은 70%로 하였다.
분위기에서 900 ℃까지 측정하였다. 시차주사열량분석은 Difife- rential Scanning Calorimeter(Shimadzu Instruments Inc., Japan)로 당분위기에서 수행하였고, 승온 속도는 10 ℃/min으로 하여 -50 ℃ 에서 200 ℃까지 측정하였다.
투과성 실험은 ASTM Fuel C를 기본으로 연료호스로 쓰이는 FKM과 NBR을 대상으로 SAE J1737 에 따라 실험하였으며, 또한 실제 연료로 쓰이는 가솔린을 메탄올과 비를 달리하여 혼합한 후 증발되는 양과 체적의 변화를 시간에 따라 측정하였다.
50초 동안 수행하였다. 혼련작업은 위의 소련 작업 후 배합재료를 Banbury Mixer에 투입 후 140초 동안 수행하였으며, 이때 Banbury Mixer의 충전율은 70%로 하였다.
대상 데이터
본 실험에서 고무시편의 제조에 사용한 FKM G763, G551, G621는 각각 불소함량은 66%, 69%,71%로 DAIKIN INDUSTRIES, LTD에서 제품을 구입하여 사용하였으며, 카본블랙은 코리아 카본 제품 Semi Reinforcement Fumace(SRF; N774)를 5 phr 과 10 phr부터 40 phi.까지 10 phr씩 증량하여 첨가하였다.
본 실험에서는 내열성과 내유성, 내연료성 실험을 거쳐 입증된 연료 호스로 적합한 각 FKM고무에 카본(MT)의 양이 20 phr인 T3, T8, T13을 고무재료 시편으로 선정하여 실험하였다. 또한 연료 호스로 사용되는 다른 고무재료인 NBR의 투과성을측정하여 FKM 고무 시료와의 투과성을 비교하였다.
까지 10 phr씩 증량하여 첨가하였다. 첨가제로 사용한 Magnesium oxide (Maglite D) 는 Merck사 제품을, Calcium hydroxide (Ca(OH)2) 는 Rhein chemical사 제품을 그대로 사용하였으며, Canaba wax는 국내 대흥상사 제품을 구입하여 사용하였다.
이론/모형
각 재료의 시험편은 160 ℃에서 10분간 1차 가황한 후, 150 에서 3시간 2차 가황하였으며, 시험편에 대하여 불소함량에 따른 배합고무의 인장강도 신장율, 경도, 100% 모듈러스 값을 ASTM D 412의 방법에 따라 인장시험기 (Monsanto, Japan) 와스프링식 경도계(Kobunshi Keiki Co, LTD, Japan)를사용하여 시험하였다.
성능/효과
1. 불소의 함량이 증가함에 따라 FKM 고무시편의 기본물성 이외에도 내열성 및 내유성, 내연료성이 증가함을 보였다.
3. 여러가지 불소함량의 FKM 혼합물에서 연료유가 투과되는 비율은 불소함량이 증가함에 따라 미세한 감소를 보였지만, NBR 혼합물 보다는 큰 폭의 감소함을 나타내었다.
4. 열분석의 결과로 연료유의 종류와 함량 비를 달리하여 투과성 실험을 한 69% FKM 혼합물의 TGA와 DSC 곡선에는 거의 변화가 없는 것으로 나타났다. 이는 연료유의 종류와 불소의 함량을 달리하여도 FKM 혼합물의 기본 성질에는 거의 변화가 없는 것을 의미했다.
69%의 FKM 고무시료는 이소옥탄 : 톨루엔의 비를 5 : 5, 6 : 4, 7 : 3으로 달리하였을 때연료유에 상관없이 일정하게 유지됨을 보이는데반해, NBR 고무시료는 FKM에 비해 많은 양의 질량감소를 보였을 뿐 아니라, 연료유의 비에 따라증발양의 차이가 나타났다. Figure 14에는 66%, 69%, 71%의 FKM 고무시료인 T3, T8, T13으로 각 불소함량에 따른 투과정도를 1일~7일까지의 질량변화로 나타내었는데, 불소함량이 증가할수록 감소량은적게 나타났다.
ASTM Fuel C에서, 각 불소함량에 따른 카본(MT)양의 변화를 주었을 때, 경도의 변화는 -3 —7 pts 정도였고, 신장율과 인장강도의 변화는 각각 -19~+4와 -45 MPa 범위에서 나타났다.
신장율, 인장강도를 측정한 결과를 각각 Figures 1~3에 나타내었다. Figures 1~3에 나타난 것과 같이, 경도는 불소함량이 증가함에 따라 크기가 증가함을 보이는데 반해, 신장율은 66% FKM과 71% FKM에서 카본(MT)의 양이 20-40 phr정도일 때 유사한 값을보이고 있다. 또한 인장강도에서는 69% FKM과 71% FKM에서 카본(MT)의 양이 20 phr과 40 phr 일 때 비슷하게 나타났다.
Table 3에서 볼 수 있듯이, 각 불소함량별 보강제인 '카본(MT)함량이 증가할수록 점도가 상승하는 경향을 나타내고 있으며, 적정가황시간인 T90 시간은 카본함량이 증가할수록 69%, 71% FKM에서는 소폭으로 빨라지는 것으로 나타나는데 이는 염기성인 카본성분으로 인해 가황작용이 촉진되기 때문인 것으로 생각된다.
불소함량에 따른 기본물성에서 변화는비교적 적었으며, 경도 변화는 +1 정도였고, 신장율은 -12~+4% 였으며 인장강도는 -15~+9 MPa 정도였다.
참고문헌 (12)
D. K. Kim, S. D. Seul, and J. E. Sohn, '내열 및 난연성 polymethyl Mathacrylate의 최적반응속도 모델에 관한 연구', J. Kor. Ins. of Rubb. Ind., 22, 324 (1987)
D. J. Moon, D. K. Kim, and S. D. Seul, 'Poly (methyl methacrylate)와 poly(acrylonitrile butadiene styrene)와의 혼합에 의한 열분해속도에 관한 연구', J. Kor. Ins. of Rubb. Ind, 24, 11 (1989)
B. Ameduri, B. Boutevin, and G. Kostov, 'Fluoroelastomer', Prog. Polym. Sci., 26, 105 (2001)
J. U. Lee, W. K. Kim, and B. H. Kim, 'A Study on the electrical property of polypropylene thin film', J. Kor. Ins. of Rubb. Ind., 21, 121 (1986)
J. B, Thomas.'Permeation tube approach to longterm use of automatic sampler retention index standards', J. Chromatography A., 704, 157 (1995)
G. Peter, L. Goran, and S. Goran, 'In-situ measurements of gas permeability in fuel cell membranes using a cylindrical microelectode', J. Electroanalytical Chemistry, 158, 115 (2002)
L. A. Wood, 'Standard ozone resistance testing of wax protected rubbers', Rubber Chemistry and Technology, 53, 116 (1980)
A. I. Medalia, 'Evaluation of result of tension fatigue resistance tests on vulcanized rubber', Rubber Chemistry and Technology, 53, 988 (1980)
P. Maccone, M. Apostolo, and G. Akroldi, 'Thermal degradation studies of electron beam cured terpolymeric fluorocarbon rubber', Macromolecules, 33, 1656 (2000)
P. B. Jana and S. K. De, 'Thermal aging, degradation and swelling of fluororubber', Polym. Comm., 32, 376 (1991)
K. H. Lee, S. J. Kim, B. K. Kim, I. S. Park, and C. Y. Park, '가황도의 예측', J. Kor. Ins. of Rubb. Ind., 29, 5 (1994)
J. S. Dick and A. T. Worm, 'Storage stability of FKM compound based on a bisphenol AF/onium cure system', Rubber World, 219, 22 (1999)
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