본 연구에서는 연료 누출 시 자기 밀폐성을 갖는 연료 탱크에 사용할 수 있는 고무재료의 개발을 목적으로 발포천연고무에 카본블랙과 가공유를 $10{\sim}30phr$범위에서 혼련하여 함량에 따른 발포고무의 가황 특성, 밀도, 팽윤실험 및 표면형상을 조사하였다. 미가황 고무의 가황 특성은 가공유에 의해 $ts_2$와 $Tc_{90}$이 느려졌으나 카본블랙에 의해서는 뚜렷한 경향이 나타나지 않았다. 발포에 의한 밀도의 차는 가황 전과 비교해 1/5로 밀도가 감소하였다. 발포천연고무의 팽윤실험 측정 결과, 연료 C, 이소옥탄, 톨루엔에서는 2분 이내에 모든 발포고무에서 자기밀폐작용의 90% 이상이 완료되었다. 전자주사현미경(SEM)으로 표면형상을 관찰한 결과 sodium bicarbonate에 의한 발포는 비균등한 연속 발포 셀로 나타났다.
본 연구에서는 연료 누출 시 자기 밀폐성을 갖는 연료 탱크에 사용할 수 있는 고무재료의 개발을 목적으로 발포천연고무에 카본블랙과 가공유를 $10{\sim}30phr$범위에서 혼련하여 함량에 따른 발포고무의 가황 특성, 밀도, 팽윤실험 및 표면형상을 조사하였다. 미가황 고무의 가황 특성은 가공유에 의해 $ts_2$와 $Tc_{90}$이 느려졌으나 카본블랙에 의해서는 뚜렷한 경향이 나타나지 않았다. 발포에 의한 밀도의 차는 가황 전과 비교해 1/5로 밀도가 감소하였다. 발포천연고무의 팽윤실험 측정 결과, 연료 C, 이소옥탄, 톨루엔에서는 2분 이내에 모든 발포고무에서 자기밀폐작용의 90% 이상이 완료되었다. 전자주사현미경(SEM)으로 표면형상을 관찰한 결과 sodium bicarbonate에 의한 발포는 비균등한 연속 발포 셀로 나타났다.
The self-sealing rubber material for a fuel cell which has self-sealing ability, in case of fuel leakage, was studied. Cure characteristics, density, swelling, and surface morphology of foamed natural rubber were investigated with carbon black and with processing oil within the range of $10{\si...
The self-sealing rubber material for a fuel cell which has self-sealing ability, in case of fuel leakage, was studied. Cure characteristics, density, swelling, and surface morphology of foamed natural rubber were investigated with carbon black and with processing oil within the range of $10{\sim}30phr$. The rheological properties indicated that the value of $ts_2$ and the value of $Tc_{90}$ were increased with increasing a content of processing oil, while carbon black did not show a similar trend. A difference in density by foaming was decreased to one fifth scale compared to the initial value. According to the swelling test of foamed natural rubber in fuel C, isooctane and toluene, all the self-sealing action was finished in two minutes. From the SEM image for the surface of rubber compounding, a foaming by sodium bicarbonate was found to be unequal and consecutive foaming cell.
The self-sealing rubber material for a fuel cell which has self-sealing ability, in case of fuel leakage, was studied. Cure characteristics, density, swelling, and surface morphology of foamed natural rubber were investigated with carbon black and with processing oil within the range of $10{\sim}30phr$. The rheological properties indicated that the value of $ts_2$ and the value of $Tc_{90}$ were increased with increasing a content of processing oil, while carbon black did not show a similar trend. A difference in density by foaming was decreased to one fifth scale compared to the initial value. According to the swelling test of foamed natural rubber in fuel C, isooctane and toluene, all the self-sealing action was finished in two minutes. From the SEM image for the surface of rubber compounding, a foaming by sodium bicarbonate was found to be unequal and consecutive foaming cell.
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문제 정의
조사하였다. 또한 배합한 고무재료의 각종 물성 및 특성의 실험결과를 바탕으로 피탄 시 피탄부위에 연료유의 누출을 방지하거나 억제할 수 있는 자기밀폐형 셀 로의 적용성을 연구하였다.
본 연구에서는 자기 밀폐형 고무재료를 개발하기 위하여 천연고무를 기본원료로 하여 카본블랙과 가공유의 함량에 따른 NR 발포고무의 가황특성, 열적 특성, 발포전후의 밀도의 차이 및 팽윤시험을 통해 각 용제에 따라 용제를 흡수한 고무시편의 무게변화, 용제 흡수 시 늘어나는 고무시편의 부피와 용제에 따른 몰당 흡수된 백분율의 변화를 조사하였다. 또한 배합한 고무재료의 각종 물성 및 특성의 실험결과를 바탕으로 피탄 시 피탄부위에 연료유의 누출을 방지하거나 억제할 수 있는 자기밀폐형 셀 로의 적용성을 연구하였다.
요인이다. 특히 밀도의 차는 용제에 대한 팽윤 시험이나 물성 특성에 큰 영향을 주는 인자이며, 본 논문에서는 카본블랙과 가공유의 양에 따른 발포고무의 밀도를 측정하였다.
제안 방법
5~3 mm로 조정하였으며 이 배합물을 판상으로 뽑아서 24시간 숙성시켰다. 1회 배합하는 데 걸리는 소요시간은 25분으로 통일하였으며, Oscillating Disk Rheometer(ODR, 명지산업)로 측정한 적정가황 시간을 근거로 고무노화 시험기(Chunsoo Machinery & Electronic Co, LTD, Korea)에서 가황온도를 10 ℃ 높게 하여 170 'C에서 12분간 가황하여 시편을 제조하였다.
배합된 고무재료의 밀도를 조사하기 위하여 무게와 부피를 전자저울(Ohaus Corp, America)과 mic- rometer(Mitutoya Corp, Japan)를 사용하여 측정하였다.
연료탱크용 자기밀폐형 셀을 개발하기 위하여, 카본블랙과 가공유의 함량에 따라 천연고무의 배합을 달리하여 가황특성, 밀도 연료유에 대한 부피 변화 및 몰 당 흡수량을 측정하였으며, 실험결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 얻었다.
실험방법에 따라 시험하였다. 이 때 가황 온도를 160 ℃ 로 설정하고 최대 토크값(maximum torque), 최소 토크값(minimum torque), 가황개시시간(ts2), 최적가황시간(Tc90) 값들을 측정하였다.
팽윤 시험은 대기압 하에서 가황된 32×10×5 mm 시편을 사용하여 톨루엔, 이소옥탄, 그리고 fuel C (톨루엔 :이소옥탄 = 5:5)에서 부피변화 및 몰 당 흡수되는 변화량을 측정하였다.
팽윤 시험은 시편형의 고무재료를 12×10×5 mm 의 판상형의 시편으로 만들어 선진국에서 사용하는 기준인 gunfire test(Table 2)에 따라 용제에 담근 후 상온에서 2분 이내 자기밀폐성을 보았다. 시편은 대기압 하에서 제작된 시편을 사용하였으며, 평가에 사용하는 용제로는 이소옥탄, 톨루엔 그리고 ASTM fuel C 유형인 이소옥탄:톨루엔 =5:5 로 혼합시켜 사용하였다.
대상 데이터
본 실험에서 고무시편의 제조에 사용한 천연고무는 SMR-L(Malaysia)제품을 구입하여 사용하였으며, 카본블랙은 코리아 카본 제품 Semi Reinfor cement Fumace(SRF; N774)를 10 phr부터 30 pm까지 10 phr씩 증량하여 첨가하였다. 첨가제로 사용한 ZnO는 한일 제품을, 가공유(N-Oil)는 세창 제품을, 그 밖의 stearic acid, white carbon, sulfur, diphenyl guanidine(D), 그리고 sodium bicarbonate (NaHCOs) 들은 각각 LG 생활건강, 로디아, 미원상사, 금호몬산토, 그리고 금양에서 제품을 구입하여 사용하였다.
시편은 대기압 하에서 제작된 시편을 사용하였으며, 평가에 사용하는 용제로는 이소옥탄, 톨루엔 그리고 ASTM fuel C 유형인 이소옥탄:톨루엔 =5:5 로 혼합시켜 사용하였다. 팽윤 시험은 상온에서 12x 10x5 mm로 자른 고무시편을 용제에 넣기 전 무게와 부피를 전자저울과 micrometer로 측정한 후, 각용제에 따라 용제 흡수 시 늘어나는 고무시편의 부피와 흡수되는 용제에 따른 몰 당 흡수된 백분율을 40초 단위로 240초까지 측정하고 실험 전 고무샘플과 비교하여 그 변화율을 배율로 나타내었다.
10 phr씩 증량하여 첨가하였다. 첨가제로 사용한 ZnO는 한일 제품을, 가공유(N-Oil)는 세창 제품을, 그 밖의 stearic acid, white carbon, sulfur, diphenyl guanidine(D), 그리고 sodium bicarbonate (NaHCOs) 들은 각각 LG 생활건강, 로디아, 미원상사, 금호몬산토, 그리고 금양에서 제품을 구입하여 사용하였다.
이론/모형
본 실험에서는 배합된 고무재료의 가황 특성을 조사하기 위하여 레오메터(명지, Korea)와 무니 점도계 (Dae kyung, Korea)를 사용하여 ASTM D 2084 의 실험방법에 따라 시험하였다. 이 때 가황 온도를 160 ℃ 로 설정하고 최대 토크값(maximum torque), 최소 토크값(minimum torque), 가황개시시간(ts2), 최적가황시간(Tc90) 값들을 측정하였다.
성능/효과
2. 밀도의 변화는 미가황 발포천연고무의 경우 대기압 하의 0.883 ~ 1.056 g/cm3 에서 가황 후 0.165 -0.208 g/cn?으로 1/5수준으로 감소되었다.
3. 팽윤 시험결과, 카본블랙과 가공유 함량에 따른 규칙성을 찾을 수는 없었으나 용매에 대한 체적변화와 용제의 몰당 흡수량 변화는 4분 동안의 시험 중에서 2분 이내 90% 이상의 변화율을 나타내었다.
4. 표면형상 관찰 결과, 대기압에서 sodium bicar- bonate에 의한 발포천연고무는 일정한 크기를 가지지 않는 연속 발포 셀로 나타났다.
이는 카본블랙의 양인 10, 20, 30 phr 에서는 가황에 대한 뚜렷한 경향성을 찾을 수 없는 것으로 추정된다. 또한 Tmax 과 Tmin 값에서는 카본블랙의 함량이 일정할 때 가공유가 증가할수록 Tmax은 감소하였으며, 가공유가 일정할 때는 카본블랙이 증가할수록 Tmax은 증가하는 것으로 나타났다. 하지만 Tmin 값에서는 일정한 규칙성이 나타나지 않았다.
나타내었다. 시료의 단면 관찰 결과 생성된 셀은 일정한 크기를 가지지 않고 발포제에 의해 셀이 부분적으로 터진 연속 발포 셀로 나타났다. 이는 발포제인 sodium bicarbonate의 고유한 특성으로 발포 셀간의 연결로 인해 단위 면적당 용매와의 접촉면을 증가시켜 자기 밀폐성 셀 형성에 크게 기여된 것으로 추정된다.
참고문헌 (10)
C. Kumnuantip and N. Sombatsompop, 'Dynamic mechanical properties and swelling behaviour of NR/reclaimed rubber blends', Materials Letters, 57, 3167 (2003)
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)
P. Maccone, M. Apostolo and G. Akroldi, 'Thermal degradation studies of electron beam cured terpolymeric fluorocarbon rubber', Macromolecules, 33, 1656 (2000)
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