초록 ▼

고무복합체의 마찰 및 마모 연구를 위하여 새로운 실험실 마모시험기를 고안하였는데, 이는 종래의 보고된 칼날형 마모시험에 근간 하여 설계되었다. 수직하중에 무관한 마찰계수를 측정하기 위해 특별히 고안한 미끄러짐 시험장치를 제조하였다. 또한 피로균열 성장특성 평가를 위해 "Pure Shear" 형태의 피로균열시험기도 제작하였다. 본 연구에서 제작된 모든 시험기를 이용한 실험결과를 문헌상에 보고 되어진 값과 비교한 결과 매우 좋은 일치를 나타내어 재현성을 확인하였다.
폴리노르보넨계 분말을 함유한 고무복합체의 마찰계수와 마모저항, 그

고무복합체의 마찰 및 마모 연구를 위하여 새로운 실험실 마모시험기를 고안하였는데, 이는 종래의 보고된 칼날형 마모시험에 근간 하여 설계되었다. 수직하중에 무관한 마찰계수를 측정하기 위해 특별히 고안한 미끄러짐 시험장치를 제조하였다. 또한 피로균열 성장특성 평가를 위해 "Pure Shear" 형태의 피로균열시험기도 제작하였다. 본 연구에서 제작된 모든 시험기를 이용한 실험결과를 문헌상에 보고 되어진 값과 비교한 결과 매우 좋은 일치를 나타내어 재현성을 확인하였다.
폴리노르보넨계 분말을 함유한 고무복합체의 마찰계수와 마모저항, 그리고 피로균열성장 특성을 조사하였는데 폴리노르보넨 분말의 크기(평균입자크기: $0.023{\sim}0.851nm^{2}$) 및함유량(0∼70phr)을 변경하여 $-20^{\circ}C\sim60^{\circ}C$ 온도 조건에서 평가하였다. 마모저항 특성은 폴리노르보넨 분말의 함유량과 크기에 크게 영향을 받지 않았지만, 실험 온도에 대한 영향은 매우 큰 것으로 나타났다. 즉, $0^{\circ}C$ 부근에서 가장 높은 값을 보였으며 온도가 증가함에 따라서 마찰 및 마모속도는 급격히 감소하였다. 따라서 이러한 폴리노르보넨 분말을 겨울철용 타이어 트레드에 첨가하면 마찰력을 제공함으로써 타이어 견인력 향상에 지대한 효과를 나타낼 것으로 기대된다.
크기가 다른 가황고무분말(RPV)을 함유한 SBR배합고무의 유변거동과 인장강도를 조사하였는데, 평균분말크기는 70에서 2000 ${\mu}m$였고, 함량은 0∼40phr로 변량 하였다. 낮은 전단응력에서는 RPV 첨가에 따라 고무복합체의 고무함량은 상당히 증가되었고, 이러한 점도증가는 높은 전단응력에서는 둔화되었다. 그러나 다이팽윤은 RPV 첨가에 따라 감소되었다. 인장강도는 비교적 낮은 분말농도, 즉, 10phr까지는 분말함량 증가에 따라 크게 감소하였고, 이 감소속도는 높은 분말함량 범위에서는 둔화되었다. 분말입자 크기와 인장강도감소율 사이에 power-law 관계가 성립되고 있음이 관찰되었다.
NR와 BR고무의 Cut/Chip 저항특성을 B. F. Goodrich 시험기를 이용하여 조사하였다.
BR이 NR보다 우수한 실험실 Cut/Chip 저항성을 보였다. 실차 타이어 평가에서는 이 경향과 정반대의 결과를 나타내었다. 실험실과 실차 실험간 경향차이에 대한 가능한 원인으로는 1) 마찰특성, 2) 파괴면의 모폴로지, 3) 고무복합체의 반발탄성으로 해석하였다

Abstract ▼

An improved laboratory abrasion tester was designed for thestudy of friction and abrasion of rubber composites based on a modified version of theprevious blade abraders. A skid test apparatus, in which the coefficient of friction wasindependent of the applied normal load was made for the determina

An improved laboratory abrasion tester was designed for thestudy of friction and abrasion of rubber composites based on a modified version of theprevious blade abraders. A skid test apparatus, in which the coefficient of friction wasindependent of the applied normal load was made for the determination of frictionalcoefficient of rubber composites. A fatigue crack-growth tester was also made basedon the pure shear geometry for the study of fatigue crack. All the test machines wereproved to give the representative data by comparing them to those from variousliteratures.
The coefficient of friction, wear resistance, and fatigue-crack growth wereinvestigated for the rubber composites containing a polynorbornene powder as a functionof both the particle size ($0.023{\sim}0.851nm^{2}$) and loading level (0∼70 phr) over the widerange of temperatures, generally -20 to $\sim60^{\circ}C$. The abrasion resistance seemed to beindependent of both the particle size and the loading level, however it was stronglyaffected by the test temperature, i.e., it showed a maximum near 0℃, and thendecreased rapidly with increasing the temperature. Thus, the application of thepolynorbonene powder was highly recommendable for the tread stocks for a winter tirewhich requires a high wet grip property. A power-law relation was observed betweenthe rate of abrasion and the frictional energy input.
The rheological and tensile strength of styrene-butadiene rubber(SBR) containingdifferent sizes (70∼2,000${\mu}m$) of rubber powder vulacnizates(RPV) were investigated byvarying the loading from 0 to 40phr. At lower shear stresses (or shear strains) theviscosity of the rubber compounds increased noticeably with the addition of RPV. Thisincrease was diminished at higher shear stresses. However, the die swell decreasedwhen RPV was added. With increased powder loading the tensile strength drcreaseddramatically at lower powder concentrations, ∼10phr, and then the rate of this decreasebecame slower at higher cocentrations. A power-law relation was observed betweenthe tensile strength reduction and the particle size of the RPV.
The Cut/Chip resistance of natural rubber(NR) and polybutadiene(BR) wasinvestigated using the B. F. Goodrich tester. The laboratory Cut/Chip resistance of BRwas considerably higher than that of NR. An opposite trend was found in a field tiretest. Some possible explanations for the observed discrepancy were 1) frictionalcharacteristics, 2) morphology of failure surface, and 3) the resilience of rubbercomposites..

목차 Contents

• I. 서론...8
• 1. 연구의 배경...8
• 2. 연구의 중요성 및 목적...9
• 3. 연구범위...9
• II. 연구방법...11
• 1. 고무복합체의 배합설계...11
• 2. 실험장치의 고안 및 해석...11
• III. 연구결과...14
• 1. 폴리노르보넨 분말함유 배합고무의 마찰, 마모, 피로균열 연구...14
• 2. 고무분말을 함유한 SBR배합고무의 유변학적 기계적 특성연구...15
• 3. NR/BR 고무 배합물의 Cut/Chip 특성연구...16
• IV. 결론...20
• V. 참고문헌...21
• 연구수행관련 논문발표 목록서...23
• 자체평가서...25