초록
가황고무의 가황반응에 대하여 가황시스템 및 온도, 보강성충전제 첨가량 변화에 의한 반응속도상수 및 활성화에너지, 가교밀도 및 탄성상수, 가황특성 ($t_5,\;t_{90}$), 고무보강성 및 내마모성을 고찰하였다. 반응속도상수는 보강성충전제 첨가량, 가황시스템 및 가황반응온도에 대한 의존성이 크게 나타났으며, 반응온도에 따라 지수적으로 증가하였다. 활성화에너지는 가황시스템중 촉진제에 대한 황 비율이 높은 가황시스템에서 가장 작게 나타났으며, 보강성충전제 첨가량이 적을수록 작게 나타났다. 카본블랙 첨가량 변화는 고무보강성 및 내마모성에 직접적으로 영향을 미치고 있으나, 가황시스템 변화는 각기 다른 영향이 나타났다. 카본블랙 첨가량이 증가하면 모듈러스가 증가하고, 내마모성이 향상되며, 스코치시간이 짧아졌으나, 가교밀도 및 탄생상수는 감소하였다. 높은 가교밀도 및 탄성상수는 카본블랙 첨가량에 관계없이 촉진제에 대한 황 비율 0.73 (${\fallingdotseq}1$)에서 나타났으며, 스코치시간 ($t_5$)은 촉진제에 대한 황 비율 변화에 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 빠른 최적가황시간 ($t_{90}$) 역시 촉진재에 대한 황 비율이 1에 가까운 조건 (=0.73)에서 나타났다. 가황조건별 배합고무의 등가 가황곡선계수는 카본블랙 첨가량에 관계없이 CC 시스템에 대해서는 0.96, SEC 및 EC 시스템에 대해서는 0.74로 나타났다. 한편 가황고무의 마모된 부피는 부과된 하중이 증가함에 따라 지수적으로 증가하였다.
In this study, the reaction rate constant, activation energy, total crosslinking density, elastic constant, cure properties ($t_5,\;t_{90}$), modulus, and abrasion resistance of rubber compounds were investigated as a function of cure temperatures, cure systems and reinforcing filler loadings. Reaction rate constants showed strong dependence on thc carbon black loading, cure temperature and cure system, and increased sharply with increasing the reaction temperatures. The lowest activation energy was obtained in the efficient cure (EC) system which corresponds to the high level of sulfur to accelerator ratio, and the activation energy was decreased with decreasing the carbon black loadings. The change of carbon black loadings directly affects the modulus and abrasion resistance, but the change of cure system showed various effects on the rubber compounds. Increased carbon black loadings showed the high modulus, improved abrasion resistance and short scorch time but decrease in crosslinking density and elastic constant. Higher crosslinking density and elastic constant were shown in the EC cure system regardless of carbon black loadings, but scorch timc ($t_5$) was not affected by the change of the ratio of sulfur to accelerator. Rapid optimum cure time ($t_{90}$) were showen in the EC cure system. Also, the equivalent cure curve coefficient of rubber compound was 0.96 for conventional cure (CC) system, and 0.94 for semi-efficient cure (SEC) and EC system regardless carbon black loadings. As regarding the abrasion resistance, wear volume showed the logarithmic increase for the loaded weight.