• Elastomers and Composites
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• 제41권3호
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• pp.194-204
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• 2006

본 연구에서는 카본블랙 충전제의 입자크기 및 구조에 따른 고무 배합물의 마찰 마모 특성을 고찰하였다. 카본블랙의 입자크기와 구조에 따라 마모속도 및 형상이 다르게 되며, 최적 마모성능을 설계하기 위해서는 충전제의 입자크기와 구조의 마모 영향도를 사용조건에 따라 고려하여야 한다. 충전제의 입자크기와 구조에 따른 마모속도($W_R$) 영향도를 수준별로 고찰하기 위해 본 연구에서는 구조와 입자크기가 다른 10가지의 카본블랙을 선택하여 동일한 양을 천연고무와 배합하였다. 자체 제작한 칼날형 마찰 마모 시험기를 이용하여 마찰 마모 특성을 평가하였고, 카본블랙의 입자크기와 구조의 영향을 고려한 특성인자(${\psi}=\sqrt{{N_2^2}+{DBP^2}}$)와의 관계를 고찰하였다. 마모속도($W_R$)와 마찰일($W_f$)의 간에는 power-law 관계가 있었으며, 마모속도는 카본블랙의 특성인자에 역비례 관계를 보였다. 이는 카본블랙의 입자 크기가 작고 구조가 잘 발달 될수록 마모 저항특성은 향상된다는 것을 나타낸다.

• Elastomers and Composites
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• 제38권3호
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• pp.235-242
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• 2003

이소프렌 고무(IR)로 개질된 천연고무계의 NR/CB 복합재료의 가교반응에 대하여 반응 도중의 전기적 성질 변화를 in-situ로 측정함으로서 주어진 샘플의 가교반응 특성을 연구하였다. 샘플의 전기적 성질이 가황반응이 진행되는 동안 샘플 내의 카본 블랙의 재정렬에 의해 연속적으로 변하기 때문에 샘플의 체적고유저항 값(${\rho}$)의 변화를 반응시간의 함수로 표시하였다. 이로부터, 반응온도에 따른 반응시작 안정화시간($t_i$), 최대반응속도 시간($t_p$), 및 이 때의 최대반응속도 체적고유저항값(${\rho}_p$)을 정의하여 이로부터 Arrhenius 도시를 이용한 해석을 시도하였다. 체적 고유저항값 ${\rho}$는 반응시작 전에는 ${\sim}10^8$ order의 높은 값을 보이다가 반응시작 후에 급격히 떨어지는 안정화 시간, $t_i$를 거친 후에 다시 최대반응속도를 보이는 $t_p$에서 피크를 보이며, 그 이후에는 단조 감소하여 일정한 값으로 수렴하는 것이 관찰되었다. 한편, 샘플의 반응온도가 높아질수록 $t_i$는 $1{\sim}2$분으로서 상대적으로 일정한 데 반하여, $t_p$는 점점 더 짧아져 $160^{\circ}C$의 반응온도에서는 3분 정도로까지 짧아지는 것이 관찰되었다. 또한 반응의 인가 주파수에 대한 변화로서, 약 1,000Hz이하의 저주파수에서는 상대적으로 낮은 활성화에너지($E_a$)값을 보였으나, 10,000Hz의 높은 측정주파수에서는 더 큰 $E_a$값을 나타냄으로서 반응온도변화에 민감함을 보여주었다.

• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.269-276
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• 2022

본 연구에서는 층간분리의 위험이 없는 3차원 직조방식으로 복합재 보강패널을 제작하고 좌굴하중과 고유진동수 등의 기계적 특성을 연구하였다. 보강패널의 스트링거와 외피는 일체형으로 제작하였고 T800급 탄소섬유로 만들어진 프리폼에 수지(EP2400)를 충진시키는 방식을 적용하였다. 제작된 보강판에 대하여 압축시험과 고유진동수 측정 시험을 수행하였고 유한요소해석 결과와 비교하였다. 또한 3차원 직조 구조물의 성능을 상대적으로 비교하기 위해 일방향 프리프레그와 2차원 평직(fabric)으로 동일한 치수의 보강패널을 제작하여 시험과 해석을 수행하였다. 시험값을 기준으로 일방향 프리프레그와 2차원 평직으로 제작된 보강패널의 좌굴하중은 3차원 직조 패널의 좌굴하중 대비 각각 20%, -3%의 차이를 보였다. 본 연구로부터 3차원 직조방식으로 제작된 일체형 보강패널의 좌굴하중은 일방향 프리프레그 적층 보강판의 좌굴하중보다는 낮지만 2차원 평직 보강판넬보다는 미세하게 높은 수준의 값을 보임을 확인하였다.

• 생태와환경
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• 제44권1호
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• pp.31-41
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• 2011

유해 조류 제거를 위해 기 개발된 천연물질혼합제의 최적화 조건을 찾기 위해 다양한 환경조건에서 조류제거율 및 유기물 응집부상량을 조사하였다. 천연무질혼합제는 천연 식물체(상수리나무, 밤나무, 녹차 잎)와 광물질(황토, 맥반석, 제오라이트)을 단순 추출법을 이용하여 추출한 후 혼합한 물질로 비중이 낮은 유기물질을 응집시켜 부상시키는 특징을 갖는다. 실험은 농도 $0{\sim}1.0\;mL\;L^{-1}$, 광도는 $8{\sim}1,400\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$, 수온은 $10{\sim}30^{\circ}C$, pH는 7~10, 수심은 10~50 cm 그리고 조류종은 cyanobacteria, diatom, green algae의 조건 범위에서 각각 진행하였다. 실험결과 $0{\sim}1.0\;mL\;L^{-1}$ 농도에서 모두 80% 이상의 조류제거율을 나타냈으나 경제성과 안전성을 고려했을 때 가장 낮은 농도인 $0.05\;mL\;L^{-1}$가 적정 농도로 판단되었다. 광도는 $1,400\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$에서 약 93%, 수온은 $20{\sim}30^{\circ}C$에서 약 60~74%, pH는 7~9 사이에서 약 93%, 수심은 50 cm 이하 모든 수심에서 90% 이상, 조류종에서는 cyano bacteria가 우점하는 수체에서 약 86%로 각각 가장 좋은 조류제거율을 나타냈으며, 응접부상효과 역시 높게 나타났다. 이상의 실험에서 천연물질혼합제는 수중 부유물보다 조류의 제거에 더 효과적이었으며, 수중 조류나 부유물질의 크기가 효율에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 결국 천연물질혼합제는 수온이 상승하는 봄~여름(수온: $20{\sim}30^{\circ}C$), cyanobacteria와 green algae가 우점하는 수체에 적용 시 높은 효과를 나타낼 것으로 사료되며, 향후 현장 적용을 통한 효과 검증이 필요할 것으로 판단되었다.

• Elastomers and Composites
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• 제46권3호
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• pp.211-217
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• 2011

Wood Polymer Composite(WPC)는 우수한 물성 및 가공성과 더불어 자원재활용 및 벌목규제 대응 등의 환경적인 측면에서 각광을 받고 있는 재료이다. 본 연구에서는 이축스크류식 치합형 압출기를 이용하여 상용화 WPC를 제조하였다. WPC의 물성에 영향을 미치는 세 가지 주요 실험 변수 즉 목분의 함량, coupling agent의 함량 그리고 목분의 전처리 영향을 자세히 관찰하였다. 목분의 함량에 따른 WPC의 물성변화는 목분함량이 증가함에 따라 인장강도 와 열안정성이 감소하고, 수분흡수성이 증가하는 것이 관찰되었다. PP-g-MA 첨가 시 기계적 물성은 향상되고, 수분흡수성이 감소하는 것이 관찰되었다. 목분을 전처리하여 제조한 시편에서는 가장 높은 인장강도의 향상을 나타냈지만, 셀룰로스의 결정구조 변화로 수분흡수성이 증가하는 것이 확인되었다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.212-218
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• 2015

본 연구에서는 AFP 장비를 이용하여 대형 복합재 스파 구조를 제작하고, 스파 구조에서 가장 취약한 부분인 코너부(Corner radius)에 대한 굽힘강도 시험과 해석을 수행하였다. 국내에서 AFP를 이용한 제품 제작기술이 보편화되지 않은 초기단계임을 고려하여, 복합재 스파 제작을 위한 맨드릴 설계 및 해석에서 구조 검증시험에 이르기까지의 전 과정을 요약, 정리하였다. 맨드릴 설계에서는 자중과 장비 하중에 의한 처짐, 응력, 열변형, 고유진동수 등을 고려하였다. 대상 시제품은 대형 C-스파이고 AFP로 제작한 후 오토클레이브에서 성형하였다. 제품의 성능 확인을 위해 스파 코너부에서 시편을 채취하여 4점 굽힘시험과 비선형 강도해석을 수행하여 제작된 구조물이 이론적 구조강도에 근접하는 강도를 보이는지 점검하였다. 연구결과, 제안된 공정을 사용하여 제작한 대형 C-스파의 코너부는 최초층 파손이론을 사용한 이론적 강도대비 20% 이내의 차이를 보이는 것을 확인하였고, 향후 양산용 대형 복합재 구조물 제작에 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제34권2호
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• pp.156-176
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• 1999

Rubber chemicals such as accelerators, antidegradants, vulcanizing agents, processing agents and retarders are very important to the production and protection of tires and rubber goods. The use of accelerators and antidegradants are evaluated in various tire components. This paper will focus on how to vulcanize tires economically and maintain the physical properties of each tire component without severe degradation due to oxygen, heat and ozone. Also, new non-nitrosoamine accelerators and non-staining antiozonants will be discussed. Lastly, the future requirements of antidegradants and accelerators in the tire industry will be reviewed. Tires have been vulcanized with Sulfenamides as primary accelerators and either Guamdine's or Thiurams as secondary accelerators to achieve proper properties at service conditions. However, interior components such as the carcass can be vulcanized with Thiazoles as a primary accelerator to cure faster than the external components. Using the combination of Sulfenamide with secondary accelerators in a tire tread compound and the combination of a Thiazole and Guanidine in a carcass compound will be presented with performance data. Uniroyal Chemical and another Rubber Chemical Manufacturer have developed, "Tetrabenzyl Thiuram Disulfide," (TBzTD) as a non-Nitrosoamine accelerator, which could replace Nitrosoamine generating Thiurams. This new accelerator has been evaluated in a tread compound as a secondary accelerator. Also, Flexsys has developed N-t-butyl-2-benzothiazole Sulfenamide (TBSI) as a non-Nitrosoamine accelerator which could replace 2-(Morpholinothio) -benzothiazole (MBS), a scorch delayed Sulfendamide accelerator. TBSI has been evaluated in a Natural Rubber (NR) belt skim compound vs. MBS. An optimum low rolling resistant cure system has been developed in a NR tread with Dithiomorpholine (DTDM). Also, future requirements for developing accelerators will be discussed such as the replacement of DTDM and other stable crosslink systems. Antidegradants are divided into two different types for use in tire compounds. Internal tire compounds such as apex, carcass, liner, wire breaker, cushion, base tread and bead compounds are protected by antioxidants against degradation from oxygen and heat due to mechanical shear. The external components such as sidewall, chafer and cap tread com-pounds are protected from ozone by antiozonants and waxes. Various kinds of staining and non-staining antioxidants have been evaluated in a tire carcass compound. Also, various para-phenylene diamine antiozonants have been evaluated in a tire sidewall compound to achieve the improved lifetime of the tire. New non-staining antiozonants such as 2, 4, 6-tris-(N-1, 4-dimethylpentyl-p-phenylene diamine) 1, 3, 5 Trizine (D-37) and un-saturated Acetal (AFS) will be discussed in the tire sidewall to achieve better appearance. The future requirements of antidegradants will be presented to improve tire performance such as durability, better appearance and longer lasting tires.

• Elastomers and Composites
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• 제46권1호
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• pp.70-77
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• 2011

슬러리와 접하는 환경에서 사용되는 고무 소재의 슬러리 마모 거동을 평가하기 위해 새로운 형태의 슬러리 마모시험기(Slurry Wear Tester; SWT)가 본 연구에서 제안되었다. 슬러리 마모 거동을 평가하기 위한 기본 매트릭스로 천연고무(NR)와 클로로프렌고무(CR)가 선정되었다. SWT 장치의 챔버를 채우기 위한 유체로는 35% HCl 용액과 NaCl 용액이 사용되었다. SWT의 결과는 기존의 고무 마모시험 방법들중의 하나인 건식 상태에서 시험이 진행되는 Akron 마모시험의 결과와 비교를 하였다. Akron 마모 시험의 결과에 따르면 CR이 NR 보다 더 빠른 속도로 마모가 됨을 알 수 있었으며 재료의 히스테레시스 특성이 마모에 영향을 미침을 알 수 있었다. 그러나 SWT 결과에 따르면 CR과 NR의 슬러리 마모거동은 큰 차이가 없었으며 더구나 산의 농도와 HCl 용액과 NaCl 용액에 침지된 시간에 따라서도 슬러리 마모속도에는 큰 영향이 없었다. 이는 슬러리에 포함된 유체가 마모지와 시편 사이의 마찰을 감소시켰기 때문이라고 사료되었다. 또한 Akron 마모 시험의 경우 고무 소재의 히스테레시스가 마모에 영향을 미쳤지만, SWT의 경우 유체는 반복 변형에 의해 발생되는 열을 감소시키고 마모지 표면에 남아있는 마모 찌꺼기들을 제거하였기 때문에 Akron 마모 시험의 결과와는 다른 결과를 나타내었다. 따라서 슬러리에 의한 고무 소재의 마모를 평가하는데 있어서 기존의 방식인 건식방법으로 마모 거동을 평가할 경우 잘못된 결과를 초래할 수 있음을 알 수 있었다.

• Elastomers and Composites
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• 제47권4호
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• pp.297-309
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• 2012

나노보강제의 하나인 아연 메타아크릴레이트 (ZMA)로 보강된 천연고무(NR)/부타디엔고무(BR) 블랜드에 발포제 함량을 달리하여 적용하여 발포거동을 관찰하였다. ZMA 첨가에 따라 전반적인 발포고무의 물성은 향상되었지만, 발포입자크기, 밀도, 발포도 등 발포입자의 모폴로지에는 크게 영향을 미치지 않았다. 발포제의 함량에 따라 발포고무의 기계적 물성은 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 발포제 함량 증가에 따라 발포도가 증가하였고, 이는 발포고무의 밀도감소로 나타났지만, 발포입자의 크기나 분산성은 크게 영향을 받지 않았다. 고함량 스티렌-부타디엔 고무(HSBR)의 영향도 함께 조사하였다. HSBR 함량 증가에 따라 발포입자의 크기는 작아졌고 분산성은 향상되었다. 발포고무는 대변형에서 에너지 흡수성이 뛰어난 것으로 나타났다.

• Elastomers and Composites
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• 제41권1호
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• pp.27-39
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• 2006

본 연구에서는 컴파운딩법 (compounding method)과 라텍스법 (latex method)을 이용하여 dodecylamine으로 유기화한 MMT(DA-MMT)로 보강된 천연고무-클레이 나노 복합재료를 제조하였다. 또한 Cloisite 15A, carbon black, Na-MMT 충전 배합고무와 라텍스법 (latex method)을 이용한 DA-MMT 충전 배합고무의 가황 특성 및 기계적 물성을 비교하였다. 카본블랙을 제외한 모든 충전제의 함량은 10 phr로 고정하였다. XRD 패턴을 분석한 결과 롤밀 작업 후에 가장 많은 삽입과 박리가 이루어져 NR/DA-MMT 나노 복합재료에서는 DA-MMT의 전체 silicates layer가 $13{\sim}14$층에서 $2{\sim}3$층의 silicates의 형태로 박리된 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 가교 과정에서의 높은 열과 압력으로 인해 일부 유기화제가 빠져나감으로써 층간 거리가 감소된 DA-MMT도 존재하였다. 이는 TEM 결과에서도 확인할 수 있었다. 가교도의 경우 NR/Cloisite 15A 컴파운드가 가장 높은 값을 나타내었다. 하지만 가황 특성에서 동일 함량의 충전제가 첨가된 고무의 가황 특성을 비교하면, NR/DA-MMT 컴파운드가 가장 높은 ODR 토크 값을 나타내었고, 또한 가장 높은 인장 강도, 모듈러스 및 인열강도를 나타냄을 확인할 수 있었다. 이러한 기계적 물성 증가는 가교도의 증가 효과보다 나노 크기로 분산된 DA-MMT의 우수한 보강 효과 때문이다. 또한 혼합 방법을 달리한 NR/DA-MMT 나노 복합재료(컴파운딩법) 대비 NR/DA-MMT 나노 복합재료(라텍스법)가 클레이의 박리정도 및 분산도의 차이로 인해 높은 모듈러스, 인장강도 및 인열강도를 나타냄을 확인할 수 있었다