Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.8
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pp.1045-1050
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2010
Fatigue analysis and lifetime evaluation are very important in design procedure for assuring the safety and reliability of rubber components for mechanical systems. Till recently, the technology for the design, analysis, and evaluation of rubber products was required to manufacture rubber products with high quality, fidelity, and reliability. However, in the rubber-manufacturing companies in Korea, the processes of compound mixing, manufacturing of rubber products, and improvement of rubber properties are based on the trial-and-error method and experience. The objectives of this study are to establish methods for testing rubber materials, to develop a database of the properties of rubber materials, to evaluate the performance of rubber components, and to develop a system for predicting fatigue life. A method to predict fatigue-life of rubber components was proposed; in this method, the finite-element analysis and fatigue damage parameter as determined from a fatigue test are incorporated.
The noise between floors of apartment has been hot issue nowadays. In order to improve the noise insulation performance, we proposed the antivibration rubber system which can be applied to the floor system for sound insulation. Among various types of elastomer, butyl rubber showed the good aging characteristic, low rebound resilience and high damping factor. Thus, the butyl rubber was selected as a basic rubber for antivibration rubber system. The effects of type and loading amounts of carbon black on antivibration properties of butyl rubber were studied. The increase of surface area and the content of carbon black resulted in high bound rubber fraction, high mechanical property, low rebound resilience, and high damping factor of butyl rubber. Based on the results of this study, the new antivibration rubber was prepared and applied to the floor system for sound insulation. The impact sounds of floor system proposed in this study were 40 dB and 43 dB in cases of light weight and heavy weight impact sound, respectively.
Cure characteristics of non-oil-extended solution SBR (S-SBR_NO) and oil-extended solution SBR (S-SBR_ EO) compounds reinforced with silica/carbon black were investigated. Minimum and maximum torques of S-SBR_ EO compounds were much smaller than those of S-SBR_NO ones. Delta torques of S-SBR_NO compounds were greater than those of S-SBR_EO ones, and that of S-SBR_NO compound increased with increase in the 1,2-unit content. Optimum cure time ($t_{90}$) of S-SBR compound decreased with increase in the 1,4-unit content, whereas it increased with increase in the 1,2-unit content. Cure rate index of S-SBR compound increased with increase in the 1,4-unit content, whereas it decreased with increase in the 1,2-unit content. Comparing cure characteristics of S-SBR_NO and S-SBR_EO compounds with the same 1,2-unit content, $t_{90}$s of S-SBR_EO compounds were longer than those of S-SBR_NO ones and cure rate indices of S-SBR_EO compounds were smaller than those of S-SBR_NO ones.
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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2002.10b
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pp.223-224
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2002
The mechanisms of formation of transfer film under the condition of wear of Steel AISI1020 by natural rubber were investigated. The transfer film was observed and the formation mechanisms were clarified. The formation process of transfer film on the worn surface of the steel could be divided into two stages. Firstly, the adhesive layer emerged on the worn surface of the steel by adhesion of natural rubber. in which the macromolecular chains of natural rubber joined to the surface of the steel by Van der Waals' force. And then, the iron atom and metal oxide reacted with the macromolecular of natural rubber in the adhesive layer and produced Fe-polymer compound. As a result, the transfer film was formed on the worn surface of the steel. The transfer film was joined to the worn surface of the steel by the chemical bonds and electrostatic force.
Kim, Mi-Suk;Kim, Jin-Hak;Kim, Jin-Kuk;Kim, Seok-Jin
Macromolecular Research
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v.15
no.4
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pp.315-323
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2007
The present manuscript deals with the prediction of the lifetime of NBR compound based rubber gaskets for use as fuel cells. The material was investigated at 120, 140 and $160^{\circ}C$, with aging times from 3 to 600 h and increasing $H_2SO_4$ concentrations of 5, 6, 7 and 10 vol%. Both material and accelerated acid-heat aging tests were carried out to predict the useful life of the NBR rubber gasket for use as a fuel cell stack. To investigate the effects of acid-heat aging on the performance characteristics of the gaskets, the properties of the NBR rubber, such as crosslink density and elongation at break, were studied. The hardness of the NBR rubber was found to decrease with decreasing acid concentration at both $120\;and\;140^{\circ}C$, but at $160^{\circ}C$, the hardness of the NBR rubber increased abruptly in a very short time at different acid concentrations. The tensile strength and elongation at break were found to decrease with increases in both the $H_2SO_4$ concentration & temperature. The observed experimental results were evaluated using the Arrhenius equation.
The butadiene rubber(BR) blends with chloroprene rubber(CR) were prepared by mechanical mixing method. Cure characteristics, mechanical properties, ozone resistance properties and dynamic mechanical properties were subsequently examined. The properties of ozone resistance of pure BR was significantly improved through blending with 50 wt% CR. Dynamic characteristics determined from a Rheovibron generally showed two glass transition($T_g$) for the entire blends, $tan{\delta}$ peak monotonically shifted toward the higher temperature with the increasing content of CR. Optimum cure time of compound was significantly lengthened with loading of CR.
The vulcanizate structure of silica-filled compounds is affected by the filler-rubber interaction (FRI) due to the silica-rubber coupling reaction and the chemical crosslink density (CCD) of the matrix rubber. In this study, the vulcanizate structure changes of silica-filled compounds according to the silane and sulfur variation were quantitatively analyzed using the Flory-Rehner and Kraus equations. In efficiency vulcanization (EV) conditions with low sulfur content, FRI increased when the bis-[3-(triethoxysilyl)propyl]tetrasulfide (TESPT) content increased, and the CCD clearly decreased. By contrast, in semi-EV conditions with high sulfur content, as TESPT content increased, the FRI increased the same way EV conditions, but the CCD was unchanged. Based on these results, it was confirmed that FRI of the silica-filled compounds increased as TESPT content increased, but CCD decreased or retained similar values according to the vulcanization system, indicating that the formation reaction of FRI was preferred over CCD.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.2
no.1
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pp.97-103
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1999
The power curve during rubber mixing presents useful information for the understanding of rubber mixing process, because the power curve is determined the mixing state of rubber at the point. The time to the second peak on the power curve is known as carbon black incorporation time, BIT. This study gets the quantity relationship of BIT and viscosity of natural rubber, so by determining the mixing time of the compound on the ground of viscosity of the raw rubber. The mixing with natural rubber and carbon black is examined for various grade natural rubbers, encompassing a wide range of Mooney viscosity. Alter smoothing the mixing power curve using a polynomial, the carbon black incorporation time, BIT, was determined time to second power peak on the curve, The BIT's versus specific values on Mooney viscometer test curve show a linear relation, Especially, the peak of initial maximum torque on Mooney viscometer curve, PMT, is most relevant property relating to the BIT. PMT is useful index for determined optimum mixing time, To apply this results at the mixing, we effectively control the natural rubber mixing but can also know the grading of natural rubber upon processability.
The fatigue analysis and lifetime evaluation are very important in design procedure to assure the safety and reliability of the rubber components. Recently, the design, analysis and evaluation technology was required to achieve the high quality, fidelity, reliability of rubber products. However, rubber manufacturing companies of our country have uesd the method of trial and error and experience in the process of a compound mixing, manufacturing and improvement of rubber properties. The objectives of this study are to establish the test methods of rubber material and to make the database of rubber material properties and to evaluate the performance of rubber components and to construct the prediction system of fatigue life. Fatigue lifetime prediction methodology of the rubber component was proposed by incorporating the finite element analysis and fatigue damage parameter from fatigue test.
Material characteristics and the prediction of life time of polyacrylic rubber (ACM) for automotive engine gasket were studied. Two kinds of ACM rubber compounds, having chlorine cure-site and carboxyl cure-site, were made with optimum formulations and the properties of each materials were examined. As a test results for the thermal properties and compression set, which are very important in the application for the automotive engine gasket, the compound using ACM with carboxyl cure-site was evaluated as having a better characteristics than that of ACM with chlorine cure-site. Arrhenius relationship based on time-temperature superposition principle (TTSP) was obtained through the accelerated heat aging test to predict the useful life-time for the compound using ACM with carboxyl cure-site.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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