Mechanical Properties of Natural Rubber/Acrylonitrile-Butadiene Rubber Blends and Their Adhesion Behavior with Steel Cords

Natural Rubber/Acrylonitrile-Butadiene Rubber 블렌드의 기계적 물성과 강선과의 접착거동

Mechanical properties and their adhesion behavior with zinc- and brass-plated steel cords of natural rubber/acrylonitrile-butadiene blend compounds were investigated as a function of blend ratio. The Mooney viscosity and stress relaxation time were found to be lowered with increasing NBR content. Tensile modulus generally increased with increasing NBR content. Tensile stress at break stayed constant up to about 40 phr and showed minimum at $50{\sim}60 phr$, and thereafter increased with increasing NBR content. Strain at break decreased linearly below 50 phr, and above the level it showed nearly constant value. Based on the abrupt drops in elastic modulus and tan ${\delta}$ peak, the glass transition temperature of NR and NBR were found to be -55 and $-10^{\circ}C$, respectively. In the case of NR/NBR blend compounds, two distinct transition points were observed and each transition position was not affected by NBR level indicating an incompatible nature of NR/NBR blend system. The pullout force and rubber coverage decreased to the level of about 40% to that of pure m compound, when the 50 phr of NR was replaced by NBR. However, the pure NBR compound showed the comparable adhesion performance with NR(${\sim}90%$). The sulfur concentration was found to become lower with the increased NBR content at the adhesion interface based on the Auger spectrometer results, representing a lack of adhesion layer formation, and this was explained for a possible cause of low adhesion performance with adding NBR.

NR/NBR 혼합고무 컴파운드의 기계적 물성과 아연 및 황동피복 강선과의 접착특성에 대해 NR/NBR 조성비에 대한 함수로 조사하였다. Mooney 점도와 응력이완시간은 NBR 함량의 증가에 따라 감소하였다. NBR 함량증가에 따라 모듈러스는 전반적으로 증가하였고, 인장강도의 경우 NBR 함량이 40 phr 이하일 경우 유사한 수준을 보이다가 $50{\sim}60\;phr$일 때 최소치를 보인 후 다시 증가하는 경향을 보인 반면, 파괴점에서의 변형은 NBR 함량이 50 phr 이하의 범위에서는 선형적인 감소를 보인 후 50 phr 이후에서는 거의 유사한 수준을 보였다. NR/NBR 혼합고무 컴파운드는 NR과 NBR의 유리전이온도인 $-10^{\circ}C$와 $-55^{\circ}C$에서 탄성모듈러스의 급격한 전이와 tan ${\delta}$ 피크를 나타내 비상용성 블렌드의 거동을 나타내었다. 접착력(pullout force)과 rubber coverage 공히 NBR 함량이 증가함에 따라 급격히 감소하여 NR/NBR 혼합비가 50/50인 경우 NR 컴파운드 대비 약 40% 수준을 보였고, 순수한 NBR 컴파운드의 경우 접착력은 다시 증가하여 NR 컴파운드 대비 약 90% 수준의 접착력을 보였다. Auger spectrometer 분석결과 NBR 함량이 증가할수록 황함량이 감소하였고, 이는 강선-고무간 접착계면에서 접착층이 충분히 성장하지 못했다는 것을 의미하고 접착성능 하락의 원인으로 해석하였다.