افزایش هدایت گرمایی بلادر و محاسبه تاثیر آن بر تغییرات دمایی تایر در فرایند پخت

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 هیات علمی دانشگاه صنعتی بیرجند

2 دانشگاه بیرجند-دانشجوی کارشناسی ارشد

3 شرکت کویر تایر

چکیده
در این پژوهش استفاده از پودر حاوی آلومینا و سولفات آلومنیوم تولید شده بر هدایت گرمایی فرمول لاستیک بیوتیل پرشده با دوده مورد استفاده در آمیزه بلادر پخت تایر مورد مطالعه قرار گرفته است. پرکننده فوق به مقدار 1.5 قسمت وزنی به آمیزه بلادر افزوده شد. آمیزه ها در مخلوط کن داخلی تهیه و رفتار پخت، خواص مکانیکی، زمانمندی و خواص هدایت حرارتی آنها اندازه گیری گردید. برای تعیین ضریب نفوذ حرارتی لاستیک از روش غوطه ور سازی نمونه با ابعاد مشخص در حمام روغن و شبیه سازی کامپیوتری انتقال حرارت با استفاده از یک رویکرد حدس و خطا استفاده شد. مشاهده شد ضریب نفوذ حرارتی آمیزه فوق از متوسط 10-7 m2/s به متوسط 10-7 m2/s 1.3× افزایش می­یابد، بدون آنکه خواص مکانیکی و زمانمندی این آمیزه تغییر چندانی کند. در ادامه با انتخاب یک هندسه ساده شده از نیمرخ تایر در شرایط نزدیک به شرایط پخت تایر و با شبیه­سازی رفتار انتقال حرارت دو بعدی در نرم افزار ABAQUS تاثیر این افزایش در ضریب نفوذ حرارتی بلادر بر تغییرات دمایی قسمتهای داخلی تایر مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهده شد دمای نقاط مختلف تایر با افزایش در هدایت گرمایی لاستیک بلادر تحت تاثیر قرار گرفته و افزایش می­یابد، لذا پتانسیل مناسبی برای کاهش زمان پخت تایر فراهم آورده می شود.


کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Increase Heat Conductivity of Bladder and Calculate its Effect on Temperature Profile of the Tire in the Curing Process

نویسندگان English

mehdi shiva 1
Mohammad Lakhi 2
ahmad soleymani 3
1 Birjand University of Technology
2 Birjand university
3 Kavir Tire Co
چکیده English

In this study, the use of a mixed alumina and aluminum sulfate powder has been studied on thermal conductivity of butyl rubber filled with carbon black used as curing tire bladder composite. The aforementioned filler was added to 1.5 parts by weight in a blend of Bladder. The mixtures were prepared in the internal mixer and the curing characteristics, the mechanical and aging properties as well as the heat conductivity behavior of the composites were measured. To determine the coefficient of thermal diffusion of rubber composite, an immersion sampling method with specific dimensions in the oil bath and heat transfer computer simulation was used using a guessing and error approach. It was observed that the thermal diffusion coefficient of the above mixture rises from an average of 1×10-7 m2/s to an average of 1.3 ×10-7 m2/s without changing the mechanical and aging properties of the mixture. In the following, by choosing a simplified geometry from the tire profile in the near-tire curing conditions, and by simulating heat transfer behavior through the ABAQUS software, the effect of this increase on the thermal diffusivity coefficient was studied on the temperature variations of the inner parts of the tire. It was observed that the temperature of the different points of tire is affected by increasing the thermal conductivity of the tire, Therefore, there is a good potential for reducing the curing time of the tire.

کلیدواژه‌ها English

bladdr
non-isothermal curing
heat diffusivity coefficient
temperature-time history
Alumina
tire tread
[1] Yao W., Jia Y. and Wang X., Kinetic Modelling and Finite Element Simulation of Natural Rubber Non-isothermal Vulcanization, Adv Mater Res., 306-307, 649-653, 2011.
[2] Isayev A.I. and Deng J.S., Nonisothermal Vulcanization of Rubber Compounds, Rubber Chem. Technol., 61, 340-361, 1988.
[3] Guo B., Tang Z., and Zhang L., “Transport performance in novel elastomer nanocomposites: Mechanism, design and control,” Prog. Polym. Sci., 61, 29–66, 2016.
[4] Shiva M., Akhtari S, and Shayesteh M., Aluminum Compounds with Spray Pyrolysis in Tyre Compounds Formulations, Part 1: Mechanical and Heat Conductivity Behavior of Tyre Tread, Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 32, 43-53, 2019.
[5]Gwaily S. E., Attia G., Nasr G. M. and Hassan H. H., On the thermal properties of HAF black-loaded butyl rubber vulcanizates, J. Polym. Mater. 10, 221-225, 1993.
[6]Charles, E., Improving thermal conductivity and service life in bladder compounds, J. Rubber World, 232, 2005
[7]Gwaily S. E., Nasr G. M., Badawy M. M., Hasan H. H.,Thermal properties of ceramic –loaded conductive butyl rubber composites, Polymer Degradation and stability, 47, 391-395, 1995.
[8] Wang D.-h., Dong Q. and Jia Y.-x., Mathematical Modelling and Numerical Simulation of the Non-isothermal In-mold Vulcanization of Natural Rubber, Chinese J. Polym. Sci., 33(3), 395-403, 2015.
[9] Ghoreyshi M. H. R., Rafei M., Naderi G., Optimization of Vulcanization Process of a Thick Rubber Article Using an Advanced Computer Simulation Technique, Rubber Chem. Technol., 85( 4), 576–589, 2012.
[10] Nozu Sh., Tsuji H., Itadani M., Fujiwara W., Ohnishi K., Study of Cure Process of Thick Solid Rubber, J. Mater. Processing Technol., 2 0 1, 720–724, 2 0 0 8.
[11] Limrungruengrat S., Chaikittiratana A., Pornpeerakeat S. and Chantrasm T., Finite Element Analysis for Evaluation of Cure Level in a Large Rubber Part, Materials Today: Proceedings ,5, 9336–9343, 2018.
[12] Su B., Wu J., Cui Z., Wang Y., Modeling of Truck Tire Curing Process by an Experimental and Numerical Method, Iran Polym. J., 24(7), 583-593, 2015.
[13]Prentice G. A. and Williams M. C., Numerical Evaluation of the State of Cure in a Vulcanizing Rubber Article, Rubber Chem. Technol. 53(5), 1023-1031, 1980.
[14] Toth W. J., Chang J. P., Zanichelli C., Finite Element Evaluation of the State of Cure in a Tire, Tire Sci. Tech. 19 (4), 178–212,1991.
[15]Shiva M., Akhtari S. S., Soleymani A., Lakhi M., Determination of heat diffusitivity and thermal conductivity of filled rubber composite, 16th chemical engineering congress, Amir Kabir university, Tehran, iran, 2-4 bahman 97.
[16] Ghoreyshi M. H. R., Naderi G. H., The Three Dimensional Simulation and Development of a Computer Software for Rubber Curing Process by Finite Element Method, lran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 17(1), 21-28, 2004.