Elastomers and Composites

The Rubber Society of Korea (한국고무학회)
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Computer Simulation of Die Extrusion for Rubber Compound Using Simplified Viscoelastic Model

간략화된 점탄성 모델을 적용한 고무 컴파운드의 압출 해석

  • Kim, J. H. (Graduate School of NID Fusion Technology, SeoulTech) ;
  • Hong, J. S. (Graduate School of NID Fusion Technology, SeoulTech) ;
  • Choi, S. H. (Hankook Tire Co.) ;
  • Kim, H. J. (Hankook Tire Co.) ;
  • Lyu, M. Y. (Department of Product Design and Manufacturing Engineering, SeoulTech)
  • 김지현 (서울과학기술대학교 NID융합기술대학원) ;
  • 홍진수 (서울과학기술대학교 NID융합기술대학원) ;
  • 최성현 (한국타이어) ;
  • 김학주 (한국타이어) ;
  • 류민영 (서울과학기술대학교 제품설계금형공학과)
  • Received : 2011.01.14
  • Accepted : 2011.03.28
  • Published : 2011.03.31
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Abstract

One of the viscoelastic flow behaviors during profile extrusion is the swelling of extrudate. In this study, die swell of rubber compound in the capillary die have been investigated through experiment and computer simulation. Simplified viscoelastic model and non-linear differential viscoelastic model such as PTT model have been used in the computer simulation. The simulation results have been compared with experimental data. Experiment and simulation have been performed using fluidity tester and commercial CFD code, Polyflow respectively. Die swells predicted by two models showed good agreement with experimental results. Pressure and velocity distribution, and circulation flow at the corner of reservoir have been well predicted by PTT model. Simplified viscoelastic model can not predict circulation flow at the corner of reservoir. However this model has an advantage in computation time compare with full viscoelastic model, PTT model.

점탄성 흐름의 특성은 압출시 다이 스웰 현상에서 확인 할 수 있다. 본 연구는 이러한 점탄성 특성을 갖는 고무 컴파운드를 모세관 다이에서 비선형 점탄성 모델인 PTT 모델과 간략화된 점탄성 모델을 이용하여 압출현상을 모사하고 다이 스웰을 실험과 비교 하였다. 실험은 Fluidity Tester를 이용하였고 해석은 상용화된 CFD Code인 Polyflow를 이용하였다. 두 모델에 의해 예측된 다이 스웰은 실험과 유사한 결과를 보였다. 그러나 PTT 모델에서는 압력과 속도분포, 레저버의 모서리에서의 와류현상을 예측할 수 있었지만 간략화된 점탄성 모델에서는 예측할 수 없었다. 간략화된 점탄성 모델은 다이 내부의 세밀한 흐름현상을 예측하지는 못하지만 다이 스웰은 잘 예측할 수 있으며 PTT모델보다 해석시간이 매우 짧아서 이의 응용에 큰 장점을 갖고 있다고 판단된다.

Keywords

References

  1. C.D. Han, "Rheology in Polymer Processing", Academic Press, NY (1976).
  2. R.L. Tanner, "Engineering Rheology", 2nd ed., Oxford University Press, NY (2000).
  3. Polyflow V. 3.10, Polymat manual, Fluent Co. (2003).
  4. J. Mallet, H. Metwally, A. Dozolme, and B. Debbaut, "Development of a computationally fast Viscoelastic model and validation for rubber garvey profile extrusion", American chemical society (2007).
  5. J.L. White, "Principles of Polymer Engineering Rheology", John Wiley & Sons, NY (1990).
  6. S.H Choi and M.Y. Lyu, "An Application of Non-linear Viscoelastic Model to Capillary Extrusion of Rubber Compounds", Trans. Mater. Process, 16 (2007).
  7. M.Y. Lyu, D.M. Park, H.J. Kim, and J.L. Y, "Computer Simulation of Viscoelastic Flow in a Capillary Die for Rubber Compounds", Elastomers, 41 (2006).
  8. R.B. Bird, R.C. Armstrong, and O. Hassager, "Dynamics of Polymeric Liquids", John Wiley & Sons, NY (1987).