Mathematical models for erosion and rupture in dispersive mixing

• Autorzy: Alsteens B. , Legat V. , Avalosse T.

Warianty tytułu

PL

Modele matematyczne procesów erozji i pękania, zachodzących podczas mieszania dyspersyjnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fillers, as carbon black, are introduced in the rubber parts designed to operate under extreme condition (aerospace, offshore applications, tire treads, etc) to increase their mechanical resistances. The final properties of the rubber part clearly depend on the mixing efficiency of the batch mixers used in such a process. Unfortunately, all the present rubber mixes still contain agglomerates larger than the sub-micron particles that reinforce the rubber. It seems therefore mandatory to increase the efficiency of these mixers. The goal of this work is to develop micro-macro models that allow us to predict, via the numerical simulation, the evolution of distributions of mass density of agglomerates during the mixing. Such an evolution will be used to evaluate the performances of the present and new batch mixers. These micro-macro models have been tested and validated against experimental results obtained in a Mooney rheometer.

PL

Napełniacze, takie jak sadza, wprowadza się do wyrobów gumowych przeznaczonych do pracy w ekstremalnych warunkach (aeronautyka, morskie platformy wiertnicze, bieżniki opon, itp.) w celu poprawy ich trwałości mechanicznej. Ostatecznie, właściwości wyrobów gumowych w sposób oczywisty zależą od efektywności procesu sporządzania mieszanek gumowych w mieszarkach zamkniętych. Niestety, wszystkie produkowane obecnie mieszanki gumowe zawierają aglomeraty napełniaczy o rozmiarach większych niż 1 žm, granicy, powyżej której nie przejawiają już one wzmacniającego działania w stosunku do matrycy elastomeru. Wydaje się zatem uzasadnionym zwiększenie efektywności procesu mieszania prowadzonego w mieszarkach zamkniętych. Celem niniejszej pracy było opracowanie matematycznego modelu mikro-makroskopowego, opartego na symulacji numerycznej, umożliwiającego prognozowanie kinetyki dystrybucji gęstości masy aglomeratów w procesie mieszania. Model będzie zastosowany w celu oceny możliwości obecnej i nowej generacji konstrukcji mieszarek zamkniętych. Przedstawiono kilka modeli dyspergowania w skali mikro-makro. Ich dokładność została oceniona na podstawie wyników badań reometrycznych mieszanek gumowych, wykonanych za pomocą aparatu Mooney'a.

Słowa kluczowe

EN

carbon black; dispersion; mathematical models

PL

sadza; dyspergowanie; model matematyczny

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników
• Czasopismo: Elastomery
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 9, nr specjal
• Strony: 25--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Alsteens B.

• University of Louvain, Center for Systems Engineering and Applied Mechanics (CESAME), Av. Georges Lemaître, 4, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgium

autor

Legat V.

• University of Louvain, Center for Systems Engineering and Applied Mechanics (CESAME), Av. Georges Lemaître, 4, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgium

autor

Avalosse T.

• Fluent Benelux, Av. Pasteur, 4, B-1300 Wavre, Belgium

Bibliografia

• 1. Manas-Zloczower I., Z., Tadmor in Mixing and Compounding of Polymers, Hanser Publishers, Munich Vienna New York, 1994
• 2. Manas-Zloczower I., Feke D.L.: Analysis of agglomerate rupture in linear flow fields, Intern. Polymer Processing IV, p.3, 1989
• 3. Rwei S.P., Manas-Zloczower I., Feke D.L.: Characterization of Agglomerate Dispersion by Erosion in Simple Shear Flows, Polym. Eng. Sci. 31, No. 8, p.558 (1991)
• 4. Debbaut B., R., Keunings R., Crochet M.J.: A Finite Element Package for Simulating Viscous and Viscoelastic Flows, Proc. Europ. Conf. New Adv. Comput. Struct. Mech., p.689, 1991
• 5. B. Alsteens B., Avalosse Th., Legat V.: Rotor shape design by numerical simulation: a new way to improve dispersive and distributive mixing in batch mixers, Conf. on European Rubber Research, Paderborn (2005), in this volume
• 6. Kao S.V., Mason S.G.: Dispersion of particles by shear, Nature 253, p.619 (1975)
• 7. Powell R.L., Mason S.G.: Dispersion by laminar flows, AICHE J., 28 (2), p. 286 (1982)
• 8. Collin V., Peuvrel-Disdier E., «Dispersion mechanisms of carbon black in elastomers», Conf. on European Rubber Research, Paderborn (2005), in this volume.
• 9. Alsteens B., Legat V., «A new mathematical model for dispersive mixing», 2005, under progress