The heat transfer phenomena in a rubber sheet was investigated in this paper in order to evaluate curing process and to attain optimum state of cure, which may determine the quality of a rubber. A piece of rubber sheet which is similar in composition to one used in tire manufacturing, is used to measure the temperature inside during the process of heating and cooling. The variation of thermal conductivity with the change of temperature was measured experimentally. With tile measured thermal conductivity and temperature boundary conditions, the temperature change inside sample plates was predicted by solving unsteady state, two-dimensional boundary value problems. The calculated temperature profiles agreed reasonably well with the experimental ones except in the initial period of heating and the final period of cooling. The state of cure increased in the outer layers and its difference at between the center and the outer layer increased with higher curing temperature. In order to improve the quality of rubber products, therefore, the optimum curing temperature and processing time should be selected.

양질의 고무제품을 얻기 위하여 고무를 최적 조건으로 가류시키는 것이 매우 중요하며, 이 공정의 이해와 운전의 합리화 조건을 구하기 위해서 고무 내에서의 열전달 현상을 재조명할 필요가 있다. 여기서는 타이어 제조에 사용되는 고무의 조성과 유사한 얇은 고무시편을 제작하여 시편의 표면을 가열한 후 자연 냉각시킬 때 시편 내부의 온도변화를 측정하였다. 또한 온도 변화에 따른 여러 고무시편의 열전도도의 변화를 측정하였다. 한편 시편 내부의 온도변화를 비정상 상태, 2차원 열전달 경계값 문제로 모델링하여 구한 수치해로 시편 내부의 온도 변화를 예측하고 실측값과 비교하였다. 모델로 예측한 온도는 가열 초기와 자연냉각 말기에는 실험값과 약간의 차이가 있었으나 전반적으로 실험값과 잘 일치하였다. 시편 각 부위 별로 중심부에서 표면 쪽으로 갈수록 가류도가 상승하였고 가류온도가 높을수록 그 폭은 증가하였다. 따라서 제품의 균일한 품질을 얻기 위해서는 가류온도와 그 시간을 최적화하는 것이 바람직하다.

Keywords: heat transfer; rubber; state of cure; thermal conductivity; numerical modeling