Die tan -Kurve auf ohne gleichzeitig cinen schlechteren Rollwide r Praxis beschrei man die Herausforderung.dic das SSBR ist auch bei tiefen Tempe nim uns diedie dampfun genschaften des Ma ich neuer Kautschuk ern ein erials in A ngigkeit von der Temperatur wiedergibt.Hie thode.denn uber die Polymer tion in L ma wie schnell er ruktur des kautschuks deutlich be rschiedenen Temperaturen in seinen Ruhezustanc g12).So lisst sich der Anteil der hohes Maximum in der Gegend um 0C dieses steht fur steuer.Auch die Molekulargewichtsver ung und der espondieren dagegen mi it einer niedrig mpfung croskopischer Eben ch die Eigensc Das Pr diglich parallel w Ein b ho aften- hre dynamische 60"C wird ebe angehoben) Vermahlung von Kautschuk und Silica aine erste Be de mah Fullstoff Silica und dem einsatz yon silanen zu verdankep Teil abzu der reifen zu erlangen.in europa rollen neu eich mit Silica-Reifen aus demWerk.Mit Emul g an d SSB un alisierung der Enden des SSBR-M lekuls mit pola (Abbildung 13).Der gesteigerte Zusammenhalt verringert Kautsc en Teilchen hinweg gleiten.Auch die Reibung zwischer vird le h der rollwid der sind.Das wiederum verb ssert den Grip:Der Gummi passt sich nicht nur an den Enden funktionalisiert sind,sonder dic eeignete funk elle Gruppen uber das ganz en-iber die das poly er mit dem fullstoff in Wechse wirkung tritt massiv erhoht.In Lab orversuchen weisen di 402 2009 wiley-VCH V rlag C mbH&Co.KGaA,Weinhein Cher Uns rZet,2009.43.392-406 402 | © 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.chiuz.de Chem. Unserer Zeit, 2009, 43, 392 – 406 Die tan ∂ -Kurve In der Praxis beschreibt man die Herausforderung, die das „Magische Dreieck“ aufwirft, durch die tan ∂-Kurve einer Gummimischung, die die Dämpfungseigenschaften des Ma￾terials in Abhängigkeit von der Temperatur wiedergibt. Hier￾zu wird ein Gummistreifen entlang seiner Achse verdreht bzw. ausgelenkt. Anschließend misst man, wie schnell er – bei verschiedenen Temperaturen – in seinen Ruhezustand zurückschwingt. Die tan ∂-Kurve eines optimalen Reifen￾gummis zeichnet sich durch zwei Details aus: Ein möglichst hohes Maximum in der Gegend um 0 °C – dieses steht für eine hohe Dämpfung und damit einen guten Grip auf nas￾sen Straßen. Geringe tan ∂-Werte im Bereich um 60 °C kor￾respondieren dagegen mit einer niedrigen Dämpfung – und damit einem geringen Rollwiderstand. Das Problem: Ohne profunde Änderung am Kautschuk lassen sich diese Kurven lediglich parallel verschieben. Ein besserer Nassgriff – ho￾he Dämpfung bei 0 °C – führt dann automatisch zu einem schlechteren Rollwiderstand, denn der Kurvenverlauf bei 60 °C wird ebenfalls angehoben (Abbildung 11). Eine erste Besserung der Situation brachte die Einfüh￾rung von Lösungs-Styrolkautschuk oder SSBR. Reifen aus diesem Kautschuk wiesen eine höhere Nassrutschfestigkeit auf, ohne gleichzeitig einen schlechteren Rollwiderstand mitzubringen. SSBR ist auch bei tiefen Temperaturen elas￾tischer. Wohlgemerkt: Die Verbesserung brachte kein gänz￾lich neuer Kautschuk, sondern eine neue Herstellungsme￾thode, denn über die Polymerisation in Lösung kann man – anders als beim etablierten Emulsionsverfahren – die Fein￾struktur des Kautschuks deutlich besser kontrollieren (Ab￾bildung 12). So lässt sich der Anteil der cis- bzw. vinyl-Ver￾knüpfungen sowie der Styrolgehalt und damit die Glas- übergangstemperatur des Polymers in weiten Bereichen steuern. Auch die Molekulargewichtsverteilung und der Ver￾zweigungsgrad können so besser eingestellt werden. Es liegt auf der Hand, dass die bessere „Feinsteuerung“ auf submi￾kroskopischer Ebene auch die Eigenschaften des Werkstoffs im Endprodukt beeinflussen. So verändert etwa die Anzahl „sperriger“ vinylischer Verknüpfungen der Butadien-Mono￾mere die „Gleiteigenschaften“ der Molekülketten und damit ihre dynamische Response erheblich. Vermählung von Kautschuk und Silica Der nächste technische Durchbruch war der Vermählung der neuen Lösungs-Styrolkautschuke mit dem hydrophilen Füllstoff Silica und dem Einsatz von Silanen zu verdanken. Dies erlaubte, den hydrophoben Ruß zum Teil abzulösen und einen profunden Einfluss auf die Nassrutschfestigkeit der Reifen zu erlangen. In Europa rollen Neuwagen heute fast ausschließlich mit Silica-Reifen aus dem Werk. Mit Emul￾sionskautschuken lassen sich die Vorteile der Silica/Silan￾Kombination auf Grund ihres Herstellprozesses nicht er￾schließen. Der nächste Fortschritt war einer im Vergleich dazu eher diffizilen Modifikation des SSBRs zu verdanken – einer Funktionalisierung der Enden des SSBR-Moleküls mit pola￾ren Funktionalitäten wie zum Beispiel OH-Gruppen, die den Kautschuk besser an den Füllstoff Silica binden lassen (Abbildung 13). Der gesteigerte Zusammenhalt verringert den Abrieb und lässt die Reifen auf rauen Straßen länger le￾ben. Zugleich bedeutet weniger Abrieb auch weniger Fein￾staub. Hinzu kommt: Wenn die Kautschukmoleküle besser an den Füllstoffen haften, können sie nicht mehr so leicht über dessen Teilchen hinweg gleiten. Auch die Reibung zwischen ihnen selbst wird herabgesetzt. Beides verhindert, dass in den entsprechenden Frequenzdomänen Energie dissipiert wird – so wird letztlich auch der Rollwiderstand verringert. Gleichzeitig verhält sich der Gummi „gummiartiger“, da die harten Füllstoffteilchen besser vom Kautschuk eingehüllt sind. Das wiederum verbessert den Grip: Der Gummi passt sich der Straße optimal an. Aktueller Stand der Technik sind SSBR-Kautschuke, die nicht nur an den Enden funktionalisiert sind, sondern die geeignete funktionelle Gruppen über das ganze Molekül verteilt tragen. Dadurch wird die Anzahl der „Ankerstel￾len“, über die das Polymer mit dem Füllstoff in Wechsel￾wirkung tritt, massiv erhöht. In Laborversuchen weisen die neuen SSBR-Typen dramatisch verbesserte Dämpfungsei- -Li+ Elastomer-Molekül OH Abb. 13 Die Endgruppenfunktionalisierung von Synthese￾kautschuken kann die Bindung an den verbreiteten Füllstoff Silica erheblich verbessern. Bei der neuesten SSBR-Generation sind solche polaren Gruppen über das ganze Molekül verteilt. cis trans n * * n * * n vinyl Abb. 14 Diene können auf mehrere Weisen zum Polymer ver￾knüpft werden. In Naturkautschuk herrscht die cis-Verknüp￾fung vor. Sie erleichtert die so genannte Dehnungskristallisa￾tion und verleiht dem Material unter Zugbelastung eine hohe Festigkeit. 15213781, 2009, 6, Downloaded from https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ciuz.200600515 by Guangdong University Of Technology, Wiley Online Library on [14/03/2023]. See the Terms and Conditions (https://onlinelibrary.wiley.com/terms-and-conditions) on Wiley Online Library for rules of use; OA articles are governed by the applicable Creative Commons License