Kieselsäuregefüllte Elastomerblends durch Masterbatchtechnologie

11/2005 November

Steuerung des Mischungszustandes und der Materialeigenschaften

Der Einfluss der Mischreihenfolge beim Compoundieren von kieselsäuregefüllten NR-BR-SBR-Laufflächenverschnittsystemen auf die Morphologie und das technologische Eigenschaftsbild wird analysiert. Dabei zeigt sich, dass die Silanisierung der Kieselsäure im BR-SBRMasterbatch zu signifikant verbesserten mechanischen Eigenschaften in Hinblick auf Zugfestigkeit und dynamische Rissbeständigkeit führt, obwohl die Füllstoffdispersion in diesem Fall deutlich verschlechtert ist. Die positiven Effekte werden auf eine gleichmäßigere Kieselsäureverteilung zurückgeführt, die eine Verringerung des Payne-Effektes und einen modifizierten Verlauf der Spannungs-Dehnungskurven, mit moderaten Anfangsanstiegen und steilem Endverlauf, bewirkt. Als Ursache für eine heterogene Füllstoffverteilung wird die vorzeitige chemische Anbindung von thermomechanisch gebrochenen NR-Ketten beim Silanisieren der Kieselsäure in Anwesenheit von NR postuliert, wodurch die NR-Phase stark überfüllt wird.

Control of the Mixing State and the Material Properties of Silica Filled Elastomer Blends by Master Batch Technology
The influence of the mixing order during compounding of silica filled NR-BR-SBR tread blends on the morphology and the technological properties is analysed. It showed that silanisation of the silica in the BR-SBR master batch leads to significantly improved mechanical properties with respect to tensile strength and dynamic crack propagation, albeit the filler dispersion is clearly reduced in this case. The positive effects originate from a more balanced silica distribution, which causes a reduction of the Payne effect and a modified shape of the stress strain curves, i.e. moderate slope at the begin and steep slope at the end. As reason for a heterogeneous filler dispersion in the NR-silica master batch a premature chemical attachment of thermomechanically broken NR-chains during silanisation of the silica is postulated, by which the NR-phase becomes strongly overloaded.