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Authors
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Heinrich, G. ; Vilgis, T.
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Title
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Why silica technology needs S-SBR in high performance tires? The physics of confined polymers in filled rubbers
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Date
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19.08.2008
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Number
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16086
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Abstract
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Why Silica Technology Needs S-SBR in High Performance Tires ?<br />The advantage of silica in combination with S-SBR in modern PC tire tread rubber compounds is explained by considering effects of polymer confinement. Silica is a structure having pores in the nanometer regime, i.e. with pore sizes in the order of the primary polymers prior crosslinking. In this case confinement effects of polymers come into play, whereby these effects are different for different polymer connectivity (expressed by the spectral dimension), like in the two cases of E-SBR and S-SBR. As a result, one can argue that the injection of linear S-SBR inside nanopores during mixing is preferred because interpenetration and full pore space filling results. As an effect, a tight polymer-filler interlocking between S-SBR and silica pores leads to lower hysteresis during dynamic-mechanical deformation at low frequencies and, as a consequence, to a better rolling resistance performance.<br /><br />Warum bevorzugt Silica Lösungs-SBR in Hochleistungsreifen ? Zur Physik eingeschränkter Polymere in gefüllten Kautschuken.<br />Die besondere Leistungsfähigkeit und damit verknüpfte bevorzugte Verwendung von Silica in Verbindung mit einem Lösungs-SBR in Laufflächen von Pkw-Hochleistungsreifen wird im Zusammenhang mit dem Konzept des sogenannten confinement (Einschränkung) der verwendeten Polymere erklärt. Silica besitzt eine nanoskalige poröse Struktur, wobei die typischen Porenvolumina in der Größenordnung der charakteristischen Ausdehnungen der Ausgangspolymere sind. In diesem Fall kommen die typischen polymerphysikalischen confinement- Effekte ins Spiel, deren Ausprägung von der unterschiedlichen Verzweigungsarchitektur (ausgedrückt durch die spektrale Dimension) der verwendeten Polymere (E-SBR oder S-SBR) abhängt. Als Ergebnis der (qualitativen) Diskussion ergibt sich, dass nur lineare S-SBR-Moleküle die nanoskaligen Poren vollständig und räumlich sich gegenseitig durchdringend ausfüllen können. Dies führt zu einem festeren Polymer-Füllstoff-Formschluss und damit zu geringeren Hystereseverlusten bei dynamisch-mechanischer Beanspruchung des Gummis, d.h. zu einer vorteilhafteren Rollwiderstandsgüte.
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Publisher
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Kautschuk Gummi Kunststoffe
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Wikidata
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Citation
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Kautschuk Gummi Kunststoffe 61 (2008) 368-376
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DOI
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http://www.kgk-rubberpoint.de/article/109d7311b2c.html
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Tags
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silica e-sbr s-sbr polymer confinement rolling resistance silane coupling agent glass-transition flory theory elastomers reinforcement temperature saturation fractals friction behavior
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