Weißer Ruß ist ein weißes, anorganisches Additiv mit verstärkenden Eigenschaften, das Ruß in der Gummiproduktion, insbesondere bei weißen, hellen oder farbigen Gummiprodukten, ersetzen kann. Der Einsatz von weißem Ruß bei der Herstellung von Geländereifen, Baumaschinenreifen, Radialreifen usw. verbessert die Gesamtleistung von Autoreifen und erhöht deren Laufleistung.
1. Die Rolle von weißem Ruß in Reifen
Die Zugabe von weißem Ruß zur Reifenproduktion kann den Rollwiderstand und den Kraftstoffverbrauch senken sowie die Rutschfestigkeit und Fahrsicherheit deutlich verbessern. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Ersatz von Ruß durch weißen Ruß den Paine-Effekt des Gummimaterials sowie den Verlustwinkel tan δ bei hohen Temperaturen effektiv reduziert und somit den Rollwiderstand der Reifen verbessert. Die Verwendung einer Laufflächenmischung aus reinem weißen Ruß kann den Rollwiderstand um 20 % und die Rutschfestigkeit um etwa 50 % senken und dadurch mehr als 3 % Kraftstoff einsparen.
Durch die Zugabe von weißem Ruß zur Reifenprofilmischung werden die verschiedenen Eigenschaften des Reifens deutlich verbessert; insbesondere das Verhältnis von Verschleißfestigkeit, Nasshaftung und Rollwiderstand.
2. Unzureichende Verwendung von weißem Ruß in Reifen
Wird weißer Ruß zur Verstärkung von Gummireifen verwendet, ist seine Affinität zu Gummi aufgrund seiner geringen Grenzfläche schwach. Er neigt zur Agglomeration und lässt sich beim Mischen schlecht dispergieren. Während der Vulkanisation tritt ein verzögerter Vulkanisationseffekt auf, wodurch er leicht mit anderen Komponenten reagieren kann. Weißer Ruß adsorbiert zudem andere Koordinationsmittel, was die Dispersion erschwert. Er neigt zur Dehydratisierung und zur Bildung von Siliciumdioxidgruppen, was die Bindung beeinträchtigt. Die strukturelle Aushärtung führt zu einer Viskositätserhöhung während der Lagerung. Daher sollten Reifenhersteller Maßnahmen ergreifen, um die Anwendungswirkung von weißem Ruß zu verbessern.
3. Verfahren zur Verbesserung der Wirkung der Zugabe von weißem Ruß zu Reifen
In der praktischen Produktion kann die Wirkung von Weißruß in Reifen durch den Einsatz von Modifikatoren, insbesondere Haftvermittlern, angepasst werden. Silanhaftvermittler sind hierbei am weitesten verbreitet. Die Siloxygruppe in Silanhaftvermittlern reagiert mit anorganischen Substanzen, während die organische funktionelle Gruppe mit organischen Substanzen reagiert oder kompatibel ist. Befindet sich der Silanhaftvermittler an der Grenzfläche zwischen anorganischer und organischer Matrix, bildet sich eine Bindungsschicht zwischen organischer Matrix und Silanhaftvermittler.