WERKSTOFFANALYTIK FÜR REIFEN – VIELE KLEINE NADELSTICHE OFFENBAREN MATERIALAUFBAU

WERKSTOFFANALYTIK FÜR REIFEN

Durch die moderne quantitative Rasterkraftmikroskopie lassen sich neben der Lokalisierung einzelner Komponenten in Kunststoffgemischen auch hochaufgelöste Materialeigenschaften gewinnen. Indem mit hoher Statistik verschiedene Bereiche der Probenoberfläche betrachtet werden, entsteht in kurzer Zeit ein dreidimensionales Verständnis für das Materialverhalten und die Vermischungsqualität des Produktes. Damit bietet die Messtechnik sowohl für Produkte auf Polymerbasis als auch für die Weiterentwicklung von Automobilreifen ein großes Potenzial.

Neue Erkenntnisse für die Reifenentwicklung

Für die spezifischen Eigenschaften von Automobilreifen ist dieses Wissen von großer Bedeutung. Zum einen erlauben die Messungen eine Qualitätskontrolle. Zum anderen offenbaren sie Optimierungspotenziale im Hinblick auf Produktionsverfahren sowie den Ressourceneinsatz.

Je nach Verwendungszweck eines Reifens, als Sommer oder Winterreifen, als Pkw, Lkw oder Flugzeugrad, kommt es auf das richtige Verhältnis von Rollwiderstand und Haftung an. Da die Produktentwicklung auf molekularer Ebene beginnt, ist neben der Materialzusammensetzung des Reifens der Verteilungszustand der eingesetzten Kautschuktypen und Füllstoffe entscheidend.

Schichtaufbau eines modernen ProfilEinsetzen der präparierten Probe auf dem Scanningtisch des Rasterkraftmikroskops
Einsetzen der präparierten Probe auf dem Scanningtisch des Rasterkraftmikroskops

Computergestützte Bildauswertung

Mit Hilfe des hochauflösenden Verfahrens gelingt es, die Verteilung der unterschiedlichen Kautschuktypen, wie den weichen und klebrigen Naturkautschuk den harten Butadienkautschuk sowie die wenige zehn Nanometer großen Rußpartikel abzubilden. Diese sind unter anderem für die Widerstandsfähigkeit von Reifen verantwortlich. Neben der bildlichen Darstellung der Materialverteilung im fertigen Reifen können wir die mechanischen Kenngrößen der Materialien, zum Beispiel den Loss tangens bestimmen. Diese Eigenschaften sind mitentscheidend für die Qualitätseinstufungen eines modernen Profilreifens.

Computergestützte Bildanalyse für die Materialanalyse von modernen Profilreifen
Computergestützte Bildanalyse für die Materialanalyse von modernen Profilreifen

Zusätzlich wird die Kautschuk-Ummantelung der Rußpartikel, der sogenannte Bound Rubber, erfasst. Er stellt den Zusammenhalt zwischen Kautschukmatrix und eingearbeiteten Füllstoffen sicher. Die statistische Ermittlung der nur wenige Nanometer dicken Bound Rubber-Schicht erfolgt mit computerunterstützter Bildauswertung und zeigt eine gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen nasschemischer Analysen. Eine optimale Probenpräparation ist dabei Grundvoraussetzung.

Hochaufgelöstes Verteilungsbild der Komponenten in einem Autoreifen
Hochaufgelöstes Verteilungsbild der Komponenten in einem Autoreifen

Verbindung zwischen Russ und Matrix charakterisieren

Wir bieten mit der quantitativen Rasterkraftmikroskopie ein Verfahren, mit dem sich die Verbindung zwischen Rußpartikeln und Kautschukmatrix darstellen und charakterisieren lässt. Auch an vulkanisierten Proben lassen sich mit der neuen Technik solche bisher nicht zugänglichen Bound Rubber-Messungen durchführen.

Auf Wunsch entwickeln wir für Sie eine individuelle Methode zur Materialcharakterisierung Ihres Produktes.