Ausweitung des Magischen Dreiecks
Rollwiderstand, Nasshaftkraft und Abriebswiderstand bilden das sogenannte Magische Dreieck der Reifen Performance. Aber woher stammt der Name „Magisches Dreieck“? Als Carbon Black noch als nahezu einziger Verstärkerfüllstoff in Reifenmischungen diente, konnten die Ecken des Magischen Dreiecks nicht ausgeweitet werden. Dies besagte die goldene Regel. Die jeweilige Reifeneigenschaft hätte nicht ohne Einbussen bei den beiden anderen Eigenschaften optimiert werden können.
Die Hauptziele der Reifenindustrie für kontinuierliche Verbesserungen liegen in folgenden Bereichen:
- Verbesserter Rollwiderstand zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs
- Verbesserter Nass- und Trockengriff für erhöhte Fahrsicherheit
- Verbesserter Abriebswiderstand für eine erhöhte Reifenlaufleistung
Die Regeln des Magischen Dreiecks waren überholt, als die so genannte „Grüne Reifen“-Technologie den Reifenmarkt revolutionierte. Plötzlich konnten mit dem Rollwiderstand und der Nasshaftkraft zwei der drei Ecken des Magischen Dreiecks erweitert werden. Überraschenderweise erfolgte dies nicht - wie vorher üblich - inkrementell, sondern in einem großen Sprung.
Der gewohnte Abriebswiderstand konnte dabei erhalten werden. Den Eckpfeiler der “Grüne Reifen”-Technologie bildet seitdem das Silica/Silane-System. Alles begann mit der Verwendung von Si 69®. Damit war es nun möglich, Fällungskieselsäuren in Reifen zu verwenden. Si 69® gilt heute immer noch, nach mehr als 20 Jahren, als weltweiter Maßstab. Im Gegensatz zu Carbon Black, das eine hohe Affinität zum Polymer besitzt, aber nur physikalische Wechselwirkungen erlaubt, bindet das Silica/Silan-System den Füllstoff chemisch an das Polymer. Diese chemische Verbindung zwischen dem verstärkendem Füllstoff Silica und dem Polymer wird durch Silane wie Si 69® geschaffen und ist Basis für die einzigartigen Eigenschaften dieses Systems.
WIE ERWEITERN UNSERE PRODUKTE DAS MAGISCHE DREIECK?
ROLLWIDERSTAND UND KRAFTSTOFFVERBRAUCH
Im Vergleich zu den heute in Europa nicht mehr gängigen reinen Carbon Black gefüllten Reifen verbessert das Silica/Silan-System mit Si 69® den Rollwiderstand um ca. 30%, was etwa 5% weniger Kraftstoffverbrauch bewirkt. Bemerkenswert ist, dass diese signifikante Verbesserung lediglich durch die Änderung im Reifenlaufstreifen erzielt wird. Der Rollwiderstand könnte weiter optimiert werden, wenn das Silica/Silan-System in weitere Reifenbauteile, z.B. den Unterbau oder die Seitenwand, eingeführt würde.
Das Produkt Si 363® erweitert die Grenzen des Möglichen zusätzlich. Verglichen mit dem etablierten Silica/Silan-System wird der Rollwiderstand von Reifen mit Si 363® noch einmal um 15% gesenkt; verglichen mit dem Carbon Black System sogar um 35%!
NASSHAFTKRAFT
Die Fahrsicherheit zu gewährleisten, ist eine wichtige Aufgabe des Reifens. Vom Autokäufer wird erwartet, dass das Fahrzeug innerhalb einer kurzen Bremsstrecke auf nasser Fahrbahn zum Stehen kommt. Der Kontakt des Fahrzeugs mit der Strasse erfolgt ausschließlich über die Reifen. Daher spielen die Eigenschaften der Reifenlauffläche eine entscheidende Rolle. Die Mechanismen des Nassgriffs sind Gegenstand wissenschaftlicher Forschung von Industrie und Universitäten und noch nicht völlig entschlüsselt. Sicher ist, dass die Einführung des Silica/Silan-Systems die Nasshaftkraft erheblich gesteigert hat. Die Hypothese, dass die polare Silica im Laufstreifen es ermöglicht, den Wasserfilm der nassen Straße besser aufzubrechen, ist weit verbreitet, im Vergleich zum unpolaren Carbon Black im ebenfalls unpolaren Gummi. Fest steht, dass nur die einzigartigen viskoelastischen Eigenschaften von Silica gefüllten Gummimischungen es ermöglichen, die hohen Sicherheitsanforderungen an moderne Fahrzeugreifen zu erfüllen.
Silane spielen hierbei ebenfalls eine wesentliche Rolle. Nur mit Silanen wie Si 69® kann eine ausgewogene Balance zwischen Nassgriff, Rollwiderstand und Abriebswiderstand gewährleistet werden.
ABRIEBSWIDERSTAND
Fahrsicherheit und sparsamer Kraftstoffverbrauch sind die dominierenden Anforderungen an moderne Fahrzeugreifen. Dies spiegelt sich auch beim Europäischen Reifenlabel wider, das die Reifen in die Kategorien Rollwiderstand, Nassgriff und Fahrgeräusch-Lautstärke einstuft. Der Abriebswiderstand ist nicht Bestandteil des Reifenlabels in Europa, wird aber wegen des Wettbewerbs unter den Herstellern nicht vernachlässigt. In anderen Regionen der Welt, z. B. den USA, steht der Abriebswiderstand deutlich stärker im Vordergrund.
Silane sind unentbehrlich für eine gute Laufleistung des Reifens, da nur Silane die Reifensilica chemisch an das Polymer koppeln, was starke Verbindungen zwischen dem verstärkenden Füllstoff und dem Gummi ermöglicht. Dies verhindert, dass bei hoher Beanspruchung (z. B. schnelle Kurvenfahrt oder Vollbremsung) die Silica aus dem Verbund herausgelöst wird. Der Abriebswiderstand ist verbessert.
Insbesondere in Verbindung mit hochdispersiven Silica wie ULTRASIL® 7000 GR werden die strengen Anforderungen an moderne Fahrzeugreifen erfüllt.