Modulus, Hysteresis and the Payne Effect

Erschienen in: KGK - Kautschuk Gummi Kunststoffe - 06/2006

Autor: George B. Ouyang, Ohio (USA)

A nano-composite model of filler-rubber system is proposed. Basically the model considers the filler network junction width, which is zero at maximum filler loading and is then „diluted“ to an average width in order to obtain the correct filler volume fraction. By assuming a simple cubic arrangement of the aggregates, the small strain behavior of the junction rubber is analyzed in extensional mode. Using only a few parameters from carbon black morphology, a formula for the filler loading effect on the Young’s modulus is obtained. The model suggests that the hysteresis, tan d, is inversely proportional to the average junction width of the filler network. Finally, the Payne effect with its various facets is discussed in terms of the network junction model.

Modul, Hysterese und Payne Effekt Füllstoff-Netzwerk-Bindungs- Modell für Ruß-Verstärkung
Das Verhalten gefüllter Kautschuksysteme wird durch ein Nano-Verbung Modell beschrieben welches die mit Polymer gefüllte Grenzschicht zwischen Fülltstoffteilcen betrachtet. Bei Maximaler Füllstoffkonzentration ist die Breite dieser Schicht gleich Null und wird mit Abnahme der Dosierung „verdünnt“, auf ein Maß das für einfache kubische Anordnung der Füllstoffpartikel von dem Füllstoffvolumenbruch vorgegeben wird. Die Grenzschicht wird im Dehnmodus betrachtet. Mit einigen Morphologieparameten des Füllstoffs ist es möglich eine Gleichung zur Beschreibung des Young-Moduls zu erhalten. Das Modell zeigt, dass eine umgekehrte Proportionlität zwischen der Hysterese, tan d, und der mittleren Breite der Grenzschicht besteht. Letztlich wird der Payne Effekt unter seinen verschiedenen Aspekten durch das Modell beschrieben.

Dieser Artikel ist in englisch.

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