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Auf Autobahnen gehen derzeit rund ein Fünftel des Treibstoff-Verbrauchs auf das Konto der Reifen; im Stadtverkehr sind es bis zu 30 Prozent. Mit Reifenwerkstoffen wie Butylkautschuke (IIR), neue, modifizierte Lösungs-Styrolbutadien-Kautschuke (SSBR) und weiterentwickelte Neodymium-Polybutadien-Kautschuke (Nd-BR) lässt sich dieser Anteil substanziell reduzieren.
„Die Entwicklung von Reifen-Kautschuken, die Energie sparen helfen, gleichzeitig aber ein unverändert hohes Maß an Sicherheit bieten, ist eine Aufgabe für versierte Chemiker“, sagt Christoph Kalla, Leiter Marketing & Forschung der Business Unit Performance Butadiene Rubbers bei LANXESSanxess, „weil sich einige zentrale Eigenschaften eines Reifens nur sehr schwer optimieren lassen, ohne andere in Mitleidenschaft zu ziehen. So galt es bislang als ausgesprochen schwierig, den wichtigen Rollwiderstand – das ist ein Maß für den Energieverlust durch den Reifen – zu verbessern, ohne zum Beispiel den Abrieb und die Haftung auf nassen Straßen zu beeinträchtigen. Wir gehen davon aus, dass sich der Rollwiderstand der nächsten Reifengeneration allein durch den Einsatz aktuell verfügbarer Hochleistungs-Reifenkautschuke um bis zu zehn Prozent senken lässt. Ohne dass man Einbußen in der Fahrzeugsicherheit hinnehmen muss – im Gegenteil!“

Sparen auf molekularer Ebene

Ursache hoher Rollwiderstandswerte kann zum Beispiel eine hohe „innere Reibung“ von Reifenkomponenten sein. Auch der „Expanderschnur“-Effekt kann eine Rolle spielen: Enthält ein Kautschuk zu viele Moleküle mit „losen Enden“, kann er Energie nicht optimal nutzen. Denn diese „losen Enden“ tragen wie gerissene Expanderschnüre wenig zur Energieübertragung bei, müssen aber trotzdem mitbewegt werden.
Die innere Reibung von Kieselgel-Füllstoffteilchen, die dem Gummi ihre Stabilität verleihen, dürfte sich zum Beispiel mit modifizierten SSBR-Kautschuken von LANXESSanxess reduzieren lassen. Die Moleküle dieser Gummirohstoffe besitzen, vereinfacht gesprochen, eine hohe Dichte „klebriger“ Ankerstellen, die besonders gut an den harten Füllstoff-Körnchen haften und sie gewissermaßen mit einer dicken, reibungsvermindernden Gummi-Haut überziehen. Dieses „Einpacken“ der Kieselgel-Teilchen perfektioniert das Netzwerk aus Polymer und Füllstoff, was sich positiv auf Straßenhaftung und Abrieb auswirken dürfte. Erste Labor- und Praxistests weisen daher darauf hin, dass Reifen aus den genannten Werkstoffen nicht nur über gute Rollwiderstandswerte verfügen, sondern zugleich eine hervorragende Straßenhaftung zeigen – und obendrein sehr langlebig sind.
Die Anzahl sogenannter „loser Enden“ in der Gummimatrix wiederum ist in Nd-BR-Kautschuken deutlich niedriger als in anderen Reifen-Kautschuken. Hinzu kommt: Auf Grund komplexer physikalischer Zusammenhänge, wie enge Molekulargewichtsverteilung können Hersteller Reifen mit hervorragenden Kenndaten nun mit Gummirohstoffen produzieren, die leichter zu verarbeiten sind als bisher. Zugleich ergeben aktuelle Nd-BR-Kautschuke des Anbieters gleichmäßigere, einheitlichere Produkte als viele Polybutadien-Kautschuke früherer Generationen.

Weitgehend luftundurchlässige Butylkautschuke schließlich helfen, den Reifendruck länger konstant zu halten. Neue IIR-Typen lassen sich über einen höheren Isoprengehalt besser vulkanisiseren als bisherige Varianten aus dem Portfolio dieses Herstellers.

Neue Verfahren und Katalysatoren unterstützen Produktentwicklung

Ein weiterer aktueller F&E-Schwerpunkt des Spezialchemiekonzerns liegt zum Beispiel in der gezielten Variation der Molekül-Mikrostruktur von Styrol-Polybutadien-Reifenkautschuken. Neue Katalysatoren und eine immer weiter verfeinerte Verfahrenstechnik werden mithelfen, den Rollwiderstand neuer Hochleistungsreifen weiter zu senken und damit dazu beitragen, die Reichweite, auch von Elektroautos, zu erhöhen und sie zugleich sicherer zu machen.
„Allerdings sollte man den Begriff ‘Nachhaltigkeit‘ nicht allein auf den Treibstoff-Verbrauch reduzieren“, so Kalla. „Die Abfall-Vermeidung etwa ist auch ein wichtiger Aspekt.“ Auch hier weisen moderne, robuste Nd-BR-Kautschuke positive Eigenschaften auf: Sie stecken zum Beispiel unsanfte Kontakte mit einem Bordstein besser weg als viele andere Gummiwerkstoffe – so erhöhen sie nicht nur die Sicherheit, sondern vermeiden auch Abfall. Apropos Lebensdauer: Der Konzern hat auch spezielle Reifenkautschuk-Masterbatches im Programm, die mithelfen, die Reifen-Runderneuerung zu vereinfachen – auch das spart unter dem Strich wertvolle Rohstoffe ein. Auch besonders abriebbeständige Kautschuke in der Lauffläche tragen letztlich zu einer guten Umwelt-Performance bei: Sie erhöhen nicht nur die Lebensdauer des Produkts, sondern helfen zugleich, die Feinstaubproblematik in unseren Städten zu entschärfen.

Über den Autor

Udo Erbstößer, Pressesprecher und Leiter Fachmedien, LANXESSanxess