Natuurrubber van rubberbomen is een grondstof met een beperkte voorraad. Synthetisch geproduceerd rubber, anderzijds, het schuurgedrag van het natuurproduct nog niet heeft kunnen evenaren, waardoor het ongeschikt is voor vrachtwagenbanden. Maar nu, Voor de eerste keer, er is een nieuw type synthetisch rubber ontwikkeld dat 30 tot 50 procent minder slijt dan natuurlijk rubber.

Vrachtwagenbanden hebben veel te verduren:als gevolg van de zware lasten die ze dragen en de lange afstanden die ze dagelijks afleggen, ze zijn onderhevig aan zware slijtage. Bijgevolg, de loopvlakken van de banden zijn voornamelijk vervaardigd van natuurlijk rubber dat afkomstig is van rubberbomen en heeft tot op heden de beste slijtvastheid laten zien. Voor nu, kunstmatig vervaardigd rubber niet in staat is geweest om de prestaties van natuurlijk rubber te evenaren, in dit opzicht althans. Het probleem met natuurrubber is dat de leveringszekerheid van deze belangrijke grondstof in gevaar komt. In Brazilië, het oorspronkelijke huis van de rubberboom, de schimmel Microcyclusulei verwoest hele plantages. Als de schimmel oversteekt naar Azië, waar tegenwoordig grote teeltgebieden liggen, de wereldwijde productie van rubber wordt bedreigd.

Biomimetisch synthetisch rubber met geoptimaliseerd schuurgedrag (BISYKA)

Met het oog op deze dreiging, onderzoekers van de Fraunhofer Institutes for Applied Polymer Re-search IAP, voor microstructuur van materialen en systemen IMWS, voor Moleculaire Biologie en Toegepaste Ecologie IME, voor Mechanics of Materials IWM en voor Silicate Research ISC hebben nu de eigenschappen van synthetisch rubber geoptimaliseerd. "Ons synthetisch rubber BISYKA - dat is een Duitse afkorting voor "biomimetisch synthetisch rubber" - heeft in feite superieure eigenschappen ten opzichte van natuurlijk rubber, " zegt Dr. Ulrich Wendler, die het project leidt bij het Fraunhofer Pilot Plant Center for Polymer Synthesis and Processing PAZ in de Duitse gemeente Schkopau. Fraunhofer PAZ is een gezamenlijk initiatief van Fraunhofer IAP en Fraunhofer IMWS. "Banden gemaakt van synthetisch rubber verliezen 30 procent minder massa dan vergelijkbare banden gemaakt van natuurlijk rubber. de synthetische banden hebben slechts de helft van het profielverlies. Verder, het synthetische rubber kan op industriële schaal worden geproduceerd met behulp van bestaande fabrieken en apparatuur. Dit betekent dat het synthetische rubber een uitstekend alternatief biedt voor natuurlijk rubber, ook op het gebied van high-performance vrachtwagenbanden."

Gerichte analyse van paardenbloemrubber

Maar hoe hebben de onderzoekers deze hogere prestatie bereikt? Bij Fraunhofer IME, wetenschappers onderzochten rubber van paardenbloemen. Zoals het rubber van rubberbomen, 95 procent van paardenbloemrubber bestaat uit polyisopreen, terwijl het resterende percentage bestaat uit organische componenten zoals eiwitten of lipiden. Het voordeel van paardenbloemrubber ten opzichte van boomrubber:de eerste heeft een generatieopeenvolging van slechts drie maanden tegenover zeven jaar voor de laatste. Dat maakt rubber gemaakt van paardenbloemen een ideaal startpunt om de invloed van organische componenten op de rubbereigenschappen te onderzoeken. Hiertoe, de Fraunhofer-onderzoekers elimineerden gericht de belangrijkste organische componenten. Nadat ze de organische componenten hadden geïdentificeerd die belangrijk waren voor het slijtagegedrag, de onderzoekers van Fraunhofer IAP synthetiseerden het BISYKA-rubber uit gefunctionaliseerd polyisopreen met een hoge microstructurele zuiverheid en de respectieve biomoleculen. Hun collega's bij Fraunhofer IWM en IMWS onderzochten vervolgens de eigenschappen van de rubbervarianten die daarbij werden verkregen. Om dit te doen, ze gebruikten extensionele kristallisatie:als je natuurlijk rubber uitrekt tot drie keer zijn lengte, kristallijne gebieden vormen - het rubber hardt uit. "De extensionele kristallisatie van BISYKA-rubber is gelijk aan die van natuurlijk rubber, " legt Wendler uit. Bij het maken van vrachtwagenbanden, het rubber wordt meestal gemengd met roet – waar de zwarte kleur vandaan komt. Meer en meer, echter, fabrikanten voegen silicaten toe aan het mengsel in plaats van roet. Hier komt de expertise van Fraunhofer ISC om de hoek kijken:Op het instituut, wetenschappers onderzoeken hoe nieuwe soorten silicavullers kunnen leiden tot optimale alternatieven voor natuurrubber in de auto-industrie.

Synthetisch rubber levert indrukwekkende resultaten op in praktijktesten

Na de ontwikkeling van het BISYKA-rubber, het werd getest:zou het doen wat zijn extensionele kristallisatie beloofde? De onderzoekers droegen deze vraag over aan een externe en dus onafhankelijke partner om dit te onderzoeken:Prüflabor Nord. Voor dit doeleinde, vier autobanden werden vervaardigd met een loopvlak van BISYKA en werden vervolgens vergeleken met banden met een loopvlak van natuurlijk rubber. De tests werden rechtstreeks uitgevoerd op een auto die 700 circuits in de ene richting reed en vervolgens 700 circuits in de andere richting. En het resultaat? Terwijl de natuurrubberband na de test 850 gram lichter was en 0,94 millimeter profiel verloor, de BISYKA-band verloor slechts 600 gram en 0,47 millimeter profiel. De rolweerstand van het synthetische rubber was ook beter:terwijl het natuurlijke rubber een C-score behaalde op de stoplichtmarkering van de rolweerstand, BISYKA behaalde de hogere score van B. "Tot nu toe, we hebben alleen de eerste tests uitgevoerd met de BISYKA-bandenmix, maar ze zijn veelbelovend. Als volgende stap, we willen het BISYKA-rubber verder optimaliseren. Dit betreft vooral het aandeel en de samenstelling van de organische componenten. Tegelijkertijd, we zullen de formule van het loopvlakcompound voor vrachtwagenbanden aanpassen aan het nieuwe rubber, ", zegt Wendler. Momenteel zijn de onderzoeker en zijn team op zoek naar samenwerkingspartners die het product op de markt gaan brengen.

Op 4 april, 2019, presenteren de onderzoekers hun resultaten tijdens een transferworkshop op de jaarlijkse conferentie van de German Rubber Society, Oost (Deutsche Kautschuk-Gesellschaft Ost) in Merseburg, Duitsland.