Syntetisk gummi overgår naturgummi

Naturgummi fra gummitræer er et råmateriale med et begrænset udbud. Syntetisk fremstillet gummi, på den anden side, endnu ikke har kunnet matche det naturlige produkts slidadfærd, hvilket gør den uegnet til lastbilsdæk. Men nu, for første gang, en ny type syntetisk gummi er blevet udviklet, der opnår 30 til 50 procent mindre slid end naturgummi.

Lastbilsdæk må tåle meget:Som følge af de tunge byrder, de bærer, og de lange afstande, de kører hver dag, de er udsat for kraftig slitage. Følgelig, dækkets slidbaner er primært fremstillet af naturgummi, der kommer fra gummitræer og har til dato vist de bedste slidegenskaber. Før nu, kunstigt fremstillet gummi har ikke været i stand til at matche ydeevnen af ​​naturgummi, i hvert fald i denne henseende. Problemet med naturgummi er, at forsyningssikkerheden for dette vigtige råmateriale er i fare. I Brasilien, gummitræets oprindelige hjem, svampen Microcyclusulei lægger affald til hele plantager. Hvis svampen krydser over til Asien, hvor store dyrkningsområder ligger i dag, den globale produktion af gummi vil blive truet.

Biomimetisk syntetisk gummi med optimeret slidadfærd (BISYKA)

I betragtning af denne trussel, forskere ved Fraunhofer Institutes for Applied Polymer Re-search IAP, til mikrostruktur af materialer og systemer IMWS, for molekylærbiologi og anvendt økologi IME, for Materialemekanik IWM og for Silikatforskning ISC har nu optimeret egenskaberne ved syntetisk gummi. "Vores syntetiske gummi BISYKA - det er en tysk forkortelse for" biomimetisk syntetisk gummi " - har faktisk overlegne egenskaber i forhold til naturgummi, "siger Dr. Ulrich Wendler, der leder projektet ved Fraunhofer Pilot Plant Center for Polymer Synthesis and Processing PAZ i den tyske kommune Schkopau. Fraunhofer PAZ er et fælles initiativ mellem Fraunhofer IAP og Fraunhofer IMWS. "Dæk af syntetisk gummi taber 30 procent mindre masse end tilsvarende dæk af naturgummi. Oven i det, de syntetiske dæk har kun det halve slidbanetab. Desuden, syntetisk gummi kan fremstilles i industriel skala ved hjælp af eksisterende anlæg og udstyr. Det betyder, at syntetisk gummi er et glimrende alternativ til naturgummi-inklusive hovedværket for højtydende lastbildæk. "

Målrettet analyse af mælkebøtte gummi

Men hvordan opnåede forskerne denne højere ydeevne? Hos Fraunhofer IME, forskere undersøgte gummi fra mælkebøtter. Ligesom gummiet fra gummitræer, 95 procent af mælkebøtte gummi består af polyisopren, mens den resterende procentdel består af organiske komponenter, såsom proteiner eller lipider. Fordelen ved mælkebøttegummi frem for trægummi:førstnævnte har en generationsrekke på kun tre måneder i modsætning til syv år for sidstnævnte. Det gør gummi fremstillet af mælkebøtter til et ideelt udgangspunkt for at undersøge organiske komponenters indflydelse på gummigenskaberne. Til denne ende, Fraunhofer -forskerne fjernede de vigtigste organiske komponenter, der var involveret på en målrettet måde. Efter at de havde identificeret de organiske komponenter, der var vigtige for slidadfærd, forskerne ved Fraunhofer IAP syntetiserede BISYKA-gummiet ud af funktionaliseret polyisopren med høj mikrostrukturel renhed og de respektive biomolekyler. Deres kolleger ved Fraunhofer IWM og IMWS undersøgte derefter egenskaberne ved de derved opnåede gummivarianter. At gøre dette, de brugte ekstensionel krystallisering:Hvis du strækker naturgummi til tre gange dets længde, krystallinske områder dannes - gummiet hærder. "Den ekstensionelle krystallisering af BISYKA -gummi er lig med naturgummi, "forklarer Wendler. Når man laver lastbilsdæk, gummiet blandes normalt med carbon black - det er her den sorte farve kommer fra. I stigende grad, imidlertid, producenter tilføjer silikater til blandingen i stedet for carbon black. Det er her, ekspertisen fra Fraunhofer ISC kommer ind:På instituttet, forskere undersøger, hvordan nye slags silicafyldstoffer kan føre til optimale alternativer til naturgummi i bilindustrien.

Syntetisk gummi giver imponerende resultater i praktiske tests

Efter udviklingen af ​​BISYKA gummi, den blev testet:Ville den gøre hvad dens forlængede krystallisering lovede? Forskerne afleverede dette spørgsmål til en ekstern og dermed uafhængig partner for at undersøge:Prüflabor Nord. Til dette formål, fire bildæk blev fremstillet med en slidbane lavet af BISYKA, og de blev derefter sammenlignet med dæk med en slidbane af naturgummi. Testene blev udført direkte på en bil, der kørte 700 kredsløb i den ene retning og derefter 700 kredsløb i den anden retning. Og resultatet? Mens naturgummidækket var 850 gram lettere efter testen og tabte 0,94 millimeter slidbane, BISYKA -dækket tabte kun 600 gram og 0,47 millimeter slidbane. Rullemodstanden af ​​syntetisk gummi var også bedre:Selvom naturgummiet opnåede en score på C på lyskrydsets mærkning af rullemodstanden, BISYKA opnåede den højere score på B. "Indtil videre har vi har kun udført indledende test med BISYKA dækblandingen, men de er yderst lovende. Som det næste trin, vi ønsker at optimere BISYKA -gummiet yderligere. Dette vedrører først og fremmest andelen og sammensætningen af ​​de organiske komponenter. På samme tid, vi vil tilpasse formlen for slidbanemassen til lastbildæk til det nye gummi, "siger Wendler. I øjeblikket leder forskeren og hans team efter samarbejdspartnere, der vil bringe produktet på markedet.

Den 4. april, 2019, forskerne præsenterer deres resultater på en overførselsworkshop på den årlige konference i German Rubber Society, Øst (Deutsche Kautschuk-Gesellschaft Ost) i Merseburg, Tyskland.