Naturgummi från gummiträd är en råvara med begränsad tillgång. Syntetiskt tillverkat gummi, å andra sidan, har ännu inte kunnat matcha nötningsbeteendet hos naturprodukten, vilket gör den olämplig för lastbilsdäck. Men nu, för första gången, en ny typ av syntetiskt gummi har utvecklats som ger 30 till 50 procent mindre nötning än naturgummi.

Lastbilsdäck måste stå ut med mycket:Som ett resultat av den tunga lasten de bär och de långa sträckorna de färdas varje dag, de utsätts för hårt slitage. Följaktligen, slitbanorna på däcken tillverkas i första hand av naturgummi som kommer från gummiträd och har hittills visat de bästa nötningsegenskaperna. Före nu, konstgjort gummi har inte kunnat matcha prestandan hos naturgummi, åtminstone i detta avseende. Problemet med naturgummi är att försörjningstryggheten för denna viktiga råvara äventyras. I Brasilien, gummiträdets ursprungliga hem, svampen Microcyclusulei ödelägger hela plantager. Om svampen går över till Asien, där större odlingsområden finns idag, den globala produktionen av gummi kommer att hotas.

Biomimetiskt syntetiskt gummi med optimerat nötningsbeteende (BISYKA)

Med tanke på detta hot, forskare vid Fraunhofer Institutes for Applied Polymer Re-search IAP, för mikrostruktur av material och system IMWS, för molekylärbiologi och tillämpad ekologi IME, för Mechanics of Materials IWM och för Silicate Research har ISC nu optimerat egenskaperna hos syntetiskt gummi. "Vårt syntetgummi BISYKA – det är en tysk förkortning för "biomimetiskt syntetiskt gummi" – har faktiskt överlägsna egenskaper jämfört med naturgummi, " säger Dr Ulrich Wendler, som leder projektet vid Fraunhofer Pilot Plant Center for Polymer Synthesis and Processing PAZ i den tyska kommunen Schkopau. Fraunhofer PAZ är ett gemensamt initiativ mellan Fraunhofer IAP och Fraunhofer IMWS. "Däck gjorda av syntetiskt gummi tappar 30 procent mindre vikt än motsvarande däck gjorda av naturgummi. Utöver det, de syntetiska däcken har bara halva slitbanan. Vidare, det syntetiska gummit kan tillverkas i industriell skala med hjälp av befintliga anläggningar och utrustning. Det betyder att det syntetiska gummit erbjuder ett utmärkt alternativ till naturgummi – inklusive domänen av högpresterande lastbilsdäck."

Riktad analys av maskrosgummi

Men hur uppnådde forskarna denna högre prestanda? På Fraunhofer IME, forskare undersökte gummi från maskrosor. Som gummit från gummiträd, 95 procent av maskrosgummi består av polyisopren, medan den återstående andelen består av organiska komponenter som proteiner eller lipider. Fördelen med maskrosgummi framför trädgummi:den förra har en generationsföljd på bara tre månader i motsats till sju år för den senare. Det gör gummi tillverkat av maskrosor till en idealisk utgångspunkt för att undersöka hur organiska komponenter påverkar gummiegenskaperna. För detta ändamål, Fraunhofer-forskarna eliminerade de inblandade organiska nyckelkomponenterna på ett målinriktat sätt. Efter att de hade identifierat de organiska komponenterna som var viktiga för nötningsbeteendet, forskarna vid Fraunhofer IAP syntetiserade BISYKA-gummit av funktionaliserad polyisopren med hög mikrostrukturell renhet och respektive biomolekyler. Deras kollegor vid Fraunhofer IWM och IMWS undersökte sedan egenskaperna hos de gummivarianter som erhölls. Att göra detta, de använde förlängningskristallisation:Om du sträcker naturgummi till tre gånger dess längd, kristallina områden bildas – gummit härdar. "Extensionskristallisationen av BISYKA-gummi är lika med naturgummi, " förklarar Wendler. När man tillverkar lastbilsdäck, gummit är vanligtvis blandat med kolsvart – det är därifrån den svarta färgen kommer. Alltmer, dock, tillverkare lägger silikater till blandningen istället för kimrök. Det är här expertisen hos Fraunhofer ISC kommer in:På institutet, forskare undersöker hur nya typer av kiseldioxidfyllmedel kan leda till optimala alternativ till naturgummi i bilindustrin.

Syntetgummi ger imponerande resultat i praktiska tester

Efter utvecklingen av BISYKA-gummit, den testades:Skulle den göra vad dess extensionella kristallisering lovade? Forskarna lämnade över denna fråga till en extern och därmed oberoende partner att undersöka:Prüflabor Nord. För det här syftet, fyra bildäck tillverkades med en slitbana av BISYKA och de jämfördes sedan med däck med en slitbana av naturgummi. Testerna utfördes direkt på en bil som körde 700 kretsar åt ena hållet och sedan 700 kretsar åt andra hållet. Och resultatet? Medan naturgummitäcket var 850 gram lättare efter testet och tappade 0,94 millimeter slitbana, BISYKA-däcket tappade bara 600 gram och 0,47 millimeters slitbana. Rullmotståndet för det syntetiska gummit var också bättre:Även om naturgummit uppnådde poängen C på trafikljusmärkningen av rullmotståndet, BISYKA uppnådde det högre betyget B. "Hittills, vi har endast utfört inledande tester med BISYKA-däckblandningen, men de är extremt lovande. Som nästa steg, vi vill optimera BISYKA-gummit ytterligare. Det gäller framför allt andelen och sammansättningen av de organiska komponenterna. På samma gång, vi kommer att anpassa formeln för slitbaneblandningen för lastbilsdäck till det nya gummit, " säger Wendler. För närvarande letar forskaren och hans team efter samarbetspartners som kommer att ta ut produkten på marknaden.

Den 4 april, 2019, forskarna presenterar sina resultat vid en överföringsworkshop vid den årliga konferensen för German Rubber Society, East (Deutsche Kautschuk-Gesellschaft Ost) i Merseburg, Tyskland.