Silica in Reifen sorgt seit drei Jahrzehnten für viel mehr Sicherheit und Nachhaltigkeit auf der Straße
Continental hat vor 30 Jahren erstmals Silica in ihren Laufflächenmischungen für Pkw-Reifen verwendet. Die Eigenschaften dieses Füllstoffs haben die Fahrsicherheit und die Energieeffizienz von Reifen revolutioniert. Der Rollwiderstand wurde deutlich reduziert, und die Bremswege haben sich seitdem um fast 50 Prozent verkürzt. Möglich wird dies durch die besonderen Oberflächeneigenschaften von Silica, zu Deutsch Kieselsäure. Sie kann chemische Bindungen mit dem Kautschukpolymer eingehen.
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Bei der Vulkanisation – dem Prozess, bei dem der Reifen seine Form erhält – ist unter anderem Silica dafür verantwortlich, dass sich ein besonders festes Netzwerk zwischen den Kautschukmolekülen ausbildet. So entsteht ein elastischer Reifen mit sehr guten Sicherheitseigenschaften. Heute ersetzt die Kieselsäure im Laufstreifen weitgehend Industrieruß und ist aus vielen Gummimischungen für Auto-, Van- und Zweiradreifen nicht mehr wegzudenken. Auch seine Produktion wird immer nachhaltiger: Continental verwendet bereits heute nachhaltigeres Silica, das aus der Asche von Reishülsen gewonnen wird.
„Silica in Gummimischungen hat die Reifentechnologie revolutioniert. So konnten wir die Bremswege auf nasser Fahrbahn nahezu halbieren. Das ist bis heute ein enormer Sicherheitsgewinn“, sagt Prof. Dr. Burkhard Wies. Er war Mitte der 1990er Jahre bei Continental der Entwickler erster Reifen mit Silica in den Gummimischungen und arbeitet heute dort als Leiter der Abteilung Angewandte Forschung und Innovation. „Silica-Mischungen sind zudem ein Gewinn für die Umwelt, denn sie sorgen für geringeren Rollwiderstand des Reifens. Das heißt weniger Kraftstoffverbrauch bei Verbrennern und eine vergrößerte Reichweite bei heutigen E-Autos“, erklärt Wies.
Mitte der 1990er Jahre kommen erste Serienreifen mit Silica auf den Markt
Kieselsäure wird in vielen Industrien verwendet. In der Bauindustrie zum Beispiel wird der Füllstoff für Beton und Ziegel eingesetzt. Damals wie heute wird Silica hauptsächlich aus Quarzsand gewonnen. Für den Einsatz in der Reifenproduktion ist dieses kristalline Silica allerdings ungeeignet. Hier wird stattdessen eine technisch aufbereitete „amorphe“ Kieselsäure verwendet.
Mitte der 1990er Jahre erkannte Continental als einer der ersten Reifenhersteller weltweit das Potenzial von Silica als Füllstoff für die Reifenindustrie. Anfang der Neunzigerjahre unternahm das Hannoveraner Unternehmen erste vielversprechende Experimente damit. Seine Eigenschaften werden während des Mischprozesses aktiviert. Dabei reagiert Silica mit dem Bindemittel Silan. Im nächsten Schritt, während der Vulkanisation, wird dann die Gummimischung bei Temperaturen von 120 bis 160 Grad Celsius gezielt unter Druck gesetzt. Durch spezielle Reifenformen erhält der Reifen sein charakteristisches Aussehen. Gleichzeitig entsteht mithilfe von Schwefel aus der Gummimischung und Kieselsäure ein biegsamer und elastischer Gummi. Denn der Schwefel bildet bei der Vulkanisation Brücken zwischen den langkettigen Molekülsträngen des Kautschuks aus. Die Kieselsäure geht – unterstützt durch Silan – zusätzliche Bindungen zwischen einzelnen Kautschukpolymeren ein. Auf diese Weise entsteht ein besonders festes Netzwerk zwischen den Kautschukmolekülen. Dem Reifen können so gezielt physikalische Eigenschaften wie ausgezeichnete Nasshaftung, gute Abriebfestigkeit und exzellenten Rollwiderstand verliehen werden. Gleichzeitig hält er sehr hohen Belastungen stand.
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Bereits die ersten Fahrversuche mit dem neuen Füllstoff in den Reifenmischungen im Jahr 1994 zeigten enorme Verbesserungen. Besonders beim Bremsen auf nassen Straßen und beim Rollwiderstand schnitt Silica deutlich besser ab als Industrieruß. Ein Jahr später verwendete Continental Silica erstmals in einem serienreifen Produkt, dem ContiEcoContact CP. Ab 1996 folgte mit der Einführung des ContiWinterContact TS 770 der erste Winterreifen mit Silica in der Reifengummimischung. „Zusammen mit der Einführung von passiven Sicherheitseinrichtungen wie Sicherheitsgurten oder ABS-Bremsen hat der Einsatz von Silica in Reifen dazu beigetragen, die Zahl der Verkehrsopfer deutlich zu verringern“, sagt Wies.
Mehr Nachhaltigkeit mit Silica aus der Asche von Reishülsen
Continentals Entwicklerinnen und Entwickler arbeiten beständig daran, dass Reifen immer leistungsfähiger, sicherer und nachhaltiger werden. Sowohl in Bezug auf die Reifeneigenschaften als auch auf die verwendeten Materialien. So forscht das Unternehmen an der Verwendung von alternativen, nachhaltigeren Silica mit vergleichbaren Eigenschaften und Sicherheitsvorteilen. Zum Beispiel haben sich Reishülsen als künftiges Ausgangsmaterial für nachhaltig hergestelltes Silica bewährt. Diese sind ein Nebenprodukt der Reisproduktion, können jedoch nicht als Nahrungsmittel oder Tierfutter verwendet werden. So ist die Herstellung von Silica aus Reishülsenasche energieeffizienter als aus herkömmlichen Materialien wie Quarzsand. In Continentals bisher nachhaltigstem Serienreifen, dem UltraContact NXT, wird das Silica aus der Asche von Reishülsen bereits heute serienmäßig verwendet.
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