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Wissenschaft im Alltag

10/17/17

Kautschuk, Ruß, Zinkoxid, Schwefel – Was steckt alles im Autoreifen?

Dr. Katja Oßwald in einem der Labore der Hochschule Merseburg. Im Hintergrund: Rubber Process Analyzer.
Wissenschaft im Alltag Autoreifen Hochschule Merseburg Katja Osswald

„Ein Autoreifen ist ein sehr komplexes Bauteil“, erklärt Katja Oßwald, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Hochschule Merseburg. Hier liegt seit langem ein Schwerpunkt auf der Forschung zu sogenannten Elastomeren wie Naturkautschuk. Entsprechend oft nimmt Katja Oßwald in den Laboren Reifen von Firmen unter die Lupe, die ihr Produkt verbessern wollen.

Mit welchen Komponenten und Herausforderungen sie dabei zu tun hat, erklärt die promovierte Ingenieurin hier:

Ein Autoreifen besteht aus einer Vielzahl von verschiedenen Polymeren und zugefügten Füllstoffen und Additiven. Die Bestandteile eines Autoreifens können grob unterteilt werden in:

  • Reifenlauffläche
  • Seitenwand
  • Wulst (Humpstreifen)
  • Karkasse
  • Innerliner

Zur Herstellung eines Reifens werden unteranderem Polymere (Elastomere), wie Naturkautschuk (NR), Emulsion Styrol-Butadien Kautschuk (E-SBR), Lösungs-Styrol-Butadien Kautschuk (S-SBR) und Butylkautschuk (BR) eingesetzt. Des Weiteren werden der Reifenmischung aktive Füllstoffe, wie Ruß und Silica zugeführt um das geforderte Eigenschaftsprofil des Reifens zu erreichen. Aber neben den Füllstoffen werden auch diverse Additive, wie Weichmacher, Stearinsäure, Zinkoxid, Schwefel, Beschleuniger, Alterungsschutzmittel und Ozonwachse eingemischt.

Wenn man in Bezug des Reifens von Eigenschaften spricht, meint man hauptsächlich die Eigenschaften, wie Nassgrifffestigkeit, Rollwiderstand und Abrieb. Hier liegt die große Herausforderung der Reifenhersteller, alle Komponenten in ein optimales Verhältnis zueinander zu setzen und den Mischprozess so zu gestalten, dass der Reifen im Einsatz ein optimales Verhalten aufweist. Optimales Verhalten bedeutet hier, dass der Reifen bei nasser/gefrorener Straßenoberfläche eine gute Haftung aufweist, der Rollwiderstand gering ist, da dadurch Kraftstoff eingespart werden kann, und einen geringen Abrieb aufweist. In dem Zusammenhang spricht man in der Wissenschaft von dem magischen Dreieck.

Damit eine ausgewogene Balance zwischen Nassgriff, Rollwiderstand und Abrieb erreicht werden kann, entwickeln Hersteller von synthetischen Kautschuken Hochleistungskautschuke, die den Reifen zu seinen optimalen Eigenschaften führen sollen.

Gerade in Bezug zum Abrieb ist die Industrie/Wissenschaft gefordert, die Vorgaben des Bundes zu erfüllen, diesen zu erniedrigen, wobei das eine große Herausforderung ist, da beim Verschleiß viele Faktoren eine Rolle spielen.

Die Herausforderung für die Wissenschaft besteht darin, z. B. mit Hilfe von Grundlagenforschung Zusammenhänge zwischen verschiedenen Faktoren, die z. B. gewisse Eigenschaften des Reifens hervorrufen, zu ergründen. In dem Bezug ist es auch wesentlich Prüfmethoden weiterzuentwickeln und damit die Industrie zu unterstützen.