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— 18.08.2012

Reifen sind mehr als rund und schwarz

Hightech-Moleküle auf dem Vormarsch: Die Zusammensetzung der Reifenmaterialien ist der entscheidende Faktor auf dem Weg hin zu "grünen" Hoch­leistungsreifen. Nur so lassen sich Langlebigkeit, Sicherheit und Energieeffi­zienz gleichzeitig realisieren.

Freude am Autofahren steht auch für das Zusammenspiel von Mensch und Maschine. Die erlebte Souveränität und die teils ungeheure Dynamik beim Fahren hat jedoch weit weniger mit den Leistungen von Fahrer und Fahrzeug zu tun, als man meinen mag. Das Zusam­menwirken von Reifen und Fahrbahnober­fläche spielt eine ebenso wichtige Rolle. Fahren unterliegt physikalischen Geset­zen wie der Reibung und dem Luftwider­stand. Diese Kräfte bremsen ein Fahrzeug in seinem "Vorwärtsdrang". Beim "Dahin­rollen" merkt man von diesen Kräften meist nichts. Beim Bremsen, Beschleunigen und Lenken zeigt sich dagegen, wie wichtig es ist, dass die Reifen möglichst intensiven Kontakt zur Straße halten.

Nur eine Fläche, gerade mal so groß wie eine Postkarte

Hightech-Moleküle tragen ganz wesentlich dazu bei, den Rollwiderstand moderner Reifen zu optimieren, in puncto Sicherheit neue Maßstäbe zu setzen und die Langlebigkeit immer mehr zu steigern.

Das gilt beson­ders auf weniger griffigen oder gar nassen Straßen, weil die Kontaktfläche zwischen Reifen und Straße gerade mal so groß wie eine Postkarte ist. Besonders groß ist die Belastung beim Kurvenfahren. Höchstleistungen müssen die Pneus auch leisten, wenn beispielswei­se ein schwerer SUV bei einem Tempo jen­seits von 200 Kilometer pro Stunde stark heruntergebremst wird. Dann zerren Kräfte von mehreren Tonnen an den Reifen. Wohlgemerkt auf kleinster Fläche! Als Bindeglied zwischen Automobil und Straße kommt den Reifen auch in puncto Verbrauchsreduzierung eine wichtige Funktionsrolle zu. Dabei beeinflussen Rei­fen den Kraftstoffverbrauch eines Fahr­zeugs in erster Linie über den Rollwider­stand. Dieser ist maßgeblich am Energie­verbrauch eines Autos beteiligt. Er beträgt über 20 Prozent am Gesamtwiderstand ei­nes Automobils. Je nach Fahrsituation kann sich dieser Anteil auf bis zu 30 Pro­zent erhöhen. Summa summarum wird dadurch etwa jede fünfte Tankfüllung aus­schließlich zur Überwindung des von den Reifen verursachten Widerstands ver­braucht.

Rollwiderstand hat enormen Einfluss auf den Verbrauch

Moderne Hochleistungsreifen bieten maximale Nasshaftung und setzen beim Rollwiderstand trotzdem Maßstäbe.

Eine Reduzierung des Rollwiderstands hat also direkten und erheblichen Einfluss auf die Reduktion des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs und damit auch auf die CO2- Emissionen. Durch die Entwicklung mo­derner Reifen konnte der Rollwiderstand in den letzten Jahren bereits deutlich ge­senkt werden. Zudem halten Fachleute ei­ne zusätzliche Reduzierung um weitere 20 Prozent in den nächsten Jahren für mach­bar. Reifen sind also nicht nur bedeutend für die Reduzierung des Energieverbrauchs; das Potenzial, sie immer weiter zu verbes­sern, ist beträchtlich. Das ist allerdings eine komplexe und technisch hoch anspruchs­volle Aufgabe. Denn Reifen bestehen aus unterschiedlichsten Komponenten wie der Lauffläche, der Karkasse und dem Stahlgür­tel, die die Eigenschaften auf ihre Weise we­sentlich beeinflussen. Die Hälfte des Roll­widerstands entfällt beispielsweise auf die Lauffläche. Diese hat indes auch einen sehr großen Einfluss auf die Fahr- und Brems­eigenschaften. Durch die Variation aller Komponenten versuchen die Entwickler, die wichtigsten Anforderungen an Reifen unter einen Hut zu bringen. Experten reden hier gern vom magischen Dreieck, welches sich aus Sicherheitseigen­schaften wie der Nasshaftung, der Langle­bigkeit (Abriebfestigkeit) und dem Rollwi­derstand zusammensetzt. Es steht auch für die Regel, dass kein Merkmal isoliert be­trachtet werden kann. Beispiel: der Rollwi­derstand. Er lässt sich bereits durch einfa­che Methoden reduzieren, was allerdings nicht zielführend ist, wenn andere rele­vante Leistungsparameter vernachlässigt werden.

Intelligente Moleküle sind der Schlüssel zur Innovation

Wissenschaftler von Lanxess am Werk: Optimierung einer neuen Rezeptur im Kautschuklabor.

So führt eine Reduzierung der Profiltiefe zu einem verringerten Rollwider­stand – geht allerdings zu Lasten der Si­cherheit. Das gilt insbesondere in Bezug auf Schneetraktion und die Fahreigenschaften bei Nässe. Eine weitere Möglich­keit, den Rollwiderstand zu reduzieren, sind sehr schmale Laufflächen. Doch auch hier würde eine Verbesserung des Rollwider­stands zu Abstrichen bei der Sicherheit führen. Die Überwindung des Spannungsfelds zwischen unterschiedlichen Anforderungen ist die größte technische Herausforderung der Kautschuk- und Reifenindustrie. Sie führt jedoch auch zur technischen Weiter­entwicklung und einem kontinuierlichen Leistungszuwachs bei allen Parametern. Während der vergangenen Jahrzehnte ha­ben sich Reifen in allen relevanten Berei­chen erheblich verbessert – vor allem durch die Einführung neuer Werkstoffe. Dazu zäh­len synthetische Kautschuke wie Butyl-Kau­tschuke und Halobutyl-Kautschuke sowie Lösungs-Styrol-Butadien- und Neodymium-Polybutadien-Kautschuke. So ermöglichen Butyl-Kautschuke zum Beispiel einen hö­heren Luftdruck, dadurch eine geringere Auflagefläche, was wiederum geringere Ver­formung bedingt. Ein um 0,5 Bar erhöhter Luftdruck, so eine gängige Faustformel, senkt den Rollwiderstand um ein Zehntel. Zudem verhindern Reifen mit Mischungen intelligenter Moleküle, dass der Luftdruck schleichend abnimmt. Das dient der Sicher­heit, denn ein Bar Luftdefizit verlängert den Bremsweg auf nasser Fahrbahn um etwa zehn Prozent. Letztlich gilt, dass mithilfe synthetischer Werkstoffe sowohl Energie­sparpotenziale umgesetzt werden als auch die Sicherheit im Straßenverkehr erhöht wird.

Innovation "Made in Germany"

Reifen sind schwarz. Materialien wie die synthetischen Kautschuke sind in Rohform hingegen weiß.

In diesem Zusammenhang hat Lanxess einen Konzeptreifen entwickelt, der mit Doppel-A zertifiziert wurde. Eine Serienfertigung ist nicht geplant. Der Lanxess-AA-Reifen steht vielmehr als Demonstration der Machbarkeit, die den Kunden helfen soll. Und als Blick in die nahe Zukunft: Durch den Einsatz von intelligenten Hightech-Molekülen werden schon bald AA-Reifen verfügbar sein. Neben Materialänderungen spielt die Ein­beziehung moderner Informationstechno­logie eine wichtige Rolle. Die Optimierung der Brems- und Rollwiderstandseigenschaf­ten von Reifen können beispielsweise auch mit einem Sensor-Chip erfolgen, der den Luftdruck und die Temperatur misst. Ein anderer Ansatz sind Reifen, die möglichst schnell ihre optimale Betriebstemperatur erreichen. Durch eine Temperaturzunahme bis hin zur Betriebstemperatur reduziert sich der Rollwiderstand. Weitere zukunfts­orientierte Entwicklungen kommen aus der Bionik. Wie Reifen, deren Laufflächen sich – ähnlich wie ein Spinnennetz – bei einem Richtungswechsel oder Bremsvorgang fle­xibel den Belastungen anpassen.  Das Thema Reifen ist komplex – eine Welt für sich, die in Zukunft von immer größerer Bedeutung werden wird. Das ändert nichts an der Tatsache, dass die Zusammensetzung der Reifenmaterialen der entscheidende Faktor auf dem Weg hin zu "grünen" Hoch­leistungsreifen ist.

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