LANXESS: Neues Polymer-Additiv für Kunststoffe und Kautschuke

Der Spezialchemie-Konzern LANXESS AG (www.lanxess.com) ein Polymer-Additiv für Kunststoffe und Kautschuke entwickelt, das jetzt für den Industrieeinsatz bereitsteht. Mit diesen Mikrogelen, die aus organischen Partikeln im Nanomaßstab (Bild) bestehen, lassen sich nach Anbieterangaben die Materialeigenschaften von Elastomeren und thermoplastischen Werkstoffen gezielt verbessern.

Im Lauf der mehrjährigen Entwicklungszeit haben die LANXESS Business Units Technical Rubber Products und Rhein Chemie eng zusammengearbeitet und zahlreiche Patentanmeldungen eingereicht. Diese umfassen den Verarbeitungsprozess, den Einsatz von Nanopartikeln in Kautschukmischungen und den Einfluss bei thermoplastischen und duroplastischen Polymeren. Während der Geschäftsbereich Technical Rubber Products die Nanopartikel unter dem eingetragenen Warenzeichen Nanoprene vermarktet, bietet die Rhein Chemie Rheinau GmbH derartige Partikel unter dem Handelsnamen Micromorph an. Nach enger Kooperation zwischen Rhein Chemie und dem japanischen Reifenhersteller Toyo Tire & Rubber Co. Ltd. erfolgt der erste Großserieneinsatz des Kautschuk-Additivs bei der Produktion von Winterreifen. Diese Reifen sollen eine hervorragende Haftung auf trockener und nasser Straße bieten, ohne dass sich der Reifengummi auf verschneitem oder vereistem Untergrund verhärtet.

Reifentechnologie – gesteigerte Leistungsfähigkeit
Mit unterschiedlichen Nanoprene-Typen können entsprechend ihrer Glasübergangstemperatur auch unterschiedliche Anforderungsprofile von Reifentypen (etwa Sommer- und Winterreifen) sowie verschiedener Reifenbauteile (Lauffläche, Seitenwand, Karkasse etc.) erfüllt werden.

Zwischen bestimmten Parametern der in Reifen verarbeiteten Kautschuke besteht aus gummiphysikalischen Gründen ein Zielkonflikt – auch bekannt als magisches Dreieck der Reifentechnologie. So musste bisher beispielsweise eine Verbesserung der Haftung auf nasser Straße mit einem höheren Rollwiderstand und damit einem höheren Treibstoffverbrauch erkauft werden. Die Verwendung der organischen Nanopartikel als Additiv kann die Eigenschaften des magischen Dreiecks – Nasshaftung, Rollwiderstand und Lebensdauer von Reifen – verbessern, ohne dass Einbußen hingenommen werden müssen.

In der Praxis sind durch den Einsatz von Nanoprene nach umfangreichen Untersuchungen von LANXESS beispielsweise bei Sommerreifen Verbesserungen der Reifenhaftung auf trockener Straße im Bereich von 10 bis 15 Prozent möglich. Darüber hinaus erhöht der Nanoprene-Zusatz auch die Steifigkeit der Profilklötze, was sich positiv auf die Kurvenfahrt-Eigenschaften unter Aquaplaning-Bedingungen auswirkt. Auch der Abriebwiderstand Nanoprene-haltiger Reifenlaufflächen ist signifikant höher als der von Laufflächen auf Basis üblicher Silica-Mischungen. Hier ist den Untersuchungsergebnissen nach mit einer signifikanten Steigerung der Laufleistung zu rechnen.

Herstellung und Handelsformen
Im Prinzip handelt es sich bei Nanoprene um vorvernetzte Kautschukpartikel, die bei LANXESS in einem innovativen, patentierten Emulsionsverfahren hergestellt werden. Je nach gewünschter Anwendung werden bei der Synthese unterschiedliche Zustände erreicht, etwa in puncto Vernetzungsgrad (Glasübergangstemperatur) oder Polarität der Partikel. Mit Partikelgrößen zwischen 40 und 200 Nanometern weist Nanoprene eine große spezifische Oberfläche auf, was zu einer verbesserten Verteilung und Anbindung des Füllstoffs Silica an die Polymermatrix führt.

Nach dem Herstellungsprozess kann das Kautschuk-Additiv in üblichen Handelsformen wie Ballen, Granulaten, Pulvern, Pasten und Masterbatches geliefert werden. Die Additive unterscheiden sich in Aussehen und Konsistenz kaum von vielen anderen Elastomeren und lassen sich in gewohnter Weise verarbeiten. Spezielle Verfahren stellen sicher, dass sich die Partikel beim Anwender gut dispergieren lassen.

LANXESS AG, Leverkusen

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