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Nie mehr platte Reifen: Gummi repariert sich selbst

Lesezeit: 2 min
06.10.2015 10:45
Dresdner Forscher haben ein Herstellungsverfahren entwickelt, mit dem geplatzte Reifen bald der Vergangenheit angehören. Durch Änderungen an der Material-Mischung kann das Gummi sich selbst reparieren, bevor der gesamte Reifen platzt.
Nie mehr platte Reifen: Gummi repariert sich selbst
Die Ionisierung soll das Gummi flexibler machen und Rissen von alleine schließen. (Screenshot)

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Es ist der Alptraum eines jeden Autofahrers – ein platzender Reifen bei voller Fahrt. Häufig gehen solche Unfälle einher mit schweren Sachschäden und verletzten Personen. Dank moderner Technik überwachen Sensoren den Reifendruck und senken somit das Risiko solcher Unfälle. Einen gänzlichen Schutz vor Reifenplatzern können jedoch auch diese Sensoren nicht bieten.

Eine Lösung dafür liegt in der Herstellung. Der Schlüssel dazu, wie aus Kautschuk Gummi wird, ist die Vulkanisation. Bei diesem Vorgang wird der Gummi strapazierfähiger und widerstandsfähiger. Aus dem plastischen Kautschuk, das sich bei hohem Druck dauerhaft verformt wird ein weicher und elastischer Stoff, der seine Ursprungsform auch nach hoher Belastung wieder einnimmt und der reißfest und dehnbar zugleich ist.

Trotz der hohen Belastungen, denen ein Reifen standhält, kommt es durch Dauerbelastung und Witterungseinflüsse auch beim besten Reifen zu Abnutzungserscheinungen. Ein Loch im Reifen kann zwar je nach Größe geflickt werden, jedoch muss die entsprechende Stelle wieder vulkanisiert werden, da der Reifen an dieser Stelle sonst brüchig und anfällig für Risse wird.

Wie das Gizmag berichtet, haben deutsche Forscher den Gummi so modifiziert, dass er in der Lage ist, sich selbst zu reparieren. Dazu wurde die Vulkanisierung des Butylkautschuks genauer betrachtet und etwas verändert. Butylkautschuk ist einer von vielen synthetisch hergestellten Kautschukarten. Er ist frei verfügbar und in der Industrie weit verbreitet. Inzwischen werden etwa 60 Prozent der weltweiten Nachfrage nach Kautschuk mit solchen künstlichen Alternativen gedeckt.

Die Forscher vom Leibniz-Institut für Polymerforschung in Dresden haben den Kautschuk mit einer Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindung angereichert. Dadurch ist das Material in der Lage, sich auch nach Löchern oder Rissen selbstständig wieder neu zu verknüpfen. Anders als bei herkömmlichen Kautschukmischungen ist keine Vulkanisation mehr notwendig. Wenngleich Wärme die Selbstheilung beschleunigen kann.

Ganz nebenbei gelang es den Dresdner Wissenschaftlern dabei, einige Eigenschaften des Kautschuks weiter zu verbessern. So ist die neue Gummimischung noch dehnbarer und elastischer als sein Ausgangsstoff. Im Labor konnten kleinere Beschädigungen am Gummi so schon nach einer Stunde von selbst repariert werden.

Dabei lohnt sich Geduld offenbar: Wurde dem Gummi 8 Tage Zeit gelassen sich zu regenerieren, war er danach noch stabiler als zuvor. Die Mischung hielt dann Druck aus, der um mehr als 900 Prozent über denen platzender Reifen lagen. Besonders in den ersten 10 Minuten des Heilungsvorgangs ist dabei offenbar Wärme hilfreich. Wird der Gummi in dieser Zeit auf 100 °C erwärmt, beschleunigt das den Vorgang erheblich.

In einem Video, das die Forscher gemeinsam mit ihren Studienergebnissen veröffentlichten, zeigt sich die Stärke des neuen Gummis. Herkömmlicher Gummi würde bei einem Schaden unbrauchbar, da die geflickte Stelle ihre Dehnbarkeit und Reißfestigkeit erst bei einer erneuten Vulkanisation wieder erhält. Der neue mit der Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindung angereicherte Gummi lässt sich bereits bei Zimmertemperatur wieder aneinander binden. Je mehr Zeit der Gummi für die Selbstheilung erhält, desto besser ist die Qualität der geflickten Stelle.

Im Vulkanisationsverfahren von 1839, das von Charles Goodyear entwickelt wurde, werden mit Hitze und Schwefel die Gummimoleküle kreuzweise miteinander verbunden. Das macht den Gummi dehnbar und reißfest. Bei einem Loch gehen diese Brückenverbindungen jedoch unwiederbringlich verloren. Im neuen Gummi werden jedoch Ionenverbindungen genutzt, die neu gebildet werden können, indem sich ein positiv geladenes Ion einfach in die Nähe eines negativ geladenen setzt.

Ziel für die Zukunft ist es, die Technik so weit zu entwickeln, dass ein Autoreifen sich nach einer Beschädigung selbstständig reparieren kann. Während das Auto steht sollen kleinste Beschädigungen sich so von selbst reparieren können, bevor es zu Rissen und gefährlichen Reifenplatzern kommt. Doch auch im Maschinenbau und der Industrie wo häufig auf Gummis gesetzt wird, könnte der neue Supergummi für längere Haltbarkeit und weniger Schäden sorgen.

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