Ważny składnik od 30 lat
Zastosowanie krzemionki w mieszankach bieżnika trzy dekady temu poprawiło bezpieczeństwo jazdy, skracając drogę hamowania i zmniejszając opory toczenia. Obecnie jest to niezbędny składnik mieszanek do opon, a jego produkcja staje się coraz bardziej zrównoważona.
Trzydzieści lat temu Continental po raz pierwszy zastosował krzemionkę w mieszankach bieżnika opon samochodowych. Właściwości tego wypełniacza zrewolucjonizowały bezpieczeństwo jazdy i efektywność energetyczną opon, znacznie zmniejszając opory toczenia i skracając drogę hamowania niemal o połowę. Było to możliwe dzięki specjalnym właściwościom powierzchniowym krzemionki, która może tworzyć wiązania chemiczne z polimerem gumy. Podczas wulkanizacji (procesu, w którym opona uzyskuje swój kształt) krzemionka, a także inne składniki, są odpowiedzialne za tworzenie bardzo silnej sieci między cząsteczkami gumy. Rezultatem jest elastyczna opona o doskonałych parametrach bezpieczeństwa. Obecnie krzemionka w dużej mierze zastąpiła sadzę w bieżniku opony i stała się niezbędnym składnikiem wielu mieszanek gumowych do opon samochodowych, dostawczych i dla jednośladów. Jej produkcja staje się również coraz bardziej przyjazna środowisku – Continental stosuje zrównoważoną krzemionkę uzyskiwaną z popiołów z łusek ryżowych.
- Krzemionka w mieszankach gumowych była rewolucją w technologii oponiarskiej, umożliwiając skrócenie drogi hamowania na mokrej nawierzchni niemal o połowę. To ogromna poprawa bezpieczeństwa - mówi prof. Burkhard Wies. W połowie lat 90. w Continental pracował on nad rozwojem pierwszych opon wykorzystujących krzemionkę w mieszance gumowej, a dziś kieruje działem badań stosowanych i innowacji. - Mieszanki krzemionkowe są również korzystne dla środowiska, ponieważ zmniejszają opór toczenia opon. Oznacza to mniejsze zużycie paliwa przez silniki spalinowe i większy zasięg samochodów elektrycznych.
Pierwsze produkcyjne opony zawierające krzemionkę
Krzemionka jest stosowana jako wypełniacz w wielu gałęziach przemysłu. Przykładowo w budownictwie jest wykorzystywana do produkcji betonu i cegieł. Krzemionka pozyskiwana jest głównie z piasku kwarcowego, w takiej formie nie nadaje się jednak do produkcji opon. Zamiast niej stosuje się technicznie przygotowaną krzemionkę „amorficzną”.
W połowie lat 90. Continental był jednym z pierwszych producentów opon na świecie, który dostrzegł potencjał krzemionki jako wypełniacza dla przemysłu oponiarskiego. Na początku dekady firma z Hanoweru przeprowadziła pierwsze bardzo obiecujące eksperymenty. Właściwości krzemionki są aktywowane podczas procesu mieszania, w którym reaguje ona ze środkiem wiążącym - silanem. W kolejnym etapie, procesie wulkanizacji, mieszanka gumy jest poddawana wysokiemu ciśnieniu w temperaturach od 120°C do 160°C. Opona uzyskuje swój charakterystyczny wygląd dzięki specjalnym formom. Jednocześnie siarka jest wykorzystywana do przekształcenia mieszanki gumowej i krzemionki w elastyczną i sprężystą gumę. Dzieje się tak, ponieważ siarka tworzy mostki między długołańcuchowymi pasmami molekularnymi gumy podczas wulkanizacji. Krzemionka, wspierana przez silan, tworzy dodatkowe wiązania między poszczególnymi polimerami gumy, w skutek czego powstaje bardzo silna sieć między cząsteczkami gumy. Nadaje to oponie właściwości fizyczne, takie jak wyjątkowa przyczepność na mokrej nawierzchni, dobra odporność na ścieranie i doskonałe opory toczenia. Jednocześnie opona jest odporna na ekstremalne obciążenia.
Pierwsze testy drogowe z użyciem nowego wypełniacza w mieszankach opon w 1994 roku wykazały ogromną poprawę drogi hamowania na mokrych nawierzchniach i oporów toczenia w porównaniu z sadzą. Rok później Continental po raz pierwszy zastosował krzemionkę w oponie produkcyjnej ContiEcoContact CP. W 1996 roku wprowadzono na rynek ContiWinterContact TS 770, pierwszą oponę zimową z krzemionką w mieszance gumowej. - Wraz z wprowadzeniem pasywnych systemów bezpieczeństwa, takich jak pasy bezpieczeństwa i układ ABS, zastosowanie krzemionki w oponach pomogło znacznie zmniejszyć liczbę ofiar wypadków drogowych - dodaje B. Wies.
Bardziej zrównoważona krzemionka
Inżynierowie Continental pracują nad tym, aby opony były bezpieczniejsze i bardziej zrównoważone, a jednocześnie zapewniały jeszcze lepsze osiągi. Dotyczy to zarówno konstrukcji opon, jak i zastosowanych materiałów. Przykładowo firma prowadzi badania nad wykorzystaniem alternatywnej, bardziej zrównoważonej krzemionki o porównywalnych właściwościach i parametrach w zakresie bezpieczeństwa. Łuski ryżowe okazały się niezawodnym materiałem bazowym dla krzemionki produkowanej w sposób zrównoważony. Są one produktem ubocznym wytwarzania ryżu, który nie może być wykorzystywany jako żywność lub pasza dla zwierząt. Produkcja krzemionki z popiołu łusek ryżowych jest bardziej energooszczędna niż wytwarzanie jej z konwencjonalnych surowców, takich jak piasek kwarcowy. Ten ekologiczny materiał znajduje już zastosowanie w najbardziej zrównoważonej oponie producenta – UltraContact NXT.
Źródło i fot.: Continental
