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Montag, 27.03.2017
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Gummiherstellung wird umweltfreundlicher

Forscher revolutionieren Rezeptur für Gummiproduktion

Die Lehrbücher zur Gummiherstellung müssen wohl neu geschrieben werden. Denn Dresdner Forscher haben die Rezeptur für das vielseitige Produkt revolutioniert und ein neues Vulkanisationsmittel eingesetzt. Gummi kann so in Zukunft nicht nur effektiver, sondern auch umweltfreundlicher erzeugt werden.
Transparenz von schwefelvernetzen Elastomerwerkstoffen

Transparenz von schwefelvernetzen Elastomerwerkstoffen

Seitdem Gummi industriell hergestellt wird, gilt es als unumstößliche Tatsache, dass für die Vulkanisation - die Vernetzung von Kautschuk mit Schwefel - als Katalysator Zinkoxid benötigt wird. Die Zugabe von rund drei Prozent dieses Stoffs zusammen mit etwas Stearinsäure beschleunigt die Geschwindigkeit der Vernetzungsreaktion auf das Zehnfache und macht damit den Prozess erst effizient und das Produkt bezahlbar.

LDH statt Zinkoxid


So enthalten die meisten Bauteile aus Gummi heute circa drei bis fünf Prozent Zinkoxid. Bei den enormen Mengen Gummi, die zum Beispiel für Fahrzeugreifen produziert werden, summiert sich das auf weltweit jährlich rund 500.000 Tonnen Zink, und das, obwohl die Europäische Union bereits 2004 in ihrer Richtlinie 2004/73/EG Zink als umweltgefährdenden Stoff klassifiziert hat, der „sehr giftig für Wasserorganismen ist und in Gewässern längerfristig schädliche Wirkungen haben kann“.

In den jetzt von Professor Gert Heinrich vom Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (IPF) vorgestellten und zur Patentierung eingereichten Arbeiten wird nachgewiesen, dass Zinkoxid durch zinkhaltige Hydrotalkite, so genannte LDH - layered double hydroxide = geschichtete Doppelhydroxide - ersetzt werden kann. Damit reduziert sich der für die Vernetzung benötigte Zinkanteil auf ein Zehntel der bisherigen Menge.


Vor dem Hintergrund der von Zink ausgehenden Umweltgefährdung und in Anbetracht der genannten Produktionsmengen ist allein das ein unschätzbarer Vorteil gegenüber dem bisherigen Verfahren, so die Forscher. Hinzu kommen zwei weitere Vorzüge. Zum einen: Die LDH wirken im Gummi gleichzeitig als Verstärkung und verbessern somit die Festigkeitseigenschaften des Materials. Zum anderen: Es kann transparentes Gummimaterial hergestellt werden.

Erfolgreiche internationale Zusammenarbeit


Neben diesen neuen Materialeigenschaften ist es nach Angaben der Forscher für eine industrielle Anwendung von großer Bedeutung, dass das neue Vulkanisationsmittel problemlos in die bisher genutzten Technologien integriert werden kann.

Die Idee, mit LDHs ein neues Vulkanisationsmittel für Gummi zu entwickeln, verdankt ihre Entstehung der Zusammenarbeit von Forschern aus mehreren international besetzten Arbeitsgruppen im Verantwortungsbereich von Heinrich. Im Rahmen von Forschungsarbeiten zur flammhemmenden und verstärkenden Wirkung von LDH in Kunstoffen waren verschiedene LDHs hergestellt und unter anderem auf Zusammenhänge zwischen katalytischer Aktivität und flammhemmender Wirkung untersucht worden.

Der dabei eher zufällig gefundene Effekt der vernetzenden Wirkung der mit Zink modifizierten LDHs erregte natürlich sofort das Interesse des ausgewiesenen Gummispezialisten Heinrich, der daraufhin Mitarbeiter verschiedener Teams an einen Tisch brachte, um das Potential der Entdeckung auszuloten und möglichst schnell nutzbar zu machen. Ergebnis ist die jetzt vorliegende Innovation, für die er gemeinsam mit Andreas Leuteritz, Professor Udo Wagenknecht, Professor De-Yi Wang (China) sowie Amit Das und Kalaivani Subramaniam (beide Indien) das entsprechende Patent angemeldet hat.
(idw - Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden, 26.11.2009 - DLO)
 
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