El caucho natural de los árboles del caucho es una materia prima con un suministro limitado. Caucho sintético, por otra parte, aún no ha podido igualar el comportamiento de abrasión del producto natural, haciéndolo inadecuado para neumáticos de camión. Pero ahora, por primera vez, Se ha desarrollado un nuevo tipo de caucho sintético que logra de un 30 a un 50 por ciento menos de abrasión que el caucho natural.

Los neumáticos de camión tienen que aguantar mucho:como resultado de las cargas pesadas que transportan y las largas distancias que recorren todos los días, están sujetos a un gran desgaste. Como consecuencia, las bandas de rodadura de los neumáticos se fabrican principalmente con caucho natural que proviene de árboles de caucho y hasta la fecha ha demostrado las mejores características de abrasión. Antes de ahora, el caucho fabricado artificialmente no ha podido igualar el rendimiento del caucho natural, al menos en este sentido. El problema del caucho natural es que la seguridad del suministro de esta importante materia prima está en peligro. En Brasil, el hogar original del árbol del caucho, el hongo Microcyclusulei está devastando plantaciones enteras. Si el hongo cruza a Asia, donde se encuentran hoy las principales áreas de cultivo, la producción mundial de caucho se verá amenazada.

Caucho sintético biomimético con comportamiento optimizado a la abrasión (BISYKA)

En vista de esta amenaza, investigadores de los Institutos Fraunhofer para IAP de investigación de polímeros aplicados, para Microestructura de Materiales y Sistemas IMWS, para Biología Molecular y Ecología Aplicada IME, para Mecánica de Materiales, IWM y para Investigación de Silicatos, ISC ahora han optimizado las características del caucho sintético. "Nuestro caucho sintético BISYKA, que es la abreviatura alemana de" caucho sintético biomimético ", en realidad tiene características superiores al caucho natural, "dice el Dr. Ulrich Wendler, quien dirige el proyecto en el Centro de la Planta Piloto Fraunhofer para la Síntesis y Procesamiento de Polímeros PAZ en el municipio alemán de Schkopau. Fraunhofer PAZ es una iniciativa conjunta entre Fraunhofer IAP y Fraunhofer IMWS. "Los neumáticos hechos de caucho sintético pierden un 30 por ciento menos de masa que los neumáticos equivalentes hechos de caucho natural. Además de eso, los neumáticos sintéticos tienen solo la mitad de la pérdida de la banda de rodadura. Es más, el caucho sintético se puede producir a escala industrial utilizando plantas y equipos existentes. Esto significa que el caucho sintético ofrece una excelente alternativa al caucho natural, incluido el uso principal de los neumáticos para camiones de alto rendimiento ".

Análisis específico del caucho de diente de león

Pero, ¿cómo lograron los investigadores este rendimiento superior? En Fraunhofer IME, Los científicos investigaron el caucho de los dientes de león. Como el caucho de los árboles de caucho, El 95 por ciento del caucho de diente de león consiste en poliisopreno, mientras que el porcentaje restante está compuesto por componentes orgánicos como proteínas o lípidos. La ventaja del caucho de diente de león sobre el caucho de árbol:el primero tiene una sucesión generacional de solo tres meses en comparación con los siete años del segundo. Eso hace que el caucho elaborado a partir de dientes de león sea un punto de partida ideal para investigar la influencia de los componentes orgánicos en las características del caucho. Para tal fin, los investigadores de Fraunhofer eliminaron los componentes orgánicos clave involucrados de manera específica. Después de haber identificado los componentes orgánicos que eran importantes para el comportamiento de abrasión, los investigadores de Fraunhofer IAP sintetizaron el caucho BISYKA a partir de poliisopreno funcionalizado con alta pureza microestructura y las biomoléculas respectivas. Sus colegas de Fraunhofer IWM e IMWS luego investigaron las características de las variantes de caucho así obtenidas. Para hacer esto, utilizaron cristalización extensional:si estira el caucho natural hasta tres veces su longitud, Se forman regiones cristalinas:el caucho se endurece. "La cristalización extensional del caucho BISYKA es igual a la del caucho natural, "explica Wendler. Al fabricar neumáticos para camiones, el caucho generalmente se mezcla con negro de carbón, que es de donde proviene el color negro. Cada vez más, sin embargo, los fabricantes están agregando silicatos a la mezcla en lugar de negro de humo. Aquí es donde entra en juego la experiencia de Fraunhofer ISC:en el instituto, Los científicos investigan cómo los nuevos tipos de cargas de sílice pueden conducir a alternativas óptimas al caucho natural en la industria automotriz.

El caucho sintético produce resultados impresionantes en pruebas prácticas

Después del desarrollo del caucho BISYKA, fue probado:¿Haría lo que prometió su cristalización extensional? Los investigadores entregaron esta pregunta a un socio externo y, por lo tanto, independiente para investigar:Prüflabor Nord. Para este propósito, Se fabricaron cuatro neumáticos de automóvil con una banda de rodadura de BISYKA y luego se compararon con neumáticos con una banda de rodadura de caucho natural. Las pruebas se llevaron a cabo directamente en un automóvil que condujo 700 circuitos en una dirección y luego 700 circuitos en la otra dirección. ¿Y el resultado? Mientras que el neumático de caucho natural era 850 gramos más ligero después de la prueba y perdió 0,94 milímetros de banda de rodadura, el neumático BISYKA perdió apenas 600 gramos y 0,47 milímetros de banda de rodadura. La resistencia a la rodadura del caucho sintético también fue mejor:mientras que el caucho natural obtuvo una puntuación de C en el etiquetado de la resistencia a la rodadura del semáforo, BISYKA logró la puntuación más alta de B. "Hasta ahora, solo hemos realizado pruebas iniciales con la mezcla de neumáticos BISYKA, pero son extremadamente prometedores. Como siguiente paso, queremos optimizar aún más la goma BISYKA. Se trata sobre todo de la proporción y composición de los componentes orgánicos. Al mismo tiempo, adaptaremos la fórmula del compuesto de la banda de rodadura para neumáticos de camión a la nueva goma, ", dice Wendler. Actualmente, el investigador y su equipo están buscando socios de cooperación que lleven el producto al mercado.

El 4 de abril 2019, los investigadores presentan sus resultados en un taller de transferencia en la conferencia anual de la Sociedad Alemana del Caucho, Este (Deutsche Kautschuk-Gesellschaft Ost) en Merseburg, Alemania.