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Nach neuen Forschungsergebnissen, die Prof. Dr. Gert Heinrich vom Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) in der vergangenen Woche zur Tagung Technomer in Chemnitz vorgestellt hat, kann die Gummiherstellung künftig umweltfreundlicher werden. Seitdem Gummi industriell hergestellt wird, gilt es laut IPF als Tatsche, 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. So enthalten die meisten Bauteile aus Gummi heute zirka drei bis fünf Prozent Zinkoxid. Bei den hohen Mengen Gummi, die zum Beispiel für Fahrzeugreifen produziert werden, summiert sich das auf weltweit jährlich rund 500.000 Tonnen Zink.
In den jetzt von Prof. Heinrich vorgestellten und zur Patentierung eingereichten Arbeiten werde nachgewiesen, dass Zinkoxid durch zinkhaltige Hydrotalkite, so genannte LDH (layered double hydroxide = geschichtete Doppelhydroxide), ersetzt werden kann und sich damit der für die Vernetzung benötigte Zinkanteil auf ein Zehntel der bisherigen Menge reduziert. Vor dem Hintergrund der von Zink ausgehenden Umweltgefährdung und in Anbetracht der Produktionsmengen ist allein das ein großer Vorteil gegenüber dem bisherigen Verfahren. Hinzu kommen zwei weitere Vorteile. Zum einen wirken die LDH im Gummi gleichzeitig als Verstärkung und verbessern somit die Festigkeitseigenschaften des Materials. Zum anderen kann transparentes Gummimaterial hergestellt werden. Neben diesen neuen Materialeigenschaften sei es 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 Prof. Heinrich am IPF. Im Rahmen von Forschungsarbeiten zur flammhemmenden und verstärkenden Wirkung von LDH in Kunststoffen 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 das Interesse des Gummispezialisten Heinrich, der daraufhin Mitarbeiter verschiedener Gruppen an einen Tisch brachte, um das Potenzial der Entdeckung auszuloten und möglichst schnell nutzbar zu machen. Ergebnis ist die jetzt vorliegende Innovation, für die er gemeinsam mit Dr. Andreas Leuteritz, Prof. Udo Wagenknecht, Prof. De- Yi Wang (China) sowie Dr. Amit Das und Kalaivani Subramaniam (beide Indien) das entsprechende Patent angemeldet hat.