Vergangenheit und Zukunft des Polyurethanreifens

John E. Morgan, Principal of Morganisation e. U. - Teil 2

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Reifen für Personenkraftwagen
Obwohl zu dieser Zeit alle Reifenarten, auf Wunsch verschiedener Investoren, nebeneinander entwickelt wurden, zeigte sich schnell, dass man, um Erfolg zu haben, erst mal ein Projekt vollständig entwickeln sollte, bevor man weitere in Angriff nahm. Ein pneumatischer Standardautoreifen wurde als Referenzobjekt ausgewählt, der auch als Prototyp für LKWs, Militär und für landwirtschaftliche Reifen funktioniert.
Um im Markt möglichst schnell akzeptiert zu werden, beschloss man alle Reifen schlauchlos zu gestalten, damit sie auf alle herkömmlichen Räder und Felgen passten, wenn möglich auch noch bei Standardbelastung und -erfüllung der ETRTO- und US TRA-Normen. Alle DOT-Bestimmungen wurden inklusive der MVSS109 beachtet.

Die Entwicklung verlief rasend schnell und nachdem man sich einen Hasbach-Indoor-Test-Dynamometer zugelegt hatte, konnte das Team schon bald Änderungen an Konstruktion sowie an Formulierung und den chemischen Reaktionen bewerten. Während lokale Rallyefahrer subjektive Straßenbewertungen durchführten, wurden auf einer STS-Maschine im Labor in Brecksville, USA-Flachbetttests und im russischen Reifeninstitut in Moskau Konstruktionsdauertests durchgeführt.

PUR-Reifen1-bIn späteren Jahren wurden technisch ausgeklügelte Hochgeschwindigkeits- und Rollwiderstandstest durch den TÜV-Süd in München mit faszinierenden Ergebnissen durchgeführt. Wegen des für PU spezifischen niedrigen Hystereseverlusts konnten nicht nur Geschwindigkeiten von über 260 km/h erzielt werden, auch die Rollwiderstandskoeffizienten lagen unglaubliche 60 % unter denen von herkömmlichen Radialreifen. Diese Reifen wurden auf einer 2-Stationen-Vakuuminjektionsanlage mit vorinstallierten Seitenwandverstärkungen (Polyamidbänder) versehen, um die nötige dreidimensionale Stabilität zu erreichen, da sonst die auftretenden Fliehkräfte für ein „Wachsen" der Reifen ins Unendliche gesorgt hätten.

Obwohl der Abriebwiderstand dieser Reifen deutlich besser war als bei Radialreifen, waren die Rolleigenschaften die Achillesferse. Durch eine Vollbremsung blockierten die Reifen und die Lauffläche schmolz sozusagen dahin. Aber dank weiterer Entwicklungen von Robert Bosch & Co. löste sich dieses Problem von ganz allein - es wurden die ABS-Bremsen in der Automobilindustrie vorgestellt - und damit gab es kein Blockieren der Reifen mehr. Trotzdem ist dieser Punkt bei Kritikern selbst nach 30 Jahren noch ein K.O.-Kriterium.

Diese Reifen hätten also jetzt produziert werden können, außer dass zu dem Zeitpunkt kein Markt für Niedrigenergiefahrzeuge wie Elektroautos vorhanden war und übrigens, die Herstellung eines dieser Prototypreifen dauerte 3 Tage, also war der nächste offensichiche Schritt, einen vernünftigen Produktionsprozess zu entwickeln.

Industriestudien zeigten, dass der PU-Reifen aufgrund der wesentlich höheren PU-Rohstoffpreise, ca. 4 mal so viel wie ein Radialreifen kosten würde, aber der modulare Produktionsprozess und der exotherme Reaktionsverlauf würde deutlich niedrigere Fertigungskosten garantieren. Man könnte ins Auge fassen, eine weltweite Kette kleiner unabhängiger Reifenwerke à la McDonalds zu errichten, die sich im Vergleich zu den exorbitanten Investitionskosten für die riesigen Radialreifenwerke, schneller und einfacher rentieren würden. Nur mal zum Vergleich: damals musste das Goodyear-Werk in Wolverhampton, UK, pro Tag 30.000 Reifen produzieren nur um den Break-Even-Point zu erreichen.

Landwirtschaftliche Reifen

In den 80ern wollten kommunistische Staatsfarmen in Osteuropa ihre Effizienz und den landwirtschaftlichen Ertrag verbessern und dies führte zur Entwicklung einer neuen Generation von Niederdruckreifen.  Da der Abrieb bekanntermaßen niedriger war, wurde das Reifenprofil um die Hälfte reduziert, ohne die Lebensdauer zu beeinflussen. Die Profilkanten wurden abgerundet und waren somit schonender zu Saatgut und Bodenfläche. Diese Faktoren plus das niedrige spezifische Gewicht von PU führten dazu, dass diese großen Traktorreifen um ein Drittel weniger wogen.

Diese Reifen wurden natürlich in kleineren Serien produziert und in ausgewählten westeuropäischen Ländern verkauft, einige sind noch heute im Einsatz. „ABER", kritisierte die Industrie damals wieder, „was ist mit dem Marching-Modulus? Wenn man die Reifen im Freien stehen lässt, dann kristallisiert das Material und die Härte steigt von 62 Shore A auf 90." Das war ein stichhaltiges Argument in den 70ern, aber niemand hatte das auch dem PU in den Reifen erzählt, und so haben die in Österreich entwickelten Formulierungen tapfer ihren Moduli und die Härte über Jahre bewahrt.

Eine amüsante Episode in dieser Zeit war der Kauf eines Reifensatzes von JC Bamford für seinen berühmt-berüchtigten JCB GT, einem Werbegag, um Bamfords überlegene Produktreihe und den besonderen Humor des CEO zu demonstrieren. Dieser omnipräsente Traktor / Bagger erreichte beim Auftakt zum F1-Rennen auf der Rennstrecke im Donington Park in England mit den Standard-LIM-LGP-Reifen 160 km/h. Jeder Reifenhersteller verweigerte es, seine Traktorreifen für so ein verrücktes Projekt herzugeben, dadurch hatte LIM die Möglichkeit, das wahre Potential der PU-Reifen (niedrige Hysterese, robuste Konstruktion) zu zeigen. Diese Reifen können noch heute im JCB-Museum besichtigt werden.

Andere Projekte

Parallel zur Reifenentwicklung musste auch der Fertigungsprozess vorangetrieben werden und eines Tages wurde der größte Reifen der Welt erfolgreich im Spritzguss über einen komplett faserverstärkten Kern gegossen. Der für den Tagebau eingesetzte Reifen hatte die Maße 40.00-57, einen Durchmesser von 3,3 m und wog 2,2 Tonnen. Das war der Beweis, dass diese Technologie für alle Reifenarten und -größen geeignet war.

Da bis zur Hälfte der Betriebskosten im Tagebau auf die Reifen (Service, Austausch) entfallen, bestand ein ernsthaftes Interesse an den TMPH-(Ton Mile per Hour)-Daten eines PU-Reifens

Verschiedenen Militärgruppen gefiel ebenfalls, was sie da sahen, und sie überlegten, ihre eigenen Reifen direkt im Kriegsgebiet zu produzieren um die Truppen zu schützen. Dafür waren lediglich ein LKW für die Reifenmaschine und einer für die Rohstoffe und die Spritzgusseinheit erforderlich sowie die Rationalisierung auf nur eine verwendete Reifengröße.
 
Die Zukunft
Vor 40 Jahren hat keiner an ein Elektroauto geglaubt und selbst heute gibt es Skeptiker, aber ob es uns gefällt oder nicht, die Wahrscheinlichkeit ist groß, dass 2020 10 % aller weltweit gekauften Autos elektrisch angetrieben werden. Diese Batterien sind teuer, können bis zu 20.000 Euro pro Fahrzeug kosten und sind extrem schwer. Das bedeutet, dass eine beträchtliche Menge Energie benötigt wird, um diese Batterien zu bewegen, und sie müssen gekühlt werden.

Man nehme den PU-gespritzten Reifen mit seinem speziellen niedrigen Rollwiderstand. Bei Stadtgeschwindigkeit könnten Autos mit einer Batterieladung damit bis zu 30 % weiter fahren oder bei gleicher Reichweite könnten die Batterien verkleinert werden (Ersparnis = 6.000,-- Euro). Leichtere Batterien bedeuten bessere Straßenlage und Beschleunigung, sowie niedriger Energieverlust usw. Die Tatsache dass diese Reifen 4x so viel kosten wie Radialreifen wird plötzlich überflüssig. Die allgemeinen Leistungsvorteile überwiegen bei weitem die ursprünglichen Zweifel.

Das Reifenrecycling wurde bereits überprüft und ist technisch umsetzbar, jedoch müsste noch an der Beweisführung für die Wirtschaftlichkeit des Prozesses gearbeitet werden.

Es mag andere Pioniere da draußen geben, manchen würde jetzt der Name AmeriTyre oder Polyair (kein Bezug zu Österreich) mit seinen Fahrradreifen in Kanada einfallen, aber soviel ich weiß schreit die Automobilindustrie nach einer Lösung für die CO2-Bilanz. Es gibt Lösungen und einige passen eben nicht in das übliche Klischee, aber so wurde auch das Penizillin erfunden und Charles Goodyear entdeckte die Vulkanisation!

LIM könnte früher ein Akronym für die „Leute im Märchenland!" gewesen sein, technisch bedeutet es noch immer Liquid Injection Moulding.