Warum sind Reifen schwarz?

Die Antwort auf diese Frage ist eigentlich ganz einfach. Die Reifen (Abb. 1) sind schwarz weil sie Ruß enthalten und der ist bekannterweise schwarz. Somit lautet eine weitere, und auch wichtigere, Frage: Warum enthalten Reifen Ruß? Der schwarze Füllstoff wird jedem Reifengummi beigemischt; ca. ein Drittel des Gewichtes eines Reifens ist Ruß. Hier ist die Antwort auch einfach und klar: Ruß verlängert ganz entscheidend die Lebensdauer eines Reifens. Zur Herstellung von Reifengummi werden Kautschuke verwendet (die am Rande gesagt eine gelbe bis bräunliche Farbe haben). Würde man Reifen nur aus Kautschuk herstellen, würde ihre Lebensdauer keine 10% der Laufleistung eines heutigen typischen Serienreifens erreichen.  

  

 Abb. 1 Autoreifen            Abb. 2 Ruß als Pulver

Und was ist Ruß? Ruß (Abb. 2) ist das Produkt einer Verbrennung bei geringer Sauerstoffzufuhr, auch z. B. beim Kaminfeuer. Schon seit Gebrauch des Feuers verwendete man ihn, wie Höhlenmalereien noch dokumentieren. Heute ist Ruß ein wichtiger Rohstoff und wird industriell großtechnisch hergestellt. Je nach Ausgangsprodukt und Herstellungsverfahren bestehen technische Ruße aus 95 bis 98% Kohlenstoff. Diese Definition trifft aber auch auf andere Produkte zu: Diamant, Graphit oder Kohle. Es ist nicht die chemische Zusammensetzung, sondern die physikalische Erscheinungsform des schwarzen Pulvers, die Ruß von den anderen Kohlenstoff-Produkten unterscheidet. Heute sind ca. 100 unterschiedliche Ruß-Sorten bekannt, die sich in Größe und Gestalt ihrer Primärteilchen und damit ihrer Oberfläche unterscheiden. Daraus ergeben sich Unterschiede in der Anzahl der sich zusammenlagernden Teilchen und in der Reaktionsfreudigkeit ihrer Oberfläche, was sich wiederum auf die Bindungsfähigkeit an den Kautschuk auswirkt. Die Größe primärer Rußteilchen lässt sich nur elektronenmikroskopisch messen; je nach Rußsorte liegt sie zwischen 5 bis 500 nm.

Was bewirkt aber Ruß im Reifengummi? Mit zunehmender Oberfläche nehmen auch die Bindekräfte zwischen den Rußteilchen und den Kautschuk-Makromolekülen zu. Je stärker der Füllstoff an den Kautschuk gebunden ist, desto höher wird die Festigkeit des Reifens. In der Praxis bedeutet dies, dass Ruß die Steifigkeit, die Härte und die Haftfestigkeit des Reifens auf der Straße und vor allem seinen Abriebwiderstand verbessert. Welche Auswirkungen eine sorgfältige Auswahl eines geeigneten Rußes und gekonnte Kombination mit dem richtigen Kautschuk haben kann, zeigen nicht zuletzt Reifen für Formel-1-Rennwagen, für Flugzeuge oder für Erdbewegungsmaschinen. Die Lauffläche ist aber bei weitem nicht der ganze Reifen. Er muss unter extremer Fahrsituation fest auf der Felge sitzen, die Lauffläche darf sich nicht von der Karkasse lösen und die Reifenseitenwand darf nicht trotz steter dynamischer Belastung brechen. Auch für die Verbesserung dieser Eigenschaften sind speziell dafür entwickelte Ruße verantwortlich. So wundert es nicht, dass in einem einzigen Reifen bis zu 12 unterschiedliche Rußtypen verwendet werden. Der Aufwand für Forschung und Entwicklung bei den Füllstoff- und Reifenherstellern ist gigantisch, das Fachgebiet hochinteressant. Dabei geben sogar die Forscher zu, dass sie selbst noch immer nicht ganz genau wissen, wie der Ruß das alles schafft. Mit seinen besonderen Eigenschaften ist der Ruß für die Reifenindustrie ein Glücksfall. Wer hätte es bei einem Stoff, den wir so oft mit Schmutz verbinden, so schnell gedacht? <<

Informationsquelle: Wirtschaftsverband der deutschen Kautschukindustrie