Nejprve vstoupila do světa pneumatik silika jako klíčový plnivo, které změnilo bezpečnost jízdy, snižování valivého odporu a zkrácení brzdné dráhy za mokra. Tato technologie začala být masově aplikována už v polovině 90. let a dodnes tvoří jeden z nejzásadnějších pilířů moderního pneumatikářského průmyslu. Continental tehdy jako jeden z prvních výrobců identifikoval potenciál oxidu křemičitého (SiO₂) ve směsích pryže a během vulkanizace vytváří s polymerem silnou síť, která dodává pneumatice požadovanou elasticitu a odolnost.
Historie a klíčové milníky
Během vulkanizace spolu s dalšímmi složkami oxid křemičitý zajišťuje vytvoření velmi pevné sítě mezi molekulami pryže, čímž vzniká pružná pneumatika s vynikajícími bezpečnostními vlastnostmi. Prof. Burkhard Wies z Continental popisuje, že silika ve směsích pryže znamenala revoluci díky možnosti zkrátit brzdnou dráhu na mokré vozovce téměř o polovinu. Už v polovině devadesátých let se začaly objevovat první pneumatiky s obsahem siliky a v roce 1995-1996 následoval nástup produktů ContiEcoContact CP a ContiWinterContact TS 770.
V polovině 90. let Continental v této oblasti realizoval první slibné experimenty; míchání aktivuje vlastnosti siliky, která reaguje se silanem jako pojivem. Vulkanizace probíhá při teplotách 120-160 °C a síra vytváří mezi molekulami pryže potřebné můstky, zatímco silikonová část tvoří pevnou síť. Díky tomu má pneumatika mimořádnou přilnavost za mokra, odolnost proti opotřebení a vynikající valivý odpor. První silniční testy ukázaly významné zlepšení brzdění za mokra a současné snížení valivého odporu oproti tehdejším standardům.
Roku 1996 Continental uvedl ContiWinterContact TS 770 - první zimní pneumatiku s přídavkem siliky. Rozvoj udržitelnosti hájí i další motivy: silika pomáhá snižovat valivý odpor, a tedy i emise a spotřebu paliva. V textu zaznívá, že silika je v podstatě jemná forma křemene, což ji spojuje s širokým průmyslovým využitím. Z hlediska surovin má Continental zájem o alternativní, udržitelné křemíky, např. z rýžových slupek, které se ukazují jako vhodný základní materiál pro výrobu oxidu křemičitého.
Udržitelnost a alternativní zdroje křemíku
Rýžové slupky jsou vedlejším produktem při zpracování rýže a slouží jako výjimečný zdroj pro ekologicky šetrnou výrobu oxidu křemičitého. Výroba z popela rýžových slupek je energeticky účinnější než tradiční metody z křemičitého písku. Continental sleduje cestu k obnovitelným a recyklovaným materiálům a v jejich portfoliu se rýžové slupky osvědčily jako spolehlivý základní materiál pro udržitelný křemík. Kromě toho zvažují biologicky alternativní zdroje sazí a recyklované suroviny, např. pyrolýzní oleje z pneumatik po skončení životnosti, které mohou snižovat nároky na ropu a emise.
Podle moderních studií hraje nanotechnologie zásadní roli v rozvoji nových typů pneumatik. Zpráva OECD z roku 2015 ukazuje, že nanotechnologie v pneumatikách mohou snížit náklady díky větší trvanlivosti a lepší palivové účinnosti, a zároveň zvyšovat bezpečnost, zejména za mokra. Stejná témata potvrdila i recenze z King Saud University Journal z roku 2019, která uvedla, že pneumatiky jsou jednou z nejčastějších oblastí, kde se nanotechnologie uplatňuje.
Aplikace a současný vývoj
Do pryžových směsí se nadále vkládají sazí, oxid křemičitý a organokřemičitý, aby se zlepšily vlastnosti a životnost. Díky nanoměřítkům mohou tyto částice významně zlepšit výkonnost pneumatik. Toyo Tire & Rubber Company a další výrobci se věnují modelování surovin pro pneumatiky a zlepšením struktury plniva v tuhém kaučuku pro rovnoměrnější disperzi a lepší výkon. Český distributor AG CHEMI GROUP spolupracuje s ukrajinskými výrobci na formulaci nového předzásobení surovin pro nákladní pneumatiky, včetně nano-uhlíkové struktury a dalších nano-doplňků, které zvyšují tepelnou vodivost a snižují hmotnost i spotřebu energie.
Continental se soustředí na obnovitelné a recyklované materiály v roce 2024 a očekává jejich podíl v průměru vyšší o dva až tři procentní body v roce 2025. Zároveň zůstává klíčovým prvkem k zajištění optimální adheze a snížení valivého odporu - křemík získaný z rýžových slupek je tak atraktivní alternativou k tradičnímu křemičitému písku. V textu je zmíněno několik specifických inovativních procesů pro výrobu sazí: z biologických alternativ (např. tallový olej) a z recyklovaných surovin, aby se snížila závislost na ropě.
Rozšířená role bílých sazí a jejich spektrum použití
Na konci 19. a počátku 20. století začala velká produkce sazí a jejich role jako výztužného materiálu v gumárenském průmyslu. Bílé saze (pyrogenní oxid křemičitý) se rychle staly klíčovou složkou pro zelené a zimní pneumatiky a zlepšily přilnavost a snižovaly valivý odpor, což dále posiluje účinnost paliva. Dnes bílá saze zahrnují široké spektrum amorfních oxidů křemičitých a silikátových prášků, používaných v různých odvětvích od lepidel a tiskových hmot až po plasty, laky a potravinářský či farmaceutický průmysl.
Rozdělení bílé saze na srážený a pyrogenní oxid křemičitý se liší výrobním postupem, velikostí částic, absorbovanou vlhkostí a cenou. Pyrogenní oxid nabízí jemnější částice a lepší vyztužení, zatímco srážený oxid je cenově dostupnější a vhodný pro širokou škálu průmyslových aplikací. V praxi se vyvíjejí kombinace, které zohledňují specifické požadavky, např. pro plastické kompozity, barvy, nátěry nebo farmaceutické produkty.
Praktické použití bílé saze
- Guma a syntetická guma: zvyšuje mechanickou pevnost, odolnost proti roztržení a tepelnou stabilitu pryže; výztužná plniva pro pneumatiky a průmyslové pryžové výrobky.
- Lepidla a tmely: zlepšuje viskozitu a zamezuje prohýbání, posiluje spoje.
- Zemědělství a pesticidy: nosiče a ředidla, zvyšuje účinnost suspenzí.
- Barvy a nátěry: zabraňuje usazování pigmentů a zlepšuje tok.
- Plasty a polyesterové pryskyřice: posiluje sklolaminát a zlepšuje zpracovatelnost.
- Osobní péče a kosmetika: jemné abrazivní a zahušťovadlo pro krémy a pasty.
- Výroba papíru a potraviny: zvyšuje pevnost a bělost papíru; používá se jako anti-spékací činidlo v potravinách.
Současný trend a budoucí vyhlídky
Naneštěstí, ačkoliv se někteří mohou domnívat, že nanotechnologie je daleko od automobilového průmyslu, pneumatiky zůstávají jednou z nejvýznamnějších oblastí jejich uplatnění. Zprávy a studie ukazují, že nanotechnologie výrazně ovlivňují strukturu směsí a jejich schopnost sesypat se do rovnoměrné konfigurace. Nanopřísady, jako nano-uhlíkové trubky, nano-uhličitan vápenatý a nano-zinek, slibují zvýšení tepelné vodivosti, snížení spotřeby energie na výrobu a zlepšení trakce a životnosti pneumatik. Podle českého dodavatele AG CHEMI GROUP spolupracují ukrajinskí výrobci na novém předzásobení surovin pro nákladní pneumatiky, včetně nanostrukturovaných doplňků.
V souvislosti s obnovitelností a recyklací se Continental zaměřuje na využití biologických a recyklovaných surovin. V roce 2024 byl podíl obnovitelných a recyklovaných materiálů významný a očekává se jeho další nárůst. Zároveň se výzkum zaměřuje na zlepšení adhezních vlastností, snížení valivého odporu a zlepšení bezpečnosti zejména za mokra díky lepšímu využití oxidu křemičitého z rýžových slupek.
tags: #pneumatiky #kyslicnik #kremicity #saze