Grüner als grün - Alternative Weichmacheröle und Füllstoffe

Köln – Der Spezialchemie-Konzern LANXESS hat untersucht, wie der CO₂-Fußabdruck bei der Verarbeitung „grüner“ Kautschuke weiter gesenkt werden kann. Wer so genannte „grüne“ Gummiartikel entwickeln möchte, kann mit dem EPDM-Kautschuk Keltan Eco von LANXESS bereits auf eine ausgezeichnete Alternative zu klassischen Synthesekautschuken aus fossilen Rohstoffen zugreifen. LANXESS-Experten haben nun untersucht, mit welchen Weichmacherölen und Füllstoffen dieser bio-basierte Kautschuk kombiniert werden kann, um den „Carbon-Footprint“ der daraus produzierten Compounds noch weiter zu verbessern. Die ausführliche Studie, die unter anderem den Einsatz von Ölen aus natürlichen Quellen und Ruß aus Reifenabfällen unter Praxisbedingungen beleuchtet, wird auf der Deutschen Kautschuk-Tagung 2015 in Nürnberg einem breiten Fachpublikum vorgestellt.

Die LANXESS-Forscher kommen zu sehr konkreten Ergebnissen: Sie stellen zum Beispiel eine Dichtung für den Einsatz in Automobilen auf der Basis von schwefelvulkanisiertem EPDM vor, die zu 90 Prozent aus nachhaltigen Komponenten besteht und in den technischen Eigenschaften ihren klassischen Pendants weitgehend gleicht. „In vielen Fällen enthalten EPDM-Produkte bis zu vier Mal mehr Zugaben – etwa Füllstoffe und Öle – als Kautschuk“, erläutert Martin van Duin, Gummi-Experte im Geschäftsbereich High Performance Elastomers von LANXESS. „Unsere Keltan Eco-Varianten aus Ethylen, das aus biobasierten Rohstoffen produziert wird, sind daher ein wichtiger Baustein in der Entwicklung ‚grüner’ Gummiartikel – aber nur einer von vielen. Da die Verbesserung der Nachhaltigkeit unserer Produkte eines der wichtigsten Ziele bei LANXESS ist, haben wir uns nun auch eingehend mit den Möglichkeiten und technischen Randbedingungen des ‚grünen’ Compoundings mit Keltan Eco befasst.“

Theoretisch stehen den Entwicklern von Kautschuk-Compounds eine ganze Reihe möglicher Komponenten aus nachwachsenden Rohstoffen zur Verfügung, um zum Beispiel Extender-Öle aus fossilen Quellen in EPDM-Gummi zu ersetzen. Die Herausforderung steckt allerdings im Detail: Sind die natürlichen Öle zu polar, kann die Mischung beim Mixen oder durch Ausdünstungen des Endprodukts Probleme bereiten; enthalten sie zu viele ungesättigte Bindungen, können sie die Netzwerkdichte beeinträchtigen, da sie mit dem Kautschuk bei der Vulkanisation um den Schwefel konkurrieren. Daher haben van Duin und sein Kollege Philip Hough, Experte in der Anwendungsentwicklung, eine ganze Reihe von Ölen mit einem wechselnden Gehalt an ungesättigten Bindungen geprüft – von Leinöl bis Olivenöl. In einer zweiten Phase ihrer Untersuchung berücksichtigten sie auch modifizierte Öle, zum Beispiel hydriertes Kokosöl und Squalan, ein natürlich vorkommender, gesättigter C30-Kohlenwasserstoff. Im Blick auf mögliche „grüne“ Füllstoffe standen unter anderem Mikrozellulose (aus Holz), Silica-Asche (aus Reishülsen) und durch Pyrolyse gewonnener Ruß (aus Altreifen) auf dem Prüfstand. „Auch diese Ruße schneiden im Blick auf ihre Nachhaltigkeit besser ab als klassische Ofenruße, die durch unvollständige Verbrennung fossiler Brennstoffe gewonnen werden“, erklärt Hough, „denn sie vermeiden Müll und erhöhen die Recycling-Quote. Außerdem enthalten Altreifen einen Anteil an Naturkautschuk.“

Alle diese Komponenten wurden bei LANXESS mit gängigen Verfahren und Anlagen zu Gummi-Probekörpern verarbeitet, die anschließend eingehend auf ihre technischen Kennwerte untersucht wurden – auch nach künstlicher Alterung. „Wir haben bewusst Wert auf große Praxisnähe gelegt, um die gemachten Erfahrungen möglichst unkompliziert auf die industrielle Gummi-Anwendungstechnik übertragen und valide Empfehlungen für die Compoundierung anbieten zu können“, so van Duin.

Einige Effekte waren zu erwarten und sind nun ausführlich dokumentiert: „Was mit diesen Erkenntnissen heute schon erreicht werden kann, haben wir mit einer Dichtung aus Keltan Eco belegt, die zu 90 Prozent aus nachhaltigen Rohstoffen besteht und absolut mit klassischen Compounds verglichen werden kann“, so Hough, „sogar nach Alterung bei 125 °C.“ Damit bleibt die wichtigste Eigenschaft von EPDM – die exzellente Hitzestabilität – auch in so genannten „grünen“ Compounds erhalten.

LANXESS ist ein führender Spezialchemie-Konzern, der 2014 einen Umsatz von 8,0 Milliarden Euro erzielte und aktuell rund 16.300 Mitarbeiter in 29 Ländern beschäftigt. Das Unternehmen ist derzeit an 52 Produktionsstandorten weltweit präsent. Das Kerngeschäft von LANXESS bilden Entwicklung, Herstellung und Vertrieb von Kunststoffen, Kautschuken, Zwischenprodukten und Spezialchemikalien. LANXESS ist Mitglied in den führenden Nachhaltigkeitsindizes Dow Jones Sustainability Index (DJSI World und DJSI Europe) und FTSE4Good.