Le caoutchouc naturel issu de l'hévéa est une matière première dont l'offre est limitée. Caoutchouc synthétique, d'autre part, n'a pas encore été en mesure d'égaler le comportement à l'abrasion du produit naturel, le rendant impropre aux pneus de camion. Mais maintenant, pour la première fois, un nouveau type de caoutchouc synthétique a été développé qui permet d'obtenir 30 à 50 pour cent moins d'abrasion que le caoutchouc naturel.

Les pneus poids lourds doivent endurer beaucoup de choses :en raison des charges lourdes qu'ils transportent et des longues distances qu'ils parcourent chaque jour, ils sont soumis à une forte usure. Par conséquent, les bandes de roulement des pneus sont fabriquées principalement à partir de caoutchouc naturel provenant d'arbres à caoutchouc et ayant à ce jour démontré les meilleures caractéristiques d'abrasion. Avant maintenant, le caoutchouc fabriqué artificiellement n'a pas pu égaler les performances du caoutchouc naturel, du moins à cet égard. Le problème avec le caoutchouc naturel est que la sécurité d'approvisionnement de cette importante matière première est menacée. Au Brésil, la maison d'origine de l'hévéa, le champignon Microcyclusulei ravage des plantations entières. Si le champignon passe en Asie, où se trouvent aujourd'hui les principales zones de culture, la production mondiale de caoutchouc sera menacée.

Caoutchouc synthétique biomimétique à comportement à l'abrasion optimisé (BISYKA)

Face à cette menace, chercheurs des instituts Fraunhofer pour la recherche appliquée sur les polymères IAP, pour la Microstructure des Matériaux et Systèmes IMWS, pour la Biologie Moléculaire et l'Ecologie Appliquée IME, pour Mechanics of Materials IWM et pour Silicate Research ISC ont maintenant optimisé les caractéristiques du caoutchouc synthétique. "Notre caoutchouc synthétique BISYKA - c'est l'abréviation allemande de "caoutchouc synthétique biomimétique" - a en fait des caractéristiques supérieures au caoutchouc naturel, " dit le Dr Ulrich Wendler, qui dirige le projet au Fraunhofer Pilot Plant Center for Polymer Synthesis and Processing PAZ dans la municipalité allemande de Schkopau. Fraunhofer PAZ est une initiative conjointe entre Fraunhofer IAP et Fraunhofer IMWS. « Les pneus en caoutchouc synthétique perdent 30 % de masse en moins que les pneus équivalents en caoutchouc naturel. En plus de cela, les pneus synthétiques n'ont que la moitié de la perte de bande de roulement. Par ailleurs, le caoutchouc synthétique peut être produit à l'échelle industrielle à l'aide d'installations et d'équipements existants. Cela signifie que le caoutchouc synthétique offre une excellente alternative au caoutchouc naturel, y compris dans le domaine des pneus de camion hautes performances. »

Analyse ciblée du caoutchouc de pissenlit

Mais comment les chercheurs ont-ils atteint cette performance supérieure ? Chez Fraunhofer IME, les scientifiques ont étudié le caoutchouc des pissenlits. Comme le caoutchouc des hévéas, 95 pour cent du caoutchouc de pissenlit se compose de polyisoprène, tandis que le pourcentage restant est constitué de composants organiques tels que des protéines ou des lipides. L'avantage de l'hévéa de pissenlit sur l'hévéa d'arbre :le premier a une succession de générations de seulement trois mois contre sept ans pour le second. Cela fait du caoutchouc fabriqué à partir de pissenlits un point de départ idéal pour étudier l'influence des composants organiques sur les caractéristiques du caoutchouc. À cette fin, les chercheurs de Fraunhofer ont éliminé de manière ciblée les principaux composants organiques impliqués. Après avoir identifié les composants organiques importants pour le comportement à l'abrasion, les chercheurs de Fraunhofer IAP ont synthétisé le caoutchouc BISYKA à partir de polyisoprène fonctionnalisé avec une pureté microstructurelle élevée et les biomolécules respectives. Leurs collègues de Fraunhofer IWM et IMWS ont ensuite étudié les caractéristiques des variantes de caoutchouc ainsi obtenues. Pour faire ça, ils ont utilisé la cristallisation extensionnelle :si vous étirez le caoutchouc naturel à trois fois sa longueur, des régions cristallines se forment – ​​le caoutchouc durcit. "La cristallisation extensionnelle du caoutchouc BISYKA est égale à celle du caoutchouc naturel, " explique Wendler. Lors de la fabrication de pneus de camion, le caoutchouc est généralement mélangé avec du noir de carbone - d'où vient la couleur noire. De plus en plus, cependant, les fabricants ajoutent des silicates au mélange au lieu de noir de carbone. C'est là qu'intervient l'expertise de Fraunhofer ISC :A l'institut, les scientifiques étudient comment de nouveaux types de charges de silice peuvent conduire à des alternatives optimales au caoutchouc naturel dans l'industrie automobile.

Le caoutchouc synthétique donne des résultats impressionnants lors de tests pratiques

Après le développement du caoutchouc BISYKA, il a été testé :ferait-il ce que sa cristallisation extensionnelle promettait ? Les chercheurs ont confié cette question à un partenaire externe et donc indépendant pour enquêter :Prüflabor Nord. Dans ce but, quatre pneus de voiture ont été fabriqués avec une bande de roulement en BISYKA et ils ont ensuite été comparés à des pneus avec une bande de roulement en caoutchouc naturel. Les tests ont été effectués directement sur une voiture qui a parcouru 700 circuits dans un sens puis 700 circuits dans l'autre sens. Et le résultat ? Alors que le pneu en caoutchouc naturel était 850 grammes plus léger après le test et perdait 0,94 millimètre de bande de roulement, le pneu BISYKA n'a perdu que 600 grammes et 0,47 millimètre de bande de roulement. La résistance au roulement du caoutchouc synthétique était également meilleure :alors que le caoutchouc naturel a obtenu un score de C sur l'étiquetage des feux de circulation de la résistance au roulement, BISYKA a obtenu le score le plus élevé de B. "Jusqu'à présent, nous n'avons effectué que des premiers tests avec le mélange pneumatique BISYKA, mais ils sont extrêmement prometteurs. Comme prochaine étape, nous voulons encore optimiser le caoutchouc BISYKA. Cela concerne avant tout la proportion et la composition des composants organiques. À la fois, nous adapterons la formule du composé de bande de roulement pour pneus de camion au nouveau caoutchouc, " dit Wendler. Actuellement, le chercheur et son équipe recherchent des partenaires de coopération qui mettront le produit sur le marché.

Le 4 avril, 2019, les chercheurs présentent leurs résultats lors d'un atelier de transfert lors de la conférence annuelle de la Société allemande du caoutchouc, Est (Deutsche Kautschuk-Gesellschaft Ost) à Mersebourg, Allemagne.