Rubberen luchtkasteel?

Het is 154 jaar geleden dat Robert William Thompson de luchtband uitvond. Maar is het einde van de luchtband in zicht? Zijn bandenfabrikanten bezig met alternatieven, of zijn de prototypes luchtkastelen die mooi op de beursstand prijken. Wat zijn de ontwikkelingen, waar bandenfabrikanten mee bezig zijn.

Door Peter Aansorgh

De luchtband heeft transport comfortabeler en veiliger gemaakt. Vooral de uitvinding van de radiaalband heeft daarop een positief effect gehad. Jarenlang is de ontwikkeling van banden echter vooral gericht geweest op het vergroten van stabiliteit, de stuurprecisie en de grip op droog en nat asfalt, terwijl ook levensduur een grote rol speelde. Het voorkomen van “cupping” het scheef afslijten van profielblokken, is daarbij een belangrijk item.

Verlies van stabiliteit bij een lekke band was een ander belangrijk speerpunt. Dit leidde bijvoorbeeld tot de ontwikkeling van runflat banden, die een dusdanig sterke wang hebben, dat de band nauwelijks rijhoogte verliest. Een alternatief is een kunststof binnenring op de velg, waarop de band loopt als hij zijn druk verliest, zoals bij de Bridgestone BSR. Sommige fabrikanten zoeken het meer in het voorkomen van lekrijden. Zo ontwikkelde Continental de ContiSeal, een band waarbij een pasta op de binnenkant van het loopvlak is aangebracht. Bij een inrijding dicht deze pasta het lek direct.

Laatste millimeter

Michelin zocht het qua levensduur in een andere richting: voor de Crossclimate en de Primacy ontwikkelde ze profielvormen, die de waterafvoer ook bij slijtage constant houdt, zodat de band tot de laatste millimeter blijft presteren. Daarnaast ontwikkelde het “Flexible Wheel” voor laagprofielbanden. Hierbij staat de band niet op de velg maar op flexible rubberen flenzen, die tussen band en velg zijn aangebracht. Dit geeft beter comfort en minder geluidsoverdracht. Deze Michelin Acorus Technologie werkt met elk merk banden, zelfs met speciale banden met lage rolweerstand. Het voorkomt ook schade aan velg en band door gaten in het wegdek.

Geluid

De laatste jaren wordt de geluidsproductie van een band steeds belangrijker. Enerzijds omdat geluidsoverlast door “omwonenden” als uiterst storend wordt ervaren, anderzijds omdat het in het interieur steeds harder opvalt. Verbrandingsmotoren worden steeds stiller en elektrische auto’s zijn helemaal geluidsarm. Het gevolg is dat andere geluiden, die eerst door het motorgeluid werden overstemd, nu opvallen en irriteren. Onregelmatige blokprofielen op het loopvlak lossen dat deels op, ze zorgen dat er geen bepaalde trillingsfrequentie kan ontstaan die “zingt”. Continental heeft ook een band ontwikkeld met geluiddempende polyurethaan-laag aan de binnenkant van het loopvlak, de ContiSilent, bedoeld voor hybride- en elektrische auto’s. Sommige fabrikanten gaan nog verder: de provincie Gelderland, de provincie Overijssel, Apollo Tyres Global R&D (waartoe Vredestein behoort), de Universiteit Twente, wegenbouwer Reef Infra en meetspecialist Stemmer Imaging zijn enkele jaren een onderzoek begonnen om de relatie tussen asfaltsoorten en banden te onderzoeken, om zo zowel tot ultra-stil asfalt als ultrastille banden te komen.

Brandstofverbruik

De wereld verandert en dat betekent dat ook de focus van de auto-industrie verandert. De CO2-uitstoot van auto’s met verbrandingsmotor moet flink omlaag en de concurrent ervan, de elektrische auto, kampt met een spanningsveld tussen de mogelijke en betaalbare accucapaciteit enerzijds en de wens voor een groot actieradius anderzijds, al is dat vaak ingegeven door een niet geheel rationele “Reichweitenangst”. Het energieverbruik moet dus omlaag. Dat kan onder andere door het verlagen van de rolweerstand van de band. Daarnaast zijn ook bandenkopers zich bewust van dit effect: een marktonderzoek van Continental en onderzoeksbureau Forsa toonde aan dat 40% van 1000 ondervraagden de zuinigheid van een band de belangrijkste eigenschap vond, nog boven de betrouwbaarheid.

Polyurethaan

Apollo/Vredestein is met een vergelijkbaar inzicht al jaren geleden het project “Ecotrack” begonnen. Het kent drie doelen: het gewicht van een autoband terugbrengen met 30% tot maximaal 6,5 kg, de rolweerstand met 25% verminderen tot 6,5 kg/ton en het afrolgeluid terugbrengen tot onder de 70 dB(a). Inzet daarbij was om de basis van de Ecotrack-band niet van rubber, maar van polyurethaan te maken. Rubber heeft namelijk een grote hysterese: het neemt bij vervorming veel energie op en zet dat om in warmte. Vervorming van rubber kost dus energie en vooral de luchtdichte binnenlaag, die van butylrubber is gemaakt, is een energievreter. PU heeft dat probleem niet. Daardoor gaat er minder energie verloren bij de vervorming, zodat de rolweerstand lager is en de band minder heet wordt. Helaas heeft PU niet zo’n beste grip op nat wegdek. Er zou dus toch een loopvlak van rubber op moeten, maar de hechting tussen die materialen is problematisch. Er liepen in 2008 al testen met prototypes, maar dat heeft nog niet tot een productierijp model geleid.

Airless

Een oplossing waar veel bandenfabrikanten wel iets in zien is de luchtloze band. Hierbij wordt de luchtkamer van de band vervangen door een verende constructie van een kunstof, zoals polyurethaan, waarop een rubberen loopvlak ligt. Het voordeel is dat er geen hysterese optreedt, zodat er minder energieverlies optreedt. Ook zorgt het ervoor dat je nooit meer met een te lage bandenspanning rijdt en behoort lekrijden helemaal tot het verleden. Michelin heeft zo bijvoorbeeld de Tweel, met flexibele spaken van polyurethaan. Deze band is bedoeld voor bouw- en landbouwmachines. Er is ook een conceptband voor personenauto’s gemaakt, de “Vision”, waarbij het hart een 3D geprinte webconstructie is. Inmiddels is er ook een werkend prototype, hete Unique Puncture-proof Tire Syste, de Uptis. Deze wordt samen met GM getest en moet in 2024 op personenauto’s worden geïntroduceerd.

Bridgestone en Hankook hebben eveneens airless conceptbanden met PU-spaken, GoodYear lijkt een stapje verder met de NPT tire. Deze loopt op dit moment in een test met de Olli, een autonome shuttlebus voor acht passagiers.

Elektrisch

The “Aeroflow” tyres have been equipped with turbine impellers to pick up the air during driving and use this to generate additional downforce if necessary.

Elektrische voertuigen worden soms aangedreven door centrale motoren, soms door naafmotoren. Nu worden ook elektromoren heet en dat vraag om innovatieve oplossingen. GoodYear ontwikkelde hiervoor een speciale conceptband, waarvan het profiel is voorzien van lamellen, die de lucht door hun vormgeving naar de elektromotor pompen. De voorkant van de koellamellen zijn volgens GoodYear geïnspireerd door de natuur: net als de vleugels van een uil hebben ze een veloursachtig oppervlak. Het zorgt dat een uil zijn prooi geluidloos kan vangen en dat de band een lager afrolgeluid heeft. Als het niet waar is, is het in elk geval mooi verzonnen… GoodYear is overigens niet de enige: ook Hankook heeft een speciale “Airo-flow band ontwikkeld, maar die moet door de luchtstroming voornamelijk voor meer downforce zorgen.

Hankook ontwikkelde onlangs ook nog een speciale band voor zelfrijdende auto’s, de Hexonic. Dit is een intelligente band, die maximaal rijcomfort biedt door de weg met behulp van zeven ingebouwde sensoren te scannen. De band detecteert wegcondities zoals grip, temperatuur en de staat van het wegdek en past het profielpatroon daaraan aan.

Paardenbloemen

Natuurrubber is een belangrijke grondstof voor de productie van autobanden. Synthetische rubbersoorten zoals SBR (Styreen-butadieen Rubber) en BR (Butadieen Rubber) worden ook gebruikt, maar kunnen natuurrubber niet volledig vervangen.

Natuurrubber wordt voor ongeveer 80%, geproduceerd in Zuid-Aziatische landen als Maleisië, Indonesië en Thailand. De grondstof wordt afgetapt uit de stam van de Hevea Brasiliensis, de rubberboom. Daarvan zijn maar weinig genetische variaties waardoor deze boom gevoelig is voor ziekten, zoals de Zuid Amerikaanse bladschimmel. De rubberplantages in Zuidoost Azië worden hierdoor ernstig bedreigd. Daarnaast worden de plantages bedreigd door klimaatveranderingen. De prijsstijgingen van de laatste jaren zijn ook sterk beïnvloed door buitengewone droogtes in Zuid-China, Noord-Thailand, Laos en Vietnam, terwijl de oogst in Indonesië juist onder overmatige regen te leiden had. De rubberindustrie ziet hierin genoeg redenen om op zoek te gaan naar alternatieve bronnen voor de fabricage van natuurrubber. Gunstige kandidaat blijkt de Russische paardenbloem (Taraxacum Kok-Saghyz). Die werd al eerder gebruikt, onder meer voor productie van rubber voor banden van legervoertuigen, in de tweede wereldoorlog. Inmiddels maakt Continental productiebanden die zijn gemaakt met paardenbloemrubber.

Vond u dit een goed artikel? Dan zou ik het op prijs stellen als u me op een kop koffie trakteert! U kunt een kleine bijdrage storten via de “donatie” knop in de menubalk. Bij voorbaat dank!