Die Entwicklung moderner Autoreifen gleicht der Quadratur des Kreises. Einerseits dreht sich alles um die Sicherheit, also um die Haftung auf der Straße – vor allem bei Kälte, Nässe und Schnee eine komplexe Herausforderung. Hinzu kommt, dass auch die einst als „rustikal“ geltenden Winterreifen leicht abrollen sollen, um Kraftstoff zu sparen und Lärm zu reduzieren. Wie versöhnt die Chemie diese gegensätzlichen Anforderungen?
Solange Autos nicht schweben können, wird der Rollwiderstand der Reifen weiterhin etwa jede fünfte Tankfüllung verschlingen. Verbrauchssenkende Autoreifen haben – mit Blick auf die jährlich 5.000 Milliarden gefahrenen Pkw-Kilometer allein in Europa – hohe Priorität. Noch wichtiger ist deren Sicherheit: Niedrige Temperaturen sowie Regen, Schnee und Eis fordern die Reifenhersteller zusätzlich heraus.
Ohne Kautschuk keine Reifen. Das gilt von den ersten Evolutionsstufen bis zum Hightech-Pneu von heute. Diese Entwicklung beschleunigte der deutsche Chemiker Fritz Hofmann mit einem Kautschuk-Kunstgriff. Sein Patent von 1909 auf die Herstellung von synthetischem Kautschuk bedeutete zweierlei: die Abkehr vom immer teurer werdenden Rohstoff Naturkautschuk und den Startschuss für die Massenproduktion von Autoreifen.
Selbstredend ist die Gummi-Rezeptur aus dem Kaiserreich über die Jahrzehnte hinweg weiterentwickelt, verfeinert und an die Anforderungen von heute angepasst worden. Dazu zählt auch die Ausdifferenzierung in unterschiedliche Mischungen für die Sommer- und Wintermonate. Längst gibt es unzählige Kautschuk-Typen für verschiedene Anwendungen im Reifen, so etwa – für ganz Neugierige – Butyl-, Styrolbutadien- oder Neodymium-Polybutadien-Kautschuke, die für die Reifenproduktion essentiell sind. Auch die Rezepturen für Winterreifen wurden immer ausgeklügelter. Von ihrem ehemals rumpelig-rustikalen Image findet sich heute keine Spur mehr im Schnee.
Hier sorgt Kautschuk dafür, dass alles rund läuft:
Ob Sommer- oder Winterreifen: Vor einer grundsätzlichen Herausforderung stehen die Entwicklungsingenieure aber bis heute. Guter Grip auf der Straße lässt sich mit überwiegend weichen und dämpfenden Gummimischungen erzielen. Das gewünschte „Sich-Festbeißen“ auf dem Asphalt hat jedoch auch Nachteile. Neben dem Verschleiß wächst auch der Rollwiderstand und mit ihm der Verbrauch und der CO2-Ausstoß. Um dem entgegenzuwirken, sind wiederum elastische, nicht dämpfende Gummimischungen geeignet.
Wie gelingt es, einander widerstrebende Phänomene wie die – gerade auch im Winter wichtige – sichere Straßenhaftung und das leichte Abrollen in einem Produkt miteinander zu versöhnen?
Die entscheidende Zutat vermuten viele wahrscheinlich eher im Reformhaus als in der Industrie: Kieselsäure bzw. Silica, kombiniert mit Silanen, brachte den Durchbruch im Reifen-Dilemma.
In modernen Reifen-Rezepturen lösen Silica-Formulierungen industriell hergestellte Ruße („Carbon Blacks“) als Füllstoffe in den Läufflächen ab. Aus gutem Grund. Silica geht mit dem Kautschuk chemisch eine bessere Verbindung ein als Ruße. Das minimiert die Reibung innerhalb des Materials, das folglich weniger Energie durch Verformung aufnimmt. Letztlich sinkt so der ungeliebte Rollwiderstand. Lässt man ein Auto mit „grünen“ Reifen eine Schräge herunterrollen, legt es eine signifikant längere Strecke zurück als auf Standard-Pneus. Dieses leichtere Rollen macht den Reifen sparsamer, Kraftstfoffverbrauch und CO2-Emissionen sinken.
Sommerreifen rollen heute im Schnitt zu 37 Prozent leichter ab als noch 1975. Auch Winterreifen, die einst als Spritfresser galten, profitieren heutzutage von Silica-Beimischungen. Das zahlt sich aus – ökologisch wie finanziell: Das Entwicklungsfenster für Kraftstoff-Einsparungen durch Spritsparreifen in den nächsten Jahren beträgt bis zu 15 Prozent.
Eine Gesetzesnovelle definiert ab sofort schärfer, was ein Winterreifen ist – und was nicht. Als eindeutige Markierung kennzeichnet das so genannte Alpine-Symbol (ein Berg mit einer Schneeflocke) Winterreifen, die einen Bremstest auf Schnee absolviert haben. Hintergrund: Das vertraute „M+S“-Symbol ist gesetzlich nicht geschützt. In Einzelfällen kam es sogar zu missbräuchlicher Verwendung durch dubiose Hersteller. Dank einer Übergangsfrist dürfen "M+S"-Reifen noch bis 30. September 2024 gefahren werden.
Das EU-Reifenlabel informiert über den Rollwiderstand, die Nasshaftung und die Geräuschentwicklung des jeweiligen Modells. Diese Kriterien gelten unterschiedslos auch für Winterreifen. Verbraucher sollten jedoch beachten, dass typische Wintereigenschaften (z. B. Grip auf Schnee oder Eis) durch das Label nicht ausgewiesen werden. Reifen der besten Kategorie A rollen etwa 40 Prozent leichter ab als Pendants der Schlusslichtkategorie G. Das spiegelt sich in einer Einsparung beim Verbrauch von bis zu fünf Prozent wider.
Einen maßgeblichen Verbrauchsfaktor kann jeder Autofahrer übrigens selbst bestimmen: den Reifenfülldruck. Wer mit 1 bar Druck weniger als empfohlen fährt, verbraucht mehr – bis zu 0,5 Liter pro 100 Kilometer. Das geht ins Geld! Schätzungen zufolge ließen sich allein in Europa pro Jahr 8,1 Milliarden Liter Kraftstoff sparen, wenn jeder Reifen stets korrekt aufgepumpt wäre.
In der Regel etwa so groß wie eine Postkarte: die Fläche, mit der ein Reifen die Straße berührt.
Autofahrer gehen mit den Jahreszeiten: April und Oktober gelten als die klassischen Reifenwechsel-Monate.
Seit Winter 2017 nur echt mit dem Alpine-Symbol: Winterreifen mit kältetauglichen Kautschuk-Mischungen und speziellen Profilen.
Auch bei Winterreifen ist die Auswahl groß: vom Allrounder für milde Stadtwinter bis zum Schneespezialisten.
Ziel in der Reifenforschung: nicht das Rad neu zu erfinden, aber dessen Verbrauch weiter zu senken.
Die Haftung des Reifens auf dem Untergrund kann Leben retten. Immerhin ist die Auflagefläche des Reifens in jeder Fahrsituation der einzige Kontakt zum Untergrund, der etwa postkartengroße Austragungsort jeglicher Brems-, Lenk- und Beschleunigungsmanöver. Gerade in der kalten und nassen – und somit rutschigen – Jahreszeit ist die Haftung noch wichtiger als sonst.
Sommerreifen verhärten unter 7 Grad Celsius und bieten nicht mehr genug Haftung. Kältetaugliche Rezepturen für Winterreifen sind deshalb besonders weich und bieten bei niedrigen Temperaturen und auf glatten Oberflächen noch genügend Elastizität und Verzahnung mit dem Untergrund.
Das veranschaulicht folgender Versuch: Auf schneebedeckter Fahrbahn kommt ein Auto auf Winterreifen aus 50 km/h nach 35 Metern zum Stehen. Auf Sommerreifen ist es nach dieser Bremsdistanz noch 22 km/h schnell und und schlittert ganze 43 Meter weit. Das rechtzeitige Umrüsten auf Winterspezialisten sollte für sicherheitsbewusste Autofahrer selbstverständlich sein.
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