Reductie van fijnstof bij remmen van auto’s

Het probleem van fijnstof is zeer actueel, onder andere door de invoering van LEZ-zones in sommige steden. De herkomst van fijn stof is complex. Niet enkel hout- en kolenkachels zorgen voor uitstoot van fijne roetdeeltjes, maar ook het sterk toenemend auto- en busvervoer zorgen voor de nodige vervuiling in steden.

Het is bekend dat vooral oudere dieselwagens meer fijnstof uitstoten dan benzinewagens. Het gebruik van fijnstoffilters in moderne wagens en stadsbussen kan dit probleem deels verminderen. Er is echter een andere bron van fijnstof dat ook afkomstig is van wagens: remstof.

Vervuiling

De Europese Commissie wil dat de vervuiling door remstof aan banden wordt gelegd door onder andere de samenstelling van de remblokken te verbeteren. In de meeste remblokken zit namelijk koper. Tijdens het remmen komen er door de wrijving tussen remschijf en remblok kleine deeltjes vrij. In een aantal Amerikaanse staten is het gebruik van koper in remblokken al verboden. Hetzelfde moet nu in Europa gebeuren. Volgens onderzoek is remmen namelijk verantwoordelijk voor 20 procent van de schadelijke uitstoot in het verkeer.

(Bron: Mann+Hummel)

Soorten remmen

Het afremmen van voertuigen gebeurt door middel van schijfremmen en remtrommels, gemonteerd in elk wiel. De remmende werking wordt bekomen door een mechanisch contact tussen het frictiemateriaal in de remblok of het remsegment (in de volksmond 'Ferodo' genoemd, naar een bekend handelsmerk) en de schijf- of trommelrem. Het frictiemateriaal bestaat meestal uit gecomprimeerde vezels. Vroeger gebruikte men hiervoor ook asbest vanwege de hoge hittebestendigheid. Bij het afremmen moet immers de wrijvingswarmte over een relatief klein oppervlak afgevoerd kunnen worden, waardoor hoge temperaturen ontstaan. Het is belangrijk dat deze warmte via de schijf- of trommelremmen efficiënt afgevoerd wordt zonder dat het remvermogen afneemt. Bij het afremmen van een personenauto aan een snelheid van 80 km/u ontstaat genoeg energie om 2 liter water in 3 seconden te laten koken.

Tegenwoordig worden schijfremmen uit lamellair gietijzer vervaardigd en voorzien van de nodige inwendige koelkanalen (gleuven of perforaties). Remtrommels werden vroeger ook uit gietijzer gemaakt, maar moderne wagens hebben nu meestal aluminium remtrommels vanwege de betere warmtegeleiding van het aluminium en omwille van het lager gewicht.

Het contact van het frictiemateriaal met de metalen schijfremmen en in mindere mate de trommelremmen, omdat deze gesloten zijn, doet veel fijn stof ontstaan dat op de rijweg en zo in het milieu terechtkomt.

Organische remblokken

De samenstelling van frictiematerialen is zeer divers. Bij organische remblokken wordt het frictiemateriaal meestal bij elkaar gehouden door een bindmiddel op basis van fenol. Andere bindmiddelen zijn cement, grafiet en zirkoniumsilicaat. Vroeger was dus ook asbest een materiaal voor organische remblokken, maar aangezien asbest een kankerverwekkende stof is, worden tegenwoordig Kevlar, glasvezels en andere minerale opvulmiddelen gebruikt.
Doordat organische remblokken een goede wrijving hebben, is er minder kracht nodig. Een bijkomend voordeel is dat ze bij lage temperaturen weinig remgeluid produceren.
Voor hoogperformante toepassingen zijn organische remblokken minder geschikt: ze slijten snel omdat ze zachter zijn, faden (oververhitting met afname van het remvermogen) en oxideren aan de lucht.

Gesinterde remblokken

Zoals de naam het al zegt, worden deze remblokken gemaakt van gesinterd metaal, met weinig bindmiddel. Sinteren betekent het samenpersen van gemalen poedermetaal onder hoge druk en temperaturen. Dit resulteert in een solide massa. Veelgebruikte metalen zijn koper, brons of een mengsel van beide. Gemixte metalen worden vaak toegepast voor gewoon gebruik terwijl de blokken met ijzerdeeltjes meer geschikt zijn voor high performance (race) wagens omdat ze tegen extreme temperaturen bestand zijn. Voor extreem hoge temperaturen, zoals bij formule 1-wagens, wordt een keramisch poeder toegevoegd.
Gesinterde remblokken zijn minder zacht dan organische remblokken, wat betekent dat er meer kracht gegeven moet worden bij het remmen. De blokken produceren vaak een fijn zwart stof, waardoor de wielvelgen snel vervuilen.

Filters voor remblokken

De Duitse producent Mann+Hummel heeft nu een innovatieve oplossing bedacht voor het probleem van remstof. Door bovenaan de schijfrem een filter te plaatsen die het fijnstof opvangt wordt fijn stof op continue wijze opgevangen. Deze filter bestaat uit een kunststofbehuizing met ingebouwd filterelement. Het reservoir wordt dan na verloop van tijd bijvoorbeeld tijdens een groot onderhoud geledigd.    

(Bron: Mann+Hummel)

Volgens deze constructeur kan met dit systeem 80 procent van het remstof opgevangen worden. Een prototype werd met succes in 2019 getest op een VW Golf 8. Vanaf 2021 zouden deze filters gemonteerd kunnen worden op seriewagens van bepaalde automodellen.

Sirris heeft in haar testlab te Zwijnaarde mogelijkheden om vergelijkende slijtagetesten (rubber-wheel-abrasion- en tumbler-test) uit te voeren op kleine metalen onderdelen, zoals uit staal of gietijzer.

Bronnen