Ce inseamna aderenta in tehnologia cauciucului de iarna

Pentru a decide mai bine ce fel de anvelope de iarna ne sunt necesare, este chibzuit sa intelegem  cum functioneaza tractiunea la nivelul anvelopa-drum.
Cu totii ne dorim o anvelopa care sa aiba tractiune buna pe tot parcursul anului, in  orice conditii meteo, sa fie durabila si ieftina. Aceasta anvelopa inca nu exista, deoarece multe dintre calitatile pe care le dorim  intruchipate intr-o singura anvelopa sunt  contradictii tehnologice.
La nivel microscopic, o anvelopa nu este neteda. Suprafata benzii de rulare arata ca o zona muntoasa cu varfuri zimtate si ascutite despartite de vai adânci, creand o suprafata cu aspect ostil.
Acest lucru este bun deoarece nici suprafata drumului nu este neteda, imitand   conturul benzii de rulare a anvelopei. Aceste doua suprafete aspre se angreneaza, anvelopa se roteste si aceasta reprezinta aderenta care misca masina inainte.
Şi pentru a fi siguri ca zona de contact are cat mai mult cauciuc, aceasta trebuie sa fie moale. Asta poate insemna ca anvelopa ideala este doar un mare balon neagru, din cauciuc moale.
Dar mai e ceva – vrem ca anvelopa sa reziste, asa incât nu putem face cauciucul atat de moale pe cat ar fi de ideal. Asta ar fi ca o anvelopa pentru masini de curse: extrem de aderenta  pentru un ciclu de viata foarte scurt. Deci, o anvelopa pentru strada are nevoie de un cauciuc care sa fie mai rigid decât cel ideal.

Acum, anvelopa noastra ideala este o minge mare neagra de cauciuc semi-rigid. Dar ce facem daca ploua?

Ar fi mai bine daca am avea niste caneluri taiate in anvelope. Fiecare canelura este o zona de gol unde cauciucul nu atinge drumul. Mai putin cauciuc care atinge drumul inseamna o aderenta mai mica pe carosabil uscat, dar mai mult spatiu pentru ca apa de ploaie sa scape de sub anvelopa in miscare.
Daca se aduna prea multa apa in partea din fata a pneului sub forma unei perne, aceasta va salta masina (hidroglisare), si putem pierde controlul. Deoarece fiecare anvelopa are un punct critic de acvaplanare, fiecare model de banda de rulare  este un compromis de aderenta intre drumul umed si cel uscat.  Deci, anvelopa noastra ideala este acum un balon de culoare neagra, din cauciuc cu rigiditate medie, cu santuri taiate in el.
Vrem ca anvelopa sa aiba aderenta atât vara cât si iarna. Acum avem o mare problema.  Compusii de cauciuc se intaresc atunci cand scade temperatura iar cauciucul  dur nu  are aderenta.
Putem crea o mixtura care ramâne moale la temperaturi de inghet, dar acesta se va  uza foarte repede atunci cand mercurul termometrului urca. Care este cea mai buna reteta pentru nevoile noastre?
Evident, anvelopa noastra ideala de iarna  este acum un amestec de cauciuc care ramâne moale, atunci cand temperaturile scad brusc.
Aici ajungem la un nou punct de decizie spre anvelopa de iarna ideala: de ce ne facem griji despre multa gheata sau zapada? Fiecare dintre aceste conditii necesita  anvelope  care sunt complet diferite.

Aderenta pe gheata

Aderenta pe gheata necesita o suprafata mare de cauciuc in contact cu drumului, ca un pneu de curse dar facut din amestec de cauciuc de iarna.
Acest tip de cauciuc trebuie sa aiba zeci de mii de crestaturi superficiale taiate in el, numite striuri . Striuile nu creaza blocuri, ci mai degraba doar taieturi de mica profunzime in banda de rulare. Anvelopa de iarna Pirelli Carving are mai mult de 120 de metri de striuri intr-o singura anvelopa.
Striurile sunt elemente cheie in aderenta pe gheata. Chiar si cea mai rece gheata  elibereaza o pelicula de apa, atunci când este apasata de o greutatea si acest film subtire   actioneaza ca un lubrifiant intre anvelopa si gheata.
Cercetarile firmei Yokohama Tire au aratat ca mai putin de 10 miimi de milimetru poate cauza micro-acvaplanare pe gheata si a concluzionat ca aceasta conditie este cea mai frecventa la temperaturi intre -6 C si 0 C.
Este treaba striurilor sa se deschida cand acestea vin in contact cu gheata pentru a permite apei sa intre in aceste taieturi, acest fenomen “uscand” astfel gheata  pentru  tractiune.

Aderenta pe zapada

Tractiunea pe zapada solicita cât mai multe muchii ascutite posibil, astfel incât cu cat putem crea mai multe blocuri, cu atat avem mai multa aderenta.  Marginile de blocuri „musca” in zapada, impingand-o deoparte si o sfarama pâna când ajunge la un strat destul de compact pentru asigurarea aderentei.
În cazul in care zapada este prea moale, anvelopa o comprima intre blocurile benzii de  rulare. Compresia creeaza apa si stratul umed de ninsoare de pe anvelopa se leaga de zapada de pe sol si asigura tractiunea.
Anvelopa de iarna ideala este acum din cauciuc moale, cu profilul format dintr-o multime de blocuri  mici, cu margini ascutite acoperite cu striuri. Dar, din nou,  aceste fragmente independente de cauciuc vor face masina sa se simta ca si cand pneurile sunt realizate din gelatina.
Deci, avem nevoie sa reducem numarul de blocuri din  banda de rulare si numarul de striuri pentru ceva ce va merge pe asfalt, fara sa ne agite simturile si sa se rupa ea insasi.

Compusi multicelulari pentru gheata

Acum, inginerii trebuie sa gaseasca un echilibru intre striuri si blocuri pentru anvelop de iarna ideala.
Intra pe scena Bridgestone Blizzak. Acesta utilizeaza goluri de aer in anvelopa de cauciuc pentru a prelua munca striurilor pe gheata. Este un concept revolutionar, iar publicul a reactionat prin cumpararea a peste 100 de milioane de cauciucuri in intreaga lume incepand cu anul 1988.
Conceptul a fost imbunatatita de mai multe ori de-a lungul timpului, bulele de aer si-au schimbat forma,  a fost adaugat siliciu dar principiul de baza este inca aceeasi.
Exista milioane de bule microscopice de aer – cam 55 la suta din grosimea cauciucul benzii de rulare. Acestea sunt expuse strat cu strat ca si cauciuc de uzura. Micile bule actioneaza  ca niste cupe ascunse pentru stratul de apa de pe gheata.
Totusi sunt doar neajunsuri: adâncimea benzii de rulare nu poate fi complet umpluta cu aceste bule de aer si o anvelopa de mare viteza este imposibil de realizat – ar deveni  spongioasa.
Porozitatea si vibrarea cauzeaza caldura la aceasta viteza astfel ca Bridgestone a  stabilit 55 de procente pentru adâncimea benzii de rulare  cu bule de aer completate cu  particule de nisip in fiecare. Dupa cele 55 la suta procente adâncime, Blizzak devine  o anvelopa de iarna normala.
Yokohama a rezolvat aceasta problema la ultimele sale cauciucuri  IG20 Ice Guard.  Ea si-a fixat bulele de aer cu un invelis de rasina, care contine fulgi absorbanti de  carbon.
Aceste bile mici si aspre se amesteca in mixtura de cauciuc a benzii de rulare de sus in jos. Atat timp cat sunt intacte, acestea sunt o parte stabila a amestecului de cauciuc.
Odata cu uzura benzii de rulare, fiecare nou strat de bile de aer este expus si trece la lucru. Anvelopa este mai rigida, deoarece numai unele bile sunt deschise. Fulgii de carbon  elimina umiditatea.
Bilele de aer permit apei ramase sa se ascunda si cauciucul are o relativa gheata  uscata pentru aderenta. Desi aparent au rezolvat problema vibrarii benzii de rulare,  Yokohama  nu a facut o versiune de mare viteza a anvelopei Ice Guard.
Michelin a aderat la linia bulelor de aer cu X-Ice Xi2. Acesta utilizeaza  tunele verticale ca tuburi, in blocurile benzii de rulare, ca o cale de evacuare a apei.

Aderenta echilibrata intre gheata si zapada

Aceasta este o zona unde inginerii sunt ca pe muchie de cutit. In ce directie deviaza produsul, gheata sau zapada?
Pentru a concluziona, trebuie sa aratam ca exista o cerere mare pentru anvelope de iarna  cu viteza nominala (H la W)  pentru autoturisme sport si sedan de lux. Pentru aceste aplicatii, orice solutie cu tehnologie multicelule  este exclusa. Exista o anvelopa  Blizzak in acest segment de piata, dar este Blizzak doar ca nume. Ea nu utilizeaza  tehnologia multicelulara.
Companii cum ar fi Pirelli, Goodyear, Toyo si Nokian au atacat problema in diferite moduri pentru a ajunge la aceeasi solutie finala: aderenta fara multa vibratie. Ei au realizat acest lucru prin caneluri inovatoare, cu deschidere variabila, dar care se blocheaza atunci când sunt in sarcina in viraje; mici umeri de sprijin intre blocurile benzii de rulare; folosirea mai multor compusi de cauciuc – lista este lunga. Şi aceste anvelope  isi faca treaba lor – ele nu pot concura cu amestecul multicelular pe gheata pura, dar ruleaza superb pe noroi, zapada si asfalt.

Evaluarea vitezei

Am facut o trecere in revista a anvelopelor de iarna de la  Pirelli, Goodyear, Michelin si Nokian V. Toate trec prin noroi, zapada moale sau tare si gasesc aderenta la masinile de viteza din Campionatul  Mondial de Raliuri.
Cele mai surprinzator, au alergat cu viteze apropiate de cele ale anvelopele de vara pe asfalt uscat, rece.
Pirelli Sottozero, Michelin Pilot Alpin PA3, Goodyear Eagle Ultra Grip GW3, si Nokian WR sunt cele mai bune pentru aceste performante. Cauciucul WR Nokian este neobisnuit, deoarece poate fi lasat pe vehicul pe tot parcursul anului. El si Yokohama W.Drive sunt cu adevarat anvelope „all-weather”.

Alegerea dupa aspect

Când doriti doar aderenta pe gheata si nimic altceva, incepeti cu o anvelopa pe baza de  compusi multicelulari, apoi cautati dupa striuri. Cu cât suntem mai multi, cu atât mai bine.
Aderenta pe zapada este data de blocuri cu cat mai multe muchii ascutite posibile. Un bloc cu cinci laturi are mai multe margini decat unul cu patru laturi. Un bloc al benzii de rulare care este crestat in loc sa fie lis este mai bun. Blocuri benzii de rulare pe marginea anvelopei trebuie sa iasa in evidenta brusc.
Şi, desigur, anvelopa trebuie sa aiba certificarea indeplinirii testelor specifice de iarna: o pictograma triunghiulara, cu munti si in interiorul  un fulg de nea.