Di cosa è fatto uno pneumatico per auto e quale è adatto a cosa?

Di cosa è fatto uno pneumatico per auto e quale è adatto a cosa?

Da cent'anni caratterizzano il nostro paesaggio urbano, rappresentano l'unico contatto dell'auto con la strada e sono quindi di enorme importanza per il comportamento di guida e la sicurezza dei veicoli. Stiamo parlando degli pneumatici per auto, detti anche pneumatici. Quest'ultimo deriva dalla parola greca pneuma, che significa aria o respiro. Ma cosa sai veramente sugli pneumatici per auto? In cosa consiste un moderno pneumatico per auto? Chi ha inventato questi ingegnosi “patschers” neri per le auto? Qual è esattamente la differenza tra pneumatici estivi, invernali e per tutte le stagioni che ultimamente sono diventati sempre più popolari? E infine: cosa significa la mobilità elettrica per l’industria degli pneumatici? A queste domande verrà data risposta nel seguente articolo.

In linea di principio, dobbiamo i pneumatici riempiti d'aria a due signori che vissero e lavorarono nel XIX secolo. Uno era Robert William Thomson, designer e inventore scozzese. A lui si ispirano, ad esempio, la penna stilografica e la sega a nastro, ma soprattutto il pneumatico. Thomson stava lavorando su un sistema di ruote che avrebbe offerto maggiore comfort e trazione rispetto alle ruote delle carrozze con pneumatici in ferro convenzionali all'epoca. Il 10 dicembre 1845 gli fu finalmente rilasciato il brevetto britannico n. 10990 per sei mesi - per la "Ruota aerea". La cosiddetta ruota Thomson era costituita da un tubo di cuoio nel quale era inserito un altro tubo, costituito da un tessuto di tela ermetico vulcanizzato con gomma e poi riempito d'aria.

Ciò è stato possibile grazie a un'altra geniale invenzione di un americano: Charles Goodyear aveva già ottenuto un brevetto negli USA un anno prima per un processo di vulcanizzazione della gomma. La vulcanizzazione è il processo di indurimento attraverso il quale un pneumatico per auto prende la sua forma. La gomma grezza viene convertita in gomma elastica a una determinata temperatura e pressione.

Se si guarda alla storia degli pneumatici, inevitabilmente si incontra un altro uomo il cui nome è ancora oggi familiare e che, come Goodyear, è indissolubilmente legato all'industria degli pneumatici: John Dunlop. Sorprendentemente, lo scozzese era in realtà un veterinario che viveva a Dublino. Nella sua pratica ha sviluppato apparecchi e si è imbattuto nella gomma. Nel 1887 (all'epoca aveva 47 anni), Dunlop progettò finalmente il suo primo pneumatico in gomma riempito d'aria.

Secondo la leggenda, aveva una motivazione molto speciale per questo: voleva rendere il triciclo di suo figlio più silenzioso e più competitivo per gareggiare contro i suoi amici. La ruota Thomson era già stata dimenticata (tra l'altro perché era troppo costosa da produrre). E così Dunlop non ne era a conoscenza quando nel 1888 fece domanda per brevettare il primo pneumatico per bicicletta, un'invenzione molto simile. Ancora oggi la tipica valvola per bicicletta viene spesso chiamata valvola Dunlop.

Questo per quanto riguarda la storia delle origini. Naturalmente, la conoscenza utile degli pneumatici va oltre. Allora in cosa consiste un moderno pneumatico per auto? A differenza della maggior parte dei pneumatici per biciclette, i pneumatici per auto di oggi sono generalmente tubeless. Guardando dall'esterno verso l'interno, uno pneumatico per auto può essere suddiviso in due elementi principali: il battistrada, detto anche battistrada, e la carcassa.

Quest'ultima è la sottostruttura portante, l'ossatura di uno pneumatico. Di solito è costituito da due strati, uno strato di tessuto (inserto in corda tessile) di rayon gommato (seta artificiale) o poliestere e uno strato interno di gomma, in particolare gomma butilica (che a sua volta è il nome abbreviato della gomma isobutene-isoprene, un polimero del gruppo delle gomme sintetiche).

Nei pneumatici radiali (chiamati anche pneumatici radiali) il tessuto è costituito anche da corde d'acciaio (detti pneumatici radiali con cintura d'acciaio). A proposito: gli pneumatici radiali hanno da tempo sostituito quelli diagonali. Questi ultimi erano comuni nelle autovetture fino agli anni '60. Hanno diversi strati di carcassa incrociati diagonalmente. Oggi gli pneumatici diagonali vengono utilizzati quasi esclusivamente in agricoltura o sulle auto d'epoca. All’insaputa di molti, la tecnologia vincente degli pneumatici radiali risale a Michelin. La società francese ne registrò un brevetto nel 1946. Michelin Rivoluzionò la costruzione dei pneumatici. Anche i primi pneumatici radiali duravano più del doppio dei pneumatici diagonali.

Torniamo alla carcassa: l'interno è pieno d'aria ed è sigillato dallo strato interno. Ciò significa che lo strato interno sostituisce la camera d'aria nei moderni pneumatici tubeless. Lo strato interno (chiamato anche rivestimento interno) è costituito da uno speciale strato di gomma. Assicura che l'aria non si diffonda verso l'esterno.

E infine c'è anche il tallone del pneumatico come parte della carcassa. Il tallone costituisce l'anello interno del pneumatico e garantisce la stretta connessione tra pneumatico e cerchione. È composto da tre parti: il rinforzo in nylon o aramide, una fibra sintetica forte e resistente al calore, garantisce stabilità di guida e consente un comportamento di sterzata preciso. Il profilo centrale è un cuneo stabilizzatore in gomma sintetica, che svolge gli stessi compiti del rinforzo del tallone e ha anche un'influenza decisiva sul comfort di deflessione. E infine il nucleo: è costituito da filo d'acciaio incorporato nella gomma, che garantisce che lo pneumatico aderisca saldamente al cerchione.

Il battistrada, il secondo elemento principale di uno pneumatico, fornisce il collegamento con la strada. Il battistrada contiene il disegno del battistrada (tasselli e scanalature) e le lamelle, che sono progettate in modo diverso a seconda degli pneumatici estivi o invernali. È realizzato in gomma naturale o sintetica. Il tapis roulant è composto da tre parti: la calotta (è la parte dello pneumatico che entra maggiormente in contatto con la strada), la base (si trova sotto la calotta, riduce la resistenza al rotolamento e assorbe la trasmissione degli urti alla carcassa) e la parte laterale (si trova all'estremità esterna del battistrada e costituisce il passaggio al fianco).

La parete laterale, a sua volta, rappresenta la protezione esterna della carcassa. È collegato al battistrada tramite la parte laterale ed è realizzato in gomma naturale. Sotto il battistrada ci sono altri due strati: le fasce elicoidali (costituite da una corda di nylon annegata nella gomma) e gli strati della cintura in corda d'acciaio (conferiscono al pneumatico la sua resistenza, aumentando così la stabilità e il chilometraggio e riducendo la resistenza al rotolamento). 

Come si può vedere da tutte queste affermazioni, i pneumatici per auto moderne hanno una struttura complessa. Questo spiega anche la differenza tra i prodotti di diversi produttori. La qualità premium inizia con le materie prime utilizzate (dall'acciaio alla gomma ai vari prodotti chimici), continua con la produzione e termina infine con il controllo qualità.

Ma in cosa consiste esattamente uno pneumatico, ovvero in quali materiali e in quale proporzione? Continental ha analizzato i dati per il suo pneumatico estivo più venduto come segue:

Gomma (gomma naturale e sintetica): 41%
Materiali di riempimento (fuliggine, silice, carbone, gesso, ecc.): 30%
Materiali di rinforzo (acciaio, poliestere, rayon, nylon): 15%
Plastificanti (oli e resine): 6% Prodotti chimici per la vulcanizzazione (zolfo, ossido di zinco, ecc.): 6%
Sostanze che prevengono l'invecchiamento e altre sostanze chimiche: 2%

Uno pneumatico è composto per il 41% da gomma. Non sorprende che la gomma sia la materia prima più importante. Viceversa, ciò significa anche che più della metà di uno pneumatico è costituito da altri materiali.

A proposito, ci vogliono dai due ai tre anni per sviluppare un nuovo pneumatico prima che sia pronto per il mercato. Oltre a ciò, l’industria deve far fronte al fatto che la varietà di modelli e dimensioni sta esplodendo. Secondo le stime interne di un grande produttore di pneumatici, nel 2005 circa l’80% del mercato era coperto da 153 diversi modelli di pneumatici. Oggi esistono già 323 varianti ed entro il 2027 saranno probabilmente 524. Ciò rende i processi più complicati e la consegna tempestiva ai clienti una sfida. Questo è importante da considerare anche per i professionisti e fa parte della conoscenza rilevante degli pneumatici nel 2022.

La miscela di gomma è fondamentale per il comportamento di guida e la giusta aderenza su varie superfici. Influisce sull'intensità dell'attrito tra gli pneumatici e il suolo e sulla qualità del contatto del veicolo con il suolo. Una scarsa aderenza può aumentare lo spazio di frenata, aumentando il rischio di incidenti. L'aderenza è influenzata dalla superficie, dalla mescola di gomma, dalla corretta pressione dei pneumatici, dalla profondità del battistrada e quindi dal chilometraggio, ma anche dall'età del pneumatico. "Se l'usura degli pneumatici è elevata, ci si può aspettare anche un aumento del consumo di carburante", afferma il sito web del produttore di pneumatici Continental.

In teoria ci sarebbe lo pneumatico più adatto per ogni situazione di guida. Ciò è evidente in Formula 1, dove gli pneumatici vengono spesso cambiati più volte durante una gara e spesso in risposta al cambiamento delle condizioni di guida. Naturalmente, questo non è pratico nella vita di tutti i giorni. Nell’Europa centrale, però, c’è una differenza essenziale che si ripete ogni anno: quella tra estate e inverno. Le mescole di gomma degli pneumatici estivi e invernali sono ideali per le rispettive condizioni esterne.

Gli pneumatici estivi sono progettati per condizioni stradali senza neve e ghiaccio. La loro mescola di gomma non diventa troppo morbida nemmeno alle alte temperature e l'usura è relativamente bassa alle alte velocità. Al diminuire della profondità del battistrada il comportamento sotto la pioggia peggiora. La legge richiede quindi una profondità del battistrada di almeno 1,6 mm, ma i club automobilistici consigliano almeno 3 mm di profondità del battistrada per i pneumatici estivi.

Gli pneumatici invernali (pneumatici M+S) sono progettati per le condizioni stradali invernali. Hanno una miscela di gomma sufficientemente elastica anche a basse temperature per ottenere una trasmissione di potenza sufficiente. Gli pneumatici invernali sono contrassegnati con il simbolo M+S (inglese per fango e neve). Il disegno, la mescola o la struttura del battistrada sono progettati principalmente per ottenere migliori proprietà di guida e trazione sulla neve. Anche in questo caso le proprietà adesive peggiorano al diminuire della profondità del battistrada. In Austria uno pneumatico invernale deve quindi avere una profondità del battistrada di almeno 4 mm, al di sotto della quale lo pneumatico è considerato estivo. 

Gli pneumatici per tutte le stagioni (noti anche come pneumatici per tutte le stagioni) possono essere utilizzati sia in estate che in inverno. Rappresentano un compromesso tra pneumatici estivi e invernali. Sono utilizzati principalmente nei paesi in cui ci sono piccole differenze di temperatura tra le stagioni.  

Il profilo degli pneumatici per tutte le stagioni combina le due diverse disposizioni delle scanalature degli pneumatici estivi e invernali, in modo che si possano trovare le scanalature longitudinali necessarie per temperature più elevate e in condizioni di bagnato, nonché i denti dei blocchi del battistrada che forniscono aderenza su neve e ghiaccio scivolosi. Soprattutto nel settore degli pneumatici quattro stagioni, che da alcuni anni grazie alla forte domanda è un vero segmento in crescita, il grano viene separato dalla pula. I marchi economici di solito ottengono scarsi risultati nei test pertinenti, ma alcuni produttori noti sono riusciti a farsi un nome. Oltre a marchi come Goodyear e Continental, tra questi figura anche il produttore olandese Apollo Vredestein, che ha già ricevuto numerosi premi per il suo pneumatico per tutte le stagioni Quatrac. 

Le proprietà degli pneumatici per tutte le stagioni sono naturalmente un compromesso: sulla neve non si avvicinano alle proprietà dei buoni pneumatici invernali e in estate hanno - a causa della loro mescola di gomma intrinsecamente più morbida - maggiore abrasione e quindi usura e un consumo di carburante leggermente maggiore. Secondo Harald Kilzer, amministratore delegato di Apollo Vredestein Austria, gli pneumatici per tutte le stagioni sono giustificati anche nella repubblica alpina, ma solo in nicchie: "Questo è nelle aree urbane, per conducenti poco frequenti o anche per il secondo e il terzo veicolo", dice. Inoltre, il Paese è troppo piccolo e le differenze regionali sono troppo grandi. "Ogni viennese prima o poi va a sciare. E per questo sono chiaramente necessari uno pneumatico estivo e uno invernale", spiega Kilzer.

Gli pneumatici fuoristrada non devono essere confusi o equiparati agli pneumatici per tutte le stagioni. Appartengono al segmento degli pneumatici fuoristrada e, come suggerisce il nome, possono essere utilizzati sia fuoristrada che su asfalto.

“La scelta giusta dipende da criteri individuali”, ha recentemente spiegato a KFZwirtschaft Holger Rehberg, Product Manager Goodyear Dunlop Tires Germania: “Questi includono i chilometri percorsi annualmente, la categoria e la forza del veicolo, nonché le abitudini di guida individuali”. Per i proprietari di veicoli che percorrono meno di 10.000 km all'anno e che viaggiano principalmente in aree urbane, gli pneumatici per tutte le stagioni rappresentano talvolta una buona alternativa, afferma Rehberg. Ma se viaggi attraverso l'Austria o la Germania per lavoro o stai guidando per una vacanza invernale, l'esperto consiglia sicuramente gli pneumatici invernali.
A proposito, Goodyear ne offre uno gratuito online  Quiz sui pneumatici. All'insegna del motto: "Che tipo di pneumatico sei? Con sei domande di raccomandazione", gli automobilisti possono scoprire in modo rapido e semplice rispondendo a sei domande se dovrebbero scegliere pneumatici per tutte le stagioni o pneumatici invernali.

E cosa dovresti tenere in considerazione per i veicoli elettrici? Uno pneumatico è uno pneumatico, la guida non ha importanza? Si potrebbe pensare. Ma non è così. A causa delle batterie, le auto elettriche sono notevolmente più pesanti di quelle con motore a combustione e hanno una coppia relativamente elevata, che si traduce in un’accelerazione forte e immediata. Naturalmente entrambe le proprietà comportano un carico maggiore sui pneumatici. E poi c’è la questione della portata, che è di centrale importanza. A questo scopo è vantaggiosa una minore resistenza al rotolamento.

"Non abbiamo dovuto reinventare la ruota, ma abbiamo ripensato molti aspetti dello pneumatico così come lo conosciamo per ottenere prestazioni ottimali", afferma il produttore tedesco Continental. Oltre a una buona aderenza e una bassa resistenza al rotolamento, la mescola di gomma utilizzata per i veicoli elettrici deve offrire anche la massima robustezza. In Conti il ​​risultato di importanti ricerche si chiama EcoContact6, uno pneumatico appositamente studiato per i veicoli elettrici.

"Si consiglia ai proprietari di auto puramente elettriche di utilizzare i corrispondenti tipi di equipaggiamento originale quando acquistano nuovi pneumatici", afferma Lars Netsch, esperto di pneumatici presso TÜV SÜD. I tipi E presentano vantaggi, soprattutto in città e nel traffico interurbano moderatamente veloce. Secondo i produttori di pneumatici, la minore resistenza al rotolamento può comportare un'autonomia fino all'8% più lunga. 

Si stanno svolgendo molte ricerche nel settore degli pneumatici per auto, e non solo a causa dell’emergente mobilità elettrica. Gli pneumatici del futuro diventeranno sempre più intelligenti (sono collegati all’auto), più durevoli e più sostenibili (il riciclo è un grosso problema). Sono in corso anche lavori sugli pneumatici airless. Puoi vedere le tendenze future più interessanti  Qui. 

A proposito di sostenibilità: non tutti gli pneumatici difettosi devono essere sostituiti subito con uno nuovo; a volte può essere facilmente riparato. Puoi fare ciò che deve essere preso in considerazione  Qui  leggilo e poi acquisisci le tue conoscenze tutto in uno  eLearning  controlla facilmente e semplicemente. 

Dietro tutti questi sviluppi c’è un’industria con vendite miliardarie. IL  il più grande produttore di pneumatici al mondo  sono Michelin e Bridgestone, ciascuna delle quali genera un fatturato annuo di circa 20 miliardi di euro dai pneumatici per auto. Continental segue al terzo posto. Solo con la sua divisione pneumatici, nel 2020 il colosso tedesco dei fornitori ha generato un fatturato di oltre dieci miliardi di euro.