Z czego wykonana jest opona samochodowa i która do czego się nadaje?

Z czego wykonana jest opona samochodowa i która do czego się nadaje?

Od stu lat kształtują nasz krajobraz uliczny, są jedynym kontaktem samochodu z drogą i dlatego mają ogromne znaczenie dla zachowania podczas jazdy i bezpieczeństwa pojazdów. Mówimy o oponach samochodowych, zwanych także oponami. To drugie pochodzi od greckiego słowa pneuma, które oznacza powietrze lub oddech. Ale co tak naprawdę wiesz o oponach samochodowych? Z czego składa się nowoczesna opona samochodowa? Kto wynalazł te genialne czarne „łatarki” do samochodów? Czym dokładnie różnią się opony letnie, zimowe i całoroczne, które cieszą się ostatnio coraz większą popularnością? I na koniec: co e-mobilność oznacza dla branży oponiarskiej? Odpowiedzi na te pytania znajdziesz w następnym artykule.

W zasadzie opony napompowane zawdzięczamy dwóm panom, którzy żyli i pracowali w XIX wieku. Jednym z nich był Robert William Thomson, szkocki projektant i wynalazca. Na nim opiera się np. wieczne pióro i piła taśmowa, ale przede wszystkim opona pneumatyczna. Thomson pracował nad systemem kół, który zapewniałby większy komfort i przyczepność niż konwencjonalne wówczas koła wózka z żelaznymi oponami. 10 grudnia 1845 roku wydano mu ostatecznie brytyjski patent nr 10990 na sześć miesięcy - na „Koło Powietrzne”. Tak zwane koło Thomsona składało się ze skórzanej rurki, w którą włożono drugą rurkę – składającą się z hermetycznego płótna wulkanizowanego gumą, a następnie wypełnionego powietrzem.

Było to możliwe dzięki innemu genialnemu wynalazkowi Amerykanina: Charles Goodyear już rok wcześniej otrzymał w USA patent na proces wulkanizacji gumy. Wulkanizacja to proces utwardzania, w wyniku którego opona samochodowa uzyskuje swój kształt. Surowa guma w określonej temperaturze i ciśnieniu przekształca się w gumę elastyczną.

Jeśli przyjrzeć się historii opon, nieuchronnie natkniemy się na innego człowieka, którego nazwisko jest dziś powszechnie znane i który – podobnie jak Goodyear – jest nierozerwalnie związany z branżą oponiarską: John Dunlop. Co ciekawe, Szkot był w rzeczywistości weterynarzem mieszkającym w Dublinie. W swojej praktyce opracował aparaturę i natknął się na gumę. W 1887 roku (miał wtedy 47 lat) Dunlop w końcu zaprojektował swoją pierwszą gumową oponę wypełnioną powietrzem.

Według legendy miał ku temu szczególną motywację: chciał, aby trójkołowiec jego syna był cichszy i bardziej konkurencyjny w wyścigach z przyjaciółmi. Koło Thomsona zostało już wtedy zapomniane (między innymi dlatego, że było zdecydowanie zbyt drogie w produkcji). Dlatego Dunlop nie miał o tym pojęcia, kiedy w 1888 roku ubiegał się o patent na pierwszą pneumatyczną oponę rowerową, bardzo podobny wynalazek. Typowy zawór rowerowy jest dziś nadal często nazywany zaworem Dunlop.

To tyle, jeśli chodzi o historię pochodzenia. Oczywiście przydatna wiedza na temat opon wykracza poza to. Z czego więc składa się nowoczesna opona samochodowa? W przeciwieństwie do większości opon rowerowych, dzisiejsze opony samochodowe są zwykle bezdętkowe. Patrząc od zewnątrz, oponę samochodową można podzielić na dwa główne elementy: bieżnik, zwany także bieżnikiem, oraz osnowę.

Ta ostatnia stanowi podkonstrukcję nośną, szkielet opony. Zwykle składa się z dwóch warstw, warstwy tkaniny (wkładki ze sznurka tekstylnego) wykonanej z gumowanego sztucznego jedwabiu (sztucznego jedwabiu) lub poliestru oraz warstwy wewnętrznej wykonanej z gumy, a konkretnie kauczuku butylowego (co z kolei jest skróconą nazwą kauczuku izobutenowo-izoprenowego, polimeru z grupy kauczuków syntetycznych).

W oponach radialnych (zwanych także oponami radialnymi) tkanina składa się również ze stalowych kordów (jest to określane jako opony radialne z pasem stalowym). A skoro już o tym mowa: opony radialne już dawno zastąpiły opony diagonalne. Te ostatnie były powszechne w samochodach osobowych aż do lat 60. XX wieku. Mają kilka ukośnie skrzyżowanych warstw tuszy. Obecnie opony diagonalne są używane prawie wyłącznie w rolnictwie lub w samochodach zabytkowych. Wielu ludzi nie wie, że ostatecznie zwycięska technologia opon radialnych wywodzi się od Michelin. Francuska firma zarejestrowała na nią patent w 1946 roku. Michelin Zrewolucjonizowało to konstrukcję opony. Już pierwsze opony radialne wytrzymywały ponad dwukrotnie dłużej niż opony diagonalne.

Powrót do tuszy: Wnętrze wypełnione jest powietrzem i jest uszczelnione warstwą wewnętrzną. Oznacza to, że warstwa wewnętrzna zastępuje dętkę w nowoczesnych oponach bezdętkowych. Warstwa wewnętrzna (zwana także wyściółką wewnętrzną) składa się ze specjalnej warstwy gumy. Zapewnia, że ​​powietrze nie przedostaje się na zewnątrz.

I wreszcie, jako część osnowy, znajduje się również stopka opony. Stopka tworzy pierścień wewnętrzny opony i zapewnia ścisłe połączenie opony z felgą. Składa się z trzech części: Wzmocnienie wykonane z nylonu lub aramidu, mocnego, żaroodpornego włókna syntetycznego, zapewnia stabilność jazdy i umożliwia precyzyjne zachowanie podczas kierowania. Profil rdzenia to klin stabilizujący wykonany z kauczuku syntetycznego, który spełnia te same zadania co wzmocnienie stopki, a także ma decydujący wpływ na komfort ugięcia. I na koniec rdzeń: składa się ze stalowego drutu zatopionego w gumie, która zapewnia pewne osadzenie opony na feldze.

Bieżnik, drugi główny element opony, zapewnia połączenie z drogą. Bieżnik zawiera konstrukcję bieżnika (bloki i rowki) oraz lamele, których konstrukcja różni się w zależności od opony letniej lub zimowej. Wykonany jest z kauczuku naturalnego lub syntetycznego. Bieżnia składa się z trzech części: czapki (jest to część opony, która ma największy kontakt z nawierzchnią), podstawy (znajduje się pod czapką, zmniejsza opór toczenia i amortyzuje przenoszenie wstrząsów na osnowę) oraz części bocznej (znajduje się na zewnętrznym końcu bieżnika i stanowi przejście do ściany bocznej).

Ściana boczna z kolei stanowi zewnętrzną ochronę osnowy. Jest ona połączona z bieżnikiem poprzez część boczną i wykonana jest z naturalnego kauczuku. Poniżej bieżnika znajdują się jeszcze dwie warstwy: bandaże cewkowe (składające się z nylonowego kordu zatopionego w gumie) oraz warstwy opasania z kordem stalowym (nadają oponie wytrzymałość, zwiększając tym samym stabilność i przebieg oraz zmniejszając opory toczenia). 

Jak widać ze wszystkich tych stwierdzeń, nowoczesne opony samochodowe mają złożoną budowę. Wyjaśnia to również różnicę między produktami różnych producentów. Jakość premium zaczyna się od użytych surowców (od stali, przez gumę, po różne chemikalia), trwa przez produkcję i kończy się na kontroli jakości.

Ale z czego dokładnie składa się opona, czyli z jakich materiałów i w jakich proporcjach? Continental tak podsumował swoją najlepiej sprzedającą się oponę letnią:

Guma (kauczuk naturalny i syntetyczny): 41%
Materiały wypełniające (sadza, krzemionka, węgiel, kreda itp.): 30%
Materiały wzmacniające (stal, poliester, sztuczny jedwab, nylon): 15%
Plastyfikatory (oleje i żywice): 6% Chemikalia do wulkanizacji (siarka, tlenek cynku itp.): 6%
Substancje zapobiegające starzeniu i inne chemikalia: 2%

Opona składa się w 41% z gumy. Nic dziwnego, że guma jest najważniejszym surowcem. I odwrotnie, oznacza to również, że ponad połowa opony jest wykonana z innych materiałów.

Nawiasem mówiąc, opracowanie nowej opony, zanim będzie gotowa do wprowadzenia na rynek, zajmuje od dwóch do trzech lat. Co więcej, branża stoi w obliczu eksplozji różnorodności modeli i wymiarów. Według wewnętrznych szacunków dużego producenta opon, w 2005 roku około 80 procent rynku stanowiły 153 różne modele opon. Obecnie istnieją już 323 warianty, a do 2027 roku prawdopodobnie będzie ich 524. To sprawia, że ​​procesy są bardziej skomplikowane, a terminowa dostawa do klientów wyzwaniem. Jest to ważne również dla profesjonalistów i stanowi część odpowiedniej wiedzy na temat opon w 2022 roku.

Mieszanka gumowa ma kluczowe znaczenie dla zachowania podczas jazdy i właściwej przyczepności na różnych nawierzchniach. Wpływa na to, jak duże jest tarcie opon o podłoże i jak dobry jest kontakt pojazdu z podłożem. Słaba przyczepność może wydłużyć drogę hamowania, zwiększając ryzyko wypadku. Na przyczepność ma wpływ powierzchnia, mieszanka gumy, prawidłowe ciśnienie w oponach, głębokość bieżnika, a co za tym idzie przebieg, ale także wiek opony. „W przypadku dużego zużycia opon można się również spodziewać zwiększonego zużycia paliwa” – czytamy na stronie internetowej producenta opon Continental.

Teoretycznie na każdą sytuację na drodze znajdzie się najbardziej odpowiednia opona. Jest to widoczne w Formule 1, gdzie opony często wymienia się kilkukrotnie podczas wyścigu i często w odpowiedzi na zmieniające się warunki jazdy. Oczywiście nie jest to praktyczne w życiu codziennym. Jednak w Europie Środkowej istnieje zasadnicza różnica, która powtarza się co roku: różnica między latem a zimą. Mieszanki gumowe opon letnich i zimowych są idealnie dostosowane do odpowiednich warunków zewnętrznych.

Opony letnie są przeznaczone do jazdy w warunkach drogowych pozbawionych śniegu i lodu. Ich mieszanka gumowa nie staje się zbyt miękka nawet w wysokich temperaturach, a zużycie jest stosunkowo niskie przy dużych prędkościach. W miarę zmniejszania się głębokości bieżnika zachowanie opony podczas deszczu ulega pogorszeniu. Dlatego prawo wymaga, aby głębokość bieżnika wynosiła co najmniej 1,6 mm, ale kluby samochodowe zalecają głębokość bieżnika co najmniej 3 mm w przypadku opon letnich.

Opony zimowe (opony M+S) są przeznaczone do zimowych warunków drogowych. Posiadają mieszankę gumową, która jest wystarczająco elastyczna nawet w niskich temperaturach, aby zapewnić wystarczające przenoszenie mocy. Opony zimowe oznaczone są symbolem M+S (po angielsku oznaczający błoto i śnieg). Wzór bieżnika, mieszanka bieżnika lub konstrukcja zostały zaprojektowane przede wszystkim w celu uzyskania lepszych właściwości jezdnych i trakcji na śniegu. Również w tym przypadku właściwości przyczepne pogarszają się wraz ze zmniejszaniem się głębokości bieżnika. Dlatego w Austrii opona zimowa musi mieć głębokość bieżnika co najmniej 4 mm, poniżej której oponę uważa się za oponę letnią. 

Opony całoroczne (zwane także oponami całorocznymi) można stosować zarówno latem, jak i zimą. Stanowią kompromis pomiędzy oponami letnimi i zimowymi. Stosowane są przede wszystkim w krajach, w których występują niewielkie różnice temperatur pomiędzy porami roku.  

Profil opon na każdą pogodę łączy w sobie dwa różne układy rowków opony letniej i zimowej, dzięki czemu można znaleźć rowki wzdłużne wymagane w wyższych temperaturach i na mokrej nawierzchni, a także zęby bloku bieżnika, które zapewniają przyczepność na śliskim śniegu i lodzie. Zwłaszcza w obszarze opon całorocznych, który od kilku lat jest segmentem realnie rosnącym dzięki dużemu popytowi, oddziela się pszenicę od plew. Tanie marki zwykle słabo wypadają w odpowiednich testach, ale kilku znanym producentom udało się wyrobić sobie markę. Oprócz marek takich jak Goodyear i Continental jest to także holenderski producent Apollo Vredestein, który zdobył już wiele nagród za oponę całoroczną Quatrac. 

Właściwości opon całorocznych są oczywiście kompromisem: na śniegu nie dorównują właściwościom dobrym oponom zimowym, a latem charakteryzują się - ze względu na z natury bardziej miękką mieszankę gumową - wyższą ścieralnością, a co za tym idzie zużyciem i nieco większym zużyciem paliwa. Według Haralda Kilzera, dyrektora zarządzającego Apollo Vredestein Austria, opony całoroczne są uzasadnione nawet w republice alpejskiej, ale tylko w niszach: „Dotyczy to obszarów miejskich, dla nieregularnych kierowców lub nawet dla drugiego i trzeciego pojazdu” – mówi. Ponadto kraj jest zbyt mały, a różnice regionalne zbyt duże. „Każdy Wiedeńczyk czasami jeździ na nartach. A do tego zdecydowanie potrzebna jest opona letnia i zimowa” – wyjaśnia Kilzer.

Opony terenowe nie powinny być mylone z oponami całorocznymi ani utożsamiane z nimi. Należą do segmentu opon terenowych i – jak sama nazwa wskazuje – można je stosować zarówno w terenie, jak i na asfalcie.

„Właściwy wybór zależy od indywidualnych kryteriów” – wyjaśnił niedawno KFZwirtschaft Holger Rehberg, menedżer produktu Goodyear Dunlop Tyres Germany: „Obejmują one liczbę przejechanych kilometrów rocznie, kategorię i moc pojazdu, a także indywidualne nawyki jazdy”. Dla właścicieli pojazdów, którzy pokonują mniej niż 10 000 km rocznie i poruszają się głównie po obszarach miejskich, czasami opona całoroczna jest dobrą alternatywą, mówi Rehberg. Jeśli jednak podróżujesz do pracy przez Austrię lub Niemcy lub jedziesz na zimowy urlop, ekspert zdecydowanie poleca opony zimowe.
Nawiasem mówiąc, Goodyear oferuje bezpłatną wersję online  Quiz dotyczący opon. Pod hasłem: „Jakim typem opony jesteś? Dzięki sześciu pytaniom do rekomendacji” kierowcy mogą szybko i łatwo dowiedzieć się, odpowiadając na sześć pytań, czy wybrać opony całoroczne czy zimowe.

A co należy wziąć pod uwagę w przypadku pojazdów elektrycznych? Opona to opona, napęd nie ma znaczenia? Można by pomyśleć. Ale tak nie jest. Dzięki akumulatorom samochody elektryczne są znacznie cięższe od tych z silnikami spalinowymi i mają stosunkowo wysoki moment obrotowy, co skutkuje natychmiastowym, mocnym przyspieszeniem. Oczywiście obie właściwości powodują większe obciążenie opon. Do tego dochodzi kwestia zasięgu, która ma kluczowe znaczenie. Korzystny jest przy tym niższy opór toczenia.

„Nie musieliśmy wymyślać koła na nowo, ale przemyśleliśmy na nowo wiele aspektów znanej nam opony, aby osiągnąć optymalne osiągi” – mówi niemiecki producent Continental. Oprócz dobrej przyczepności i niskich oporów toczenia mieszanka gumowa stosowana w pojazdach elektrycznych musi zapewniać także maksymalną wytrzymałość. W Conti efektem odpowiednich badań jest EcoContact6, opona zaprojektowana specjalnie do pojazdów elektrycznych.

„Właścicielom samochodów wyłącznie elektrycznych zaleca się, aby przy zakupie nowych opon korzystali z odpowiedniego rodzaju oryginalnego wyposażenia” – mówi Lars Netsch, ekspert ds. opon w TÜV SÜD. Typy E mają zalety, zwłaszcza w mieście i w umiarkowanie szybkim ruchu międzymiastowym. Zdaniem producentów opon niższy opór toczenia może skutkować wydłużeniem zasięgu nawet o 8 procent. 

Prowadzonych jest wiele badań w obszarze opon samochodowych, i to nie tylko ze względu na pojawiającą się e-mobilność. Opony przyszłości będą coraz bardziej inteligentne (połączone z samochodem), trwalsze i bardziej ekologiczne (recykling to duży problem). Trwają także prace nad oponami bezpowietrznymi. Możesz zobaczyć najbardziej ekscytujące przyszłe trendy  Tutaj. 

A propos zrównoważonego rozwoju: nie każdą wadliwą oponę trzeba od razu wymieniać na nową; czasami da się to łatwo naprawić. Możesz zrobić to, co należy wziąć pod uwagę  Tutaj  przeczytaj i zdobądź wiedzę w jednym  e-learning  sprawdź łatwo i prosto. 

Za wszystkimi tymi zmianami kryje się branża o miliardowych obrotach. The  największym producentem opon na świecie  to Michelin i Bridgestone, z których każda generuje roczną sprzedaż opon samochodowych o wartości około 20 miliardów euro. Continental jest na trzecim miejscu. Niemiecki gigant dostawców wygenerował w 2020 roku sprzedaż o wartości ponad dziesięciu miliardów euro wyłącznie dzięki swojemu działowi opon.