Казват, че гумите с незалепващо покритие залепват за леда, но как? Изследване на каучуковата им смес

Гумата с велкро се държи здраво за пътя, както и гумата с шипове, не поврежда асфалта и не се плъзга по твърди повърхности. Тези предимства поставиха нехлъзгащите се зимни гуми на челно място в списъка на потребителските предпочитания, където те остават и до днес. Но какво е автомобилната гума „Велкро“, за съжаление, не всички шофьори разбират, като избират само модели с шипове за зимата (в България все още не е забранено). Ето защо по-нататък в текста ще се опитаме да отговорим на най-наболелите въпроси на шофьорите, желаещи да сменят гумите с велкро.

Фрикционни гуми – какво представляват те?

Фрикционната гума е зимна или всесезонна гума без шипове. Популярен като „велкро“. Това прозвище се дължи на слуховете за повишеното сцепление на гумата, която се предполага, че „залепва“ за всяка повърхност. Всъщност велкрото не работи по този начин.

Моделът с шипове се огъва в леда или леда с помощта на метални кръгли или правоъгълни пръти. Как работи колелото с велкро е ясно за всички. Фрикционните гуми са по-сложни – те залепват за пътя, снега и леда с по-високия си коефициент на триене. Три компонента допринасят за увеличената сила на триене:

• Специална гума – тя не се втвърдява при ниски температури и следователно може да бъде притисната (от теглото на автомобила) дори в микропукнатините на леда;
• За гумите с шипове се казва, че имат много канали – те отвеждат водата, изсушават контактното поле и предотвратяват аквапланинг;
• специален дизайн на протектора – липсата на гуми се компенсира от сложен релеф с много фасети, които се придържат към лед, поледица и пътища не по-зле от металните вложки.

Повишеното триене замени шиповете, използвани в зимните гуми от 30-те години на миналия век. Тази промяна предопредели основния вектор на дизайна на автомобилни гуми за по-студен климат, което доведе до появата на пазара не само на щадящи асфалта зимни модели, но и на всесезонни версии, подходящи за шофиране през всеки сезон.

Твърди се, че незалепващите гуми „залепват“ за леда, но как? Изследване на каучуковото им съединение

Може да ви се струва странно, но първите гуми за сняг са били гуми за сняг: през 1933-1934 г. френската марка Michelin, а след това и финландската Suomen Gummitehdas Oy започват да произвеждат гуми за сняг със стърчащи блокове, специално предназначени за заснежени пътища. Но все още не бива да наричаме тези модели „модерен тип зимни гуми“, тъй като техните създатели все още не са достигнали до идеята за ламели и интензивно изрязан протектор. През 60-те и 70-те години на миналия век разработчиците се върнаха към идеята зимните гуми да бъдат оборудвани с шипове. Защо са се върнали?? Да, защото в началото на века е имало много експерименти с монтирането на автомобилни колела с шипове. Друг е въпросът, че колелата на камионите по онова време са били оборудвани с леярски гуми, така че е било сравнително лесно да се завинтят метални шипове в тях (от което са се възползвали братята Шанън в САЩ например). Но за да се оборудват гумите, включително безкамерните, с „железни нокти“, е било необходимо да се изобрети съвременен тип шип – нещо като метална гъба със сърцевина от твърда сплав, чието „капаче“ се забива в гуменото тяло на протектора. За известно време изглеждаше, че проблемът е окончателно и безвъзвратно решен, а „шипове“ и „зимни“ гуми станаха синоними. Много скоро става ясно, че шиповете са много вредни за пътната настилка, и от 1975 г. започва лавинообразен процес на забрана на използването на шипове. Тази забрана вече е в сила в много страни, включително и в тези, в които сме свикнали да имаме истинска зима със студ и обилни снеговалежи..

Но ако не можете да използвате стомана, трябва да подобрите работата на протектора. Какво е необходимо, за да го направите?? Направете блоковете на протектора по-плитки, така че да има много остри ръбове, които се задържат и на най-малките неравности. Тези неравности са винаги налице, включително на повърхността на лед или натрупан сняг!

В резултат на това съвременните фрикционни гуми, особено гумите от „скандинавски“ или „арктически“ тип, имат много висока плътност на нарязания протектор (разказахме ви подробно за това). Трябва да се отбележи, че японските производители на гуми имат не по-малък опит в разработването на зимни гуми с триене от компаниите от Финландия, Швеция и други европейски страни. И какво трябва да правят?? Зимите на Хокайдо са доста сурови и използването на шипове е забранено в Япония. Затова ще разгледаме методите, които конструкторите на гуми използват, за да ги накарат да се „залепят“ за хлъзгави повърхности, като използваме примера на Toyo Observe GSI-6 – сравнително нова гума за нашия пазар. Те бяха въведени през 2022 г. и пристигнаха в центровете за гуми през миналата 2020 г., така че могат да се считат за „най-новите“. Вече сме писали за особеностите на конструкцията им, но си струва да ги повторим тук..

Зимните гуми могат да бъдат с различни видове шарки: насочени или ненасочени, симетрични или асиметрични… Забележете, че GSI-6 има симетрична насочена шарка на протектора. Този модел се отличава от много други гуми от подобен тип по наличието на централно ребро с множество назъбени стреловидни издатини.

Прорезът на „люлеещото се махало“ минава по ръба и е изрязан напречно чрез множество прави и назъбени фрези, нито една от които не прониква в ръба и не се присъединява към надлъжния зигзагообразен жлеб. Подобно решение трябва да поддържа висока плътност на ребрата, да подобрява реакцията на автомобила при управление, както и динамиката при ускоряване и спиране.

Но остриетата на Observe GSI-6 не са просто вертикални прорези. Ламелите имат сложна триизмерна структура и съдържат взаимопроникващи вълнообразни елементи, които ограничават взаимната им подвижност. Освен това при натоварване сложно оформените ламели действат като микропомпи, като ефективно отвеждат водата от контактното петно.

Блоковете на протектора в областта на раменете са сдвоени (това намалява взаимното разместване на блоковете и подобрява поведението в завой), а в разделящите ги канали има триъгълни елементи, наречени „снежни нокти“. Те не само подобряват сцеплението на гумата със снежната повърхност, но и работят като подпори на крепостни стени, които предпазват блоковете от разместване при натоварване. Външните блокове са с много висока плътност на ламелите и освен обичайните вълнообразни ламели всеки блок от двата вътрешни реда съдържа ламели, подредени в спирала (или, ако искате, в петоъгълно „острие на ротор“). Те са отговорни за поддържането на високо сцепление при всеки вектор на натоварване и при всеки ъгъл на завъртане на колелата. Около тези канали са разположени „петоъгълници“ от канали, чиято основна цел е да започнат да работят още от първите метри на потегляне на новомонтираната гума. В съответствие с тази цел тези снежинки получават собствено име: First Edge.

1 / 4

2 / 4

3 / 4

4 / 4

Но всички тези трикове на създателите на зимни гуми без шипове работят отлично в сняг, на заснежен асфалт или на онази снежно-водна кал, която покрива през зимния период улиците на нашите градове. Всъщност при тези условия фрикционните гуми обикновено са по-добри от своите колеги с шипове. Но когато ледът е гладък и остриетата и назъбените ръбове на блоковете са безполезни – дори твърдата гума не е толкова твърда, колкото твърдата гума, така че ръбовете на блоковете няма да се врязват в леда и да предотвратяват неконтролируемото пързаляне. Тук са нужни шипове, но какво да правим, ако е забранено да ги използваме? Или какво трябва да направят собствениците на автомобили, които шофират предимно в условия, при които гумите с фрикционни гуми са по-изгодни (особено като се има предвид, че те значително превъзхождат гумите с шипове по отношение на акустиката и комфорта при шофиране), но все пак понякога се сблъскват с лед и сняг на пътя?? Решението е само едно: сместа на гумата трябва да се модифицира по начин, който значително да увеличи сцеплението върху гладка или хлъзгава част от лед или сняг.

Струва си да припомним, че съставът на каучуковата смес на зимните и летните гуми има много важни разлики. Първоначално каучукът за гуми се е състоял от каучуци (естествени и синтетични), сяра и цинк, които омрежват полимерните каучукови вериги в сложни структури и превръщат каучуковото „тесто“ в еластичен и компактен каучук, и сажди (или просто сажди), които придават на гумите здравина и познатия черен цвят. С развитието на технологията сместа на гумата става все по-сложна: в началото на 21-ви век производителите на гуми започват активно да добавят втори пълнител към сместа, така наречения „силициев диоксид“, т.е. възстановена силициева киселина. Това намалява съпротивлението при търкаляне и същевременно подобрява сцеплението на гумата с пътя, особено когато той е мокър.

Но проблемът беше, че гумата не можеше да бъде твърде мека – щеше да се износи твърде бързо. Но тя не може да бъде твърде твърда, защото колкото по-висока е твърдостта, толкова по-нисък е коефициентът на сцепление! В същото време твърдостта на каучуковата смес зависи в голяма степен от температурата. Летните гуми са проектирани да работят при положителни температури и още при нула градуса по Целзий те стават „дъбови“. За да се запази еластичността на зимните гуми, е необходимо да се добавят други вещества в сместа, по-специално масла.

За да може всички съставки на каучуковата смес да работят в хармония и да се получат желаните резултати от готовата гума, е необходимо да се проучи взаимодействието на съставките на молекулярно ниво. Ражда се патентованата от Toyo Tires технология Nano Balance, която разглежда обикновените физически процеси от химическа гледна точка, намалява вътрешното триене между компонентите на каучуковата смес чрез дисперсионно стимулиране и въвежда високопрецизен контрол на съотношението в сместа. Въпреки това технологията все още не може да реши сама проблема със сцеплението на блоковете на протектора на незалепващите зимни гуми върху гладък лед..

Водещите производители на гуми отдавна търсят начини да решат този проблем. През 80-те години на миналия век Дънлоп (откъдето започва историята на пневматичните гуми през XIX в.) се опитва да въведе тънка метална тел в сместа, така че гумената повърхност да започне да прилича на своеобразна четка. Гумите, произведени по тази технология, получиха амбициозното име Winter Winner, но въпреки това не бяха широко разпространени. Очевидно жицата в гумата, макар и да подобрява сцеплението с леда, сериозно влошава останалите параметри.

Въпреки това идеята да се добавят някакви твърди частици, някакви микроскопични нокти, с които гумата без шипове да може да се придържа към гладък лед, не умира и е разработена. Например една от водещите световни марки предлага гуми, съдържащи дисперсии от по-малко плътни полимери. С износването си тези полимери образуват микронеравности, които ефективно абсорбират водния филм върху леда и създават допълнителни ръбове, които се захващат за снега.

Друга компания, известна предимно със зимните си гуми, предлага да се добавят твърди частици с форма на полиедрични кристали към каучуковата смес. Тези частици, наречени Cryo Crystal, действат като микроскопични вградени шипове и с всеки нов километър пробег тези кристали, разпределени в дебелината на протектора, излизат на повърхността и дори леко увеличават сцеплението с гладки повърхности. Компанията твърди, че тези кристали са „безопасни за околната среда“, но химическият им състав се пази в строга тайна, не по-малка от кодовете за управление на американските разузнавателни спътници.

1 / 5

2 / 5

3 / 5

4 / 5

5 / 5

За разлика от тях Toyo Tires, която също реши да оборудва своите гуми Observe GSI-6 без снежинки с „леден микробит“, запази материала, от който са направени, в тайна. Наистина, какво толкова тайнствено има в натрошените орехови черупки?? Този материал по дефиниция е екологично чист, но същевременно, ако разгледате фините частици на черупката под микроскоп, можете да видите един вид естествено фасетиране, което превръща парчетата черупка в много малки ледени шипове, които са били необходими. Фрагментите на черупките са достатъчно твърди, за да се задържат върху лед, но не достатъчно, за да повредят асфалтови повърхности. Технологията се нарича Microbit.

Но от всички сложни ситуации, с които трябва да се справя една гума с фрикционни гуми, може би най-сложната е работата върху лед при температури около нулата. Работата е там, че когато гумените блокове се трият в гладка ледена повърхност, се образува тънък воден филм, който започва да играе ролята на своеобразна грес, което допълнително намалява и без това ниския коефициент на сцепление. За да подобрят ускорението и спирането в такива условия, японските инженери добавят към каучуковата смес стрити на прах бамбукови въглени – естествен абсорбент, който може ефективно да поглъща този слой вода. Естествено, използването на такъв естествен материал дава всички основания да се каже, че тази технология е екологична. Въпреки че не ви позволява да шофирате върху лед толкова сигурно, колкото върху сух асфалт, все пак можете да спечелите няколко секунди при потегляне или няколко спестени метра при спиране, които могат да ви разделят от сериозен пътен инцидент…

В заключение трябва да се отбележи, че нито едно заветно и кризисно явление в световната икономика не може да спре научно-техническия прогрес. Вие четете този материал, докато химиците в изследователските центрове на компаниите за гуми създават сместа на гумата, изпробват различни добавки и включвания, симулират процесите, протичащи в материала на гумата, докато шофирате при различни условия. Въпреки това едва ли можем да прогнозираме със сигурност какви технологии ще се използват от производителите на гуми след 20-30 години. Кой знае, може би гумите ще бъдат почти жив организъм, който може да променя както шарката на протектора, така и свойствата на сместа в зависимост от естеството на повърхността и външните условия. Но това „щастливо утре“ всъщност няма да дойде нито утре, нито вдругиден, а гумите, създадени благодарение на тези нови супертехнологии, ще бъдат не просто скъпи, а много скъпи в началото… Така че в продължение на много години ще продължим да се фокусираме върху съотношението цена-качество и в това отношение гумите Toyo са много по-добри от най-известните марки.

Разликата между гумите с велкро и гумите с шипове

На първо място, липсата на шипове. Но не всички модели с шипове се доставят на потребителя с монтирани вложки, освен това металните шипове могат да изпаднат от протектора. И така, как да различите велкро от версията без шипове?? Много просто – обърнете внимание на следните точки:

• индекс на скоростта – той не трябва да надвишава S, Q или R. Хората изобщо не използват гуми с велкро при скорости над 160-180 км/ч.
• Модел на протектора – за разлика от протектора с големи шипове, велкро има множество V-образни шарки или малки квадратчета по повърхността си. Фрикционната гума се захваща за пътя с краищата на протектора си, така че нейната шарка е много по-фина от тази на колегата ѝ с шипове.
• Плътност на напречните ламели – ако всеки квадратен или V-образен елемент на протектора е пресечен от десетки плитки канали, става въпрос за вариант със 100% триене.

Като контролирате тези точки, ще различавате всякакъв вид велкро от модел с шипове и няма да купите износено колело с паднали шипове под прикритието на вариант за триене.

Повечето в полза на шиповете

Според различни проучвания на общественото мнение повечето руснаци предпочитат гуми с шипове през зимата. Велкро (незалепващи гуми) се предпочита от преобладаващо малцинство, приблизително петнадесет процента от анкетираните. По-специално, анализът на експертите от Auto.“Ру“ показва, че колелата с шипове са избрани в областите Саратов, Смоленск и Татарстан. Това е мнението на между 83 и 88 % от анкетираните. В същото време в Приморието, Хабаровск, Калининград, Краснодарския край и Ставрополския край броят на почитателите на гумите с шипове не надвишава тридесет процента от всички анкетирани.

Разнообразие от гуми за триене

Производителите на зимни гуми предлагат на потребителите само два модела за триене:

1. Скандинавската версия – тези гуми имат агресивна шарка на протектора с много ламели и добре изразени рамена. Фланговете на протектора са толкова характерни, че профилът на скандинавския модел наподобява буквата „P“. Освен това за такава „велкро“ изберете най-меката гума (50 точки по Shore), а индексът на скоростта „скандинавски“ е равен на Q или T.
2. Европейски гуми – протекторът на тези модели не може да се похвали с висока плътност на ламелите и агресивни странични стени. Раменете на европейския модел са наклонени. Освен това твърдостта на каучука (до 67 единици по Шор) напомня за този вариант на всесезонни гуми. Индексът на скоростта на европейския модел е H или V (220 или 240 км/ч).

Скандинавската версия е известна и като гума Arctic (или Alpine). Някои модели от тази серия позволяват поставяне на временни шипове, а скандинавската шарка на протектора се среща и при гумите с шипове на някои производители. Европейската алтернатива е проектирана за бързо шофиране по заснежени улици и магистрали. Такава гума прилича повече на всесезонна гума, отколкото на класическа зимна гума.

Предимства и недостатъци на скандинавската дъвка

Скандинавска велкро система, проектирана за най-тежките офроуд условия. Те са добри за заледени пътища и за твърд сняг. Вълнообразните ръбове на протектора Arctic са готови да се вкопчат във всяка неравност, а меката гума буквално се влива в микропукнатини под натиска на колелото.

Тези гуми са тествани и са доказали, че се представят добре при всякакви офроуд условия, а в тежки мразовити условия конкурират дори вариантите с шипове. Каучукът Arctic запазва еластичността си дори при -25°C, така че спирачният му път няма да се различава от този на протектор с шипове.

Модели зимни гуми

• Гуми Goodyear UltraGrip Cargo Сезонни: Летни гуми: Да Диаметър на шиповете: 15 / 16 / 17
  Прочетете повече
• Рейтинг на Yandex.Marketa:Yandex.Пазар: 4.5

  Гуми Goodyear UltraGrip Ice 2

  Сезонност: зимна Шипове: няма Диаметър: 15 / 16 / 17 / 18 / 19

  Прочетете повече

• Рейтинг на Yandex.Пазар:Yandex.Пазар: 4.5

  Гуми Goodyear UltraGrip Ice SUV

  Сезонност: зимни гуми: няма гуми Диаметър: 16 / 17 / 18 / 19 / 20 / 21

  Прочетете повече в

• Рейтинг на Yandex.Пазар: Yandex.Маркет: 4.5

  Гуми Goodyear UltraGrip Ice +

  Сезонни: зимни Гуми: няма Диаметър: 15 / 16 / 17

  Прочетете повече

• Гуми Goodyear UltraGrip Arctic 2

  Сезонни: зимни Гуми: да Диаметър: 16 / 17 / 18 / 19

  Прочетете повече в

• Рейтинг на Yandex.Пазар:Yandex.Пазар: 4.5

  Гуми Goodyear UltraGrip Performance Gen-1

  Сезонност: зима шипове: няма Диаметър: 16 / 17 / 18 / 20 / 21

  Прочетете повече в

• Yandex.Пазар:Yandex.Пазар: 4

  Гуми Goodyear UltraGrip Performance 2

  Сезон: Зима Щифтове: няма Диаметър: 16 / 17 / 21

  Прочетете повече

• Goodyear UltraGrip Ice 2+

  Сезон: зима Щифтове: няма Диаметър: 17 / 19 / 20

  Прочетете повече:

Слабото място на скандинавските гуми е, че са твърде меки. Скандинавските гуми имат протектор, който се износва по-бързо от европейските, тъй като протекторът е твърде мек и започва да се клати върху настилката. Шофьорите коментират по-бавното завиване и острите маневри при преминаване от заснежен прах към асфалт.

Скандинавските гуми са предназначени за пътуване в провинцията, по заснежени улици или пътеки. Няма какво да правите в града на тази гума.

Плюсове и минуси на европейските гуми

European Velcro е най-добрата гума за хлъзгави зими. Тя се различава от скандинавската гума по почти лятната шарка на протектора. Заоблени рамене, плътно разположени кубични и V-образни елементи, здрава странична стена и множество ламели, които освобождават водата – всичко това позволява на европейската гума да се движи с лятна скорост (над 200 км/ч) по зимен път, без да губи сцепление.

Тестовете на тези гуми показват сходство в представянето на европейските и всесезонните гуми. При температури между -5 °C и 7 °C те имат сходен спирачен път и сходна устойчивост на аквапланинг. Но при ниски температури европейската гума превъзхожда всички сезонни гуми, като предлага по-добро управление и по-кратък спирачен път дори при -20°C.

Недостатък на гумите Europa е, че спирачният им път зависи от вида на настилката – те са по-малко надеждни на заледени или заснежени пътища, отколкото на мокър или сух асфалт. Те са твърде тежки за пътя при екстремни условия.

Европейските гуми се купуват за градско шофиране. И могат да бъдат монтирани още през септември – те не „вървят“ по твърди пътища дори при 15-17 °C.

Гуми с шипове: свойства

В средата на нищото, някъде в Сибир, може би се чудите какъв тип гуми да изберете за своя автомобил. В градовете снегът рядко се отстранява, а в селата и градовете от грейдери, пътищата са напълно покрити със снежни преспи, има дори заледени пътища. При тези условия изборът на шофьора е ясен: шипове. Освен това спирачният път е по-кратък и дава на водача по-голяма увереност зад волана.

Някои експерти препоръчват гуми с шипове и за жителите на мегаполисите в страната: София, Санкт Петербург и други големи населени места. Съветите не са празни. В тези градове фирмите за поддръжка на пътищата често използват химикали, които водят до топене на снега през деня, а на сутринта отново замръзват и образуват ледена кора. А представете си, че в такава сутрин вали сняг. В такъв случай ситуацията на пътя е изключително опасна и гумата с шипове е незаменима.

Забавен факт: в средата на миналия век норвежките власти решават да забранят използването на гуми с шипове. Скоро се стигна до печалния резултат: броят на леките катастрофи в малките градове се увеличи драстично в резултат на. Като правило инцидентите се случват на сигнализирани кръстовища. Регулаторните органи бързо осъзнаха грешката си и отмениха забраната.

Pirelli ни напомни, че колелата с шипове се използват предимно от шофьорите в северните европейски страни, а в повечето други европейски страни те са забранени, тъй като разрушават пътната настилка. Ясно е, че климатичните условия в Португалия, Испания или Италия не изискват използването на гуми с шипове. Нашата страна е съвсем друга – тук колелата с шипове осигуряват безопасност в много градове и села.

Как да изберем лепкава гума за определен модел автомобил

Когато избирате гума за определена марка автомобил, следвайте следните критерии:

• Диаметър на седалката – той не трябва да се различава от същия параметър на диска с повече от 1 инч.
• Широчина на гумата – тя трябва да съответства на разстоянието между фланците на джантата.
• Височина на профила – през зимата най-добрият избор е над 60%. Гумите с шипове не се страхуват от неравности и пресечени терени.
• Индекс на натоварване – в този случай е по-добре да се закупи модел с 15-20% резерв, покриващ последиците от евентуално претоварване на машината.
• Индекс на скоростта – при избора на зимни гуми имайте предвид, че този параметър показва максималната скорост, а действителният индекс на скоростта не трябва да надвишава 80% от максималната.

При избора на вида на шарката на протектора се предпочитат асиметричните шарки. Тези гуми имат вътрешна джанта, предназначена за движение по лед, и външна джанта, предназначена за движение по суха настилка. Ако планирате да останете в града, те ви обръщат внимание на симетричните шарки на протектора. Гумите с тази шарка са по-устойчиви на мокър сняг и асфалт в сравнение с други модели.

Ламели – какво представляват и каква функция изпълняват

Всички гуми Velcro имат ламели. Този елемент значително подобрява представянето на гумата върху хлъзгави повърхности и сняг.

Ламелите означават вдлъбнатини в протектора. Те позволяват на гумата да се адаптира много бързо към всякакви условия. Това се постига чрез омекотяване на протектора. Може да се измества, когато е необходимо, за да отвежда водата от основата на протектора. Ламелите образуват малки нокти, които увеличават триенето на пътя, което подобрява сцеплението.

Понастоящем се използва голямо разнообразие от ламели. Няма ясно решение кой тип е по-добър. Нека изброим най-често срещаните разновидности.

• Направо;
• Четириъгълни остриета
• Wonky;
• Z-острие;
• Sig Zag;
• 3D ламела;
• U-образна ламела.

В практиката се използват няколко вида ламели. Постига най-добра ефективност. Работи приблизително еднакво, но ефективността на определен тип ламели може да варира при различни условия.

Ламелната помпа е друга тема за обсъждане. Това е ламела, поставена върху раменните блокове. По този начин вдлъбнатината трябва да се разшири към външния ръб на устройството. Тя събира и изхвърля водата по-надеждно от контактното поле на гумата.