Gumitól-gumiabroncsig

Tóth Dorottya

A gumiabroncs szó nem idegen számunkra, tisztában vagyunk vele, hogy a gépjármű úton történő haladását biztosítja, ha úgy tetszik, a gépjármű lábbelije. Hogyan lehetséges ez, mióta élvezhetjük e felfedezés örömét, és egyáltalán mennyi részterületet ölel fel ez az egyetlen összetett szó, hogy gumiabroncs?

Mit mond a fizika? A gumiabroncs biztosítja az erőátvitelt a jármű és az út között. A jármű súlya képviseli a függőleges irányú erőket, a gyorsulás-lassulás az érintő irányúakat, a kanyarodáskor pedig oldalirányú (tengelyirányú) erők hatnak.

A surlódási erő jelenléte sem elhanyagolható tényező, ami a két találkozó felület, az abroncs és az út között jön létre, a mozgás irányával ellentétesen.

A gumiabroncsnak olyannak kell lennie, hogy mindezeket képes legyen elviselni.

Egy személyabroncs esetén ezeket az erőket mindössze egy tenyérnyi helyen, az úgynevezett felfekvési területen kell átadnia.

Miből áll a gumiabroncs? Gumiból...gondolja a laikus, és persze ez egy elfogadható részválasz. A gumiabroncs összetétele azonban ennél bonyolultabb. A gumiabroncs alapvetően gumiból és az erősítő váz anyagaiból áll, azaz textilből és/vagy acélból. A használatkész abroncs a gumit és a gumival összevulkanizált szilárdsághordozókat tartalmazza.

A gumiabroncs rövid története: 1839-ben Charles Goodyear egy véletlennek köszönhetően felfedezte a vulkanizálást. Na de mi is az a vulkanizálás? Egy olyan fizikai-kémiai folyamat, melynek során kén hozzáadásával hő hatására a kaucsuk láncmolekulái között keresztkötések jönnek létre. Az így nyert termék kellően tartós és szilárd lesz, ugyanakkor rugalmas marad. A vulkanizálási eljárás tehát alappillére a gumiabroncs gyártásának, más kérdés, hogy sajnos feltalálója nem élvezhette szabadalma zsenialitását, mert hiába védette le a korszakalkotó találmányt, a nagy gyárak mégis ellopták tőle. Napjainkban egy abroncsmárka róla történő elnevezésével tisztelgünk az emléke előtt.

Goodyeart követően a következő meghatározó alak az abroncsgyártásban Robert William Thomson volt, aki 1845-ben megalkotta az első pneumatikus abroncsot.

Ezek az gumik akkoriban még elsősorban kerékpáron voltak használatosak, hiszen az automobilt csak évtizedekkel később találták fel.

Ennek a továbbgondolása volt John Boyd Dunlop nagyszerű találmánya. Dunlop a gyermekét figyelte triciklizés közben azon bosszankodva, hogy hogyan lehetne elérni, hogy a tricikli ne vágjon mély barázdákat a gyepre. A vaskerekek kiforgatták ugyanis a füvet. Így jött a gumikerék, vagy ahhoz hasonló, megvalósításának ötlete. Szövetborítású gumiszalagot szögelt egy fakorongra, így egy tömlő keletkezett, a levegő utántöltésére pedig cumisüveg tetejéből szelepet konstruált, amelyen át egy futball-labdához használatos pumpával felfújta, s fölszerelte azt a tricikli kerekeire.

Az ezt követő nagy lépés az abroncstörténelemben William Erskine Bartlett nevéhez fűződik, aki modernizálta a pneumatikus gumiabroncsot. Vagyis peremes kialakítással látta el azt, (1890) stabilabb futást és hosszabb élettartamot kialakítva ezáltal.

A ma is használatos abroncs közvetlen elődjét pedig Charles Kingston Welch alkotta meg, aki már fémszálakkal átszőtt abroncsszerkezetet képzelt el.

Végül, de nem utolsó sorban 1913-ban Christian Hamilton Gray és Thomas Sloper szabadalmaztatta az első radiál szerkezetű gumiabroncsot. Elmondhatjuk, hogy a ma használatban lévő autógumik is ezen a vívmányon alapulnak.

Napjaink változásai abroncs-fronton:

Az utóbbi évtizedekben az autóiparral párhuzamosan hatalmas fejlődésen ment keresztül a gumiabroncs-ipar is. Előrelépések történtek anyag-felhasználat, technológia/gyártás területén, valamint a számítógépes modellezés itt is teljesen új kapukat nyitott meg. Ha érdeklődik a témában, innen érhet el értékes tartalmakat:

https://bhpgumi.hu/magazin/erdekessegek/2611-goodyear-eagle-360-2016-egyik-legjobb-talalmanya.html

https://bhpgumi.hu/magazin/erdekessegek/2656-forradalmi-innovacio-az-ongyogyito-autogumi.html

https://bhpgumi.hu/magazin/technologia/2630-a-kozlekedes-jovoje-hankook-tire.html

Mit nevezünk gumiabroncs gyártásnak?

A kaucsukot más alapanyagokkal összekeverve kapjuk a gumikeveréket. A képlékeny, kevéssé rugalmas gumikeverékből kivulkanizálva rugalmas gumi lesz. Abroncsgyártás lépései:

  1. 1. Alapanyagok: kaucsuk, a vulkanizálás hatóanyagai, öregedésgátlók, töltőanyagok, lágyítók, egyéb adalékanyagok, szilárdsághordozók
  2. 2. Keverés (a kaucsuk és a különböző hozzávalók összekeverése)
  3. 3. Alkatrészgyártás: kalanderezés, extrudálás.
  4. 4. Felépítés (az alkatrészek összeépítése nyersköpennyé)
  5. 5. Vulkanizálás
  6. 6. Végtermék-ellenőrzés

A gumiabroncsok osztályzása:

  1. 1. A felhasználó jármű típusa szerint megkülönböztetünk: személy-, teher-, kisteher-, mezőgazdasági, földmunkagép-, ipari, repülőgép-, kerékpár- és motorkerékpár-abroncsokat.
  2. 2. A profilarány szerint megkülönböztetünk: normál, alacsony és széles profilú abroncsokat. A normálprofilúak profilaránya 0,9-nél nagyobb. Az alacsony- és a szélesprofilúaké ennél kevesebb.
  3. 3. Megkülönböztetünk tömörabroncsot és légabroncsot, aszerint, hogy a függőleges terhelést a gumi vagy a levegő veszi fel.
  4. 4. A szilárdsághordozó szövetváz szerkezete szerint megkülönböztetünk diagonál-, övesdiagonál- és radiálabroncsot.
  5. 5. Felhasználási körülmények alapján beszélhetünk: nyári, téli és négyévszakos gumiabroncsról, illetve országúti és terepjáró abroncsról
  6. 6. A légzárás típusa szerint megkülönböztetünk tömlős és tömlő nélküli abroncsokat. A tömlős személyabroncs a legtöbb országban ma már csak muzeális érték, ugyanakkor India területén a mai napig ezt az eljárást alkalmazzák. A tömlős abroncs a köpenyen ("külsőn") belül tömlőt is tartalmaz, és a szelep a tömlőbe van beépítve. A tömlő nélküli abroncs csak a pántra szerelve tartja meg magában a levegőt. Csak akkor zár hermetikusan, amikor a perem már nekifeszült a pántnak.

A gumiabroncs az atommag szerkezetéhez hasonlóan rendkívül összetett szerkezet. Napjaink modern gumiabroncsai hozzávetőlegesen 20 különböző alkatrészt tartalmaznak.

Az abroncsok legfontosabb alkatrészei a következők:

  • Az abroncs legbelső rétege a légzáró, amelynek feladata, hogy megtartsa a gumiabroncsba fújt levegőt, valamint megakadályozza a pára, nedvesség bejutását.
  • A szövetváz (karkasz) feladata, hogy ellenálljon a gumiabroncsba fújt levegő feszítésének, terhelés esetén is, tehát akkor is, amikor az abroncs az autó súlyát tartja.
  • Az övek veszik fel azokat az erőket, amelyekkel a talaj hat az abroncsra.
  • Az abroncsnak a pereme a kerékpánton (felnin, keréktárcsán) keresztül kapcsolódik a járműhöz. A peremet nagy szakítószilárdságú huzalból készült huzalkarika szorítja a pántra felfújt állapotban.
  • Az oldalgumi feladata a szövetváz védelme a külső behatásokkal szemben. Ide kerülnek az abroncsfeliratok.
  • A talajjal az abroncsnak a futója érintkezik. A futó akkor jó, ha jól tapad az útra, nem zajos, nem kopik.

Mit kell tudni a gumiabroncsok szerkezeti felépítéséről? A gumiabroncs karkasz konstrukció fajtája. A radiál építésű gumiabroncsokat “radial” vagy “R” jelöléssel látják el. Ez a leginkább elterjedt gumiabroncsfajta. Az abroncs legfontosabb részei:

  1. 1. Futófelület
  2. 2. Mintaárok
  3. 3. Mintalem
  4. 4. Légzáróréteg
  5. 5. Övbetétek
  6. 6. Karkasz
  7. 7. Védőbetét
  8. 8. Peremhuzal karika
  9. 9. Peremvédő
  10. 10. TWI; Tread Wear Indicator (kopásjelző)
  11. 11. Szelep
  12. 12. Szelepvédő sapka

Bővebb információhoz a gumiabroncs szerkezetéről látogasson el ide.

Milyen mintázat kialakításokkal találkozhatunk a gumiabroncsok esetében?

Szimmetrikus és aszimetrikus mintázatú abroncsokat használunk napjainkban. Szimmetrikus mintázaton belül megkülönböztetünk forgásirányost vagy teljesen szimmetrikus mintázatút. A forgásirányos abroncsok oldalfalán minden esetben megtalálható a helyes futás irányát mutató nyíl. Az aszimmetrikus abroncsoknak külső és belső oldala van, helyes felszerelésüket az erre utaló többnyelvű felirat is segíti.

Mit kell tudni napjaink gumiabroncs kínálatáról? A piaci és fogyasztói igények roham tempójú növekedése nagyon szerteágazó szegmensekre tagolja a kínálatot. Manapság már nem számít nagy dolognak, sem elérhetetlennek, hogy valakinek autója van, akár több is. Így a különböző abroncstípusokra az autótípusokkal párhuzamosan alakul a kereslet. Gondoljunk csak sportautókra, luxusterepjárókra, kamionokra, furgonokra, mopedautókra, vagy akár a munkagépekre, bányadömperekre, katonai dzsippekre. Mindegyikre hasonló elven felépülő, mégis teljesen más igényekre szabott gumiabronccsal kell megfelelniük a gyártóknak.

Gumiaroncs gyártók: A világpiac szereplőit a gumiabroncs szektorban is minden évben rangsorolják, valamilyen szempont szerint. A rangsor felállítása a következők szerint szokott történni: legnagyobb árbevétel, foglalkoztatottak száma, márkaérték. A 2014-es évben a Brand Finance nézett utána, melyik is a legértékesebb márka az abroncspiacon. Lássuk mire jutottak:

  1. 1. Bridgestone
  2. 2. Michelin
  3. 3. Continental
  4. 4. Goodyear
  5. 5. Sumitomo Tire
  6. 6. Pirelli
  7. 7. Hankook
  8. 8. Dunlop
  9. 9. CST
  10. 10. Yokohama
  11. 11. Cooper
  12. 12. Nokian
  13. 13. Double Coin
  14. 14. Nexen
  15. 15. Apollo

Természetesen a gumiabroncsokat is lehet minőségük szerint kategorizálni, ezek alapján prémium, közép és budget kategóriákat különböztethetünk meg.

Prémium gyártók a teljesség igénye nélkül: Michelin, Continental, Bridgestone, Goodyear, BF Goodrich, Pirelli, Hankook, Yokohama, Toyo, Dunlop.

Közép kategóriás gyártók: Nokian, Nexen, Kleber, Kumho, Vredestein, Kormoran, Firestone, Fulda, Semperit, Falken, Barum, Laufenn, Matador, Momo, Dayton, Debica, Uniroyal, Apollo.

Budget kategóriás gyártók: Rotalla, Rosava, Riken, Premiori, Saetta, Sailun, Nankang, Sava, Tigar, Sebring, Sportiva.

Összességében a gumiabronccsal kapcsolatban elmondható, hogy a Michelin testvérek jóslata a 18. század végén igaznak bizonyult, sőt!

“A leszerelhető gumiabroncs az új évszázaddal érkezik, és látni fogja még az új évezredet is. ” Na de még vajon hány évezredet?

Egy amerikai egyetem kémia tudósai elgondolkoztak azon a kérdésen, hogy vajon mi jut eszébe a 21. század emberének arról, hogy gumi?! Primer kutatást végeztek a témában és az eredmények nagyon sokrétűek lettek. Dobogós helyen a rágógumi, a gumiabroncs és a gumióvszer állnak, de szorosan követik őket gyakori asszociációkként a kaucsuk, a gumilabda, a radírgumi és a gumicsizma is.

A történet minket is gondolkodóba ejtett. A gumi felhasználásával készülő termékek, használati tárgyak, az életünk szinte minden területén megtalálhatók.

A tulajdonságok szerteágazósága révén felmerül a kérdés, hogy mi is az a gumi tulajdonképpen, és vajon milyen anyagokból készülhet?

A kaucsuknak, mint a gumi alapanyagának megismerése a maja kultúra kialakulása előtti időkre vezethető vissza. Kr.e. 1500-500 között egy ősi nép élt a mexikói öböl déli partvidékén, a dzsungelben. Ezt a népet olméknak, azaz kaucsukembereknek, vagy más fordításban a „gumi föld” lakóinak nevezték. Ugyanis ők fedezték fel, hogy az őserdőben található fák gyantás nedvéből rugalmas golyókat lehet készíteni. Meghökkentő, de az egész világon elterjedt különböző labdajátékok Brazília őserdeiből származnak. Na és persze nem csak a labdajátékok eredete vezethető idáig vissza, de ha nincsenek brazil őserdők és kaucsukemberek, akkor ma nincs Forma1 és Motocross sem!

Haladjunk tovább a történelemben: az azték birodalom egyik uralkodójának, Tochtepecnek, krónikásai feljegyzései szerint, évi adója számtalan díszes köpönyegből, harci öltözetből, arany hajpántokból, kakaóból és nem utolsó sorban 16.000 gumilabdából állt. Ebben az időben az aztékok közkedvelt játéka ugyanis az ULAMA nevű labdajáték volt. Úgy játszották, hogy a játékosok a tömör gumilabdát a csípőjükkel lökték tovább, kéz és láb használata nélkül. A labdát egy gyűrű közepén található nyíláson kellett átlökni. Kolumbusz matrózai „India rubber”-nek nevezték az új anyagot abban a hiszemben, hogy Indiát fedezték fel. Munoz, spanyol történész elbeszélése megemlíti, hogy Kolumbusz gazdag rakományában masztixgyanta is található, ami a mai rágógumi ősének tekinthető. 1516-ban megjelent egy mű, amely a De Orbe Novo (Az új város) címet kapta. Ebben írták elsőként a kaucsukfáról. Közismert tény, hogy Cortez majd Pizarró konkvisztádorok katonái vízhatlan gumicipőt hordtak, amit az indiánoktól szereztek be. Az igazi áttörésre azonban egy 1753-as expedíció alkalmából került sor, amikor is a küldetés egyik résztvevője, Charles Marie Condamine elküldte Európába az első kaucsuk mintadarabot. A kaucsuk szó könnyező fát, vagy más néven “fakönnyet” jelent. 1770-ben az angol Joseph Priestley felfedezte, hogy ezzel az új anyaggal, a kaucsukkal radírozni lehet. Ezért az angol nyelvben a dörzsölő (rubber) nevet kapta. A kaucsuk azonban nehezen kezelhető anyag volt. Megmunkálására különböző kísérletek kezdődtek. Charles Macintosh rájött, hogy a kaucsuk jó oldószere a kőszénkátrány egyik komponense, a benzol. Ezzel a kaucsuk széles körű felhasználására nyílt lehetőség. 1823-ban szabadalmat nyújtott be a vízhatlan esőkabátról, amely róla kapta a nevét.

Fogyasztói társadalomban élő emberként már tudjuk, hogy mi lehetett a következő lépés ezek után: az új anyag megismerése és feltalálása révén vállalkozók és munkások garmadája indult meg Amazónia irányába. A kaucsukláz felbolygatta a dzsungel életét. 1830-ra a világ kaucsuk felhasználása az Amazonas mentén termelt kaucsukból elérte az évi 150 tonnát. A kaucsuk ekkor kapta meg a “rugalmas arany” elnevezést, s mint azt korunk embere már tudja, abszolút méltó becenév. Ám a rugalmas arany tulajdonságai kémiai szerkezetének tisztázása nélkül túl rejtélyesnek tűntek. Összetételéről Michael Faraday 1826-ban még csak annyit tudott, hogy szénből és hidrogénből áll, és csak 1832-ben határozta meg a szén és hidrogén pontos arányát, amely 5:8-nak bizonyult. A kaucsuk alapvető építőkövét, a C5H8 összetételű izoprént Williams állította elő a kaucsuk száraz desztillációjával. Majd 1839-ben ismét mérföldkő fontosságú esemény következett, egy véletélennek köszönhetően Charles Goodyear felfedezte a vulkanizálást, a gumiabroncs-gyártás alappillérét.

A vulkanizálással a kaucsukból jó minőségű gumit gyártottak, majd később ezeket a tulajdonságokat különböző adalékanyagok hozzáadásával tovább fokozták, ami a gumi mechanikai adottságainak (például kopásállóság) fejlődéséhez vezetett.

A 19. század második felére a brazil őserdők kaucsukkészletei már nem tudták kielégíteni a világpiaci igényeket. Két megoldással próbálkoztak akkoriban: kaucsuk ültetvények létrehozása más földrajzi fekvésű helyeken, illetve a vulkanizált gumihulladék újrahasznosítása. 1881-ben Mitchell jött rá arra, hogy ha a gumit savval kezeli, azzal regenerálja, így lehetővé válik a már vulkanizált gumihulladék ismételt felhasználása. A legkézenfekvőbb megoldást végül a vegyipar nyújtotta 1909-ben, amikor is színre lépett a műkaucsuk. Felix Hoffmannak, a Bayern egyik vegyészének köszönhető a korszakalkotó találmány.

1906-ban felfedezték a szerves gyorsítókat, melyek forradalmasították a vulkanizálás folyamatát. 1908-ban szabadalmaztatták az anilint, mint gyorsítót. Ez az anyag ugyanakkor a gumi öregedését is csökkentette. 1914-ben felismerik a gázkorom, angol nevén „carbon black” erősítő hatását. A korom megfelelő adagolása javítja a gumi műszaki tulajdonságait, elsősorban kopásállóságát és szakító, illetve továbbszakító szilárdságát. A korom, mint színezék is fontos szerepet töltött be akkoriban.

Melyek azok az anyagok, amelyek a mai gumiabroncs gyártás során használatosak?

  • 1. Kaucsuk, amely a rugalmas viselkedés hordozója, eredete szerint lehet természetes és szintetikus.
  • 2. Térhálósító anyagok, amelyek a képlékeny kaucsukból térhálós szerkezetű, rugalmas anyagot alakítanak ki, ide tartoznak a vulkanizáló szerek(kén, fémoxid, peroxid, szerves vegyületek), gyorsítóanyagok, késleltetőanyagok és aktivátorok.
  • 3. Töltőanyagok és lágyítók: ezek milyensége az abroncs tulajdonságaira, műszaki jellemzőire és árára lesz hatással.
  • 4. Öregedésgátlók: élettartam növelése érdekében.
  • 5. Adalékok és segédanyagok: tapadásfokozók, lángvédők, ragadásgátló, formakenő, szilárdsághordozó és hajtóanyagok.

1930, a gumiabroncs világpiaci premierje

Az abroncsgyártás a ‘30-as évektől a gumiipar legjelentősebb ágazatává vállt.

A gumiabroncs szerves része a benne található kordszövet, más néven kablé szövet. A kablék láncszálait kordfonalak alkotják. Amennyiben ezek az abroncs kerületi középvonalára, azaz a koronavonalra átlósan helyezkednek el, akkor diagonális, ha pedig merőlegesen, akkor radiál abroncsról beszélünk. A ‘70-es évekre tehető az acélkordnak, mint szerkezeti anyagnak az elterjedése. Az abroncsmintázat 1910 körül alakul ki. Innentől az abroncsok futófelületén különböző mintázatokkal találkozunk. Kialakulásának célja a gépjármű és az út közötti tökéletesebb erőátvitel és a vízelvezetés.

A gumiabroncsoknál a mintázat ugyanannyit nyom a latba, mint az embereknél az arc. A mintázat befolyásolja a gumiabroncs viselkedését a különböző útviszonyoknál, száraz, de főképp nedves, vizes, havas és jeges úton. Továbbá az abroncsoknál keltett zaj jelentős forrása. A futó mintázata pozitív mintaelemekből és negatív mintaárkokból áll. Marketing szempontból is kimagasló fontosságú, hiszen a mintázat felel az abroncs külső megjelenéséért, vagyis ez az ami igazán sokat nyom a latba. A vásárlók ugyanis nem vesznek meg valamit csak azért mert hasznos, csak akkor, ha jól is néz ki.

Az utóbbi évtizedekben az autóiparral párhuzamosan hatalmas fejlődésen ment keresztül a gumiabroncs-ipar is. Előrelépések történtek anyag-felhasználat, technológia/gyártás területén, valamint a számítógépes modellezés itt is teljesen új kapukat nyitott meg.

A gumi teszi az abroncsot, vagy az abroncs teszi a gumit?

Minden gumi felhasználás közül a gumiabroncs szerepe a legjelentősebb, hiszen az összes motorizált forgalom ezen fut világszerte. A gumi a tulajdonságok olyan kombinációjával rendelkezik abronccsá születése közben, amit ezen a módon semmilyen más alapanyag nem egyesít. Hiszen egyszerre rugalmas, ellenálló és széles tartományban hőálló is. Szilárdsághordozói révén pedig igazi csúcstechnikás termékké válik.

Elfogultság nélkül állíthatjuk, hogy gumik közt az abroncs a király, ezzel vissza is kanyarodnék az amerikai egyetem primer kutatásához, melyben a gumi szó hallatán a gumiabroncs előkelő helyen végez az emberi agy gondolattársításai között.

Források: Dr. Tóth Imre: Az abroncsok legfontosabb szerkezeti anyaga a gumi

bhpgumi.hu
kosar icon
Gumiabroncs WEBSHOP

tyre-test.org Gumiabroncs tesztek,
vélemények valós
felhasználóktól
tire icon tyre background

gumi-b2b.hu/platform Magyarország legnagyobb
gumiabroncs platformja
tire icon tyre background

Töltse le applikációnkat!

Google Play ikon
Google Play ikon

Önnek ajánljuk