Se pare că fiecare anvelopă de pe piață își prezintă noul „compus îmbunătățit cu silice”. Așteaptă, ce? Există nisip în anvelopele mele? Ce este vorba despre silice, care face atât de aparent magic încât literalmente fiecare producător de acolo are un fel de amestec de silice proprietar în cauciucul lor? Și de ce orice fabricant de anvelope trebuie să-și păstreze amestecul un secret ceva mai strâns păzit decât codurile nucleare?

Dacă faceți vreo cercetare cu privire la silice ca aditiv pentru anvelope, primul lucru pe care îl puteți găsi este că fiecare sursă de informații de pe interwebs vă va spune ceva diferit. Silica crește rezistența la uzură, dar scade aderenta. Silica crește aderența, dar scade rezistența la uzură. Silica scade rezistența la rulare, dar necesită sângele fațelor. Genul ala de lucru. Lucrul despre silice este că, într-un mod de a vorbi, este magic. Silica are proprietăți care, atunci când este amestecat cu cauciucul anvelopelor, le permite inginerilor de anvelope să reducă rezistența la rulare, în timp ce crește aderenta, încălcând unele reguli care se credeau de neîntrerupt. Iată ce face silice și de ce există cu adevărat nisip în anvelopele tale, dar nu există sânge fain. Pentru asta este cornul de unicorn pudră …

Compusul de cauciuc specializat al unei anvelope este un amestec de multe materiale diferite, în special forme de cauciuc natural și cauciuc sintetic. Umpluturile sunt utilizate atât pentru a ajuta la legarea diferitelor cauciucuri, cât și pentru a crea diferite efecte în compusul rezultat, fie că înmuiați sau întăriți cauciucul. Aceste umpluturi includ materiale precum uleiuri petroliere și negru de carbon. Întrucât aceștia sunt poluanți majori, multe companii de anvelope au căutat modalități de a înlocui ambii aditivi cu ceva puțin mai ecologic.

Inginerii de anvelope au început mai întâi să experimenteze cu silica ca alternativă de umplere a cauciucului în anii '70, ca o modalitate de a încerca să scadă rezistența la rulare și să obțină un kilometraj mai bun din combustibil. La început au descoperit că adăugarea de silice scade cu siguranță rezistența la rulare, dar în detrimentul scăderii aderentei. Apoi au încercat un amestec de silice pură și o substanță numită silan, care este un hidrosilicat, sau silice cu hidrogen legat la acesta la nivel molecular. Asta a făcut trucul.

Pentru a înțelege efectele miraculoase ale amestecului silico-silan, trebuie să înțelegem că, de la dezvoltarea anvelopelor pneumatice, inginerii au trăit printr-o lege simplă și imuabilă - compușii anvelopelor moi capătă mai multă aderență, dar se poartă mai repede și au o rezistență mare la rulare, în timp ce compușii mai grei poartă mai lent și au o rezistență mai mică la rulare, dar obțin mai puțină aderență. Defecțiunile inevitabile pe care inginerii trebuie să le facă între prindere, rezistență la rulare și îmbrăcăminte de rulare sunt cunoscute sub numele de „triunghiul magic”. Echilibrarea corectă a acestor proprietăți pentru o anvelopă specifică a fost obiectivul fiecărui inginer care a amestecat vreodată un compus.

Problema se află în proprietatea fizică cunoscută sub numele de histerezis. Histereza este o măsurare a cantității de energie care se întoarce la un obiect atunci când se resimte o deformare. Un bun exemplu în acest sens este să vă imaginați că aruncați o Superball și un puc de hochei de pe înălțimi identice. Superballul recuperează aproape de înălțimea la care a fost aruncat, deoarece întoarce aproape toată energia din impactul cu solul. Aceasta este considerată histereză scăzută. Pe de altă parte, pucul de hochei abia a sărit deloc, pentru că pierde o mare cantitate de energie prin ne deformarea și revenirea. Aceasta este o histereză ridicată.

Cea mai mare parte a rezistenței la rulare a unei anvelope provine de la modul în care se deformează și se redresează pe măsură ce anvelopa se învârte sub sarcină, ceea ce este cunoscut ca o distorsiune de frecvență joasă. Dacă compusul de anvelope are histereză scăzută la frecvențe joase, acesta revine ca un arc și pierde mai puțină energie, ceea ce înseamnă o economie mai mare de combustibil. Pe de altă parte, prinderea anvelopelor este determinată de modul în care compusul de cauciuc se denatura în jurul denivelării suprafeței drumului, care este cunoscută sub numele de distorsiune de înaltă frecvență. Dacă anvelopa are o histereză ridicată la frecvențe ridicate, ea se conformează la golurile minuscule din drum, mai degrabă decât la „sărituri” și oferă o mai bună aderență.

Când inginerii de anvelope au început să folosească silica și silan împreună ca material de umplere, au ajuns să înțeleagă că compușii silico-silanici au redus cu siguranță rezistența la rulare, dar în opoziție completă cu triunghiul magic, au îmbunătățit aderenta, menținând uzura constantă. Cumva, utilizarea silanului permite cauciucului natural și cel sintetic să se lipească mult mai strâns la nivel molecular și produce un compus de cauciuc care are atât histereză scăzută la frecvențe joase, cât și histereză ridicată la frecvențe înalte, permițând inginerilor de anvelope să aibă literalmente ambele și mananca tortul lor. Triunghiul magic a fost suflat spre smithereens de compusul magic. Potrivit unui document în această problemă din revista „Lumea cauciucului:„ Folosirea siliceului poate duce la o reducere a rezistenței la rulare cu 20% și poate îmbunătăți performanța de alunecare umedă cu până la 15%, îmbunătățind substanțial distanțele de frânare la același timp."

De asemenea, Silica oferă avantaje substanțiale atunci când este folosită anvelopele de iarnă și pentru toate anotimpurile. Compușii silico-silanici rămân mult mai flexibili la temperaturi scăzute, ceea ce îi face ideali pentru compușii anvelopelor de iarnă și produc anvelope de iarnă cu rezistență scăzută la rulare cu aceeași rezistență miraculoasă la rezistență și la uzură. Împreună cu noile tehnici de tăiere a modelelor de sorbit, aceasta a produs o revoluție în industria anvelopelor care a distrus practic toate vechile reguli și a stabilit tot ce știam pe ureche.

Cealaltă problemă importantă de rezolvat cu compușii îmbunătățiți cu silice a fost dificultatea și prețul ridicat de a obține silicea pură din nisip pentru utilizarea în acești compuși. Se pare că Goodyear a făcut o descoperire în această zonă recent, prin a descoperi cum se poate deduce silica pură din cenușa cojilor de orez arse. Ce vor crede ei în continuare?