MR.BIG Sport

Gume na kotačima bicikla

Kada proizvođač guma stvara novi proizvod mora voditi računa o uravnoteženosti svih potrebnih osobina, odnosno, naglasiti one koje su karakteristične za pojedine modele guma. Najvažniji sastojak krajnje smjese, polimer daje osnovu za kemijske, fizikalne osobine.

Gume na biciklima, bez obzira na detalje, moraju ispuniti šest osnovnih zadataka kako bismo ih proglasili korisnim i dobrim proizvodima trebaju:

• Imati mali otpor kotrljanja kako bismo se vozili uz što je manje moguće gubitaka energije.
• Upijati neravnine i udarce koje nas očekuju na cestama i putevima.
• Podnositi težinu bicikla i vozača i to u dinamičkom smislu, dakle u vožnji.
• Omogućiti precizno upravljanje biciklom.
• Prenositi energiju uloženu u kretanje i kočenje bicikla, posebno u uvjetima mokre podloge.
• Sve procese obavljati što je duže moguće.

Suvremena industrija guma uglavnom se bavi mješavinama koje često smatra kućnim tajnama, ali uglavnom se radi o smjesama koje se sastoje od slijedećih komponenti, uz manje varijacije i razlike u količinskim odnosima.

Polimeri su najvažniji sastojak krajnje smjese, polimer daje osnovu za kemijske, fizikalne i oblikovne osobine. Razlikuju se prema kemijskim osobinama i stupnju viskoznosti.

Kod punila se najčešće rabi čađa za dobivanje crne gumene mase. Razlike u punilima tj. vrsti i veličini granula čađe mjenja fizikalne karakteristike kao i tvrdoću smjese. Ako se kao punilo koristi bijela glina ili neki drugi minerali, dobiti ćemo gumu u bojama ili bijelu gumu. Čvrstoća takvih guma je manja, a mješanje njih sa čađom smanjuje cijenu crne gume.

Antioksidanti se dodaju se kao zaštita od visokih temperatura tokom procesa izrade, apsorbiraju slobodne radikale i produžuju funkcionalni vijek gumenog proizvoda.

Antiozonanti su uglavnom vosak, štiti površinu gume u toku lijevanja i alatne obrade.

Razna ulja koriste se kao vezivo za ostale komponente smjese. Također, utječu na viskoznost smjese kako bi se lakše postupalo sa oblikovanjem smjese u alatima za lijevanje ili brizganje.

Ostali dodaci su sulfur, odnosno peroxid, kemijski dodaci koji omogućuju vulkaniziranje i održanje gumenih smjesa u željenoj formi.

Gume je sastavljena od četiri osnovne komponente koje odgovaraju na ključne zadatke, ali tako da svaka oslobađa puni potencijal slijedeće.

Tkanje, oplet, ili karkasa je osnovni, noseći dio gume izrađen uglavnom od najlonskih niti tkanih u mreže određene gustoće i debljine niti. O gustoći tkanja i debljine niti ovisi karakter vanjske gume: hoće li biti udobna ili tvrđa, hoće li podnositi velike pritiske ili će se kotrljati efikasno i pri nižim pritiscima itd. Tkanje se “puni” gumenom smjesom, što znači da je u mreži gušćih niti manje gume i obratno. Broj niti u tkanju varira od 30 do više od 200 na kvadratni inch (TPI), a izbor ovisi o potrebama pojedinog modela gume. Manji TPI znači ujedno i deblje niti i više gume unutar tkanja, a to znači robusniju gumu debljih stjenki, mahom podesniju za mtb ili gradsku upotrebu. Gušća mreža najlonskih niti podnosi veće pritiske i omogućava gumi da održi formu i pri graničnim opterećenjima, uz cijenu smanjene udobnosti.

Kod složivih guma čelična žica zamjenjena je kevlarskom niti koja održava opseg gume i fiksira je na obruču. Ona je obložena karkasom, tj. tkanjem i tankim slojem gume.

Varijacije u upotrebljenim materijalima su sve manje jer su opsežna ispitivanja na prvo mjesto dovela poliamid u zamjenu za kevlar koji je iznimno podizao otpornost kotrljanju u gumama.

Gazni sloj je najvažniji dio gume koji određuje prijanjanje, otpornost kotrljanju i trajnost gume. Ujedno, to je i dio gume koji joj određuje način upotrebe: on može imati različitu debljinu i nositi različite dezene.

Otpor kotrljanja gume u vožnji jednak je količini energije koja se utroši na deformaciju gume u dodiru sa tlom. Kada se guma deformira, stvara silu suprotnu kretanju bicikla i proporcionalnu vertikalnom opterećenju u toj plohi. Tako viđen koeficijent otpora kotrljanju ovisan je o pritisku u gumama, temperaturi, i prije svega – o izradi i konstrukciji gume.

Povećanje gustoće tkanja doprinosi boljem kotrljanju jer je omogućena manja masa gume zbog tanjih stjenki i smanjenom potrebom za gumenom masom. Sljedeći način smanjenja otpora kotrljanju je skraćenje vremena za povratak u prvobitni oblik deformirane gume. Izbor dezena koji optimizira oblik kontaktne plohe također poboljšava kotrljanje.

Vanjske gume su jedine veze između bicikla i ceste, odnosno terena. One prenose energiju koju vozač ulaže u kretanje bicikla, omogućuju upravljanje i kočenje. Kako bi sve to bilo moguće ostvariti uz najmanju potrošnju energije, a istovremeno uz maksimalnu sigurnost i preciznost, jasno je da je osobina prijanjanja gume uz podlogu od izuzetnog značaja.

Prijanjanje gume uz cestu ima dva fizikalna vida: adheziju – stvaranje molekularnih veza između gume i ceste i deformaciju – prilagodbu gume obliku podloge.

U uvjetima mokre ceste, molekularne veze gotovo nestaju, i prijanjanje gume uz cestu ovisno je jedino o mogućnosti gume da se idealno deformira i prilagodi obliku i teksturi podloge. Dapače, kako gume tako i npr. mokri asfalt gubi sposobnost molekularne veze, pa je osobina gume da se deformira jedini faktor koji dopušta nagibe u zavojima ili kočenje. Dakle, po kišnom vremenu, prijanjanje gume je znatno smanjeno i ovisi samo o kvaliteti gume na biciklu.

To je saznanje bilo osnovni pokretač stvaranja gumenih mješavina za gazne slojeve u svim uvjetima vožnje.

Veliki presjeci guma – zbog veće količine zraka u zračnicama su najjednostavniji način povećavanja udobnosti. Deblji sloj gume na gaznoj površini također podiže udobnost vožnje, ali cijena je utrošak energije vozača zbog povećanog otpora kotrljanju. Mekša gumena smjesa na gaznoj plohi može upiti vibracije, pogotovo na lošim cestama, ali će smanjiti trajnost gume. Na koncu, smanjenje pritiska u gumama može doprinijeti udobnosti, ali još više podići rizik od bušenja zbog polupraznih guma. Dakle, igra je komplicirana, udobnost košta.

Produžiti trajnost najbrže se može tako da se upotrijebi više gume, najprije na gaznom sloju, ali nužno i na bokovima, kako bi guma održala formu pri prosječnim pritiscima. Iako zvuči jednostavno, rezultat je teška i troma guma koja loše koči i teško ubrzava.

Rješenje je u optimiziranim karakteristikama i –nažalost – skupljim materijalima kojih se za iste osobine može upotrijebiti znatno manje.

Poboljšati zaštitu od bušenja možemo tako da podebljamo gazni sloj do te mjere da prodor oštrih predmeta ne dopre do zračnice. To je loš i skup način, i često je zamjenjen umetanjem jakih tkanja poliamida u karkasu. Poliamid utječe na otpornost kotrljanju u maloj mjeri, tako da je idealna i vrlo efikasna zaštita od bušenja.

U teoriji, tubeless sustav ima manji otpor kotrljanju od klasične kombinacije guma/zračnica. Oni se također mogu voziti pri nižim pritiscima zbog povećanja prijanjanja i udobnosti bez rizika od bušenja. Bicikl je pokretljiviji zbog lakših kotača jer nema zračnica. U praksi je stvar malo drugačija: tubeless gume su teže zbog vise upotrijebljene gume kako bi se postiglo očuvanje pritiska zraka u gumama. U tome se gotovo potpuno izgubi razlika u težini, uz povećanje otpora kotrljanja i povećanja krutosti gume. Također, kompliciranije su za održavanje i zamjenu, a i cijena im je viša od guma sa zračnicama.

Nije moguće proizvesti gumu koja će imati idealne sve osobine koje smo nabrojali. Ono što je moguće je proizvesti gumu koja će imati maksimiziranu jednu ili dvije osobine uz solidne vrijednosti ostalih osobina. To je i dovoljno, jer netko tko treba izuzetno brzu gumu rijetko će inzistitrati na najvećoj dugotrajnosti, a netko tko želi udobnu gumu nikada to ne spaja sa najmanjom mogućom potrošnjom energijom za vožnju.