26.08.2011 09:31
1

Dlaczego opony się starzeją?

Autor: opony.com.pl
Opony z czasem starzeją się, stają się bardziej kruche i mniej odporne na uszkodzenia. Dlaczego tak się dzieje i jak spowolnić ten proces? Przeczytaj artykuł i dowiedz się więcej.

Opony składają się wielu różnych mieszanek gumowych i materiałów, nadających im odpowiednie właściwości. Jednak wraz z przebiegiem procesów starzenia te właściwości użytkowe mogą się zmieniać. Dzieje się to zarówno w czasie eksploatacji jak i magazynowania.

Co do zasady zmiany zachodzące w czasie eksploatacji postępują zdecydowanie szybciej niż w czasie składowania we właściwych warunkach. Jeden rok magazynowania odpowiada mniej więcej trzem tygodniom normalnego użytkowania, lub nawet jednemu tygodniowi w przypadku jazdy na zaniżonym ciśnieniu.

Na tempo i zakres zmian wpływ mogą mieć różne czynniki wśród, których możemy wymienić:

-klimat,
-temperatura,
-wilgotność,
-sposób użytkowania,
-obciążenie,
-naprężenia,
-prędkość,
-ciśnienie,
-działalność różnego rodzaju czynników i substancji szkodliwych.

Pod względem zachodzących procesów chemicznych możemy wyróżnić cztery procesy, które opiszemy w dalszej części artykułu.

składowanie opon na dworzu
Opon przeznaczonych do dalszego użytkowania nie należy składować na dworzu.

Atak ozonowy

Pomimo tego, że zawartość ozonu w atmosferze jest stosunkowo mała (średnio kilka stumilionowych części), wchodzi on szybko i skutecznie w reakcję z elastomerami używanymi w mieszankach gumowych. Ozon nie ma dużej zdolności wnikania głęboko w materiał. Reakcja zachodzi więc na powierzchni do głębokości rzędy 20 µm, jednak wraz z naprężeniami występującymi w czasie składowania, a zwłaszcza w czasie użytkowania prowadzi do powstania charakterystycznych pęknięć o ostrym kształcie, odsłaniających sukcesywnie nowe warstwy materiału, który następnie poddawany jest dalszemu atakowi. Pęknięcia postępują zaskakująco szybko. Potrafią pogłębić się nawet o 1 mm w ciągu dwóch tygodni ekspozycji na powietrzu atmosferycznym, o normalnej zawartości ozonu. Atak ozonowy jest potencjalnie dużym problemem w przypadku boków opon, gdzie naprężenia i odkształcenia są duże zarówno w czasie składowania jak i użytkowania.

W celu ograniczenia tego zjawiska od mieszanek gumowych dodaje się antyozonanty utrudniające wchodzenie w reakcję molekułom mieszanki i ozonowi. Mieszanki o dużej zawartości kauczuków naturalnych są bardziej wrażliwe na ataki ozonowe niż te oparte na kauczukach syntetycznych.

starzenie opon na boku
Procesy starzenia opon najczęściej są widoczne na ich bokach.

Utlenianie opon

Kolejnym powodem starzenia jest utlenianie gumy, czyli reakcja z tlenem zawartym w powietrzu. Utlenianie nie powoduje bezpośrednio pęknięć jak ma to miejsce w przypadku ataku ozonowego, materiał jednak staje się kruchy i następnie pęka pod wpływem ugięć. Co do zasady utlenianie przebiega wolniej niż atak ozonowy, gdyż tlen musi wniknąć na pewną głębokość przed wejściem w reakcję. W wysokich temperaturach proces ten przybiera na tempie i zmiany, jakie w umiarkowanych warunkach trwałyby parę lat, mogą mieć miejsce w przeciągu kilkunastu godzin. Pod względem chemicznym mamy do czynienia z dołączeniem do sieci cząsteczek grupy tlenowej i powstaniem nowych połączeń cząsteczkowych między sąsiednimi molekułami. W wyniku utleniania guma staje się twardsza i bardziej krucha.

Podatność danej mieszanki na utlenianie określana jest w czasie testów laboratoryjnych. Próbki są rozciągane i podgrzewane do różnych temperatur zwykle z zakresu 70 stopni Celsjusza do 130 stopni Celsjusza. Inną metodą określenia wrażliwości mieszanki na utlenianie jest wystawienie próbek gumy na ekspozycję w podwyższonej temperaturze na różne okresy czasu i następnie pomiar siły rozciągającej i rozciągliwości w temperaturze pokojowej. Zwykle uznaje się, że odporność na utlenianie jest dobra, gdy zmiana siły rozciągającej nie jest większa niż 20%, a rozciągliwość nie zmniejszy się o więcej niż 30% względem wartości początkowej, po okresie 7 dni w temperaturze 70 stopni Celsjusza oraz 22 godzinach w 100 stopniach Celsjusza.

Badania dowodzą, że wzrost temperatury o 10 stopni Celsjusza powoduje dwukrotny wzrost tempa utleniania. Widzimy, więc że wysoka temperatura jest groźnym wrogiem gumy. Podobnie zresztą jak zbyt niskie temperatury, zbliżające się do temperatury zeszklenia danej mieszanki (Tg).

starzenie opony w rowkach bieżnika
Efekt starzenia opon jest także widoczny w rowkach bieżnika.

Fotodegradacja opon

Wpływ na zmiany w strukturze gumy ma też światło słoneczne i promieniowanie ultrafioletowe. Fotodegradacja powoduje zrywanie łańcuchów cząsteczkowych zarówno w mieszankach z kauczuków naturalnych jak i syntetycznych. Nadmierna podatność na fotodegradację może być spowodowana zachwianiem poziomu sadzy w składzie mieszanki.

Przewulkanizowanie opon

Pewnie części z Was wyda się to dziwne, ale wulkanizacja nie kończy się w momencie, gdy opona opuszcza formę wulkanizacyjną. Wulkanizacja trwa dalej, aż do momentu naturalnego wychłodzenia opony. Również w sytuacji występowania znacznie podwyższonej temperatury może dochodzić do zjawiska przewulkanizowania. W konsekwencji opony składowane i używane w wysokich temperaturach mogą stawać się twardsze lub (!) bardziej miękkie (zjawisko rewersji termicznej). Te procesy są konsekwencją zaawansowanych reakcji zachodzących pomiędzy molekułami elastomerów, istniejącymi połączeniami cząsteczkowymi, siarką, aktywatorami i akceleratorami wulkanizacji.

starzenie opony
Procesy starzenia opon można spowolnić prawidłowo przechowując i użytkując opony.

Starzenie opon - jak ograniczyć ten proces?

Oglądając opony nie jest łatwo jednoznacznie stwierdzić, które ze zjawisk miało decydujący wpływ na degradację ich stanu, gdyż efekty tych procesów są stosunkowo podobne do siebie i zwykle występują one jednocześnie, w tym samym czasie. W tym celu konieczna jest dogłębna analiza warunków przechowywania i użytkowania. Aby uniknąć konieczności przeprowadzania takiej analizy starajmy się przestrzegać kilku poniższych wskazówek:

1. W czasie przechowywania:

- chroń opony przed promieniowaniem UV, deformacjami, wilgocią,
- unikaj składowania w temperaturach niższych niż 10 stopni Celsjusza i wyższych niż 30 stopni Celsjusza,

2. W czasie eksploatacji:

- regularnie sprawdzaj ciśnienie powietrza w oponach, aby nie dopuścić do jazdy na zaniżonym ciśnieniu i w konsekwencji przegrzania,
- korzystaj z profesjonalnej oceny stanu ogumienia,
- na bieżąco dbaj o dobry stan opon (stosuj odpowiednie kosmetyki i środki ochronne).


Komentarze