Jak działają opony? Jak się je produkuje i co jest pod warstwą bieżnika? Jak o nie dbać i jak czytać oznaczenia? Zapraszamy do mega-poradnika!

Gumowe elementy opony

Podstawowym składnikiem opon jest guma, jednak każdy element opony składa się z innych jej rodzajów. Chemicznie guma to w uproszczeniu mieszanina kauczuku, sadzy, krzemionki, plastyfikatorów, katalizatorów i oczywiście siarki. Siarka jest kluczowa, bowiem to ona w procesie wulkanizacji powoduje powstanie wiązań chemicznych – mostków siarkowych (czerwone wiązania na rycinie), powodujących powstanie sieci wiązań między polimerami. To pozwala na uzyskanie bardzo trwałej i elastycznej struktury o odpowiednio ukształtowanej formie. Do czasu wulkanizacji guma ma postać plastyczną i daje się dowolnie formować, a dopiero poddanie wysokiej temperaturze pod ciśnieniem i w odpowiednim czasie nadaje jej ostateczny kształt. Właściwe proporcje wymienionych składników w mieszance gumowej nadają jej odpowiednie właściwości takie jak: elastyczność, trwałość, przyczepność. Do głównych elementów gumowych opony należą: bieżnik, boki, wypełniacz drutówki oraz wykładzina wewnętrzna.

Bieżnik

Bieżnik jest najciekawszym elementem gumowym. Jest to związane z mnogością funkcji jakie spełnia szczególnie w motocyklu, gdzie sposób pokonywania zakrętów wymusza niesamowitą precyzję wykonania. Bieżnik wytłaczany jest z kilku rodzajów mieszanek gumowych, aby zapewnić mu odpowiednie właściwości. Warstwa powierzchniowa bieżnika jest zrobiona z mieszanki gumowej o dość dużej twardości. To część bieżnika, którą opona styka się z nawierzchnia w jeździe na wprost, czyli w zwyczajnym drogowym użyciu zdecydowanie najczęściej. Warstwa bieżnikowa podpowierzchniowa jest warstwą składającą się z mieszanki o większej miękkości i przyczepności. Ma to na celu zwiększenie przyczepności szczególnie na mokrej nawierzchni podczas zużywania się bieżnika i zmniejszaniu głębokości rowków odprowadzających wodę. Należy również zwrócić uwagę na to, iż taka konstrukcja, co prawda zwiększa bezpieczeństwo, jednak jednocześnie powoduje, że powierzchnia bieżnika nie zużywa się równomiernie. Wierzchnie warstwy zużywają się wolniej niż warstwy wewnętrzne. Kolejne elementy to miniboki bieżnika znajdujące się w części barkowej opony. Są one zrobione z miękkiej mieszanki co ma zasadnicze znaczenie w odniesieniu do przyczepności w jeździe w zakrętach. Dolna podbieżnikowa warstwa bieżnika ma wysoką kleistość, co pozwala na idealne zespolenie elementów podczas konfekcjonowania opony. W bieżniku znajduje się jeszcze niewielki fragment zwany anteną. To specyficzny rodzaj mieszanki gumowej o dużej przewodności elektrycznej. W trakcie jazdy w wyniku tarcia wytwarzane są ładunki elektrostatyczne. Antena ma na celu uziemić je niwelując potencjał elektryczny.

Boki

Boki zrobione są z dwóch do trzech rodzajów mieszanki gumowej. Pierwsza styka się z minibokami bieżnika. Kolejne dochodzą do wypełniacza drutówki. Obecnie jest tendencja do produkcji opon nisko profilowych o bardzo wytrzymałych bokach. Takie opony są twarde i same nie amortyzują tak dobrze jak opony o wyższym profilu, za to dają świetną odpowiedź na ruchy kierownicą, co jest zasadnicze szczególnie przy szybkiej jeździe. Mocna konstrukcja boków w oponach bezdętkowych jest również bardzo ważna w przypadku awarii opony i utraty ciśnienia.

Wypełniacz drutówki

Wypełniacz drutówki wypełnia miejsce styku opony z felgą. Dodatkowo wraz drutówką determinuje rozmiar felgi oraz zapewnia oponie odpowiednią wytrzymałość na styku z obręczą.

Wykładzina wewnętrzna

Kolejnym elementem typowo gumowym w oponie jest wykładzina wewnętrzna, zrobiona z gumy butylowej o wysokiej szczelności. Znajduje się ona wewnątrz opony bezdętkowej, a jej konstrukcja pełni funkcję dętki i utrzymuje właściwe ciśnienie w opnie.

Wzmacniające elementy opony

Opony mają oprócz elementów typowo gumowych elementy wzmacniające, jak tekstylia i elementy metalowe. Przedstawimy tu typowe elementy, jednak w konstrukcjach wyczynowych stosowane są obecnie coraz nowocześniejsze materiały o technologii niemalże kosmicznej, jak kewlar czy włókna aramidowe. Należy tu nadmienić, iż wszystkie elementy opony, nawet te metalowe czy tekstylne są pokryte gumą. Jest to niezbędne i ma na celu jak najlepsze zespolenie elementów opony ze sobą, tak, aby nie zostawały miedzy nimi żadne wolne przestrzenie.

Osnowa

Osnowa to element tekstylny, głównie nylon lub wiskoza pokryte gumą. Jest to bardzo ważna część konstrukcyjna opony, przechodzi przez cały jej przekrój. To swego rodzaju zbrojenie opony i w dużej mierze jest odpowiedzialne za jej wytrzymałość. Każde rozejście się nitek osnowy może powodować wybrzuszenia na bokach opony i zmianę jej wytrzymałości i właściwości dynamicznych, co dyskwalifikuje ją do użycia. W większości dzisiejszych konstrukcji nitki osnowy są umieszczone radialnie tzn. prostopadle w stosunku do kierunku jazdy. Takie ułożenie włókien pozwala na uzyskanie większej sztywności opony. Istnieją również konstrukcje diagonalne, gdzie nitki osnowy przebiegają pod innym kątem niż kąt prosty w stosunku do kierunku jazdy. Ten typ konstrukcji ma mniejszą sztywność i większą elastyczność, przez co stosowany jest w oponach cruiserów czy motocykli off-roadowych. W oponach motocyklowych często stosowana jest więcej niż jedna warstwa osnowy.

Opasanie

Opasanie zwane również kordem stalowym składa się z plecionek drucianych powleczonych gumą. Odległości włókien stalowych są bardzo precyzyjnie ustalone dla każdej konstrukcji. Czasem stal jest zastępowana innym nowoczesnym materiałem syntetycznym, szczególnie w lekkich oponach sportowych. Opasanie znajduje się między osnową, a bieżnikiem i wzmacnia tą część opony. Najczęściej jest ułożona równolegle do kierunku jazdy pod kątem 0 stopni.

Drutówka

Drutówka to element wzmacniający znajdujący się w stopce opony i to ona determinuje cal opony. Ten element składa się z kilkunastu zwojów drutu stalowego powleczonych gumą. Całość dla wzmocnienia konstrukcji dodatkowo owinięte jest kleistą taśmą. Drutówka w zależności od potrzeby, ma w przekroju różny kształt i ilość zwojów. To zapewnia jej optymalną wytrzymałość w obszarze styku z felgą, a dodatkowo musi zapewnić możliwość sprawnego założenia opony na obręcz.

Produkcja opon

Opony przed wulkanizacją nazywamy oponami surowymi. Są one składane z wymienionych elementów na specjalnych maszynach konfekcyjnych. Na dedykowanych do rozmiaru bębnach nakładane są z niezwykłą precyzją kolejne materiały. Bardzo ważny jest obwodowy rozkład łączy poszczególnych materiałów oraz ich wielkość. Odpowiednie ich rozmieszczenie wpływa nie tylko na wytrzymałość opony, ale ma zasadnicze znaczenie dla rozkładu jej mas. Gdyby wszystkie łącza materiałów występowały w jednym miejscu, szanse na wyważenie opony właściwie malałyby do zera.

Precyzja nakładania materiałów jest niezwykle wysoka. To pozwala na idealne dopasowanie do siebie wszystkich elementów opony bez jakichkolwiek wolnych przestrzeni, które mogłyby powodować separację w oponie. Aby opona nie przywierała do formy przed wulkanizacją, pokrywana jest ona substancjami ułatwiającymi wyjęcie z formy. Najczęściej to silikony lub zawiesiny związków mineralnych. Substancje te niestety pozostają na wierzchu opon, dlatego bardzo ważne jest, aby na początku ich używania jeździć niezbyt ostro, bowiem łatwiej wtedy o uślizg . Po małym przebiegu silikony zostaną wytarte z opony i uzyska one pełną przyczepność.

Następnie opona surowa jest kierowana do formy wulkanizacyjnej. W formie w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, opona nabiera ostatecznego kształtu. Po wyciągnięciu opony z formy jest ona studzona, a następnie trymowana. W uznanych koncernach, 100% produkowanych opon kierowanych jest na działy kontroli końcowej. Tutaj każda opona oprócz kontroli wizualnej jest sprawdzana na bardzo precyzyjnych maszynach pod kątem jej balansu statycznego, dynamicznego, czy stożkowatości. Na oponie nanoszony jest po tych badaniach specjalny znak oznaczający najlżejsze miejsce na obwodzie – to miejsce w którym powinien znajdować się wentyl. Dzięki temu możemy maksymalnie obniżyć wagę odważników niezbędnych do wyważenia koła.

Każda opona ma na sobie kod, który pozwala prześledzić całą produkcję opony. Dodatkowo część produkcji kierowana jest na testy bieżne. To testy odbywające się na specjalnych bębnach o dużych, kilkumetrowych średnicach, które obracając się, imitują warunki drogowe. Testy te wykonywane są przy różnych ciśnieniach w oponach, pod różnym kątem natarcia opony, przy różnych temperaturach i prędkościach. Testy takie są niezwykle wnikliwie i dla losowo wybranych sztuk mogą trwać nawet kilka dni, co odpowiada dużym przebiegom drogowym. Wszystko po to, aby mieć pewność, że opona jest wykonana prawidłowo i przede wszystkim jest bezpieczna.

Oznaczenia na oponie

Na oponie możemy znaleźć sporą ilość informacji ważna dla nas – użytkowników. Informacje znajdują się na boku opony wg schematu.

1. Nazwa marki i zastrzeżony znak towarowy
2. Maksymalna ładowność (w np. kg) przy zalecanym ciśnieniu (PSI)
3. Nazwa linii produktów
4. Strzałka (wektor) – wskazuje zalecany kierunek obrotu opony odpowiedni do montażu na przedniej lub tylnej osi pojazdu.
5. Nominalna szerokość (mm)
6. Profil – stosunek szerokości do wysokości opony, tutaj: 80%. Ważna informacja: Profil nie jest określany w wartości procentowej, jeśli szerokość opony wyrażana jest w calach np.: 3,50 – 18
7. Kod konstrukcji opony :
„-” – opona diagonalna ; „B” – opona diagonalna z opasaniem, „R” – opona radialna
tutaj: 140/80 – 18 (opona diagonalna)
8. Nominalna średnica felgi wyrażona w calach
9. Kod indeks nośności – wskazuje dopuszczalne obciążenie opony
10. Kod indeks prędkości – wskazuje maksymalną prędkość roboczą opony
11. Oznaczenie – TT – TUBE TYPE opona wymaga zastosowania dętki. W przypadku oznaczenia TL – TUBELESS opona jest bezdętkowa, nie wymaga zastosowania dętki
12. Oznaczenie homologacji – zgodna z ECE R 75
13. Rodzaj wzoru bieżnika
14. DOT – Skrót od angielskiego „Department of Transportation“ . Oznacza, że opona jest zgodna z przepisami wydanymi przez Ministerstwo Transportu USA i Kanady
15. Data produkcji (tydzień i rok) np.: DOT 0707 to opona wyprodukowana w 7 tygodniu 2007 roku.

Czynności serwisowe

Pompowanie opon

Ciśnienie jakie powinniśmy mieć w naszym ogumieniu dokładnie określa producent. Należy trzymać się tych wartości, bowiem zapewniają one optymalne warunki pracy opony. Wartość ciśnienia w oponach należy sprawdzać regularnie. Najlepiej na zimnych oponach. Należy zwrócić uwagę, że niezmiernie niebezpieczne jest zbyt niskie ciśnienie. Powoduje ono nadmierne ugięcie się opony na boku w odcinku między felgą a nawierzchnią (jest to charakterystyczne bowiem bok jest wtedy niski i niezwykle wypukły). Natomiast w górnym położeniu bok ulega wyprostowaniu. Taka sytuacja (ugięcie – wyprostowanie) występuje wówczas dla każdego miejsca na boku opony z każdym obrotem koła. Nieustanne uginanie boku powoduje tarcie, to z kolei podnosi nadmiernie temperaturę. Wynikiem tego może być zniszczenie struktury opony, a w skrajnym przypadku nawet jej rozerwanie i spadnięcie z felgi w trakcie jazdy.

Czym pompować koła, sprężonym powietrzem czy azotem? W powietrzu azot to 78%, 21% to tlen, 1% to inne substancje jak choćby dwutlenek węgla czy wilgoć. Panują mity, iż tlen szybciej ucieka z opony i powoduje obniżenie ciśnienia. Nie znam doświadczeń potwierdzających taką tezę, natomiast tlen i azot to pierwiastki występujące w naturze w postaci cząsteczek dwuatomowych. Mają one niewielkie różnice w liczbie jak i masie atomowej, zatem pompowanie powietrzem nie powinno mieć wpływu na szybszą utratę ciśnienia w oponie. Istotnym czynnikiem mogą być natomiast te „inne substancje”, szczególnie wilgotność, czyli zawartość wody. Ciekawym zjawiskiem jest samo przejście wody ze stanu ciekłego w gazowy. Wartość energetyczna tego zjawiska wynosi 2252,5 kJ/kg. Energia ta wykorzystana zostaje na rozbicie powiązanych ze sobą cząsteczek wody w pojedyncze molekuły gazu, czyli następuje zwiększenie objętości przy przejściu w stan pary. Woda parując zwiększa swoją objętość aż 1650 razy. Fakt ten może mieć dla nas szczególne znaczenie, bowiem woda przy mocnym rozgrzaniu opony paruje znacznie szybciej, a przechodząc z fazy ciekłej w gazową, wielokrotnie zwiększa swoją objętość. To może powodować nagłe wzrosty ciśnienia. Zatem w normalnym codziennym użytkowaniu powinniśmy starać się pompować opony w jak najbardziej suchych warunkach. Jeśli korzystamy z kompresora znajdującego się w suchym pomieszczeniu, nie powinniśmy zauważyć różnicy między powietrzem, a azotem.

Naprawa opon

Naprawiać możemy opony z niewielkimi uszkodzeniami i to w obszarze bieżnika. Naprawa opon z uszkodzeniami na bokach, gdzie materiał jest najbardziej narażony na ugięcia, mija się z celem i ze względu na własne bezpieczeństwo właściwie dyskwalifikuje oponę do dalszego użycia.

Mamy wiele systemów naprawy – tradycyjna naprawa w profesjonalnym zakładzie wulkanizacyjnym, gumowe kołki, czy tuby z materiałem uszczelniającym pod ciśnieniem. Wszystkie one zdadzą egzamin, natomiast należy wziąć pod uwagę, że własnoręczne naprawy, a szczególnie użycie uszczelniających środków w sprayu, to metoda survivalowa umożliwiająca tylko dotarcie do celu. Sam środek bowiem rozlewa się w oponie zawsze trochę nierównomiernie, zmieniając trwale balans dynamiczny opony, co powoduje jej dyskwalifikację do dalszego użycia. W wielu krajach odchodzi się od napraw, w kierunku wymiany.

Wyważanie kół

Przy dzisiejszych osiągach motocykli jest to czynność absolutnie niezbędna. Dobrze ją wykonać w profesjonalnym warsztacie, gdzie można sprawdzić również balans dynamiczny kola nie tylko statyczny. Nowa markowa opona ma oznaczenie kolorowe (najczęściej kropka na boku) najlżejszego miejsca na obwodzie. W tym miejscu powinien zostać zamontowany wentyl, który tą masę zrównoważy. Na prostej feldze często w ogóle nie potrzebujemy obciążników do wyważenia, bowiem nowe opony mają tak wysoce dopracowaną jednorodność. Jeśli opona jest wykonana prawidłowo, obciążniki nie powinny być większe niż 10 – 15g. Jeśli jest inaczej, to może oznaczać mierną jakość wykonania lub przechowywania opony.

Przechowywanie opon

Guma opon motocyklowych jest bardziej narażona na promienie słoneczne niż guma opon samochodu schowanych w głębokich nadkolach. Ma to duże znaczenie, bowiem promieniowanie ultrafioletowe powoduje uszkodzenie wspomnianych wcześniej mostków siarkowych i zniszczenie struktury gumy. Kiedy zobaczymy na oponie, szczególnie w okolicy jej barku i boku pajęczynkę mikropęknięć, dyskwalifikuje to oponę do użycia. Także wszelkie chemikalia nie mają dobrego wpływu na gumę. Rozpuszczalniki organiczne, takie jak nawet paliwo, mogą uszkadzać strukturę gumy. Z tych powodów powinniśmy opony przechowywać w suchym i zacienionym pomieszczeniu – to zdecydowanie wpływa na trwałość opon. Jak dbasz, tak masz…

Jakie gumy kupować?

Odpowiedź banalna, ale jakże prawdziwa – jak najlepsze! Oczywiście zgodne ze specyfikacją przewidzianą dla naszego motocykla. Dzisiejsze opony motocyklowe to naprawdę bardzo skomplikowane i wysoko zaawansowane technologicznie produkty. Warto przy zakupie zawsze spojrzeć na DOT. Opona sprzedawana jako nowa nie powinna być starsza niż 5 lat. Oponę należy obejrzeć, przed zakupem zebrać o niej trochę opinii. Dobre gumy są naprawdę wykonywane z dużą precyzją i dbałością o szczegóły techniczne. To nie pozostaje bez wpływu na ich cenę. Jeśli przeliczysz koszt opon na kilometr jazdy, to nie jest już wielka kwota, dużo niższa od innych kosztów eksploatacyjnych. Jednak pamiętajmy, że to od opon w dużej mierze zależy nasze bezpieczeństwo, a co za tym idzie zdrowie i życie. Na tym nigdy nie warto oszczędzać!