Vi har fått kritisk tilbakemelding på kortartikkelen om at trykk (og friksjon) kan skape varme som smelter isens toppsjikt og smører det, slik at veigrepet kan reduseres.
Bildet øverst: På bildet tester Continental en Mustang med de nye piggfrie. (Foto: Continental)
Av Stein Bekkevold
Hovedpoenget er at trykk skaper varme, slik er fysikkens lover. Og varme kan smelte isens toppsjikt slik at den blir glattere. Men artikkelen handlet bare om personbiler, tyngre kjøretøyer er sikkert utsatt for andre krefter mellom dekk og underlag.
Bakgrunn
Det er, ifølge forskning hos dekkprodusent Continental, termodynamikk på mikronivå som bestemmer hvor godt veigrep piggfri gummi har på is og hardpakket snø. Gummihjul som ruller på is blir varme av eltingen. Denne varmen, pluss varme fra arbeidet/rullefriksjonen mellom is og hjul, gjør gjerne at et tynt toppsjikt i isen smelter og blir en (overraskende) seig sørpe som kan minne om lim.
Det skal være gummiens arbeid med å skjære seg gjennom hinnen som gjør at dekket får feste – festet oppstår med skjærkreftene som trenger gjennom hinnen mellom gummi og underlag.
I tillegg oppstår kohesjon – mellom atomer og molekyler – når hjulet ruller der smeltevæsken er fjernet; gummien skaper tørrfriksjon. Summen av dette gjør at piggfrie dekk ofte kan ha godt grep på vintervei, om ikke hastigheten er så høy at glidningen hindrer gummi og is i å bygge opp skjærkreftene.
Litt mer
Professor B Wies ledet utviklingsavdelingen hos Continental, og var aktiv i utviklingen av piggfrie vinterdekk. Han har tidligere forklart media hvorfor piggfrie dekk kan ha grep på is, og utdyper i en avhandling (An Analytical Thermodynamic Approach to Friction of Rubber on Ice) at grepet kommer av summen av adhesjon, kohesjon og viskøs friksjon (dvs skjærkrefter) i det trykkpåkjente området mellom gummi, vannhinne og is.
Det vil også oppstå krefter som kommer av gummiens hysterese, som er evnen den har til å sende tilbake til veien det arbeid som oppstår når gummien eltes mot underlaget. Motsatt vil kreftene suges opp i hjulet og bli til varme/varmgang, rullemotstand og slitasje.
I avhandlingen er det beregnet hvilke krefter som oppstår, og beregningene stemmer godt med resultatene fra laboratoriene. Avhandlingen handler om personbildekk.
Termodynamikk og kohesjon gjør at du kan bruke piggfrie dekk. Dette er noe mange bileiere har erfart. Uansett plikter du å sørge for godt nok grep, med piggfritt, piggdekk og/eller piggkjetting. Sånn er lovverket. Det er ulovlig å ta sjansen på at det går bra.
Gummiteknikk
Det som gjør piggfrie dekk bra, er ifølge Wies deres mykhet. Gummien må være myk så dekket får stor kontaktflate. Dette fikk de ikke alltid med de gamle stive vinterhjulene – som var stive bl.a. for å holde på den tidens pigger, så forskerne hos Viking i Askim, Gislaved (Sverige) og Continental ville utforske piggfrie, mykere vintergummi.
Her fikk de visstnok hjelp av flyindustrien, som lenge hadde lett etter mykere gummi for vinterbruk.
På 1990-tallet så forskerne at Hoffman & Harries alt i 1909 fikk patentert en syntetisk type gummi som var lik naturgummi (kautsjuk) i molekyl-oppbygning. Den var myk i kulde. Og den tålte bedre søl av olje og drivstoff, noe naturgummi kan ha problemer med. Og kunstig naturgummi – som Viking kalte den – var født. Dette var en myk plast (elastomer) som het cis.1,4.polyisopren. Nesten helt lik (med formel C8H16) er hovedtypen som nå brukes: styren-butadien-gummi SBR.
