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Articoli - Archivio

01/09/2016
SI FA PRESTO A DIRE TELA…

Struttura

 

Dei materiali tessili impiegati nei pneumatici si parla poco, ma la tecnologia in gioco è rimarchevole

Massimo Clarke

Nei primi decenni del motorismo la tecnologia ha compiuto grandi passi in avanti in vari settori. Sono cambiati il disegno e il dimensionamento dei principali componenti, sono migliorati i materiali, le lavorazioni e i trattamenti, come pure i sistemi di accensione, i lubrificanti e i carburanti. Nel campo dei pneumatici, anche se i volumi di produzione sono diventati rapidamente ingenti e le industrie hanno assunto dimensioni ragguardevoli, per lungo tempo la situazione non ha però subito cambiamenti davvero importanti, in particolare per quanto riguarda i materiali tessili, costituenti fondamentali della “struttura portante”, cioè la carcassa. Fino alla seconda metà degli anni Trenta la scena è stata totalmente dominata dal cotone, come avveniva già all’inizio del secolo. Poi sono apparsi, all’inizio relativamente in sordina, l’acciaio e il rayon. Quest’ultimo è un derivato dalla cellulosa dalle eccellenti caratteristiche, prodotto in varie tipologie, che ben presto ha soppiantato completamente il cotone e che tuttora ha importanti applicazioni nel nostro settore.

Sul finire degli anni Quaranta, mentre diventava disponibile commercialmente il nylon, sono apparsi i pneumatici radiali e l’acciaio ha iniziato a essere impiegato per le loro cinture. La sua notevole rigidezza e la sua elevata resistenza meccanica consentivano infatti di impartire la massima stabilità alla zona del pneumatico subito sotto il battistrada. I primi anni Sessanta hanno visto l’entrata in scena, per quanto riguarda i materiali tessili utilizzati nella fabbricazione dei pneumatici, del poliestere, materiale sintetico polimerico largamente impiegato in un gran numero di settori. Risalgono a poco prima della metà del decennio successivo i primi esempi di utilizzazione delle fibre aramidiche (quella di gran lunga più nota è conosciuta col nome depositato di Kevlar). L’evoluzione è andata avanti e ha rapidamente portato alla comparsa di nuove generazioni di rayon e di poliestere.

Oggi vengono fondamentalmente impiegati un materiale metallico (l’acciaio) e fibre tessili appartenenti a quattro distinti gruppi. Per quanto riguarda queste ultime, si parte da filamenti che vengono avvolti in lieve misura a formare gli yarns, i quali a loro volta subiscono un avvolgimento ben più spinto (e in senso opposto!) per costituire i cords, ossia le funicelle che in seguito, opportunamente disposte e unite a una matrice elastomerica, vanno a formare le tele o le cinture dei pneumatici. Una soluzione oggi largamente impiegata per le autovetture prevede una carcassa di poliestere abbinata a una cintura in acciaio. Grazie alla sua ridotta densità, che consente di ottenere coperture dal peso contenuto in rapporto alle dimensioni, e alle buone caratteristiche meccaniche, il nylon ha una apprezzabile diffusione. Il rayon sta vivendo una nuova giovinezza sui pneumatici per vetture di altissime prestazioni. Anche se le cinture dei radiali sono nella maggior parte dei casi in acciaio, non mancano quelle in fibra aramidica.

Il poliestere oggi ha una notevole diffusione per via della buona resistenza meccanica, della notevole rigidezza e del costo contenuto. Non è però adatto ad applicazioni particolarmente gravose in quanto le sue proprietà subiscono un drastico peggioramento alle temperature elevate (che vengono appunto raggiunte in tali tipi di impiego). Il rayon, che nel corso della sua storia ha visto aumentare in misura assai cospicua le sue caratteristiche meccaniche, può invece lavorare a temperature anche piuttosto alte ma ha un costo decisamente superiore. Il nylon 66, cioè il tipo più largamente utilizzato tra quelli di tali fibre poliammidiche, ha una rigidezza relativamente modesta ma ha una eccellente resistenza a impatto, una buona resistenza a trazione e consente di realizzare carcasse robuste e leggere; trova ampio impiego nei pneumatici per veicoli industriali e per uso aeronautico. La fibra aramidica, infine, ha un elevato carico di rottura, una considerevole rigidezza e una buona resistenza alle alte temperature. Ha però un costo molto elevato che ne limita fortemente l’utilizzazione. Trova applicazioni nelle cinture di alcuni pneumatici per veicoli da competizione e per aeromobili.

I cords impiegati per le tele della carcassa devono avere caratteristiche tali da assicurare una grande stabilità dimensionale, una elevata durata (derivante in larga misura da una grande resistenza a fatica e da una ridotta generazione di calore durante il funzionamento del veicolo) e un ottima adesione alla gomma. Devono avere una buona resistenza a trazione e una elevata rigidezza, unitamente a una grande resilienza.

Il procedimento produttivo inizia con la filatura, che si effettua con tecniche differenti: melt spinning (da materiale fuso) per nylon e poliestere e wet solution spinning (con solventi) per il rayon e le fibre aramidiche, che hanno una temperatura di fusione più elevata. I fili uniti in yarns vengono poi avvolti per ottenere i cords (da 6 a 12 giri per pollice indicativamente). Segue la realizzazione delle tele, che si effettua disponendo i cords paralleli uno all’altro e distanziandoli in maniera uniforme. Critica è l’unione alla gomma, per ottenere la quale si utilizzano appositi adesivi, che devono penetrare adeguatamente nei cords e “bagnare” correttamente le fibre che li costituiscono. L’applicazione in genere viene effettuata per immersione (con i cords rilassati per agevolare la penetrazione), seguita da “cottura”, ovvero asciugatura e polimerizzazione, e da tensionamento a caldo.

L’acciaio, materiale principe assieme alla fibra aramidica per quanto riguarda le cinture dei radiali, viene ridotto in fili con un diametro dell’ordine di 0,15 – 0,40 mm, che vengono poi uniti e avvolti a formare gli strands e quindi i cords. In genere si impiegano acciai ad alto tenore di carbonio (0,65 – 0,95%). Per agevolare l’adesione alla gomma e per assicurare una buona protezione nei confronti della corrosione, i fili vengono elettroplaccati prima con rame e quindi con zinco; un successivo trattamento determina una interdiffusione metallica con formazione di uno strato superficiale di ottone avente uno spessore inferiore al micron. 

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