Za
21
10
2017

Kleven / adhesie

 

Adhesie of hechting is het verschijnsel waarbij de buitenste atomen van de rubbermoleculen in direct contact staan met de atomen van het wegdek. Een bekend voorbeeld van adhesie zie je in een glas met vloeistof. Waar het vloeistofoppervlak in aanraking komt met de glaswand zie je de vloeistof een beetje tegen de glaswand omhoog staan. Dit komt door de adhesie tussen de atomen in de vloeistof- en glasmoleculen. Deze atomen trekken elkaar aan; rubber "plakt" aan het wegdek.

 

Figuur 3. Adhesie door rekken en lostrekken van rubbermolecuulketens.

Bewerking naar: Ernst Joachim Schramm, Fakultät Physik der Universität Regensburg, Reibung von Elastomeren auf rauen Oberflächen und Beschreibung von Nassbremseigenschaften von PKW-Reifen, Dissertation, 2002

 

Door de beweging van het rubber over het wegdek worden de molecuulketens van het rubber uitgerekt en de atoombindingen gedeeltelijk losgetrokken. Na het lostrekken kunnen de molecuulketens zich samentrekken om zich vervolgens weer met andere atomen van het wegdek te verbinden. Dit periodiek spannen en ontspannen van de molecuulketens kost energie. Voor het gehele contactvlak resulteert een aan de bewegingsrichting tegengestelde kracht. De adhesiecomponent van de hechtingskracht bereikt een maximum bij een glijsnelheid van 0,03 tot 0,06 m/s of 0,1 tot 0,2 km/u. Boven deze optimale glijsnelheid neemt de adhesie snel af, zie de figuur hierna.

 

Figuur 4. Verloop van de hechting c.q. de hechtingscoëfficiënt met de glijsnelheid door adhesie c.q. hysterese

 

Een tweede belangrijke factor die de grootte van de adhesie bepaalt is de grootte van het contactvlak tussen rubber en wegdek. Het spreekt voor zich dat de adhesie varieert met het aantal rubbermoleculen dat aan het wegdek kan kleven. Adhesie is immers niets anders dan de optelsom van alle energieverliesjes door het “kleven” en weer lostrekken van elke afzonderlijke rubbermolecuulketen aan het wegdek. Met andere woorden: hoe meer rubbermoleculen aan het wegdek, hoe meer adhesie. Dus: hoe meer contact tussen bandrubber en wegdek, hoe meer adhesie en hoe meer hechting.

 

De grootte van het contactvlak tussen band en wegdek op zich geeft niet aan hoeveel rubber er daadwerkelijk contact heeft met het wegdek. Het aantal rubberdeeltjes dat adhesiecontact heeft met delen van het wegdek is veel minder dan je zou denken. Als we een deel van het contactvlak tussen band en wegdek onder een microscoop bekijken, zien we dat het bandrubber over de toppen van de oneffenheden in het wegdek ligt gedrapeerd, zie figuur 2 hiervoor. Het aantal rubbermoleculen dat contact heeft met het wegdek kun je in de eerste plaats vergroten door het wegdek op de juiste manier ruwheid te geven, zie onderdeel 5.2.2.3.

 

Figuur 5. Door verhoging van de temperatuur ‘vloeit’ het rubber beter. Het volgt de toppen en dalen van het wegdek beter. Er is meer contact tussen rubber en wegdek.

 

Een minstens zo belangrijke manier om dat te bereiken is het verhogen van de temperatuur van het rubber. Hierdoor wordt het rubber wat ‘vloeibaarder’ waardoor het dieper binnendringt in de dalen tussen de ruwheidstoppen van het wegdek. Het rubber plooit zich meer naar de vorm van die ruwheden. Hierdoor neemt het aantal rubberdelen dat contact heeft met het wegdek toe. Recht evenredig daarmee neemt de adhesie toe. Door de inwendige demping komt warmte vrij. Een van de zaken waarmee men het ontwerp van een band rekening houdt is dat bij het gebruik waarvoor de band ontworpen is, de inwendige demping zoveel warmte oplevert, dat de plooibaarheid van het rubber en daarmee de adhesie een maximum bereikt. Dit is een deel van de verklaring waarom een band eerst warm moet worden voordat hij de optimale grip levert.

 

Figuur 6. Door verhoging van de belasting (de druk) wordt het rubber meer in de dalen tussen de ruwheidstoppen van het wegdek gedrukt. Er is meer contact tussen rubber en wegdek.

 

Nog een manier om meer rubber aan het wegdek te krijgen is het verhogen van de belasting.
Let wel dat dit bij een motorfietsband niet gelijk op gaat met het vergroten van de belading van de motorfiets! Dat zal immers, zolang de bandspanning gelijk blijft, alleen maar leiden tot vergroting van het contactvlak tussen band en wegdek; de druk blijft immers gelijk. Extra belading van een motorfiets leidt slechts in bepaalde delen van het contactvlak en in geringe mate tot het hier bedoelde effect. 

 

Naar 5.2.2.2. Inwendige demping / hysterese

Update website

31 mei 2016

Nieuw: het rapport van het diepteonderzoek van Julie Brown naar ongevallen met motorfietsen is uit, zie 2.1.11. Julie Brown In-depth crash study

13 januari 2015

Nieuw: Diepteonderzoek door Penumaka naar menselijke fouten bij ongevallen tussen auto's en motorfietsen.

22 april 2014

Nieuw: 2.3.10. Elaine Hardy, Northern Ireland Motorcycle Fatality Report 2012, Indepth Study of 39 Motorcycle Collisions In Northern Ireland

4 maart 2014

Nog een nieuw diepteonderzoek naar motorongevallen in Australië: 2.1.12. Monash Universiteit.

4 maart 2014

Nieuw diepteonderzoek in Australië: 2.1.11. Julie Brown van NeuRA.