Surface Technology and Tribology (STT)

De wrijving in het contactvlak tussen band en weg is het gevolg van zowel adhesie tussen rubber en asfalt als het lokaal ploegen van de stenen van het wegdek door het rubber ten gevolge van locale slip. De rolweerstand is voornamelijk het gevolg van hysterese verliezen (visco-elastisch deformerende band). Het modelleren van de wrijving in het band-weg contact is één van de onderwerpen waaraan binnen de Surface Technology and Tribology groep wordt gewerkt. Om contact tussen rubber en asfalt goed te kunnen modelleren zijn de materiaaleigenschappen van beide media nodig. Echter, aangezien contact plaatsvindt op het oppervlak, zijn hier vooral de materiaal eigenschappen in de oppervlaktelaag van belang en deze kunnen als gevolg van vervorming en veroudering aanzienlijk verschillen van de bulkmateriaal eigenschappen. De oppervlakte eigenschappen bepalen mede de hoogte van de wrijving en de slijtage.

 

Door middel van experimenten op bijvoorbeeld een pin-op-schijf wrijvingstester kan de invloed en grootte van zowel adhesie als ploegen op de wrijving worden onderzocht. Dit wordt gedaan door gebruik te maken van een stenen kogel die in contact komt met een rubberen schijf of een rubberen kogel die tegen een stenen schijf wordt gedrukt. Afhankelijk van de deformatie en deformatiesnelheid varieert de wrijving.

 

Naast het modelleren van de wrijving vindt er ook onderzoek plaats naar de slijtage van de band en het wegdek. Per jaar wordt binnen Nederland alleen al door personenauto’s circa 5.000 m3 rubber versleten. Zeer open asfalt (ZOAB) vertoont hoge slijtage (rafelen) in bochten en bij op- en afritten, als gevolg van verhoogde wrijving (versnellen en vertragen). De slijtage modellen zijn gebaseerd op scheurvorming en scheurgroei. Door de wrijving zal de maximale spanning in het materiaal aan het oppervlak concentreren. Een gevormde scheur zal vanaf het oppervlak het materiaal ingroeien en uiteindelijk leiden tot uitbrokkelen van materiaal.

 

Vorming van oppervlaktelaag op rubber

Afb: Vorming van oppervlaktelaag op rubber