La historia de los neumáticos ronda ya más de 150 años.

El primero en patentar en 1845 la idea de un neumático con cámara de aire fue R. W. Thomson de Aberdeen. Su invento no despertó gran interés. En 1888, John Boyd Dunlop de manera independiente inventó un neumático con cámara de aire. El neumático pronto se convirtió en un elemento inseparable de vehículos mecánicos. Otros pioneros eminentes en el campo de la construcción de neumáticos fueron también André y Édouard Michelin. A inicios del siglo XX, al compás con el desarrollo de la motorización, el uso de los neumáticos en vehículos de turismo y carga se volvió común.

Planta de fabricación en Dębica, Polonia, 1939.

El típico neumático consta de diferentes elementos básicos:

  • Banda de rodadura: la parte del neumático que hace contacto con el suelo, su elemento vital, responsable de la adherencia al pavimento
  • Talón: la parte del neumático formada por un núcleo no extensible, envuelto en capas de alambres en torno de la llanta
  • Lateral: la parte del neumático localizada entre la banda de rodadura y el talón
  • Cinturón: capa de telas debajo de la banda de rodadura con cuerdas dispuestas a lo largo de la línea central de la banda de rodadura que ancla el cuerpo de la carcasa
  • Carcasa: formada, junto con el talón, por cuerdas cubiertas de caucho, constituye el armazón del neumático.

La carcasa es el elemento que soporta casi todas las cargas, tanto las dinámicas como las estáticas. Por ello, la calidad del neumático depende de la construcción de su carcasa.

En la fabricación de neumáticos se utilizan diferentes materias primas, incluyendo distintos tipos de caucho, cordones, negro de carbón, alambres de acero y sustancias oleosas. El proceso de fabricación de neumáticos inicia con mezclar los cauchos con aceites especiales, negro de carbón, antioxidantes, aceleradores y otros aditivos. La fórmula determina las propiedades del producto y es guardada en secreto por cada fabricante. El resultado final de esta etapa es la mezcla de caucho.

El caucho influye en la elasticidad del neumático y, por consiguiente, su adherencia. Desgraciadamente, se desgasta muy rápido y no tolera bien las temperaturas bajas (por debajo de 5-7 grados suele endurecer excesivamente). Hasta los años 20, el caucho era casi el único componente utilizado en la producción de neumáticos que, a su vez, solían desgastarse tras una rodadura de 3-4 mil kilómetros. Los fabricantes empezaron a buscar otras soluciones que prolongasen la vida útil del neumático. Era cuando empezaron a agregar a la mezcla el negro de carbón, ingrediente que no sólo la endureció sino también le aportó su color negro.

Con al descubrimiento de Metzeler de los 70, la inclusión de la sílice en la mezcla mejoró la adherencia y la vida útil del neumático. La sílice resiste muy bien las temperaturas bajas sin perder su elasticidad, razón por la cual la proporción de este elemento es mayor en la fabricación de neumáticos de invierno.

El diseño de cada neumático es un compromiso entre su vida útil y su adherencia. Hasta hoy no se ha logrado fabricar una mezcla que preservara sus propiedades a nivel óptimo en temperaturas tanto por arriba como por debajo del cero, ni una banda de rodadura que no sólo evacuase el agua, el barro y la nieve sino también garantizara una excelente adherencia al asfalto o suelo helado.

Para dar un ejemplo: con los neumáticos de verano rodamos en seco o en mojado. Para garantizar una buena adherencia al circular en seco, el elemento más importante es una adecuada mezcla de caucho, y el dibujo de la banda de rodadura juega aquí un papel secundario. Mientras que para la segunda variante, al rodar en mojado, es al revés: lo más vital es una banda de rodadura bien perfilada. En el caso de los neumáticos de invierno: al circular en nieve, el dibujo de la banda de rodadura es más importante, mientras que en presencia de hielo más crucial es la composición de la mezcla.

Lo mismo ocurre al analizar la relación entre el confort de conducción (bajo nivel de ruido) y la adherencia. Aquí lo importante es emplear la mezcla de dos componentes. Cuando los elementos que hacen contacto con el suelo (conocidos como CAPE) son blandos y cuando los elementos de la base de la banda de rodadura (BASE) que no están en contacto directo con el suelo, son duros – tenemos una buena adherencia, pero a un nivel de confort bajo. En una situación contraria tendremos mayor confort de conducción (bajo nivel de ruido), pero la adherencia estará mucho peor. Al diseñar un modelo del neumático siempre se sacrifican unas prestaciones a costa de otras.

La segunda etapa de la fabricación de neumáticos comprende la elaboración de los elementos del neumático en bruto: la carcasa, el cinturón, la cara de la banda de rodadura, los flancos, el revestimiento interior de goma, la película de refuerzo, el relleno. La banda de rodadura, los flancos y el relleno se elaboran a partir de diferentes tipos de mezclas de goma en el proceso de extrusión. El perfil de la plantilla, junto con adecuadas condiciones de temperatura y presión, determina la forma del elemento bruto.

Planta de producción de Continental, hoy.

La preparación de los componentes de tejido-goma y acero-goma se realiza a través del proceso de calandrado. Los cordones, es decir – los tejidos técnicos, se recubren a ambos lados con una delgada película de la mezcla de caucho de composición especial. La superficie de telas se reviste con sustancias que garantizarán una buena unión con el caucho. Los cordones textiles se impregnan con un sistema adhesivo compuesto de látex y resinas, mientras que las fibras de acero y los alambres se revisten de bronce o latón.

Después los cordones, ya revestidos de caucho, se cortan en anchos y ángulos apropiados. Este material servirá para construir la parte portante del neumático - la carcasa, o para el cinturón que asegurará la rigidez de la cara del neumático. Una vez cubierto de caucho, el alambre de acero se arrolla en anillos de diámetro apropiado y, una vez incorporado en el neumático, se asienta en la llanta.

Cada semiproducto utilizado en la construcción del neumático en bruto cumple con las normas estipuladas en la documentación tecnológica y de construcción. Dependiendo del tipo de maquinaria, este proceso puede constar de una o dos etapas.

La primera etapa comprende el ensamblaje de los alambres con el relleno en la capa de cordones con revestimiento interior que sirve de cámara de aire, después se posicionan los laterales del neumático. En este molde se coloca el cinturón de acero (un cordón de acero con revestimiento de caucho, formado por dos capas con hilos transposicionados). La distribución de las capas determina las prestaciones del neumático.

La siguiente etapa es la vulcanización. El neumático en bruto se recubre de líquidos que prevendrán su adhesión al molde o la membrana. Bajo efecto de temperatura, a través de diferentes reacciones químicas, las mezclas de gomas se convierten en un cuerpo de propiedades homogéneas – un caucho que mantendrá su elasticidad en un amplio rango de temperaturas. La vulcanización se lleva a cabo en prensas con moldes que están provistos de membranas de goma y divididos en segmentos o en dos partes, y allí se introducen diferentes agentes vulcanizadores. El neumático en bruto se coloca sobre la membrana, la prensa se cierra. La presión y temperatura altas dentro de la membrana hacen que el neumático en bruto “rellene” el perfil del molde. Este proceso requiere de cierto tiempo de calentamiento, además de temperatura y presión adecuadas. La forma externa del neumático y el dibujo de la banda de rodadura dependen del molde de vulcanización que se haya utilizado.

La etapa final comprende la inspección técnica del producto final.

Así se fabrica el 80% de los neumáticos disponibles en el mercado. Las plantas de fabricación de neumáticos difieren entre sí en cuanto al nivel de automatización de las respectivas etapas de producción.