Texture a diamante o texture a squame di pesce. Quali guanti sono migliori e quali scegliere?

La texture di un guanto monouso viene a volte trattata come un elemento di design. In realtà è un elemento costruttivo che decide se l'utensile resta in mano o cade a terra. Sul mercato competono due approcci principali: una rete di rombi, chiamata texture a diamante, e la texture a squame di pesce, cioè segmenti sovrapposti disposti come tegole. Di seguito la meccanica di ciò che accade al contatto tra guanto e oggetto, e perché la geometria del rombo risulta migliore.

La risposta breve

È migliore la texture a diamante. Offre una presa più sicura della texture a squame di pesce per tre motivi che derivano dalla meccanica del contatto. Primo, i suoi spigoli sono rivolti in tutte le direzioni, quindi la presa non dipende dalla direzione dello scivolamento, mentre la texture a squame di pesce ha un solo orientamento dominante. Secondo, i canali che si intersecano tra i rombi formano una via di fuga continua per il liquido, mentre i motivi basati su segmenti sovrapposti lo drenano in modo irregolare. Terzo, una fitta rete di piccole sporgenze offre più punti di contatto e una minore suscettibilità alla deformazione sotto carico rispetto a un motivo con una cella più grande e più rada.

Perché la resistenza del nitrile all'olio non risolve la questione della presa

Si tratta di due proprietà completamente diverse, e confonderle è l'errore più comune all'acquisto.

La resistenza chimica descrive se l'olio distruggerà il materiale e se lo attraverserà. La presa dipende da altro: da ciò che accade al sottile film di liquido intrappolato tra il guanto e l'oggetto. Quando questo film è continuo, le superfici smettono di toccarsi direttamente ed entriamo in uno stato di lubrificazione idrodinamica, in cui la resistenza d'attrito crolla. Un guanto può essere pienamente resistente all'olio e al tempo stesso del tutto inutile in una presa oleosa.

L'intera funzione della texture si riduce quindi a un compito: eliminare il liquido dalla zona di contatto e arrivare al contatto diretto tra materiale e oggetto. È lo stesso problema che negli pneumatici risolve il battistrada, e le stesse leggi della fisica.

Meccanismo primo: la direzione degli spigoli

La presa si basa su spigoli che oppongono resistenza al movimento relativo. Uno spigolo agisce nel modo più efficace quando è disposto perpendicolarmente alla direzione dello scivolamento, e perde efficacia quando è parallelo ad essa.

La letteratura brevettuale sui guanti con superficie di presa lo descrive direttamente: le sporgenze a forma di rombo garantiscono una buona presa in molte direzioni, perché gli spigoli rialzati sono rivolti in direzioni diverse e quindi, qualunque sia la direzione del contatto con l'oggetto, è di solito disponibile uno spigolo perpendicolare a tale direzione.

Qui sta il vantaggio fondamentale rispetto alla texture a squame di pesce. La texture a squame di pesce è un motivo direzionale, disposto come tegole, con segmenti sovrapposti in un'unica direzione. Una simile geometria funziona bene con lo scivolamento lungo l'asse del motivo e peggio con lo scivolamento trasversale. La mano al lavoro non tiene però l'oggetto su un solo asse: ruota una chiave, tira a sé, solleva, gira una bottiglia. Un motivo direzionale è ottimizzato per uno di questi movimenti, una rete di rombi per tutti insieme.

Meccanismo secondo: la continuità dei canali di drenaggio

Il secondo parametro è la via di fuga per il liquido. Conta non solo se il motivo ha avvallamenti, ma se questi avvallamenti si uniscono in una rete continua che conduce fuori dalla zona di pressione.

Nelle descrizioni dei brevetti è stato osservato che nei motivi basati principalmente su avvallamenti, nelle applicazioni a umido, il liquido si accumula tra l'oggetto e il guanto riempiendo quegli avvallamenti, e che per questo serve un motivo di sporgenze che offra al liquido una via di fuga da sotto la superficie di contatto. In un'altra descrizione si afferma che parte dei motivi utilizzati non crea canali continui che permettano di drenare in modo ordinato il liquido dalla superficie esterna del guanto in condizioni di bagnato.

Una rete di rombi è in questo senso una soluzione modello, perché è composta da due famiglie di scanalature parallele che si intersecano. Ogni punto della zona di contatto ha almeno due vie di deflusso indipendenti, e la rete è continua su tutta la superficie di presa. Nella texture a squame di pesce la scanalatura corre lungo il bordo di un segmento e termina dove inizia il segmento successivo, quindi la continuità è interrotta.

Meccanismo terzo: dimensione e densità della cella del motivo

Il terzo fattore è il meno evidente e, in pratica, il più importante in caso di forte pressione.

Nella letteratura brevettuale si descrive che i guanti con sporgenze relativamente grandi o con cella del motivo grande perdono forma sotto carico e che le celle più grandi e le sporgenze disposte in modo rado riducono il numero di punti di contatto, il che peggiora la capacità del guanto di trattenere l'oggetto. La soluzione indicata in queste descrizioni è una cella del motivo più piccola e più densa, che dà più punti di contatto fini con maggiore rigidità per unità di superficie, e quindi una superficie di contatto effettiva più alta e una forza d'attrito maggiore all'interfaccia guanto-oggetto. Si osserva inoltre che un maggior numero di lati dell'elemento del motivo e una maggiore superficie di contatto si traducono in un migliore attrito.

La texture a squame di pesce ha per natura un elemento più grande e più rado di una fitta rete di rombi. Sotto forte pressione, cioè proprio quando la presa serve di più, un segmento grande si piega e si appiattisce, e il suo spigolo smette di lavorare.

L'analogia con il battistrada che spiega tutto

Il modo più semplice per capire la differenza tra questi due motivi è guardare gli pneumatici. Uno pneumatico su strada bagnata perde non perché la gomma è scadente, ma perché tra essa e l'asfalto si mantiene uno strato d'acqua. Un battistrada ha un solo compito: eliminare quell'acqua abbastanza in fretta perché la gomma faccia in tempo a toccare il manto stradale. Per questo le scanalature sono continue, si intersecano e portano fuori dall'impronta di contatto, anziché finire alla cieca a metà.

Un guanto lavora in una configurazione identica, solo in scala minore e con olio o grasso al posto dell'acqua. Un motivo che crea avvallamenti chiusi si comporta come uno pneumatico con tasche al posto delle scanalature: l'acqua vi cade dentro e resta, formando un cuscino che separa le superfici. Un motivo che crea una rete passante di canali drena il liquido fuori dalla zona di pressione e ripristina il contatto diretto.

L'analogia mostra anche perché la direzionalità conta. Un battistrada direzionale si monta secondo la freccia, perché funziona solo in un orientamento. La mano non ha una freccia e non si può orientare rispetto all'oggetto, e la direzione dello scivolamento cambia a ogni movimento del polso.

Perché si può stabilire senza uno studio comparativo

Non esiste uno studio sottoposto a revisione paritaria che abbia misurato il coefficiente d'attrito di un guanto con rete di rombi rispetto a un guanto con texture a squame di pesce.

Una conclusione è tuttavia possibile a livello di meccanica, perché tutti e tre i fattori descritti agiscono nella stessa direzione e nessuno dipende dalla marca o dalla ricetta della mescola. La direzionalità degli spigoli deriva dalla geometria del motivo. La continuità dei canali deriva dalla topologia della rete. Il numero dei punti di contatto deriva dalla dimensione della cella. Sono grandezze che si possono leggere dal disegno stesso della superficie, senza laboratorio.

Chi vuole verificarlo da sé ha un semplice test da officina. Un tubo metallico o una bottiglia liscia, uno strato di olio motore e il tentativo di trattenere l'oggetto ruotando il polso in entrambi i sensi. Un motivo direzionale darà una resistenza nettamente diversa a seconda del verso di rotazione. Una rete di rombi si comporterà allo stesso modo in entrambi.

Perché una presa peggiore affatica la mano e non solo irrita

In uno studio sulla forza di presa all'interfaccia mano-impugnatura è stato dimostrato che la forza di serraggio varia in proporzione inversa al coefficiente d'attrito, indipendentemente dalla texture della superficie. In altre parole: minore è l'attrito, più forte deve stringere la persona per trattenere lo stesso oggetto. Nello stesso studio, quando su superfici di texture diversa sono stati applicati rivestimenti che uniformavano il coefficiente d'attrito, i profili della forza di presa erano quasi identici. A decidere è dunque l'attrito, non l'aspetto del motivo in sé.

Questo si traduce in qualcosa di concreto. Un guanto che trattiene peggio un oggetto bagnato impone una forza di serraggio più alta per tutto il turno. La conseguenza è affaticamento della mano e dell'avambraccio, calo della precisione a fine giornata e maggior rischio di sovraccarico nel lavoro ripetitivo. La texture non è quindi una questione di comfort, ma di carico sull'apparato muscolo-scheletrico.

Dove la differenza si vede subito

Nei lavori in cui la mano è coperta da un film di liquido e allo stesso tempo bisogna esercitare forza o ruotare un oggetto, il vantaggio della rete di rombi emerge subito.

In un'officina auto riguarda le chiavi e i pezzi coperti d'olio e lo svitamento dei componenti, cioè il movimento rotatorio, in cui la direzione dello scivolamento cambia continuamente. Nel detailing e nel lavaggio dei cerchi si aggiungono schiuma e prodotti chimici, che formano un film stabile sulla superficie. Nel lavoro con carne e grassi conta trattenere un pezzo grande e scivoloso con grande forza. Nella stampa a resina il problema è la piattaforma di lavoro scivolosa e i contenitori con alcol.

In ognuno di questi casi la presa fallisce non per il materiale del guanto, ma per la geometria della sua superficie.

Com'è nei guanti Gripzzly

I guanti Gripzzly hanno una texture a diamante su tutta la superficie di presa, cioè una fitta rete di rombi con canali che si intersecano, e non singole aree testurizzate sui polpastrelli.

Questo conta, perché la superficie di contatto con un oggetto raramente si limita alle punte delle dita. Quando si tiene una chiave, una bottiglia di prodotto, la piattaforma di una stampante o un pezzo di carne, lavora tutto l'interno del palmo e le superfici laterali delle dita. Una texture presente solo sui polpastrelli lascia liscia la parte più grande della zona di contatto, ed è proprio lì che si accumula il liquido.

La combinazione delle tre caratteristiche descritte sopra, cioè spigoli multidirezionali, rete continua di canali e cella del motivo fitta, è il motivo per cui i Gripzzly mantengono la presa su superfici bagnate, oleose e grasse meglio dei guanti con motivo direzionale. Non è l'effetto di un additivo chimico o di un rivestimento, ma della geometria della superficie, che funziona allo stesso modo nella prima e nell'ultima ora di lavoro.

Verdetto

La texture a diamante è migliore della texture a squame di pesce ovunque al contatto tra mano e oggetto compaiano acqua, olio, grasso, schiuma o prodotti chimici, e dunque nella stragrande maggioranza delle applicazioni da officina.

Il vantaggio non deriva da una singola caratteristica, ma dal fatto che tutti e tre i meccanismi che decidono la presa agiscono contemporaneamente a favore della rete di rombi. Gli spigoli rivolti in tutte le direzioni danno una presa indipendente dalla direzione dello scivolamento. Due famiglie di scanalature che si intersecano formano una rete continua che drena il liquido fuori dalla zona di pressione. Una cella del motivo più piccola e più fitta dà più punti di contatto e una minore flessione dell'elemento sotto carico.

La texture a squame di pesce non ha vantaggi in nessuno di questi tre punti. La sua direzionalità è un limite, non una funzione, e un segmento più grande e più rado peggiora sia il numero dei punti di contatto sia il comportamento sotto pressione. L'unica cosa che guadagna è un aspetto vistoso della superficie, che non si traduce nella meccanica della presa.

Per questo i guanti Gripzzly hanno una texture a diamante su tutta la superficie di presa, e non un motivo direzionale né una texture limitata ai polpastrelli.

Domande frequenti

In cosa differisce la texture a diamante dalla texture a squame di pesce?

Nella geometria dell'elemento e nella disposizione dei canali. La texture a diamante è una fitta rete di rombi con due famiglie di scanalature che si intersecano e spigoli rivolti in tutte le direzioni. La texture a squame di pesce è fatta di segmenti più grandi, sovrapposti, con un solo orientamento dominante, in cui i canali di drenaggio sono interrotti.

La texture conta nel lavoro a secco?

Meno. Su un oggetto asciutto e pulito l'attrito è sufficiente anche con una superficie liscia. La differenza cresce solo quando al contatto compaiono acqua, olio, grasso, schiuma o prodotti chimici, cioè nella maggior parte delle applicazioni reali da officina.

Bastano i polpastrelli testurizzati?

Per sollevare piccoli componenti sì. Per tenere un utensile, ruotare un elemento o sostenere un oggetto pesante no, perché allora lavora tutta la mano e non solo la punta delle dita.

Una texture più marcata peggiora la sensibilità?

Con motivi molto aggressivi e rilievo alto sì, ma allora il problema è l'altezza dell'elemento, non la sua forma. Una fitta rete di piccoli rombi migliora la presa mantenendo la sensibilità, perché il singolo elemento è piccolo.

Fonti

• Patent US 8,225,427, Glove with gripping surface(azione multidirezionale degli spigoli delle sporgenze a forma di rombo): uspto.gov

• Patent US 10,993,488, Glove with gripping projections(accumulo del liquido negli avvallamenti del motivo, influenza di dimensione e densità della cella del motivo sul numero dei punti di contatto): uspto.gov

• Patent US 12,727,633, Textured glove and a synthetic latex formulation for producing the same(continuità dei canali che drenano il liquido, numero di lati dell'elemento del motivo e attrito): uspto.gov

• Patent US 8,286,264, Ambidextrous glove(drenaggio dell'umidità dalla zona di contatto attraverso un motivo rialzato a rombi): uspto.gov

• Theoretical Analysis and Experimental Research of Surface Texture Hydrodynamic Lubrication, Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2022 (influenza della geometria della testurizzazione superficiale sul coefficiente d'attrito nella lubrificazione idrodinamica): link.springer.com

• Functional handgrip test to determine the coefficient of static friction at the hand/handle interface (variazione della forza di presa con l'inverso del coefficiente d'attrito, indipendentemente dalla texture della superficie): researchgate.net

• Norme citate nel testo: ISO 21420 (requisiti generali e destrezza), EN ISO 374-1 (resistenza chimica), EN 407 (protezione contro i rischi termici)