绿胎的发展及其推广应用

文 王梦蛟

绿胎的发展及其推广应用

文 王梦蛟

一方面，轮胎企业对所需制造技术、原材料、生产工艺和产品性能等一些基本知识缺乏研究，制造成本较高，又加之缺乏有效的检测手段和评价、认证、监管机构，导致产品质量较差。另一方面，绿胎的价格又通常高于传统轮胎，车主和运输企业对绿胎的性能及其社会经济效益缺乏了解。

什么是绿胎

所谓绿胎是过去二十多年来世界上开发的节能、减排、有利于环保的新一代汽车轮胎。米其林在1992年推出了称之为“绿胎”的第一代环保节能胎( “Energy”tires)并标以GREENX，此后GREENX成为一种节能轮胎的标志。该类轮胎的胎面胶是用细粒子二氧化硅（俗称白炭黑）加偶联剂作填料制造的。与传统轮胎相比，其特点是滚动阻力低，抗湿滑和抗冰雪滑动性能好，而耐磨性也不差。

绿胎的应用极大地降低了车辆行驶所需的能耗。实际上，白炭黑在轮胎中作为主要填料的深入研究在德国始于上世纪 70 年代初，并因1973年的石油危机而加速。因为在制造轮胎胶料中的主要填料炭黑的原料主要来自石油，而制造白炭黑的主要原料为石英砂。Wolff 等人曾报告在胎面胶中使用白炭黑并加偶联剂取代炭黑时，轮胎滚动阻力可以大大降低而无损耐磨性能，具有节油和降低二氧化碳排放的双重优点。米其林曾在上海花旗集团大厦、柏林 Park Inn宾馆正门、巴黎埃菲尔铁塔附近及纽约时代广场安装了巨型“绿色计数器”。据统计，至2008 年，米其林绿胎对全世界汽车总计节省燃油约90亿升，减少二氧化碳排放量为2300万吨，即每一秒钟节省燃油约44升，减少二氧化碳排放 110千克以上。

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由于轮胎的滚动阻力、抗湿滑性能及噪声对车辆行驶的节能减排、环保、安全及使用寿命有直接影响，欧盟带头于 2009 年制定了“欧洲轮胎标签法”，并于 2012年11月1日开始执行。标签法对轮胎质量的某些指标，诸如滚动阻力、抗湿滑性能、噪声等优劣作了分级，要求在轮胎标签上标明某些性能等，这一方面能促进轮胎公司产品质量的提高，也有助于使用者对轮胎的选择。2016 年我国采用与欧洲相同的标准，也制定了相应的标签法（见表1和表2）。

如果将过去二十年 C 级以下的绿胎称为普通“绿胎”的话，滚动阻力B级以上的轮胎可称之为“绿胎+”。怡维怡橡胶研究院在建院初期与赛轮轮胎公司合作，于2011年冬制造了我国第一批双B胎，即滚动阻力和抗湿滑性能均达到B级，并于2012年初通过了西班牙Idiada认证，其耐磨性能也达到了普通轮胎的水平。目前“绿胎+”已进行了多次室内、室外及道路试验，并已投入批量生产。与绿胎相比，“绿胎+”的滚动阻力进一步下降，耐磨性能大幅度提高。

虽然绿胎在国际上出现已有二十多年，但在我国尚处于产品导入阶段。由于绿胎进入我国市场的时间较晚，其概念并未普及，一方面，轮胎企业对所需制造技术、原材料、生产工艺和产品性能等一些基本知识缺乏研究，制造成本较高，又加之缺乏有效的检测手段和评价、认证、监管机构，导致产品质量较差。而另一方面，绿胎的价格又通常高于传统轮胎，车主和运输企业对绿胎的性能及其社会经济效益缺乏了解。因此，绿胎在我国的推广应用困难较大。

绿胎的社会经济效益

首先，轮胎原材料的低碳化。制造传统轮胎的胶料中使用的填料基本上是炭黑，其重量约为整个胶料的30%以上。而制造炭黑的原料油皆为来自于石油和煤焦油的烃类物质。对于轮胎胎面胶炭黑而言，每生产一吨填料，需要原料油1.8～2.3吨。而炭黑的制造过程会产生大量二氧化碳、氮和硫的氧化物，对于大气的污染较为严重。在绿胎的生产中，胎面胶的填料则以细粒子沉淀法白炭黑为主。它是用非碳工艺制造的，其主要原料来自石英砂。生产一辆乘用车四条轮胎胶所需白炭黑排放的二氧化碳量约为2.4千克，但当车辆使用滚动阻力为B级的“绿胎+”时，行驶10万公里二氧化碳的排放可减少1.3 吨。

其次，降低轮胎的滚动阻力，节省燃油和降低二氧化碳的排放。目前我国乘用车胎的滚动阻力水平大部分仍处于G级及G级以下水平。据报道，我国2016年的轮胎销量为2.95亿条，如果这些轮胎由G级升至C级，节油量每年为325亿升，燃油费节省1947亿元。如果由G级升至B级，每年节油量则为413亿升，油费节省2478 亿元。对于乘用车胎来讲，滚动阻力由G级升至B级或C级，每辆乘用车的二氧化碳排放可以降低1.1吨或1.3吨。按前面所计算的2016年我国内销的轮胎数量，我国每年少排放7896万吨或9594万吨二氧化碳。降低滚动阻力也可以通过降低轮胎行使温度的机理改善轮胎的耐磨性能，从而减少大气中细颗粒物质的产生。

此外，降低轮胎的滚动阻力，可以增加轮胎的翻新率，延长轮胎使用寿命，减少废旧轮胎的处理。应该指出，轮胎的翻新直接影响着废旧轮胎的产生。由于我国汽车销售量和保有量的迅速增加，加之我国轮胎的质量不高，致使大量废旧轮胎的产生，其数量已超过世界的 20%，已经形成另类“黑色污染”源并引起了国家的重视。国家已经提出了从源头减少废物的产生，实现由末端治理向污染预防和生产全过程控制转变，开发轮胎翻新再制造先进技术，推行轮胎翻新先进技术保障体系建设，实施产品质量监控管理，确保翻新轮胎的产品质量等指示。提高轮胎质量，采用绿胎生产技术，降低轮胎滚动阻力的同时降低轮胎生热，减少轮胎的非正常损坏，提高轮胎翻新率，是从源头减少废旧轮胎产生的最有效措施。

第三，提高抗滑性能的社会效益。抗湿滑性能车辆在湿滑路上行驶时，由于水的润滑作用，轮胎与路面之间的摩擦力大大下降。轮胎在湿路面上的摩擦力直接影响到车辆的刹车性能及操纵特性。因此提高轮胎的抗湿滑性能是保证行车安全的重要手段。高级别抗湿滑轮胎将使行车安全性大大提高。

第四，改善耐磨性能的社会经济效益。提高耐磨性能可增加轮胎的寿命、降低交通运输成本、降低橡胶原料的消耗、减少废旧轮胎的处理。其经济效益是不言而喻的。如前所述，耐磨性能的提高也可降低大气中细颗粒物质的形成，改善大气质量。因为轮胎磨耗形成的细颗粒物质能在较长时间内飘浮在大气中。必须指出，为降低滚动阻力有多种方法，如降低填料用量、采用低比表面积填料和填料并用体系、在天然胶胎面胶中加入大量白炭黑、采用胶乳-白炭黑共沉母胶、加入某些添加剂等。但这些方法均以牺牲轮胎耐磨性能为代价换取低滚动阻力。这不但影响轮胎的使用寿命和增加大气污染，也会产生更多的废胎。

“绿胎+”与绿胎及传统炭黑轮胎性能的比较。性能以指数表示,越高越好。

第五，降低车辆行驶噪音。绿胎可降低轮胎行驶中产生的噪音 （与普通轮胎相比降低了1dB），“绿胎+”也保留了这一优点。

如何使绿胎在中国跑起来

绿胎在提高轮胎质量、降低滚动阻力、改善轮胎抗湿滑性能等方面的功能是明确的。过去二十余年，在世界上，尤其在欧洲，人们逐渐认识到绿胎的发展对于节省能源、减少二氧化碳排放、降低粉尘产生、减缓或者降低大气污染、增加行车安全所起的重要作用，绿胎的制造和市场发展很快。近年来，我国一些轮胎企业迫于国外轮胎标签法和市场的压力开始试制和生产绿胎，但发展十分缓慢。而个别外国轮胎公司制造的绿胎开始进入中国市场，但产品少人问津。其原因不外是制造商成本和利润的制约及用户对新产品缺乏认识。

从用户角度来看，绿胎的经济效益和社会效益难以短期彰显，而市场价格较普通胎相差较大。譬如，目前固铂（Cooper）公司在市场上有一规格为205/55R16 轮胎 ECO-C1，其滚动阻力和抗湿滑性能据称均为B级，市场价为475元/条，而同规格的普通胎为 329元/条，两者相差146元。从经济上讲，前者节省的 840 元燃油费可以再买近两条胎，即用户使用ECO-C1胎时不但购胎的费用得以返还，还可赚 365 元。而从行车安全上看，在湿路面上紧急停车时，用ECO-C1轮胎的刹车距离较普通胎缩短了15米。假若下雨天用普通胎产生的车毁人亡的事故可能由于使用绿胎得以避免，但用户并不知是绿胎救了他的命。也就是说用户对优质胎的社会经济效益难以感知，但他清楚地看到轮胎售价的差别。中国化工报曾报道绿色轮胎的单价比传统轮胎要高10%-30%，由于制造技术和原材料要求比现有轮胎要高，企业生产成本要提高15%左右，因此生产厂对开发制造绿胎的积极性并不是很高。

绿胎的低滚动阻力和高抗湿滑性能的节能减排及行车安全的社会经济效益是实实在在的。使绿胎跑起来，必须由政府推动。目前绿胎在欧洲推广的速度是全世界最快的。这一方面是由于欧盟各国和民众对环境保护和绿色运动的重视，另一方面，政府对轮胎准入市场的最低滚动阻力作出限定的同时，也规定凡达到C类以上等级的轮胎均获得欧盟各国财政奖励。

我们虽然可以效仿欧盟的办法来加速绿胎的发展，但根据我国轮胎工业的具体情况，设置准入市场销售的最低滚动阻力容易，由政府财政奖励所需资金筹集却不易。解决办法之一是国家设立“绿胎奖励基金”，基金的筹集采取“取之于斯，用之于斯”的方法：既然绿胎的主要经济效益来自节省燃油，可以用客户节省的燃油支出作为绿胎的财政奖励基金。

绿胎的推广使用对于轮胎用户而言，可以提高行车的安全性；对于轮胎生产企业，可以增加销售利润；对国家及社会，可以节省能源，减少二氧化碳排放及细颗粒物质的产生，降低行车事故，减少废旧轮胎的处理，减少橡胶材料的消耗，增加就业岗位。除使轮胎用户、生产企业和国家实现三赢外，由于轮胎监测及检测机构的建立，也将大大提高我国轮胎的制造水平。

（作者系国家橡胶与轮胎工程技术研究中心首席科学家、怡维怡橡胶研究院院长）