綠胎的發展及其推廣應用

文 王夢蛟

綠胎的發展及其推廣應用

文 王夢蛟

一方面，輪胎企業對所需制造技術、原材料、生產工藝和產品性能等一些基本知識缺乏研究，制造成本較高，又加之缺乏有效的檢測手段和評價、認證、監管機構，導致產品質量較差。另一方面，綠胎的價格又通常高于傳統輪胎，車主和運輸企業對綠胎的性能及其社會經濟效益缺乏了解。

什么是綠胎

所謂綠胎是過去二十多年來世界上開發的節能、減排、有利于環保的新一代汽車輪胎。米其林在1992年推出了稱之為“綠胎”的第一代環保節能胎( “Energy”tires)并標以GREENX，此后GREENX成為一種節能輪胎的標志。該類輪胎的胎面膠是用細粒子二氧化硅（俗稱白炭黑）加偶聯劑作填料制造的。與傳統輪胎相比，其特點是滾動阻力低，抗濕滑和抗冰雪滑動性能好，而耐磨性也不差。

綠胎的應用極大地降低了車輛行駛所需的能耗。實際上，白炭黑在輪胎中作為主要填料的深入研究在德國始于上世紀 70 年代初，并因1973年的石油危機而加速。因為在制造輪胎膠料中的主要填料炭黑的原料主要來自石油，而制造白炭黑的主要原料為石英砂。Wolff 等人曾報告在胎面膠中使用白炭黑并加偶聯劑取代炭黑時，輪胎滾動阻力可以大大降低而無損耐磨性能，具有節油和降低二氧化碳排放的雙重優點。米其林曾在上海花旗集團大廈、柏林 Park Inn賓館正門、巴黎埃菲爾鐵塔附近及紐約時代廣場安裝了巨型“綠色計數器”。據統計，至2008 年，米其林綠胎對全世界汽車總計節省燃油約90億升，減少二氧化碳排放量為2300萬噸，即每一秒鐘節省燃油約44升，減少二氧化碳排放 110千克以上。

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由于輪胎的滾動阻力、抗濕滑性能及噪聲對車輛行駛的節能減排、環保、安全及使用壽命有直接影響，歐盟帶頭于 2009 年制定了“歐洲輪胎標簽法”，并于 2012年11月1日開始執行。標簽法對輪胎質量的某些指標，諸如滾動阻力、抗濕滑性能、噪聲等優劣作了分級，要求在輪胎標簽上標明某些性能等，這一方面能促進輪胎公司產品質量的提高，也有助于使用者對輪胎的選擇。2016 年我國采用與歐洲相同的標準，也制定了相應的標簽法（見表1和表2）。

如果將過去二十年 C 級以下的綠胎稱為普通“綠胎”的話，滾動阻力B級以上的輪胎可稱之為“綠胎+”。怡維怡橡膠研究院在建院初期與賽輪輪胎公司合作，于2011年冬制造了我國第一批雙B胎，即滾動阻力和抗濕滑性能均達到B級，并于2012年初通過了西班牙Idiada認證，其耐磨性能也達到了普通輪胎的水平。目前“綠胎+”已進行了多次室內、室外及道路試驗，并已投入批量生產。與綠胎相比，“綠胎+”的滾動阻力進一步下降，耐磨性能大幅度提高。

雖然綠胎在國際上出現已有二十多年，但在我國尚處于產品導入階段。由于綠胎進入我國市場的時間較晚，其概念并未普及，一方面，輪胎企業對所需制造技術、原材料、生產工藝和產品性能等一些基本知識缺乏研究，制造成本較高，又加之缺乏有效的檢測手段和評價、認證、監管機構，導致產品質量較差。而另一方面，綠胎的價格又通常高于傳統輪胎，車主和運輸企業對綠胎的性能及其社會經濟效益缺乏了解。因此，綠胎在我國的推廣應用困難較大。

綠胎的社會經濟效益

首先，輪胎原材料的低碳化。制造傳統輪胎的膠料中使用的填料基本上是炭黑，其重量約為整個膠料的30%以上。而制造炭黑的原料油皆為來自于石油和煤焦油的烴類物質。對于輪胎胎面膠炭黑而言，每生產一噸填料，需要原料油1.8～2.3噸。而炭黑的制造過程會產生大量二氧化碳、氮和硫的氧化物，對于大氣的污染較為嚴重。在綠胎的生產中，胎面膠的填料則以細粒子沉淀法白炭黑為主。它是用非碳工藝制造的，其主要原料來自石英砂。生產一輛乘用車四條輪胎膠所需白炭黑排放的二氧化碳量約為2.4千克，但當車輛使用滾動阻力為B級的“綠胎+”時，行駛10萬公里二氧化碳的排放可減少1.3 噸。

其次，降低輪胎的滾動阻力，節省燃油和降低二氧化碳的排放。目前我國乘用車胎的滾動阻力水平大部分仍處于G級及G級以下水平。據報道，我國2016年的輪胎銷量為2.95億條，如果這些輪胎由G級升至C級，節油量每年為325億升，燃油費節省1947億元。如果由G級升至B級，每年節油量則為413億升，油費節省2478 億元。對于乘用車胎來講，滾動阻力由G級升至B級或C級，每輛乘用車的二氧化碳排放可以降低1.1噸或1.3噸。按前面所計算的2016年我國內銷的輪胎數量，我國每年少排放7896萬噸或9594萬噸二氧化碳。降低滾動阻力也可以通過降低輪胎行使溫度的機理改善輪胎的耐磨性能，從而減少大氣中細顆粒物質的產生。

此外，降低輪胎的滾動阻力，可以增加輪胎的翻新率，延長輪胎使用壽命，減少廢舊輪胎的處理。應該指出，輪胎的翻新直接影響著廢舊輪胎的產生。由于我國汽車銷售量和保有量的迅速增加，加之我國輪胎的質量不高，致使大量廢舊輪胎的產生，其數量已超過世界的 20%，已經形成另類“黑色污染”源并引起了國家的重視。國家已經提出了從源頭減少廢物的產生，實現由末端治理向污染預防和生產全過程控制轉變，開發輪胎翻新再制造先進技術，推行輪胎翻新先進技術保障體系建設，實施產品質量監控管理，確保翻新輪胎的產品質量等指示。提高輪胎質量，采用綠胎生產技術，降低輪胎滾動阻力的同時降低輪胎生熱，減少輪胎的非正常損壞，提高輪胎翻新率，是從源頭減少廢舊輪胎產生的最有效措施。

第三，提高抗滑性能的社會效益。抗濕滑性能車輛在濕滑路上行駛時，由于水的潤滑作用，輪胎與路面之間的摩擦力大大下降。輪胎在濕路面上的摩擦力直接影響到車輛的剎車性能及操縱特性。因此提高輪胎的抗濕滑性能是保證行車安全的重要手段。高級別抗濕滑輪胎將使行車安全性大大提高。

第四，改善耐磨性能的社會經濟效益。提高耐磨性能可增加輪胎的壽命、降低交通運輸成本、降低橡膠原料的消耗、減少廢舊輪胎的處理。其經濟效益是不言而喻的。如前所述，耐磨性能的提高也可降低大氣中細顆粒物質的形成，改善大氣質量。因為輪胎磨耗形成的細顆粒物質能在較長時間內飄浮在大氣中。必須指出，為降低滾動阻力有多種方法，如降低填料用量、采用低比表面積填料和填料并用體系、在天然膠胎面膠中加入大量白炭黑、采用膠乳-白炭黑共沉母膠、加入某些添加劑等。但這些方法均以犧牲輪胎耐磨性能為代價換取低滾動阻力。這不但影響輪胎的使用壽命和增加大氣污染，也會產生更多的廢胎。

“綠胎+”與綠胎及傳統炭黑輪胎性能的比較。性能以指數表示,越高越好。

第五，降低車輛行駛噪音。綠胎可降低輪胎行駛中產生的噪音 （與普通輪胎相比降低了1dB），“綠胎+”也保留了這一優點。

如何使綠胎在中國跑起來

綠胎在提高輪胎質量、降低滾動阻力、改善輪胎抗濕滑性能等方面的功能是明確的。過去二十余年，在世界上，尤其在歐洲，人們逐漸認識到綠胎的發展對于節省能源、減少二氧化碳排放、降低粉塵產生、減緩或者降低大氣污染、增加行車安全所起的重要作用，綠胎的制造和市場發展很快。近年來，我國一些輪胎企業迫于國外輪胎標簽法和市場的壓力開始試制和生產綠胎，但發展十分緩慢。而個別外國輪胎公司制造的綠胎開始進入中國市場，但產品少人問津。其原因不外是制造商成本和利潤的制約及用戶對新產品缺乏認識。

從用戶角度來看，綠胎的經濟效益和社會效益難以短期彰顯，而市場價格較普通胎相差較大。譬如，目前固鉑（Cooper）公司在市場上有一規格為205/55R16 輪胎 ECO-C1，其滾動阻力和抗濕滑性能據稱均為B級，市場價為475元/條，而同規格的普通胎為 329元/條，兩者相差146元。從經濟上講，前者節省的 840 元燃油費可以再買近兩條胎，即用戶使用ECO-C1胎時不但購胎的費用得以返還，還可賺 365 元。而從行車安全上看，在濕路面上緊急停車時，用ECO-C1輪胎的剎車距離較普通胎縮短了15米。假若下雨天用普通胎產生的車毀人亡的事故可能由于使用綠胎得以避免，但用戶并不知是綠胎救了他的命。也就是說用戶對優質胎的社會經濟效益難以感知，但他清楚地看到輪胎售價的差別。中國化工報曾報道綠色輪胎的單價比傳統輪胎要高10%-30%，由于制造技術和原材料要求比現有輪胎要高，企業生產成本要提高15%左右，因此生產廠對開發制造綠胎的積極性并不是很高。

綠胎的低滾動阻力和高抗濕滑性能的節能減排及行車安全的社會經濟效益是實實在在的。使綠胎跑起來，必須由政府推動。目前綠胎在歐洲推廣的速度是全世界最快的。這一方面是由于歐盟各國和民眾對環境保護和綠色運動的重視，另一方面，政府對輪胎準入市場的最低滾動阻力作出限定的同時，也規定凡達到C類以上等級的輪胎均獲得歐盟各國財政獎勵。

我們雖然可以效仿歐盟的辦法來加速綠胎的發展，但根據我國輪胎工業的具體情況，設置準入市場銷售的最低滾動阻力容易，由政府財政獎勵所需資金籌集卻不易。解決辦法之一是國家設立“綠胎獎勵基金”，基金的籌集采取“取之于斯，用之于斯”的方法：既然綠胎的主要經濟效益來自節省燃油，可以用客戶節省的燃油支出作為綠胎的財政獎勵基金。

綠胎的推廣使用對于輪胎用戶而言，可以提高行車的安全性；對于輪胎生產企業，可以增加銷售利潤；對國家及社會，可以節省能源，減少二氧化碳排放及細顆粒物質的產生，降低行車事故，減少廢舊輪胎的處理，減少橡膠材料的消耗，增加就業崗位。除使輪胎用戶、生產企業和國家實現三贏外，由于輪胎監測及檢測機構的建立，也將大大提高我國輪胎的制造水平。

（作者系國家橡膠與輪胎工程技術研究中心首席科學家、怡維怡橡膠研究院院長）