文 王夢(mèng)蛟

綠胎的發(fā)展及其推廣應(yīng)用

文 王夢(mèng)蛟

一方面，輪胎企業(yè)對(duì)所需制造技術(shù)、原材料、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品性能等一些基本知識(shí)缺乏研究，制造成本較高，又加之缺乏有效的檢測(cè)手段和評(píng)價(jià)、認(rèn)證、監(jiān)管機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量較差。另一方面，綠胎的價(jià)格又通常高于傳統(tǒng)輪胎，車(chē)主和運(yùn)輸企業(yè)對(duì)綠胎的性能及其社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益缺乏了解。

什么是綠胎

所謂綠胎是過(guò)去二十多年來(lái)世界上開(kāi)發(fā)的節(jié)能、減排、有利于環(huán)保的新一代汽車(chē)輪胎。米其林在1992年推出了稱(chēng)之為“綠胎”的第一代環(huán)保節(jié)能胎( “Energy”tires)并標(biāo)以GREENX，此后GREENX成為一種節(jié)能輪胎的標(biāo)志。該類(lèi)輪胎的胎面膠是用細(xì)粒子二氧化硅（俗稱(chēng)白炭黑）加偶聯(lián)劑作填料制造的。與傳統(tǒng)輪胎相比，其特點(diǎn)是滾動(dòng)阻力低，抗?jié)窕涂贡┗瑒?dòng)性能好，而耐磨性也不差。

綠胎的應(yīng)用極大地降低了車(chē)輛行駛所需的能耗。實(shí)際上，白炭黑在輪胎中作為主要填料的深入研究在德國(guó)始于上世紀(jì) 70 年代初，并因1973年的石油危機(jī)而加速。因?yàn)樵谥圃燧喬ツz料中的主要填料炭黑的原料主要來(lái)自石油，而制造白炭黑的主要原料為石英砂。Wolff 等人曾報(bào)告在胎面膠中使用白炭黑并加偶聯(lián)劑取代炭黑時(shí)，輪胎滾動(dòng)阻力可以大大降低而無(wú)損耐磨性能，具有節(jié)油和降低二氧化碳排放的雙重優(yōu)點(diǎn)。米其林曾在上?；ㄆ旒瘓F(tuán)大廈、柏林 Park Inn賓館正門(mén)、巴黎埃菲爾鐵塔附近及紐約時(shí)代廣場(chǎng)安裝了巨型“綠色計(jì)數(shù)器”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2008 年，米其林綠胎對(duì)全世界汽車(chē)總計(jì)節(jié)省燃油約90億升，減少二氧化碳排放量為2300萬(wàn)噸，即每一秒鐘節(jié)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(dòng)阻力、抗?jié)窕阅芗霸肼晫?duì)車(chē)輛行駛的節(jié)能減排、環(huán)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(biāo)簽法”，并于 2012年11月1日開(kāi)始執(zhí)行。標(biāo)簽法對(duì)輪胎質(zhì)量的某些指標(biāo)，諸如滾動(dòng)阻力、抗?jié)窕阅堋⒃肼暤葍?yōu)劣作了分級(jí)，要求在輪胎標(biāo)簽上標(biāo)明某些性能等，這一方面能促進(jìn)輪胎公司產(chǎn)品質(zhì)量的提高，也有助于使用者對(duì)輪胎的選擇。2016 年我國(guó)采用與歐洲相同的標(biāo)準(zhǔn)，也制定了相應(yīng)的標(biāo)簽法（見(jiàn)表1和表2）。

如果將過(guò)去二十年 C 級(jí)以下的綠胎稱(chēng)為普通“綠胎”的話，滾動(dòng)阻力B級(jí)以上的輪胎可稱(chēng)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(guó)第一批雙B胎，即滾動(dòng)阻力和抗?jié)窕阅芫_(dá)到B級(jí)，并于2012年初通過(guò)了西班牙Idiada認(rèn)證，其耐磨性能也達(dá)到了普通輪胎的水平。目前“綠胎+”已進(jìn)行了多次室內(nèi)、室外及道路試驗(yàn)，并已投入批量生產(chǎn)。與綠胎相比，“綠胎+”的滾動(dòng)阻力進(jìn)一步下降，耐磨性能大幅度提高。

雖然綠胎在國(guó)際上出現(xiàn)已有二十多年，但在我國(guó)尚處于產(chǎn)品導(dǎo)入階段。由于綠胎進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的時(shí)間較晚，其概念并未普及，一方面，輪胎企業(yè)對(duì)所需制造技術(shù)、原材料、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品性能等一些基本知識(shí)缺乏研究，制造成本較高，又加之缺乏有效的檢測(cè)手段和評(píng)價(jià)、認(rèn)證、監(jiān)管機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量較差。而另一方面，綠胎的價(jià)格又通常高于傳統(tǒng)輪胎，車(chē)主和運(yùn)輸企業(yè)對(duì)綠胎的性能及其社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益缺乏了解。因此，綠胎在我國(guó)的推廣應(yīng)用困難較大。

綠胎的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

首先，輪胎原材料的低碳化。制造傳統(tǒng)輪胎的膠料中使用的填料基本上是炭黑，其重量約為整個(gè)膠料的30%以上。而制造炭黑的原料油皆為來(lái)自于石油和煤焦油的烴類(lèi)物質(zhì)。對(duì)于輪胎胎面膠炭黑而言，每生產(chǎn)一噸填料，需要原料油1.8～2.3噸。而炭黑的制造過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳、氮和硫的氧化物，對(duì)于大氣的污染較為嚴(yán)重。在綠胎的生產(chǎn)中，胎面膠的填料則以細(xì)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(lái)自石英砂。生產(chǎn)一輛乘用車(chē)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(dāng)車(chē)輛使用滾動(dòng)阻力為B級(jí)的“綠胎+”時(shí)，行駛10萬(wàn)公里二氧化碳的排放可減少1.3 噸。

其次，降低輪胎的滾動(dòng)阻力，節(jié)省燃油和降低二氧化碳的排放。目前我國(guó)乘用車(chē)胎的滾動(dòng)阻力水平大部分仍處于G級(jí)及G級(jí)以下水平。據(jù)報(bào)道，我國(guó)2016年的輪胎銷(xiāo)量為2.95億條，如果這些輪胎由G級(jí)升至C級(jí)，節(jié)油量每年為325億升，燃油費(fèi)節(jié)省1947億元。如果由G級(jí)升至B級(jí)，每年節(jié)油量則為413億升，油費(fèi)節(jié)省2478 億元。對(duì)于乘用車(chē)胎來(lái)講，滾動(dòng)阻力由G級(jí)升至B級(jí)或C級(jí)，每輛乘用車(chē)的二氧化碳排放可以降低1.1噸或1.3噸。按前面所計(jì)算的2016年我國(guó)內(nèi)銷(xiāo)的輪胎數(shù)量，我國(guó)每年少排放7896萬(wàn)噸或9594萬(wàn)噸二氧化碳。降低滾動(dòng)阻力也可以通過(guò)降低輪胎行使溫度的機(jī)理改善輪胎的耐磨性能，從而減少大氣中細(xì)顆粒物質(zhì)的產(chǎn)生。

此外，降低輪胎的滾動(dòng)阻力，可以增加輪胎的翻新率，延長(zhǎng)輪胎使用壽命，減少?gòu)U舊輪胎的處理。應(yīng)該指出，輪胎的翻新直接影響著廢舊輪胎的產(chǎn)生。由于我國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)售量和保有量的迅速增加，加之我國(guó)輪胎的質(zhì)量不高，致使大量廢舊輪胎的產(chǎn)生，其數(shù)量已超過(guò)世界的 20%，已經(jīng)形成另類(lèi)“黑色污染”源并引起了國(guó)家的重視。國(guó)家已經(jīng)提出了從源頭減少?gòu)U物的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)由末端治理向污染預(yù)防和生產(chǎn)全過(guò)程控制轉(zhuǎn)變，開(kāi)發(fā)輪胎翻新再制造先進(jìn)技術(shù)，推行輪胎翻新先進(jìn)技術(shù)保障體系建設(shè)，實(shí)施產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控管理，確保翻新輪胎的產(chǎn)品質(zhì)量等指示。提高輪胎質(zhì)量，采用綠胎生產(chǎn)技術(shù)，降低輪胎滾動(dòng)阻力的同時(shí)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?gòu)U舊輪胎產(chǎn)生的最有效措施。

第三，提高抗滑性能的社會(huì)效益?？?jié)窕阅苘?chē)輛在濕滑路上行駛時(shí)，由于水的潤(rùn)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(chē)輛的剎車(chē)性能及操縱特性。因此提高輪胎的抗?jié)窕阅苁潜ＷC行車(chē)安全的重要手段。高級(jí)別抗?jié)窕喬⑹剐熊?chē)安全性大大提高。

第四，改善耐磨性能的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。提高耐磨性能可增加輪胎的壽命、降低交通運(yùn)輸成本、降低橡膠原料的消耗、減少?gòu)U舊輪胎的處理。其經(jīng)濟(jì)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(xì)顆粒物質(zhì)的形成，改善大氣質(zhì)量。因?yàn)檩喬ツズ男纬傻募?xì)顆粒物質(zhì)能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)飄浮在大氣中。必須指出，為降低滾動(dòng)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(jià)換取低滾動(dòng)阻力。這不但影響輪胎的使用壽命和增加大氣污染，也會(huì)產(chǎn)生更多的廢胎。

“綠胎+”與綠胎及傳統(tǒng)炭黑輪胎性能的比較。性能以指數(shù)表示,越高越好。

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

如何使綠胎在中國(guó)跑起來(lái)

綠胎在提高輪胎質(zhì)量、降低滾動(dòng)阻力、改善輪胎抗?jié)窕阅艿确矫娴墓δ苁敲鞔_的。過(guò)去二十余年，在世界上，尤其在歐洲，人們逐漸認(rèn)識(shí)到綠胎的發(fā)展對(duì)于節(jié)省能源、減少二氧化碳排放、降低粉塵產(chǎn)生、減緩或者降低大氣污染、增加行車(chē)安全所起的重要作用，綠胎的制造和市場(chǎng)發(fā)展很快。近年來(lái)，我國(guó)一些輪胎企業(yè)迫于國(guó)外輪胎標(biāo)簽法和市場(chǎng)的壓力開(kāi)始試制和生產(chǎn)綠胎，但發(fā)展十分緩慢。而個(gè)別外國(guó)輪胎公司制造的綠胎開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，但產(chǎn)品少人問(wèn)津。其原因不外是制造商成本和利潤(rùn)的制約及用戶對(duì)新產(chǎn)品缺乏認(rèn)識(shí)。

從用戶角度來(lái)看，綠胎的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益難以短期彰顯，而市場(chǎng)價(jià)格較普通胎相差較大。譬如，目前固鉑（Cooper）公司在市場(chǎng)上有一規(guī)格為205/55R16 輪胎 ECO-C1，其滾動(dòng)阻力和抗?jié)窕阅軗?jù)稱(chēng)均為B級(jí)，市場(chǎng)價(jià)為475元/條，而同規(guī)格的普通胎為 329元/條，兩者相差146元。從經(jīng)濟(jì)上講，前者節(jié)省的 840 元燃油費(fèi)可以再買(mǎi)近兩條胎，即用戶使用ECO-C1胎時(shí)不但購(gòu)胎的費(fèi)用得以返還，還可賺 365 元。而從行車(chē)安全上看，在濕路面上緊急停車(chē)時(shí)，用ECO-C1輪胎的剎車(chē)距離較普通胎縮短了15米。假若下雨天用普通胎產(chǎn)生的車(chē)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(shuō)用戶對(duì)優(yōu)質(zhì)胎的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益難以感知，但他清楚地看到輪胎售價(jià)的差別。中國(guó)化工報(bào)曾報(bào)道綠色輪胎的單價(jià)比傳統(tǒng)輪胎要高10%-30%，由于制造技術(shù)和原材料要求比現(xiàn)有輪胎要高，企業(yè)生產(chǎn)成本要提高15%左右，因此生產(chǎn)廠對(duì)開(kāi)發(fā)制造綠胎的積極性并不是很高。

綠胎的低滾動(dòng)阻力和高抗?jié)窕阅艿墓?jié)能減排及行車(chē)安全的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益是實(shí)實(shí)在在的。使綠胎跑起來(lái)，必須由政府推動(dòng)。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(guó)和民眾對(duì)環(huán)境保護(hù)和綠色運(yùn)動(dòng)的重視，另一方面，政府對(duì)輪胎準(zhǔn)入市場(chǎng)的最低滾動(dòng)阻力作出限定的同時(shí)，也規(guī)定凡達(dá)到C類(lèi)以上等級(jí)的輪胎均獲得歐盟各國(guó)財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)。

我們雖然可以效仿歐盟的辦法來(lái)加速綠胎的發(fā)展，但根據(jù)我國(guó)輪胎工業(yè)的具體情況，設(shè)置準(zhǔn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售的最低滾動(dòng)阻力容易，由政府財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)所需資金籌集卻不易。解決辦法之一是國(guó)家設(shè)立“綠胎獎(jiǎng)勵(lì)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(jīng)濟(jì)效益來(lái)自節(jié)省燃油，可以用客戶節(jié)省的燃油支出作為綠胎的財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)基金。

綠胎的推廣使用對(duì)于輪胎用戶而言，可以提高行車(chē)的安全性；對(duì)于輪胎生產(chǎn)企業(yè)，可以增加銷(xiāo)售利潤(rùn)；對(duì)國(guó)家及社會(huì)，可以節(jié)省能源，減少二氧化碳排放及細(xì)顆粒物質(zhì)的產(chǎn)生，降低行車(chē)事故，減少?gòu)U舊輪胎的處理，減少橡膠材料的消耗，增加就業(yè)崗位。除使輪胎用戶、生產(chǎn)企業(yè)和國(guó)家實(shí)現(xiàn)三贏外，由于輪胎監(jiān)測(cè)及檢測(cè)機(jī)構(gòu)的建立，也將大大提高我國(guó)輪胎的制造水平。

（作者系國(guó)家橡膠與輪胎工程技術(shù)研究中心首席科學(xué)家、怡維怡橡膠研究院院長(zhǎng)）