澳門“中國橡膠日”活動  展示“綠色”輪胎

華凌

2010年07月27日09:27  來源:《科技日報》

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  圖為由德國朗盛集團在澳門舉辦的“中國橡膠日”活動中展示的“綠色”輪胎。(華凌 攝)

  6月底,由德國朗盛集團舉辦的首屆“中國橡膠日”活動在中國澳門舉,300多位業內專家學者雲集於此,探討橡膠的未來。

  據統計,2007年,全世界共消耗了約1360萬噸合成橡膠、970萬噸天然橡膠,其中60%被用於輪胎業。歐盟的一份報告也顯示,汽車輪胎的油耗佔整車總油耗的20%左右。由此,在氣候變化威脅日益嚴重的形勢下,輪胎行業及其供應商正在致力於研究可降低道路交通中二氧化碳排放的“綠色”輪胎。

  降低滾動阻力是關鍵

  據統計,輪胎的滾動阻力造成的油耗要佔乘用車總油耗的20%—25%,即1/4的油箱容量﹔對於城市交通和卡車來說,這一數字甚至高達30%。

  當輪胎發生變形以盡可能多地與路面接觸時,就產生了輪胎的滾動阻力(通常以公斤/噸計算)。每當輪胎在路面上滾動和緩沖時,它不斷吸收的能量會轉化為熱量釋放到大氣中。摩擦和變形損耗的能量越大,輪胎胎面抓地就會越緊,輪胎中的空氣也就越少。對於輪胎制造商及其供應商而言,這意味著他們必須找到適當的方法,既要降低摩擦,同時又不犧牲安全性能和濕地面條件下的抓地力。

  歐盟在2008年5月發表的一項聲明中稱,2012年必須採用低滾動阻力輪胎。這種輪胎在滾動時能夠產生更小的變形,因此可降低油耗。滾動阻力在很大程度上取決於輪胎的材料,通過在胎面材料中添加二氧化硅可降低滾動阻力。歐盟表示,在降低滾動阻力的同時也不能影響其他重要性能,對於濕地抓地力和滾動噪聲方面的要求也將作出規定。

  歐盟預計,僅通過降低滾動阻力,乘用車每公裡的二氧化碳排放就能降低7克。如果歐洲所有的汽車和卡車配備現代低滾動阻力輪胎,它們每年就能夠節約45億升柴油和15億升汽油,這意味著減少約1500萬噸的二氧化碳排放。如果全球范圍內所有乘用車都採用目前市面上最好的低滾動阻力輪胎,就能比現在減少約5000萬噸的二氧化碳排放。就一輛中型汽車來說,每公裡平均油耗最多可降低0.3升,按車輛平均使用壽命計算,每輛汽車將減少約1200公斤的二氧化碳排放。

  輪胎制造商們正在試圖最大程度地降低其產品的滾動阻力,以在2015年前逐步達到歐盟規定的乘用車二氧化碳排放水平。

  不可小窺胎壓的影響

  大多數駕駛者到加油站只是為了加油,有時還可能會檢查油位和水位,但很少會想到檢查胎壓。而胎壓不足,則會導致過多有害環境的氣體排放。

  歐盟發布的統計數字表明,如果一輛汽車的輪胎欠壓0.5巴,每年增加的二氧化碳排放量將高達140公斤。哪怕氣壓隻比制造商推薦值低0.3巴,滾動阻力也會上升6%,車輛油耗會增加約1.5%。對於標准尺寸的汽車,每年會增加約16升油耗。根據輪胎制造商大陸輪胎公司的計算,這會使每輛汽車每年多排放38公斤有害環境的二氧化碳。乍一看這個數字似乎並不觸目驚心,但如果將這些統計與德國近1/3胎壓不足的汽車(1520萬輛)聯系起來,按汽車百公裡油耗7.5升、每年行駛裡程約15000公裡計算,二氧化碳排放每年會增加60多萬噸。而如果歐洲所有車輛的輪胎都達到最優水平的氣壓,則能夠減少2.5%的油耗和二氧化碳排放。

  對於多功能車,如果胎壓達到最優水平時,降低油耗和二氧化碳排放的潛力則更大。大陸輪胎公司的專家發現,多功能車輪胎平均欠壓率為12%,這使得每年增加近40億升的汽油消耗,導致90多億噸不必要的二氧化碳排放。

  顯然,定期檢查氣壓不僅能夠減少二氧化碳排放,還可以減少駕車者的燃油費用。目前,歐盟已頒布強制汽車安裝胎壓監控系統的法規。

  由此,大陸輪胎公司等制造商正在研發新一代的配備電子胎壓監控系統的輪胎。僅重數克的傳感器模塊被安裝在輪胎的胎面內部,並連接到車輛的電子裝置。這些靈敏的“乘客”會將輪胎類型、氣壓、速度和負荷指數等所有相關數據傳送給車載計算機,以使ABS(防抱死制動系統)和ESP(電子穩定程序)等輔助系統更有效地發揮作用。

  未來車載計算機將在旅程開始時將車輪和軸負荷分配數據提供給ABS和ESP的微芯片,令駕駛更加安全和舒適。在旅程開始和結束時,當車輛完成裝卸后,輪胎都會“通知”駕駛者調整充氣壓力。大陸輪胎公司新一代胎壓監控系統的另一個特點在於,每個車輪上的傳感器能夠檢查輪胎負荷並在卡車上的貨物位置發生變化時發出報警。

  優化輪胎可智能適應

  德國汽車俱樂部ADAC的調查顯示,同一汽車上不同輪胎的滾動阻力之間的差異可高達50%。輪胎制造商認為,優化橡膠化合物及改變輪胎的構造方式可以縮小以上差異。而巧妙使用硅膠填充物,精心制造橡膠化合物,並在外形設計和輪胎性能方面下功夫都會在這一過程中發揮至關重要的作用。顯然,優化橡膠化合物和改進輪胎結構,在最大程度降低油耗和保護環境方面蘊藏著巨大潛力。

  法國輪胎制造商米其林展示的概念輪胎“Proxima”,向未來邁出了重要一步。這種輪胎的重量比目前的“綠色”輪胎輕20%,其6.5公斤/噸的滾動阻力比米其林目前的“Eergy”產品系列(滾動阻力為9公斤/噸)低1/4,而普通乘用車輪胎的滾動阻力為12公斤/噸。

  業內專家正在開發用於輪胎胎面的新的橡膠化合物。這些橡膠化合物能夠將變形產生的熱量集中於直接與路面接觸的輪胎區域。在長時間駕駛時,這些熱量可導致80攝氏度的溫度,通常可分布於傳統輪胎的整個表面。新的輪胎將主要集中於在需要良好的抓地力時才產生熱量。

  由於轉彎、制動和加速時最需要抓地力,輪胎制造商已開發出能夠適應不同駕駛狀況的“智能”胎面化合物,並通過利用輪胎在制動、加速和轉彎時產生的高頻率實現了“智能適應”。高達100千赫的振動能給胎面的橡膠化合物加熱,從而改善抓地力。在操控結束后,它們能夠迅速冷卻,化合物中高比例的二氧化硅填料有助於實現這一點。

  “綠色”輪胎呼之欲出

  目前,全球合成橡膠市場每年正以3%的速度恢復增長,其中中國市場的增長速度預計將達到7%—8%。一份調查顯示,2010年中國轎車保有量有望超過7800萬輛,銷量佔到全球汽車市場的22%,而相關的燃油消耗量將佔到全球的1/3。由此,市場對採用“綠色”橡膠制成的環保型輪胎的需求大增。

  全球領先的合成橡膠生產廠商朗盛集團管理董事會主席賀德滿博士對記者說,為滿足亞洲市場的需求,“綠色”橡膠已被納入其研發重點,由此制成的“綠色”輪胎將採用納米技術,增加輪胎防凍裂、防磨損的能力,如在冰雪地區,輪胎的制動性能能夠超過一般輪胎的20%。在現有基礎上將降低30%左右的油耗,未來這一降耗指標還有望達到50%。

  青島科技大學校長馬連湘對記者介紹說,該大學自主研發了一種採用負載鈦催化異戊二烯本體沉澱聚合合成反式異戊橡膠(簡稱為TPI)的技術。TPI可以硫化成彈性體,也可以與其它通用橡膠共混共硫化作為彈性體應用。研究實踐表明,在目前所有用於輪胎的橡膠中,硫化TPI的滾動阻力和生熱是最低的,僅為乳聚丁苯橡膠的50%左右,而且任何膠料(包括國際上新發展的低滾阻低生熱橡膠溶聚丁苯膠在內)與TPI並用,都能明顯降低其滾動阻力和生熱,這對於發展高性能環保輪胎,有非常重要的意義。

  經實踐証明,在全鋼子午胎胎面膠中使用20質量份TPI,行駛裡程可達到15萬公裡,使用壽命提高50%以上。經轎車和輕型載重子午胎試用証明,在胎面膠中使用20—25質量份TPI,即可節省汽車燃油消耗2.5%左右,行駛裡程超過15萬公裡。據此測算,1噸TPI用於輪胎,即可節油70噸—80噸,減少汽車二氧化碳排放量200噸左右,其社會和經濟效益遠遠超過了TPI本身的價值,這在輪胎業中還是罕見的。

  歐盟於2009年11月通過了一項新的法規,規定2012年11月前,所有在歐洲地區銷售的新輪胎都必須使用標明燃料效率、濕地附著力及外部滾動噪音的標簽。此項法規旨在通過推廣有安全保障的“綠色”輪胎,降低二氧化碳排放量和噪聲。此外,這些標簽將為消費者帶來更大的消費透明度,幫助他們做出購買決定,輪胎將按照從最優的“A級”到最差的“G級”體系進行分類。日本輪胎制造商主動提出從2010年年初引入輪胎標識措施,目前美國也在評估類似的法規。

  在確保機動性不受限制的同時,還應考慮遏制全球變暖以及對環境可能造成的巨大影響。為幫助實現這些目標,汽車購買者將需要轉而採用“綠色”輪胎。法規的約束固然必不可少,但說服人們付諸行動更為可取。F1(一級方程式錦標賽)在這方面樹立了良好的榜樣:作為國際汽車聯合會“綠色駕駛”活動的一部分,自2008年日本富士大獎賽起,賽車已開始採用環保型輪胎。為向賽場上及電視機前的觀眾宣傳這一觀點,普利司通輪胎胎面上的溝槽被涂成了綠色。另外,從2009賽季起,國際汽車聯合會還引入了一種能量循環利用系統來處理制動時產生的能量。

(責任編輯:廖靖雯(實習))
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