(1)轮胎为什么是黑色?
不知道大家有没有发现,小到摩托车、轿车的轮胎,大到卡车、飞机的轮胎,尽管它们的大小、花纹、材料和结构各种各样,但它们的颜色似乎非常单一,只有黑色,在如今色彩缤纷的世界里,人们为什么要选择黑色作为轮胎的主色调呢?
其实早在1844年,第一条橡胶轮胎就问世了。当时制造轮胎的材料主要是灰白色天然橡胶,之后轮胎制造商更是在轮胎中加入了白色氧化锌粉末以提升轮胎的耐磨性,所以早期生产的轮胎颜色都比较浅,偏向白色,例如1894年别克车轮胎是白色的并且没有任何花纹。进入19世纪以后,生产商在制造轮胎的过程中,会加入不同种类的添加剂来得到五颜六色的轮胎,一度成为当时的潮流。到了20世纪30年代,国外许多拥有轿车的人为了彰显自己的地位,纷纷把轮胎的外侧壁刷上白色油漆,以区别他人并体现个性。但是这种白色轮胎无论轮胎强度还是抗撕裂性都不够理想,老化明显,寿命只有现代轮胎的6%,使用时间久了胎面会泛黄发黑,胎侧斑驳,失去了装饰效果。
为了解决这个问题,人们开始对轮胎进行不同方式和程度的补强,黑色轮胎也由此发展起来。炭黑是一种疏松、质轻而极细的黑色粉末,是气态或液态的碳氢化合物在空气不足的条件下进行不完全燃烧或热裂分解所生成的无定形碳。最初炭黑在轮胎中仅作为调色剂,直到1904年,有人发现它对橡胶有着优异的补强作用。这种黑色物质能够显著改善轮胎的耐磨性能,提高轮胎的机械强度,使用寿命达到了之前轮胎的十倍以上,大大提高了轮胎的耐久性和载具的行程。
但由于炭黑成本问题,炭黑在轮胎中的使用量仅为20%~30%,只是在早期轮胎的胎面部分加入了炭黑,而胎壁仍然是白色的。随着第一次世界大战开始,锌作为黄铜的原料大量用于生产子弹和炮弹,轮胎用的氧化锌开始出现短缺,进一步推动了炭黑的需求和产量,炭黑在轮胎制造中的比例越来越高,早期轮胎中白色的部分越来越少,最后完全消失,自此轮胎就完全变成了黑色。
研究发现,黑色还能够抵抗紫外线,有效防止因紫外线导致的轮胎开裂和老化,而白色或彩色的轮胎容易让对面驾驶员感到炫目,增加驾驶风险,黑色轮胎则能够避免这些问题。轮胎工业发展至今,白色和彩色轮胎始终只能作为装饰轮胎使用,其成本、性能等很多方面还是无法与黑色轮胎相提并论,因此,现在的轮胎都是黑色的。
(2)何为“绿色轮胎”?
经历了两个世纪的发展,轮胎已经成为人们生产生活中的必需品。当谈起汽车污染时,人们最先想到的是汽车尾气。但是你知道吗,轮胎在使用过程中,产生的磨损颗粒物是汽车污染最大的“贡献者”,例如备受关注的PM2.5,轮胎颗粒物的贡献度远远大于汽车尾气。专家预计到2030年,轮胎颗粒物将占到所有PM2.5污染的10%,它们会随着雨水进入河流与海洋,最终进入人体,给人们的健康带来巨大隐患。在环境问题日益严峻的背景下,著名轮胎公司米其林提出了“绿色轮胎”的概念,并在1992年生产了第一条绿色轮胎。那么这条轮胎是绿色的轮胎吗?当然不是。
众所周知,人们所见的轮胎都是黑色的,而绿色轮胎的概念是指在轮胎的配方中采用二氧化硅来取代传统补强剂炭黑,以提升轮胎的耐磨性,降低轮胎的磨损和车辆的油耗,因此它也称环保或低污染轮胎。对于绿色轮胎来说,低滚动阻力、高抗湿滑性能和高耐磨性是三项关键性能指标,也是区别于普通轮胎的三个优势。
滚动阻力是指当充气轮胎在理想路面(通常指平坦的干、硬路面)上直线滚动时,其外缘中心对称面与车轮滚动方向一致,所受到的与滚动方向相反的阻力。在车辆行驶过程中,约20%的燃油因轮胎的滚动阻力被消耗,在大型卡车中的占比可达30%~35%,更多的燃油消耗带来了额外的二氧化碳排放。据统计,轮胎的滚动阻力每降低20%,每条轮胎每百千米可节省燃油0.32升,一辆正常家用轿车每年将省油256升,节省油费2000多元,少去加油站5次以上;每条绿色轮胎每百千米减排二氧化碳400~600克,每年将减排二氧化碳320~480千克,使用“绿色轮胎”,相当于义务植树2~3棵!
抗湿滑性的高低是由汽车在湿滑路面上的刹车距离测定的,可以理解为在湿滑路面上的刹车距离越短,抗湿滑性能越强。作为车辆重要的组成之一,绿色轮胎对于车辆行驶性和安全性有着重要保障,它产生的摩擦力可以减少汽车在湿滑或结冰路面15%的刹车距离,使汽车的冬季中的驾驶性能提高10%~15%,可谓是“道路千万条,安全第一条”的重要保障。
具有高耐磨性的绿色轮胎不仅仅有着更长的使用周期,同时大大减少了因磨损带来的固体污染物。据统计,汽车每行驶100千米,普通轮胎就要磨掉8克,若每年行驶20000千米,按一辆正常家用的轿车计算,每年将向大气环境中排放6.4千克橡胶、炭黑和其他化学物质颗粒,严重危害环境和人体健康。
在提倡高质量发展和低碳社会的背景下,各行各业都在着力创新,轮胎产业也在不断追求突破,并在绿色环保的道路上永不止步。
(3)轮胎废了怎么办?
塑料的发明产生了“白色污染”,让人爱恨纠结。相对的,汽车行业的发展推动了轮胎产业的飞速扩增,轮胎的需求越来越大。伴随着废旧轮胎的数量与日俱增,形成了难以处理的“黑色污染”。“黑色污染”是相对“白色污染”而言的污染,主要是指废旧轮胎对环境所造成的污染。
据统计,目前国际上废旧轮胎积存量超过60亿个,而中国每年废弃轮胎的增长速度为8%~10%,2020年废弃轮胎的增量超过2000万吨,给生态环境带来了巨大的压力。废轮胎等橡胶具有很强的抗热、抗机械和抗降解性,数十年都不会自然消除,不断增加的废旧轮胎长期露天堆放,不仅造成了土地资源的流失,破坏自然环境,而且容易引发火灾,污染地下水源,严重危及人们的健康和安全。
通常处理“黑色污染”的办法是填埋和焚烧,这种方式不仅不能有效减少“黑色污染”带来的影响,而且会产生危害更大的二次污染。那么该怎样更好地解决废旧轮胎带来的“黑色污染”并且将它们变废为宝呢?下面为大家介绍三类处理“黑色污染”方法:
(1)将废旧轮胎和其他废物一起焚烧转化为蒸汽或者电能,是一种较为直接的处理方式,这种手段目前的效率较低,仅为40%左右。与任何固体燃料一样,轮胎燃烧还需要额外的能量来清洁燃烧产物。
(2)废弃轮胎重复利用,可以大大提升资源利用率。经过技术手段处理的废弃轮胎可以变成具有不同功能的橡胶粉和胶粒,这些橡胶粉和胶粒广泛应用在公路建设、防水卷材改性以及多种橡胶制品中。此外,废弃轮胎作为缓震、消音功能材料铺设在飞机场、高速公路及建筑物中,可以提升安全性,降低噪声污染。
(3)热裂解技术是处理废弃轮胎,实现资源转化利用的可行方法。当废弃轮胎受热后,其高分子聚合物和有机添加剂降解为低分子或小分子化合物,从而回收气体、油、固体炭、钢丝和化工产品,这种工艺技术能耗低、无污染、经济效益高,实现了废弃轮胎在安全、环保前提下变成高附加值的再生资源产品,可谓是真正的变废为宝。
在当前紧迫的环境压力下,废旧轮胎的回收和处理已得到各国高度重视。比如,德国建立了严格的回收制度,严禁随意丢弃,甚至立法禁止以填埋方式处理废旧轮胎;美国每个州都出台了专门的处理废旧轮胎的法律或法规;日本则开始利用多种技术与方式处理废旧轮胎,其中热分解被认为是今后最有价值的新兴技术。在中国,废旧轮胎处理已成为解决“黑色污染”、促进资源循环利用的战略产业,深入开展对废弃轮胎的利用,不仅可以减少“黑色污染”带来的危害,缓解橡胶资源不足的局面,还可以为社会带来较高的经济效益,最终实现低碳环保和可持续发展。