Почему некоторые автомобильные шины называют зелеными
Опубликовано: 01.05.2024
Зеленые шины - будущее или изобретение эко-фанатиков?
С каждым годом нормы выбросов становятся все более и более строгими, двигатели сокращаются в соответствии с требованиями, а некоторые производители даже вводят специальные автомобили, чтобы снизить средние требования к оксиду. Например, Aston Martin решил выпустить автомобиль под названием Cygnet, который имеет размеры Smart и имеет небольшой двигатель, но позволяет компании выпускать автомобили с большой мощностью из-за уменьшенной средней мощности двигателя. Однако на двигателе экология не заканчивается - некоторое время назад акриловые лаки были заброшены, производители хвалились использованием экологичных пластиков, материалов или кожи в интерьере. Экология также повлияла на шины, но не так сильно, как на остальную часть автомобиля, нам не нужно переходить на шины из натуральных материалов. Сами потребители, однако, имеют выбор относительно типа шин, потому что производители уже разработали полуэкологичные шины, и это тип шин, о которых мы расскажем в этой статье.
Какие зеленые шины?
Экологические шины, находящиеся в стадии строительства, практически не отличаются от обычных неэкологичных шин, за исключением того, что в экологичной конструкции шин используются композитные материалы вместо стали, а сами шины имеют другую форму протектора, и она меньше. Сами зеленые шины основаны на уменьшении количества сжигаемого топлива, сопротивления качению и углекислого газа. Экономия на расходе топлива может достигать около 0,2 л / 100 км. Кроме того, экологичная шина примерно на 20% легче своего неэкологичного аналога.
Начало экологичной шины
На протяжении многих лет в гонке участвовали производители, которые сделают шины лучше. Производство шин основано на сцеплении с дорогой, поэтому нам нужны топливный индекс и шум, когда шина не прилипает к дороге. Сама адгезия шин связана с явлением гистерезиса, то есть с зависимостью деформации твердого тела от напряжения. До 1992 года шины с хорошей адгезией характеризовались высоким гистерезисом и высоким сопротивлением качению, шины с низким сцеплением характеризовались низким гистерезисом и низким сопротивлением качению. Когда Michelin разработала шину Energy, оптимизировав ее с точки зрения сцепления с дорогой, сопротивления качению и гистерезиса, она немного запуталась на рынке шин. Новая шина Michelin был разработан на кремнеземе, а не на саже, улучшая вязкоупругие свойства резины и снижая сопротивление качению. Эту шину можно назвать первой экологичной шиной.
Недостатки экологичных шин
Несмотря на пониженное сопротивление качению и расход топлива, экологичные шины также имеют недостатки. Основным недостатком экологичных шин является их плохое сцепление, которое при цене покупки, часто сопоставимой даже с шинами премиум-класса, не должно иметь места. Поэтому экологичные шины для сильных автомобилей не рекомендуются, поскольку сцепление с дорогой является наиболее важным фактором, отвечающим за безопасность дорожного движения. Кроме того, из-за сопротивления качению экологичный протектор шины является более мелким, чем протектор обычной шины, что также приводит к сокращению срока службы такой шины. Мы также должны помнить, что, если мы хотим, чтобы экономия была значительной, мы должны позаботиться о правильном давлении в шинах и попытаться вести экологически безопасное вождение. Если вы любите ездить быстро и хотите быть экологичными, эти две вещи не идут рука об руку.
Итоги
Отвечая на вопрос в названии - экологичные шины - это будущее, но это далекое будущее. Учитывая стоимость покупки такой шины и ее свойства, только небольшая часть потребителей решит купить ее. Для кого предназначены экологичные шины? Перед покупкой стоит подумать, имеет ли смысл покупать такие шины. Основным преимуществом является снижение сопротивления качению и снижение расхода топлива, однако мы не будем чувствовать экономию, когда мы также не экономим. Из-за уменьшенного протектора и других резиновых смесей они не подходят для высоких скоростей, и сцепление находится на более низком уровне. В конце концов, вы можете купить экологичные шины, если вы едете плавно и преодолеваете большие расстояния, тогда дополнительная плата за экологичные шины должна окупиться.
Общая экономия топливных ресурсов при повсеместном переходе на использование автотранспортом "зеленых" шин в РФ может составить 0,9-1 млн. т. н.э.
По данным компании Michelin, использование "зеленых" шин, при среднем годовом пробеге автомобиля около 20 тыс. км, позволяет сократить годовое потребление топлива на 40 литров. С учетом того, что российский легковой автопарк в настоящее время превышает 30 млн. автомобилей, использование "зеленых" шин при оснащении этого автопрака позволит ежегодно экономить порядка 1 млн. т. топливных ресурсов.
Отрицательное воздействие шин на воздух, почву, растения, животных и людей обусловлено их сопротивлению качению, которое, в свою очередь, определяет расход топлива двигателем и, следовательно, количество выбрасываемых в атмосферу выхлопных газов, содержащих такие опасные компоненты, как свинец, углеводороды, сернистый, углекислый, угарный газы. Вместе с тем, при движении автомобиля шины стираются о дорожное покрытие. При этом шины из синтетического каучука выделяют твердые высокодисперсные продукты и вредные для здоровья человека газообразные вещества.
В результате проведенных НИИ шинной промышленности РФ исследований было выявлено, что основной вклад в перечисленные негативные явления вносит протектор - наружный резиновый слой покрышки. На его долю у легковых машин приходится 35-50%, у грузовых - 50-70% сопротивления шины качению, а также практически весь объем продуктов их стирания.
Решение возникших проблем может быть найдено в использовании так называемых "зеленых" шин. Производство "зеленой" шины предусматривает улучшение экологических показателей производства и сокращение потерь энергии на качение при эксплуатации. Это, в свою очередь, уменьшает расход топлива автомобиля и выброс им выхлопных газов в окружающую атмосферу.
Сопротивление качению выражается в механических потерях и образовании тепла при циклическом нагружении шины. Для снижения потерь по этой причине протекторы шин необходимо делать из соединений технического углерода с коллоидным диоксидом кремния (КДК). Проведенные опыты показали, что замена 45-75% первого из них на второй снижает гистерезисные потери на 30-50%. Правда, непременным условием получения таких результатов является дезагрегация частиц КДК и взаимодействие между их поверхностями и каучуком резиновой смеси, для чего в последнюю вводят специальные добавки. Проведенные эксперименты показали, что все это положительно влияет на упругость, прочность, износостойкость и сцепление протектора шины с дорогой.
За счет уменьшения сопротивления качению, "зеленые" шины помогают в среднем сэкономить до 10% топлива по сравнению с использованием обычных шин и на 50% уменьшить энергозатраты на резиносмешивание. В зависимости от условий использования (город, деревня, автострада) снижение расхода топлива автомобилем составляет от 5 до 10% при уменьшении сопротивления качению на 25%.
Еще одной возможностью снижения сопротивления качения шины является уменьшение ее массы. Наиболее перспективным в этом плане выглядит применение в конструкции шины не традиционного корда13, а изготовленного из высокопрочного капронового волокна. При одинаковой прочности с серийным кордом данный вариант имеет меньший диаметр, а значит, и массу, к тому же его использование ведет к уменьшению толщины охватывающего слоя резины и, следовательно, массы шины. Другой вариант того же подхода - высокопрочные капроновые нити такого же диаметра, как и серийные. Они позволяют уменьшить число слоев корда в каркасе шины, а стало быть, значительно понизить ее массу.
Безопасность, долговечность, экономия топлива: вот уже пятнадцать лет шинная индустрия пытается совместить эти три противоречащих друг другу качества в одном продукте. Благодаря резиновой смеси с содержанием силики и новому инновационному процессу изготовления, разработчикам удалось максимально приблизиться к созданию идеальной зеленой шины
.
«Зеленые шины» — твердый орешек для инженеров. Ведь с одной стороны, этот продукт должен не допускать нагревания резины и потерь энергии, а с другой, поверхность шины должна быть способна к быстрому увеличению температуры при контакте с землей, чтобы обеспечить короткий тормозной путь. Это сложное уравнение, требующее одновременного использования разных резиновых смесей, обладающих различными характеристиками.
Никаких компромиссов в вопросах качества
С тех пор, как в начале 90-х годов компания Michelin представила первую модель зеленых шин, исследования в этой области шагнули далеко вперед.
«Зеленые шины ни в коем случае не должны быть результатом компромисса между качеством и надежностью», — уверяет Жан-Пьер Жусетт, директор отдела технологий легковых шин Goodyear в Европе, на Среднем Востоке и в Африке, — «сопротивление качению, сцепление на сухом и мокром покрытии, пробег, — вот четыре базовых качества, на основании которых мы работаем».
Резиновая смесь на основе силики
- Чтобы сделать невозможное возможным, специалисты провели множество исследований, касающихся как состава резиновой смеси, так и процесса изготовления.
При помощи нанотехнологий инженеры разработали ряд новых материалов на основе диоксида кремния — силики. Это позволило создать новое поколение зеленых шин, по своим ходовым качествам сравнимых со стандартными шинами. Кроме того, такие шины обладают гораздо большей износоустойчивостью (примерно на 25%).
.
«Зеленые» шины за 16 лет сэкономили больше десяти миллиардов литров топлива
В Michelin подсчитали, сколько топлива экономят «зеленые» шины – 600 миллионов таких шин, выпущенных компанией с 1992 года, позволили сберечь более десяти миллиардов литров горючего и предотвратить выброс более 25 миллионов тонн CО2
- «Зеленая» резина снижает стоимость перевозок и их влияние на окружающую среду, поскольку (автомобилями, оборудованными такими) шинами расходуется до одного из пяти баков топлива легкового автомобиля и один из трех баков грузового.
За 16 лет Michelin разработала по меньшей мере четыре поколения «зеленых» шин, последнее – Michelin Energy Saver – отличается еще более высокими показателями экологичности и позволяет заметно уменьшить расход топлива, гарантируя при этом полную безопасность и максимальный на рынке пробег, сказано в пресс-релизе французского производителя.
В конце июня 2009 года Совет Европы одобрим нормативный документ с мало¬понятным названием СОМ (2008)316, регламентирующий обязательные ха¬рактеристики автомобильных шин ЕС к 2012 году.
В нем также указано, что к 2016 году требования станут еще более жесткими. Требуемые значения параметров шин говорят о том, что скоро все покрышки, используемые европейскими автопроизводителями, станут «зелеными». Разумеется, речь идет не о цвете. Точнее - не только о нем.
О том, какие перспективы у «зеленых» шин в России, какие сложности возникают, в их производстве и что ждет шинную промышленность в будущем, рассказали ведущие специалисты нескольких подразделений СИБУРа, занимающихся разработкой этого экологичного направления.
«Зеленым» шинам - зеленый свет!
На Западе давно стало модно и почетно бороться за экологию, за сохранение ресурсов планеты и сокращение загрязнения окружающей среды - На этой волне еще в 1992 году производителями автомобилей в Европе была разработана концепция «зеленой» шины (GreenTire). Производство «зеленой» шины предусматривает улучшение экологических показателей производства и сокращение потерь энергии на качение при эксплуатации. Это, в свою очередь, уменьшает расход топлива и выброс выхлопных газов автомобилем.
Первая «зеленая» шина - под маркой Епergy Saver - была выпущена в продажу в 1992 году компанией Michelin. Сегодня выпускаете я уже пятое поколение таких тин. «Данная шина обладала низким коэффициентом сопротивления качению, имела большую на 20-40% по сравнению с конкурентами долговечность, улучшенное сцепление с дорогой. С тех пор продукция данной фирмы является эталоном экологичных шин», - отмечает руководитель проекта «Зеленая шина» сибуровского научного центра «НИОСТ» Артур Рахматуллин. Кстати, подобные покрышки действительно могут иметь зеленый или другой цвет, так как для придания им цвета используется красящий пигмент. Ведь техуглерод («сажа»), придающий обычным покрышкам черный цвет, в «зеленых» шинах заменен на осажденный кремнеземный наполнитель (ОКН).
Компания «СИБУР-Русские шины» начала разрабатывать проект производства «зеленых» шин в 2001 году, а в 2004 году были произведены первые образцы продукции «За основу мы взяли первый патент Michelin. Затем дорабатывали технологию собственными силами, шли своим путем», - говорит Штефан Прекоп, заместитель генерального директора по технологиям и НИОКР «СИБУР - Русские шины».
Шины стоят свеч
«Зеленые» шины стоят, в среднем, на 5-10% дороже обычных аналогов. Но среди их важных преимуществ - экономия топлива и, соответственно, затрат потребителя. «За счет уменьшения сопротивления качению наши «зеленые» шины помогут сэкономить до 5% топлива по сравнению с использованием обычных шин. Использование таких шин уменьшает выбросы углекислого газа. Кроме того, у «зеленых» шин лучше сцепление с мокрой дорогой. Использование осажденных кремнеземных наполнителей позволяет производить более качественные зимние нешипованные покрышки», - рассказывает Штефан Прекоп.
«На Западе количество вредных выбросов в атмосферу строго регламентируется, как и показатель сопротивления, качению и количество потребляемого топлива на 100 километров пробега. Так, соглашением ЕС с автопроизводителями предусматривается в ближайшие годы уменьшение выбросов углекислого газа новых автомобилей с 186 г/км до 140 г/км. Данным требованиям удовлетворя¬ют только так называемые «зеленые» шины», - добавляет Артур Рахматуллин.
Упоминание о западных стандартах - неслучайно. Ведь в России топливный фактор, как и экологичность, может иметь косвенное значение, уточняет заместитель директора по развитию дирекции синтетических каучуков СИБУРа Михаил Гордин: «Фактически «зеленая» шина - высокоскоростная шина, основным преимуществом которой является все-таки экологичность. Топливная экономия, особенно для наших потребителей, скорее всего, не будет серьезным аргументом в выборе шин. В производстве каучуков для этих покрышек мы, в первую очередь, ориентируемся на западных производителей автомобилей и шин».
Тем не менее, за наших потребителей решение о постепенном переходе на «зеленые» шины уже приняли европейские автопроизводители. «Жесткие законодательные инициативы, принятые в Европе, обязывают нас быть готовыми к соблюдению самых последних стандартов шинного про¬изводства. Наши покрышки продаются не только в России, они продаются в Европе, США, других странах. У нас даже есть технология тропикализации покрышек - для экспортных партий в Бразилию, Турцию, Африку. Международные автопроизводители, в том числе имеющие производства в России, уже приобретают покрышки, которые соответствуют нормам Евросоюза, вступающим в действие в 2012 году», - говорит Штефан Прекоп.
Ноги для русского Бибендума
К сожалению, производственная база основных материалов для «зеленых шин – а, именно, каучуков с осажденным кремнеземным наполнителем - и России очень слабая. Многие компоненты для резиновых смесей закупаются за рубежом, а технологии резиносмешония устарели. Про существующие технологии приготовления резиновых смесей для «зеленых» шин рассказывает Михаил Гордин: «Одним из способов уменьшения сопротивления качению шин без потери в тормозном пути и износостойкости является использование кислотно-кремниевых наполнителей (ККН, или силики). Существует несколько способов равномерного смешивания каучука с кислотно-кремниевым наполнителем. Первым был изобретен способ улучшения смешивания жидкофазных с. добавлением связывающих агентств, например, (плана). Хотя и достаточно затратный, он используется в большинстве современных производств «зеленых шин».
Второй способ - модификация моле¬кул каучука за счет образования моле¬кулярных групп, связывающих с силикой. На базе Воронеже кого НТЦ мы со¬вершенствуем и сам каучук, и ищем способы для улучшения смешивания. Второй путь развивает также НИОСТ. Если у нас получится добиться успеха на двух направлениях, мы сможем произ¬водить композитный каучук с силикон. Это будет достижение мирового уровня, так как такой технологии пока нет ни у кого». Проблемы подготовки качественной резиновой массы носят общий для российской шинной промышленности характер. «За последние 10 лет в шинной промышленности России появилось много технологий по сборке шин, вул-канизации резины, по подготовке полуфабрикатов- Тем не менее, важнейшие технологии, а именно - резиносмешение, полностью устарели. В связи с этим мы реализуем инвестиционный проект по оснащению нашего ярославского завода новыми резиносмесителями системы Intermix. Запуск нового цеха намечен на первую половину 2011 года», - говорит Штефан Прекоп
Производители сказали: надо! Шинники ответили: есть !
Несмотря на трудности с разработкой отечественного сырья для «зеленых» шин, их производство в СИБУРе уже начато и доведено до вполне конкурентоспособного уровня. На вопрос о текущей ситуации отвечает Штефан Прекоп: «На сегодняшний день мы производим качественные шины радиусом 13 и 14 дюймов для легковых автомобилей под маркой Соrdiant.
Признаться, словосочетание «зелёная шина» уже само по себе звучит, по меньшей мере, странно. Ведь где это видано, чтобы автопокрышки были какого-либо другого цвета кроме чёрного? Действительно, несуразица. Хотя, по сути, удивляться и нечему, ведь ничего необычного здесь нет: своим диковинным названием т.н. «зелёные» автошины обязаны вовсе не расцветке (здесь всё канонично), а своей концепции о защите окружающей среды, и упоминание про «зелёность» в данном разрезе подразумевает не что иное, как солидарность представителей шинной индустрии с позицией экологов.
Фактически, «зелёная» шина являет собой наглядный пример внедрения новых технологий в жизнь. Традиционные материалы плавно вытесняются современными композициями, повышаются нормы качества, да и сам процесс производства автошин всё больше сводится к работе только с экологически чистым сырьём – таким как, например, силика или рапсовое масло. Безусловно, такая модернизация коснулась всего, вплоть до конечных параметров изготовляемых покрышек.
Прогрессивные шины нового поколения имеют ряд преимуществ перед теми, что созданы по старым методикам.
Прежде всего, важно отметить такой аспект, как сопротивляемость качению – у «зелёных» шин она в среднем на 10% меньше, чем у классических моделей. Следовательно, эко-покрышки не только экологичны, но и на порядок выгодней, так как не расходуют лишнее топливо, а значит, и сберегают деньги владельцу такой резины. Экономной шину делает силика – замещая собой сажевый углерод, частички кремнезёма структурируют и стабилизируют материал, снижая массу готовой покрышки, а кроме того – придают протектору большей «цепкости» (пусть и слегка в ущерб прочности). Фактурность беговой дорожки, обретаемая за счёт силикатного наполнителя, благоприятно влияет на торможение в условиях слякотной дороги, что особенно важно при езде в дождливую пору. Но и на этом «плюсы» эко-покрышек не заканчиваются.
Разработчиками «зелёные» шины позиционируются, как наиболее износостойкие из всех – и, несмотря на рекламный оттенок, это, тем не менее, чистая правда.
Вшиваясь в молекулярную сетку каучука, кремнезём уплотняет композицию, делает резину более стойкой к постоянному асфальтовому трению. Протектор, выполненный из такой резины, служит значительно дольше, его рисунок долгое время остаётся в первозданном заводском виде. И сделано это опять-таки из соображений экологии: стираясь об асфальт, верхний слой обычного сажевого протектора превращается в пыль, которая немало загрязняет воздух. В случае с силикой и очищенными маслами вреда природе наносится значительно меньше – взять хотя бы сокращение автомобилем выброса выхлопных газов.
В целом, можно однозначно утверждать: за «зелёными» покрышками – будущее шинного рынка не только Европы, но и других стран. Ведь своей идеей сбережения окружающей среды, использование эко-шин подразумевает целый ряд преимуществ для самого водителя.
Читайте также: