
虽然高分子化学和生物技术在不断发展,但是从橡胶树上获得的天然橡胶对全球轮胎制造业而言,依然是至关重要的原材料,这是因为合成橡胶有时很难具有天然产品的某些特性。
乘用车负载等级相对较低,轮胎中含有60%到80%的合成橡胶是没有问题的,不过重型商用车轮胎和越野轮胎需要更强的耐久性,所以制造厂商使用原材料中60%到80%为天然橡胶。科技发展日新月异,轮胎还需使用天然橡胶制造的老派做法让人略显惊讶。乳白色的天然橡胶是从橡胶树上获取的,类似于从枫树上收集树汁来加工枫糖。
从热带橡胶树采集天然橡胶制造轿车和卡车轮胎的历史已经有125年之久,而超过80%的橡胶树林场都集中在南亚地区,例如泰国、印度尼西亚、马来西亚、印度和越南。因为潜在的地理政治问题、气候变化以及供应链价格的不稳定,轮胎制造企业一直都承担着一定的商业风险。另外通过无性繁殖的手段,橡胶树栽培形成了完全单一品种的树林,对于同一种疾病或害虫的抵抗力非常弱,这也相应增加了轮胎制造厂商的不安。

天然橡胶是普利斯通原材料采购中最主要的一项,超过所有采购物品的25%。天然橡胶是一种市场经济下的商品,在低利润商业环境下价格波动十分明显,而且进货来源非常有限。普利斯通公司希望能够增加天然橡胶种类和原产地的多样性。出于如此的期待,像普利斯通和固铂轮胎等多家轮胎制造企业,正全力推进实用且经济效益高的橡胶树替代产品研发,其中最为重要的物种为银胶菊。银胶菊是一种开花灌木,原产于美国西南部的索诺兰沙漠和墨西哥。经过很多年对银胶菊这种天然橡胶替代物种的研究,它的价值开始逐渐体现,实验性产品已经出现。样本轮胎的测试结果令人非常满意,现在可以期待银胶菊种植业的兴起,相应的轮胎制造也很有可能在十年时间内发展壮大。
在最近的5到10年中,银胶菊的技术可行性获得了空前的提高,似乎已经能够看到不久之后其在商业环境下的大范围推广。研究人员的目标是,银胶菊每英亩的天然橡胶产量,与传统橡胶树持平。与橡胶树一样,银胶菊含有大量的天然橡胶(专业名称为异戊二烯),该弹性聚合物不仅可以提供轮胎所必需的回弹力,而且保证了强度、韧性和承载性能等要求。橡胶树中的天然橡胶储存在树液中,与之不同银胶菊储存在树皮下的一层细胞中,为了有效提取必须要应用一些机械碾压工艺。
银胶菊中的天然橡胶拥有其特殊的胶体、蛋白质和酶成分,因此加工利用的准则与传统橡胶树产品还是存在一定差异。举例来说,为了保持化学稳定性,抗氧化剂需要添加到银胶菊天然橡胶原材料中。略显遗憾,银胶菊还没能以商业规模展开大范围的种植,但这并不代表人类刚刚开始了解该物种。前哥伦布时代,人们就使用银胶菊来制作“玩具球”;20世纪多家公司从野生和人工种植银胶菊中提取出了天然橡胶。第二次世界大战时,美国政府开始研究银胶菊,八十年代Firestone公司与美国国防部以及Gila River协会继续合作展开相关研究。

事实上,银胶菊最大的问题是商业发展未获得成功的历史。现在对银胶菊的种植、加工工艺和终产品应用进行了全方位的研究,就是为了尽早满足经济可行性要求,以便取代橡胶树天然橡胶产品。以追求更高的产量和更合适的提取工艺为目标,研究人员发觉银胶菊拥有改良的空间,通过常规育种方法孤立出需要研究的物种特性,然后再进行繁育。二战时期,银胶菊天然橡胶的产量为1250磅/英亩,现在接近2000磅/英亩。过去银胶菊幼苗需要从温室中移植,非常浪费时间,另外不利于大规模种植;现在研发出了银胶菊种子,直接播种是农民最喜欢的方式。其他相关事项也是不可或缺的,比如银胶菊生命周期成本、分子育种工具、灌溉方法等,都有专业团队努力研究着。
普利斯通投入了大量的精力,希望银胶菊走向商业化。从2011年开始,该公司在美国亚利桑那州建立起281英亩的银胶菊试验田,为之后的研究提供干的银胶菊样本。试验田本身也开展研究工作,尽力发觉提高产量的方法和最合适的耕作方式,同时加强与当地种植户的联系。在普利斯通橡胶工艺研究中心。30位研究员和技师一直致力于优化加工流程。
最低的成本大批量生产银胶菊天然橡胶是核心目标,与橡胶树不同,历经两到三年的时间,银胶菊灌木迎来丰收的季节。银胶菊重量的很少一部分,大约在5%左右属于天然橡胶。还有5%为树脂,剩余的基本全是木本植物纤维,很有必要开发剩余残渣的商业价值。
首先技师们要把收获的银胶菊碾碎和磨细成大小均匀的颗粒,然后再高压挤压这种浆状物质。利用极性和非极性有机溶液,溶解析出的天然橡胶和树脂。过滤后蒸干溶剂,分离出橡胶和树脂;树脂材料有很多工业应用,固体残渣可以用于生物领域,分解转化成燃料或能源。如果处理得当的话,将不会出现任何资源浪费。
普利斯通和固铂轮胎已经宣布,他们完成了一系列基于银胶菊的轮胎制造,目前分配给客户进行道路测试。好的测试结果能够增强人们对银胶菊的信心,大家预期新型轮胎将会有很好的性能表现,至少与现有轮胎处在同一水准。







