为什么新轮胎颜色不黑？原本白色的轮胎是如何一步步

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自从汽车被发明之后，它们日夜穿梭在大街小巷之中，迅速改变了人类社会的生产生活方式。汽车飞驰的速度在某种程度上是建立在不断高速运转的轮胎之上，而轮胎作为汽车中最重要的部件之一，它的发展与演进也经历了漫长的历史，最起码，今天我们熟悉的黑色橡胶轮胎也并非其最初的模样。

改变世界之“轮”

在很多“改变世界的发明”评选或“世界十大发明”评选中，轮子往往会高票当选，轮已经成为人类文明十分基础而重要的发明之一，一个简简单单的圆形，就可以成功减少一个物体在地上拖动时的摩擦力，使其方便移动到更远的距离。

但是，轮子的发明，不是我们想象得那么简单。公元前四世纪，已有两轴车的图画。轮的发明大约是在新石器时代晚期至青铜器时代早期，换句话说，现代意义上的人类出现后有十几万年是不懂得使用轮子的。

据学者研究指出，最早的车轮在距今6000年前左右的美索不达米亚、高加索及中欧等地出现。2002年，斯洛文尼亚考古学家发现了卢布尔雅那沼泽轮。当时的轮子还非常简单，只是一些圆形的板，和轴牢牢地钉在一起。

公元前3000年，人们才开始将轴装到手推车上，使得轮子不直接和车身相连。不久以后，又出现了装有轮辐的车轮。相传也在这个时候，中亚地区已经使用带轮的车，但当时文明相对发达的埃及并不知道，仍是用滚木为轮拖运货物。

卢布尔雅那沼泽轮。来源/卢布尔雅那市博物馆

可以说，车轮的发明相当于人类历史上的第一次交通运输技术上的革命。虽然没有人知道轮子是谁发明的，但它的出现无疑大大减轻了人们搬运重物的负担，使人可以快速搬动大大超过自身重量的物体，更建立了人类历史上第一个陆地运输系统。而轮子的发明，也不是那么简单的，美洲的古老文明，例如阿兹特克与玛雅文明，虽然历史同样悠久，但一直没有发明轮子，使得其文明程度一直停留在相对较低的水准上，当西方殖民者越过大洋而来，拥有数百万人口的美洲古老文明就这样被数百人的西班牙探险队打败。

18世纪前，轮胎主要由木头或金属制成，舒适性欠佳，在外观和形状上基本没有太大变化，发展进程缓慢，而且受限于材质的原因，车轮本身的发展也很难玩出花样，无论历代的能工巧匠如何动心思，都很难从真正意义上提高车轮的性能，为人类提供一个平稳和安全的出行方式。

我们再将时针拨转回去。1493年，西班牙探险家哥伦布率队初次踏上南美大陆。在这里，西班牙人看到印第安人小孩和青年在玩一种游戏，唱着歌互相抛掷一种小球，这种小球落地后能反弹得很高，如捏在手里则会感到有粘性，并有一股烟熏味。西班牙人还看到，印第安人把一些白色浓稠的液体涂在衣服上，雨天穿这种衣服不透雨；还把这种白色浓稠的液体涂抹在脚上，雨天水也不会弄湿脚。这是西班牙人第一次了解到了橡胶的弹性和防水性，但并没有真正知道它们的来源。

1693年，法国科学家拉康达到南美又看到土著人玩这种小球，在追根寻底调查这种小球后，才得知这种小球是在砍一种被印地安人称为“橡胶”的树时，流出的浓稠液体制造出来的。1736年，法国科学家康达敏从秘鲁带回有关橡胶树的详细资料，出版了《南美洲内地旅行记略》，书中详述了橡胶树的产地、采集乳胶的方法和橡胶的利用情况，引起了人们的重视。

但这一时期的橡胶存在一个问题：太过柔软。部分马车工匠已经认识到这种新材料的价值，开始将其涂抹在车轮上，试图通过其缓冲的作用来提高车辆的稳定性和乘坐的舒适度，但受限于天然橡胶本身的特性，始终难以制造出真正意义上的高性能车轮。

1834年，生于美国康乃狄克州纽黑文，美国商人查尔斯·固特异（Charles Goodyear）正在经历人生的至暗时刻。他倾注很多心血的五金生意破产，已经34岁的他再次变得穷困潦倒。不肯屈服于命运的他，依旧在纽约四处寻找机会。在参观一家橡胶工厂时，他被各种各样的橡胶制品所吸引，凭借其敏锐的商业直觉，认识到橡胶可能会有很多值得开发的用途。

查尔斯·固特异

1852年，固特异在做试验时，无意之中把盛橡胶和硫磺的罐子丢在炉火上，橡胶和硫磺受热后流淌在一起，形成了块状胶皮，橡胶硫化法就这样在无意间被发明出来。固特异的这一偶然行为，是橡胶制造业的一项重大发明，因为他扫除了橡胶应用上的一大障碍，使橡胶从此成为一种正式的工业原料，也使与橡胶相关的许多行业蓬勃发展成为可能。

骑自行车的邓禄普。来源/苏格兰国立博物馆

固特异为橡胶的进一步开发使用打开了新世界的大门。1887年10月，生活在爱尔兰的发明家约翰·博伊德·邓禄普（John Boyd Dunlop）将橡胶管两端相连并在内部充气，为他儿子的三轮车开发了第一个实用的充气轮胎。1889年，自行车手威利·休姆证明了邓禄普轮胎的优越性，在爱尔兰和英国的自行车比赛中，首次使用橡胶轮胎，并赢得胜利。

约翰·博伊德·邓禄普

与之相适应的是，此时的第二次工业革命正如火如荼地进行着，橡胶的轮胎发明为新生的汽车工业提供了理想的“轮子”。自此，橡胶轮胎一统天下，人类文明也乘上了橡胶轮胎的快车道。

邓禄普发明的轮胎。来源/苏格兰国立博物馆

橡胶轮胎与汽车的“天作之合”

自从真正意义上的现代充气橡胶轮胎问世以来，人们最初利用的就是天然橡胶制作轮胎。天然橡胶本身是白色的，所以最初的轮胎其实是乳白色，后来人们又发现白色化学物质“氧化锌”（Zinc oxide）可以作为橡胶的添加剂来增加橡胶的摩擦力。

1908年，美国福特公司推出了“福特T型车”（Ford Model T）。它的面世使1908年成为工业史上具有重要意义的一年：T型车以其低廉的价格使汽车作为一种实用工具走入寻常百姓之家，美国也自此成为“车轮上的国度”。

一辆澳大利亚产的福特T型车，车轮为白色

福特公司为其T型车配备的是橡胶轮胎，从图片里我们可以看到，这一时期的橡胶轮胎大部分都是白色的。为福特提供轮胎的正是固特异轮胎公司，1898年，在查尔斯·固特异去世四十多年后，弗兰克·赛柏林（Frank Seiberling）为了纪念固特异，使用他的名字注册成立了“固特异轮胎和橡胶公司”（The Goodyear Tire & Rubber Company），刚开始时，公司只是生产一些简单的橡胶制品，生产规模也很小，只有13名工人，主要制造自行车与四轮马车轮胎、马蹄铁橡胶衬垫，甚至是纸牌筹码。

弗兰克·赛柏林

如果说固特异是现代橡胶工业的开创者，那么赛柏林则是现代橡胶轮胎的开创者。随着汽车工业的飞速进展，固特异轮胎公司成为“风口上的猪”。1901年，该公司开始供应赛车轮胎给福特汽车，1908年，赛柏林发明了机械化轮胎成型机，使得橡胶轮胎生产摆脱了繁琐且耗时的手工过程，真正意义上开始了现代化工业大生产，从10小时内手工生产5个轮胎迅速增量为机械制造的60个轮胎，彻底改变了轮胎制造并导致轮胎产量激增。到1913年，美国制造的轮胎中有一半以上是在赛柏林的机器上制造的。到1916年，固特异轮胎橡胶公司已成为世界上最大的轮胎生产商。赛伯林因为身材矮小，还被称为橡胶界的“小拿破仑”。

1970年，人类首次登陆月球所乘坐的太空车采用的还是固特异轮胎。可以说，赛柏林生产的固特异轮胎，贯穿了人类近代交通技术进步的全过程。

轮胎的“黑白之争”

不过，赛柏林虽然改进了轮胎的生产工艺，但最初的橡胶轮胎受制于其天然材质本身的缺陷，在耐磨性和强度上都差强人意，只使用5000英里（约合8000公里），可能就要更换了，对大多数司机来说，相当于每年需要更换一到两次轮胎。

在汽车还是纯手工打造的富人的玩具时，这些都不是问题，坏了就换嘛。但随着福特T型车在社会范围内普及开来成为真正意义上的消费品之后，天然橡胶制成的白色轮胎的缺陷就变得不能接受了。

1912年，英国人莫特(S.C.Mottee)在偶然情况下发现了炭黑（carbon black）对橡胶的补强作用，从此，炭黑逐渐成为橡胶工业不可缺少的原材料，现代炭黑工业也由此迅速发展起来。

炭黑的原料为塔底油和杂酚油，一般来说，2.2公吨的原料可制造出一公吨的炭黑。炭黑是由平均直径为5-30nm的球状或链状粒子聚积而成的，内部是含有直径3-500nm的微结晶结构，因此可以和各种游离基反应。

而炭黑在和橡胶制品结合时，可以与橡胶这一弹性体形成无限网状交叉结构，称之为凝碳胶（carbon gel），可以极大增加橡胶制品的抗张强度、硬度、抗撕裂性、耐磨性等性质，从而极大提高轮胎的使用时间，从之前每条轮胎只能跑8000公里猛增到10万公里以上。但我们知道，炭黑除了是工业原料之外，还能用作颜料，所以加入了炭黑的橡胶，不约而同地全部“黑化”，成为我们现在眼中的黑色轮胎。

加入了炭黑的轮胎除了上述优势外，人们在漫长的时间中，还发现了炭黑的其他用处，比如可以防止因为强烈的紫外线而损伤，实验证明，不含炭黑的橡胶在阳光下容易出现硬化，并因为来自太阳的强烈紫外线而变质，从而降低轮胎性能，而炭黑则可以防止阳光带来的危害，从而提高轮胎的使用寿命。

除此之外，在我们开车的时候，由于轮胎与地面进行摩擦，从而造成轮胎过热，如果热量无法及时散去，那么轮胎可能会过热且影响轮胎的性能，而炭黑则有助于我们控制轮胎的温度，使其不会迅速过热，从而提高轮胎的效能。

总之，炭黑在轮胎强度和耐久性方面起着关键作用，因为轮胎是车辆最关键的部分，可以影响汽车的所有性能因素。轮胎越结实，驾驶起来就越平稳、越安全。

因此，虽然白色轮胎可能很好看，但在经济性和安全性的考察下，无数汽车公司还是心照不宣地开始使用加入炭黑的橡胶轮胎。我们总是说，时尚是个圈，在人们普遍使用全黑的轮胎一二十年后，人们反而又怀念过去的白色轮胎了，尤其是这一时间里，很多豪车开始想要突出自己的标新立异。20世纪20年代，一种“白墙轮胎”（Whitewall tire）出现了。闪闪发光的白胎与黑色的胎面形成了鲜明对比，又因为很难打理，几乎只被豪车使用，以此来与普通的家用汽车区分开来。

第一次世界大战期间，由于生产炭黑的原料短缺，德国化学家们开始使用沉淀法生产的白色二氧化硅代替炭黑，白色二氧化硅因其物理性能与炭黑接近，但又是白色的，因此被称为“白炭黑”。后来，伴随着汽车行业的不断发展与炭黑价格的上涨，白炭黑也成为橡胶轮胎的主要补强剂，而且白炭黑的一大优势是，可以做出多种多样的颜色，满足制造白色或彩色的轮胎需求。

因此，在纯黑色轮胎一统天下后不久，白色轮胎或黑白混合轮胎，因为文化等因素重出江湖，不过这一时期的轮胎颜色，与性能无关，纯粹是为了满足车主个人标新立异或者审美需求。20世纪50年代，白墙轮胎的使用达到顶峰，比如凯迪拉克推出了“凯迪拉克埃尔多拉多” (Cadillac Eldorado)，该款豪车使用的就是白墙轮胎，非常奢华。

1954凯迪拉克Eldorado，摄影/everettovrk，来源/Adobe Stock图虫创意

到了20世纪70年代，白墙轮胎的热潮逐渐褪去。后现代的简约轮胎逐渐成为市场上的热潮，自此纯黑色轮胎重新回归。当然，现代科学技术的发展，使得人们可以选择任何想要的轮胎颜色，但是黑白轮胎的争执总算可以告一段落。纵览轮胎历史的发展，轮胎的黑白变迁，是人类对于“性能”和“个性”永无止境的追求史。

参考资料：

林礼贵编：《轮胎生产工艺》，化学工业出版社2008年版。