相比普通轮胎，绿色轮胎主要有三方面工艺改进：补强填充剂、胎面胶料、胎冠花纹设计。

    炭黑的应用与性能缺陷。炭黑作为补强填充剂被广泛应用于橡胶工业中，特别是汽车轮胎的生产。在橡胶工业中，炭黑的消耗量约为橡胶消耗量的一半。炭黑可以显著提高轮胎的耐磨性，但是传统炭黑填料存在难分散，发热大，动态性能差等缺点。为了克服这些不足，人们相继改良开发出低滞后炭黑，纳米结构炭黑等产品，白炭黑作为补强填充剂可显著降低轮胎滚动阻力。白炭黑又称水合二氧化硅、活性二氧化硅等，为高分散的无定形粉末或絮状粉末。人们发现用白炭黑部分替代炭黑，可以在保持甚至改良湿地抓着力的前提下，显著降低轮胎的滚动阻力。

    炭黑、白炭黑的补强原理。同样作为补强剂，炭黑或白炭黑与橡胶之间的结合反应是橡胶补强的基本原因。理论上，只要一个橡胶分子有一个点同补强剂结合，则整个分子链就成为凝胶，但这种凝胶是疏松的，只有当补强剂的填充量大时，橡胶分子可能吸附于若干个补强剂粒子时，才能开成结实的凝胶。

    炭黑、白炭黑性能差异的原因。在轮胎中加入补强剂也会带来新问题，即补强剂颗粒间会相互摩擦，这是滚动阻力的重要来源。微观上看，使用炭黑作为补强剂，相互之间相互摩擦较强，能量损失较大；而使用白炭黑作为补强剂，相互之间作用较弱，能量损失较小，宏观上则表现为滚动阻力降低。

    图1：不同补强剂的内部构造对比

    硅烷偶联剂对白炭黑性能形成有益补充。普通白炭黑有较强的自凝性，容易聚集成团，在生产过程中很难将其均匀分散到胶料之中，而且贮存后胶料中的普通白炭黑粒子仍会重新凝集，严重影响其补强效果。因此，在使用时必须添加硅烷偶联剂，用于增强聚合物和填料之间的相互作用，从而改善白炭黑的分散性。

    实验数据表明，在胎面胶中若单纯使用白炭黑代替炭黑，则耐磨性会下降20%~40%，但如果使用有硅烷表面处理剂TESPT 对白炭黑进行改性，可以使轮胎的湿力抓着力保持不变甚至提高，耐磨度下降仅5%，而滚动阻力则降低了30%。

    丁苯橡胶（SBR）是一种通用合成橡胶，是合成橡胶中产量最高的品种。按聚合方式不同，SBR 可分为乳聚丁苯橡胶（E-SBR）和溶聚丁苯橡胶（S-SBR）。E-SBR 是SBR 的老品种，大部分用于胎面胶，但其存在滞后损失大、行驶滚动阻力大、弹性小的缺点，无法满足轮胎工业的发展需求；S-SBR 则是为克服上述缺陷而发展起来的一种胶种。

    图2：丁苯橡胶的消费结构

    溶聚丁苯橡胶（S-SBR）是具有多种优点的新型胶种。S-SBR 是综合性能介于E-SBR 与BR(顺丁橡胶)的一种通用橡胶。由于其采用阴离子活性聚合，在合成过程中苯乙烯与丁二烯比例、丁二烯单元的微观结构、聚合物的宏观结构、单元组成的序列分布、相对分子质量及分布等都可任意进行控制，因此可以生产出具有耐磨耗、耐屈挠、生热低、滚动阻力小等优点的橡胶品种。S-SBR 的生产成本略高于E-SBR，但其性能却远胜于E-SBR。在工业发达国家，E-SBR 已经过了全盛时期，而S-SBR正稳步增长。

    溶聚丁苯橡胶（S-SBR）的综合性能优异。通常情况下，抗湿滑性与滚动阻力可分别由硫化胶在0℃和60℃时的损耗因子tanδ 值来反映。0℃的tanδ 值越大越好，表明轮胎有更强的湿地抓着力；60℃的tanδ 值越小越好，表明轮胎有更小的滚动阻力。图中可以看出，S-SBR 作为胎面胶料明显优于传统的E-SBR 与BR，在0℃时与与E-SBR 持平，有很好的湿地抓着力，在60℃时明显低于E-SBR，明显降低了滚动阻力。

    图3：不同胶料的湿地抓着力与滚动阻力

    胎面花纹设计主要优化了绿色轮胎两方面的性能：湿地抓着力与轮胎噪音。改进湿地抓着力。轮胎花纹对轮胎性能也是至关重要，不同的花纹有不同的优点与缺点。绿色轮胎就是通过不同花纹的组合，在湿地抓着力，弯道抓着力，耐磨性等方面取得平衡。例如，大量纵向花纹会有不错的排水效果，但是却牺牲了制动性能和湿地稳定性，而且在高负荷下容易开裂；为了弥补纵向花纹的不足，有些轮胎添加了宽大的羊角纹，增加了制动力与排水效果，但带来的问题是会有更大的滚动阻力与噪音。有些轮胎在排水沟上设计了刀槽花纹，这种尖锐的花纹可以扎破调整行驶时车轮与地面间的水膜，从而增强了湿地抓着力；还有非对称花纹可以减少接触地面时的共振时间与接触面位移，从而减少了滚动阻力。

    图4：不同的轮胎花纹

    通过改变胎面花纹的设计，可以控制轮胎产生的噪音。对于车外噪音，一半是路况不良造成的，另一半是由设计不当的轮胎花纹造成的。轮胎花纹噪音是由胎面排水沟槽发生的气柱管音，抓地的加振音和胎间部从胎面两侧端到胎侧前端多条横向花纹块的辐射音共同形成。

    固特异的御乘系列是典型静音轮胎，其主要通过改善花纹设计达到降噪目的。封闭式的胎肩设计阻止声波的传播，均匀的花块设计使轮胎在接触地面时更为柔和从而减少撞击地面的噪音，垂直的花块边缘设计是为了减少花块的刚性变形，降低花块间的蠕动，也能避免后花纹不均匀磨损产生的噪音。

    图5：固特异御乘静音轮胎