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» 2019年11月21日 14時00分 公開

タイヤ技術:新技術がてんこもりの新型「エナセーブ」、住友ゴムが技術説明

住友ゴム工業は2019年11月20日、東京都内で技術説明会を開催し、同年12月1日から販売を開始する乗用車用タイヤ新商品「エナセーブ NEXTIII(ネクストスリー)」の開発に貢献した次世代技術を紹介した。

[松本貴志,MONOist]

 住友ゴム工業は2019年11月20日、東京都内で技術説明会を開催し、同年12月1日から販売を開始する乗用車用タイヤ新商品「エナセーブ NEXTIII(ネクストスリー)」の開発に貢献した次世代技術を紹介した。同製品の開発では、独自のAI(人工知能)技術と新材料技術が盛り込まれ、計画から1年前倒しの発売に至ったという。同社が掲げる次世代タイヤコンセプト「SMART TYRE CONCEPT」の主要技術を採用した第1弾製品としている。

エナセーブ NEXTIIIの概要(クリックで拡大) 出典:住友ゴム工業

 エナセーブ NEXTIIIは、DUNLOPブランドでフラッグシップとなる低燃費タイヤ。転がり抵抗係数を示すタイヤラベリング制度において最高グレードの「AAA-a」を獲得するとともに、タイヤ使用における摩耗や経年劣化による性能低下を抑えたことが特徴だ。従来品である「エナセーブ NEXTII」と比較して、2万km走行時のウエットグリップ性能低下を半減させている。発売サイズは「195/65R15 91H」の1サイズで、希望小売価格は2万5100円(税別)だ。

 この「性能持続技術」の開発ではAIやシミュレーションを用い、タイヤの摩耗や経年による性能低下のメカニズムを分子レベルで解明した。タイヤの性能低下を引き起こす要因は複数あり、物理的側面のき裂摩耗、科学的側面の経年変化がある。住友ゴム工業はこれらの性能低下要因に対して、結合剤長さの制御や軟化剤での液状ファルネセンゴムの採用などで対策を講じてきた。

左:き裂摩耗抑制のため結合剤長さを制御 右:経年変化による軟化剤流出を防ぐため液状ファルネセンゴムを採用(クリックで拡大) 出典:住友ゴム工業

 また、タイヤの性能低下要因には物理および化学の両面を持つメカノケミカル変化が存在する。メカノケミカル変化は、物理的な力を受けタイヤ内部のゴム分子が切れた際に、その切断箇所が酸化することでさらに分子切断が進む現象。タイヤ摩耗粉を軟X線解析し、分子から酸化反応が検出されたことや、空気中および窒素雰囲気中での摩耗実験において摩耗結果が2倍以上異なることから、メカノケミカル変化を抑えることがタイヤの摩耗とグリップ維持につながることが分かった。

 同社はメカノケミカル変化を抑えるため、従来のポリマーと全く異なる「水素添加ポリマー」を採用した。水素添加ポリマーはJSRが開発した素材で、分子同士が絡み合う体積が多い、架橋点が均一である、炭素二重結合が減少する、といったメリットがある。炭素二重結合そのものは結合エネルギーが強いが、隣り合う炭素単結合は分子鎖が切れやすい上に再結合もしにくい。

左:メカノケミカル変化の概要 右:炭素二重結合が大幅に減少した水素添加ポリマー(クリックで拡大) 出典:住友ゴム工業

 「二重結合を減らすことがポリマー全体の切断を減らすことにつながる。二重結合に隣り合わない単結合であれば切れやすいが再結合しやすいからだ」(住友ゴム工業 材料開発本部 材料企画部長 上坂憲市氏)という。これら数々の改良を行うことにより、従来ポリマー比でき裂摩耗を27%、経年変化を50%、そしてメカノケミカル変化を62%抑制することに成功した。

 商品ライフサイクル全体で環境性能を高める「ライフサイクルアセスメント(LCA)」を重視したモノづくりを行ったことも特徴だ。同製品では天然資源の有効活用を目指し、木材繊維をナノメートル単位まで細かくほぐしたセルロースナノファイバーを、世界で初めて(同社調べ)タイヤ用ゴム材料に採用した。

 タイヤへのセルロースナノファイバー実用化では、セルロースナノファイバーをタイヤ用ゴムに均一分散させることが課題だった。この課題解決には、日本製紙の完全ナノ分散が可能な化学処理が施された「セレンピア」を採用し、ゴムへのコンパウンディングには三菱ケミカルの製造技術を活用した。また、住友ゴム工業のゴム圧延技術により、セルロースナノファイバーの繊維方向をタイヤ回転方向にそろえたことで、回転方向には強度を持たせるとともに径方向には柔軟性を持たせたという。なお、セルロースナノファイバー含有タイヤゴムはビード部に用いられている。

左:セルロースナノファイバー実用化に貢献した技術 右:セルロースナノファイバーの繊維方向をそろえ、操縦安定性と乗り心地を両立している(クリックで拡大) 出典:住友ゴム工業

 住友ゴム工業は、今後の製品開発において開発工数の削減や新材料の創出につながる「高精度バーチャル性能予測」の実現を目指す方針だ。製品ライフサイクルを一貫した性能変化の予測を行うとする。性能持続技術についても継続して開発を進める構えで、「今回(エナセーブ NEXTIII)は性能変化の大幅な抑制を達成したが、今後は性能変化を修復する技術や性能変化により安全性が向上する技術を目指したい」(上坂氏)としている。

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