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Press Release

乗用車「超低燃費タイヤ用ゴム」の技術開発に成功

―従来の低燃費タイヤ用ゴムに比べエネルギーロス40%低減・耐摩耗性25%向上―
2012年10月22日
国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
株式会社 ブリヂストン

 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(以下、NEDO)のナノテク・先端部材実用化研究開発※1の一環として、株式会社ブリヂストンは、革新的なナノ階層構造設計技術を開発しました。
 研究開発では乗用車タイヤ用ゴム材料の各原材料である、ポリマーおよび充填剤等の配置をナノレベルで最適化し、従来の乗用車用低燃費タイヤ用ゴム※2対比でエネルギーロス※3を40%以上低減、耐摩耗性能を25%以上向上するゴムの技術開発に成功しております。

 本技術開発を通じて得られた研究成果(評価・解析・予測法)は、今後、株式会社ブリヂストンの材料技術「ナノプロ・テック※4」と融合させ、現在市販されている低燃費タイヤ(低燃費タイヤの転がり抵抗ラベリンググレード※5AA~AAA相当)対比で転がり抵抗をさらに20%低減したタイヤの開発を目指します。

  • 図1
    本研究概要図(タイヤ用ゴムのナノスケール階層構造を3階層独立に制御)

 本プロジェクトでは、NEDOによる支援のもと、株式会社ブリヂストン、JSR株式会社、東北大学原子分子材料科学高等研究機構、九州大学先導物質化学研究所、産業技術総合研究所ナノテクノロジー研究部門が産学官連携のオープンイノベーション研究体制を構築し、世界最高水準の分析、解析、計算、材料技術を融合させることで、目標を達成いたしました。

1.背景

 タイヤのライフサイクル各段階におけるCO2排出量を算出すると、「製品の使用段階」が約9割と大半を占めており、タイヤの転がり抵抗低減は、自動車の低燃費化によるCO2排出量削減を通じて、「気候変動」という地球規模の環境問題に対して、大きく貢献できるものと考えています。従来、ゴムによるタイヤの転がり抵抗低減は、主に充填剤の分散状態を制御することにより行ってきましたが、相反する他性能等とのバランスから限界に近づいています。さらなる転がり抵抗低減には、これまでに無い全く新しい観点でのゴム材料の技術開発が必要でした。

2.今回の成果

 ゴム材料中の各部材の空間配置をナノサイズで最適化する「三次元ナノ階層構造制御技術」の開発により、株式会社ブリヂストンの乗用車用低燃費タイヤ用ゴム対比エネルギーロス44%低減、耐摩耗性能26%向上に成功しました。研究目標・内容は下図、表の通りですが、具体的には、最適化末端変性ポリマーによるブレンド形態の制御による耐摩耗性の向上と同時に、専用設備による充填剤の配置最適化により、低ロス化を図りました。さらに、加硫※6条件の最適化による架橋網目分布の均一化により、更なる低ロス化を図った結果、低いエネルギーロスと高い耐摩耗性という、相反する特性を同時に備えた革新的なタイヤ用ゴム材料の開発に成功したものです。

  • 図2

三次元ナノ階層構造における機能分担による相反性能制御
  三次元ナノ階層構造
スケール ~1,000ナノメーター ~100ナノメーター ~10ナノメーター
ナノ構造を
「見る」技術
ポリマーブレンド 充填剤の配置 架橋網目分布
「解く」性能 耐摩耗性能向上 低エネルギーロス 低エネルギーロス
「操る」技術 末端変性ポリマー最適化 混練プロセス条件最適化 加硫条件最適化
エネルギーロス 44%低減(目標:40%低減)
耐摩耗性 26%向上(目標:25%向上)
  • 株式会社ブリヂストンの室内ゴム評価試験で、乗用車用低燃費タイヤECOPIAに搭載しているトレッドゴム対比の結果

3.今後の予定

 今後は、株式会社ブリヂストンが本研究開発で得られた評価・解析・予測法について、自社の材料設計技術である「ナノプロ・テック」と融合させながら、現行の低燃費タイヤ用ゴム開発に適用をしていきます。さらに、本研究開発の成果の実用化についてはスケールアップの検討を進めていきます。

4.お問い合わせ先

(本プレスリリースの内容についての問い合わせ先)
NEDO 電子・材料・ナノテクノロジー部 担当: 佐藤、桐原、木村 TEL 044-520-5220

株式会社ブリヂストン <報道関係> 広報第2課  TEL 03-3563-6811
<お客様>  お客様相談室 TEL 0120-39-2936

(その他NEDO事業についての一般的な問い合わせ先)
NEDO 広報室 担当: 遠藤 TEL 044-520-5151  E-mail nedo_press@ml.nedo.go.jp


【参考:用語解説】

※1 NEDOのナノテク・先端部材実用化研究開発
 ナノテクノロジー技術を有する機関(大学、材料メーカーなど)と、その実用化を担当する機関(製品メーカーなど)が一体となった垂直連携体制を構築して研究開発を実施する事業。本成果は、本事業中のプロジェクトである「三次元ナノ階層構造制御による超低燃費タイヤ用ゴム材料の開発」(2009~2012年)によるものである。
※2 乗用車用低燃費タイヤ用ゴム
 株式会社ブリヂストン乗用車用低燃費タイヤECOPIAに搭載しているトレッドゴム。
※3 エネルギーロス
 ゴムが変形をする際に生じるエネルギー損失。タイヤが転動する際にゴムが繰り返し変形することで生じるエネルギーロスは、タイヤ転がり抵抗の約9割を占める。このことから、タイヤ転動によるゴム変形のエネルギーロスを小さくすることで転がり抵抗を下げることができる。
※4 ナノプロ・テック
 分子構造設計等を通して材料の微細構造を制御し、必要特性を引き出す技術の総称で、株式会社ブリヂストンの基幹技術の一つ。
※5 低燃費タイヤのラベリンググレード
 一般社団法人 日本自動車タイヤ協会ラベリング制度に適合し、且つ、その根拠となるデータをタイヤ公正取引協議会へ届け出しているタイヤに関連した情報提供媒体(タイヤ製品ラベル、カタログ等)に表示できるもので、具体的には、タイヤの転がり抵抗を「AAA」「AA」「A」「B」「C」という5段階に分け、「A」以上を低燃費タイヤとみなし、ウエット時の制動力「a」~「d」という4段階に入っていることが条件。
※6 加硫
 ゴムに硫黄やその他に加硫促進剤等を加えて加熱処理をし、ゴム分子鎖間を化学結合で結ぶ反応またはその操作。原料ゴムの流動性が減少し弾性や強度を確保することができる。