ブリヂストン、低燃費性と高破壊強度を両立した新型ゴム素材を開発

2018年6月25日、ブリヂストンは内閣府総合科学技術・イノベーション会議が主導する革新的研究開発推進プログラム（ImPACT）の1つである「超薄膜化・強靭化『しなやかなタフポリマー』の実現」（伊藤耕三プログラム・マネージャー）の一環として取り組んだ研究成果を発表した。

現在の社会環境の中でクルマにはさらなる省資源化や低燃費性が求められており、革新的研究開発推進プログラムでは社会ニーズに応えるため、産・官・学連携により、革新的な強靭高分子複合体「タフポリマー」の開発を推進している。これまでにない高強度なゴム材料を実現できれば、耐久性能を維持したままタイヤの各部材をより薄くすることが可能になり、省資源化と低燃費性能の向上につながるからだ。

タイヤ業界では、低燃費性能を向上させるために、ゴム材料の転がり抵抗の低減に関する研究開発が行なわれ、タイヤの構成部材をより薄くするための取り組みも行なっている。

タイヤの構成部材をより薄くすることができれば、省資源化や低燃費性能の向上だけでなく、生産時の消費エネルギーの低減、さらには廃棄時の廃棄物量の削減にもつながり、タイヤのライフサイクル全般に渡ってメリットがある。だが、一般的にゴムを薄くすると耐久性が低下するというデメリットがあり、耐久性を維持したままタイヤの各部位をより薄くするためには、既存技術の枠を超えた強靭なゴム材料の開発が必要となる。

この研究開発プログラムでは、省資源化や低燃費性能の向上を通して、持続可能な社会の実現に貢献するために、これまでにない高強度ゴム材料の開発に挑戦した。

■ダブルネットワーク構造

研究の内容は次のようなものだ。ゴムには、破断・摩耗・引裂きなど多岐にわたる強度特性があるが、亀裂の発生とその成長（亀裂進展）を抑制することで、これらの強度特性を向上させることができると考えられる。この研究開発プログラムでは、ブリヂストンが培ってきたゴム材料に関する技術や知見を基盤に、多くのアカデミアによる亀裂進展現象についてのミクロ、マクロスケールでの実験的解析、理論シミュレーション、新材料の具現化に関する先進的な研究との連携を通じて、ゴム材料の高強度化のメカニズムを明らかにするとともに、その具現化を進めてきた。

その中で、今回の成果は、ダブルネットワークと呼ばれる構造を用いたことにより達成された。ダブルネットワーク構造は、この研究開発プログラムに参加している北海道大学のキョウ剣萍教授がタフポリマー化の手法として提唱してきた原理で、ゲル材料などで劇的な強靱化の効果が実証されていたが、これまでゴム材料に適用された例はなかった。

このプログラムでは、ダブルネットワーク構造をゴム材料に取り入れることで、従来技術では二律背反の関係にあるとされていたタイヤの燃費特性に寄与する材料物性と耐亀裂進展性を高次で両立することに成功。その結果、従来の低燃費性を意識したゴム（基準ゴム）に対して、タイヤの燃費性能に寄与する材料物性を15％向上するとともに、亀裂進展に対する強度を約5倍に向上した、革新的なゴム複合体が実現したのだ。

2016年に発表したゴム複合体と比較して、さらに強度を向上させるとともにタイヤの燃費特性に寄与する材料物性も向上し、強度を3.5倍以上に向上すると同時に、タイヤの燃費特性に寄与する材料物性を10％向上させるというこの研究開発プログラムの開発目標を達成している。

なお、ブリヂストンは現在、今回発表した新規のゴム材料を用いたタイヤの試作・評価を行なっており、2020年代前半の実用化を目指すとしている。

内閣府 革新的研究開発推進プログラム（ImPACT） 公式サイト

ブリヂストン 関連情報
ブリヂストンタイヤ 公式サイト
ブリヂストン 公式サイト