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東洋ゴム 最新シミュレーション技術から生まれた新配合ゴムを「PROXES Sport」に採用

2016年11月19日

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2016年11月17日、東洋ゴムは、2011年に確立したゴム材料開発基盤技術「Nano Balance Technology(ナノバランステクノロジー)」をさらに進化させることで、より高性能なタイヤが実現する新配合ゴムを開発したと発表した。この新配合ゴムはトーヨータイヤのフラッグシップタイヤ「PROXES(プロクセス)」ブランドで、新商品「PROXES Sport(プロクセス・スポーツ)」に採用する。

Nano Balance Technologyは、求められる高度なタイヤ性能を導き出すために、ゴム材料を分子レベルで観察、予測、機能創造、精密制御することによって、理想的なゴム材料を高精度に開発する技術だ。

東洋ゴムは分析、解析、素材設計、加工という4つの体系を横断的に統合したこの基盤技術を用いて、タイヤの低転がり抵抗(低燃費性能)と雨天時の制動性(ウェットグリップ性能)といった、二律背反する性能を高次元で両立させた低燃費タイヤブランド「NANOENERGY(ナノエナジー)」シリーズを発売したほか、他の乗用車用タイヤ、大型輸送車両用タイヤなどの開発にもこれを採用している。

低燃費性能が自動車用タイヤの備える必要条件になりつつある現在、4つの各体系における技術革新を進め、特に「ナノ解析」および「ナノ分析」において、さらなる性能向上につながる進化を実現した。

■ゴム材料開発の新たな技術革新

「ナノ解析」における進化:「ナノ タンデルタ シミュレーション」
(1)ゴム材料内部の精緻な構造シミュレーションモデルの構築
(2)シミュレーションモデルの定量評価(グラフ化)技術の確立(業界初)

img_0001-e1479373640975ナノ解析とは、タイヤ用ゴム材料を適正にモデル化し、その配合に動きを与え、ポリマーとフィラーモデルを組み合わせた複合体構造が、どのように反応するのかを検証する分子シミュレーション技術だ。このシミュレーションによって、最適なゴム材料の構造を予測する。

これにより従来と比べて、精緻なシミュレーションモデル(ゴム材料の構造の可視化)を構築。また、このモデルに対して、分子動力学シミュレーションを用いることで、エネルギーロスと粘弾性のマスターカーブを精度よく計算、グラフ化して定量評価する独自の技術となっている。業界初のこの評価技術「ナノ タンデルタ シミュレーション」は、短時間での計算と定量化を可能とし、求める性能を導くために必要な配合予測がこれまでの10年単位から数日の単位へとスピード化が実現している。

「ナノ分析」の進化 :「ナノ・ダイナミックサーチ」
(1)3次元での「フィラー構造」観察技術の構築
(2)高輝度X線によるゴム内部「変形挙動」観察技術の構築
(3)動的環境下でのX線フィラー構造情報の取得技術の確立(業界初)

ナノ分析とは、タイヤのコンパウンドを構成するフィラーやポリマーなどをナノレベルの状態で観察する技術だ。状態の分析を把握したうえで開発課題を発見し、構造の在り方を展望する。

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これまでフィラー構造における分散性など配合状態を二次元で観察していたものを、さらに緻密な三次元で観察できる技術を構築。また、大型放射光施設(SPring-8)に独自の制作装置を持ち込み、高輝度X線によってゴム内部の変形挙動を観察する技術や、さらには静止状態ではなく、ゴム材料内部のフィラーの変化挙動を観察し、それらの情報を取得する技術を確立した。

「ナノ・ダイナミックサーチ」と呼ぶこの技術によって、タイヤが転動する状態や凹凸で変動する状態が観察できるようになり、ゴムの路面への追従性やフィラーの凝集体(基本粒子の集まり)の動きから可視化できたエネルギーロスの確認が、理想型の探索に有効となる。

こうした「ナノ解析」、「ナノ分析」の進化によって、ゴム材料内部構造の「定量評価」、「動態確認」が可能となった。これらの把握をもとにした「ナノ素材設計」作業は高効率、高精度化し、精密に制御された「ナノ加工」によって、より高性能・高品質なタイヤ製造が実現する。

これら進化したNano Balance Technologyから新配合ゴムを実用化し、従来商品の「PROXES T1 Sports」に比べ、低燃費性能、ウェットグリップ性能を大幅向上した「PROXES Sport」を11月26日からにドイツで開催される「Essen Motor Show(エッセンモーターショー)」にフラッグシップ・タイヤとして出展する予定だという。

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