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第2回 スタッドレス開発秘話 前編 -20℃での戦い…突破口を開いた白クマの手

今でこそ冬の定番となったスタッドレスタイヤだが、その開発はまさにイバラの道であった。

スパイクタイヤの粉塵(ふんじん)公害

1960年代に普及し始めた「スパイクタイヤ」は、1985年には冬用タイヤの68%を占め、販売のピークを迎えた。しかし、その一方で、スパイクタイヤ(※1)の鋲(びょう)によってアスファルトの路面が削られる「粉塵(ふんじん)公害」も浮上してきたのである。

特に仙台や札幌など市街地での被害が大きく、冬を越すたびに道路の修理が必要になり、雪融けの頃の札幌市街は、アスファルトの粉が舞いマスクなしでは歩けない程であった。「粉塵(ふんじん)公害」は、地方の財政も人々の健康も圧迫した。
山間部のユーザーからは、スパイクタイヤ存続が強く望まれたが、1991年3月、とうとうスパイクタイヤ(※1)は販売中止となった。

スタッドレスタイヤの誕生

スパイクタイヤ禁止の流れを受け、行政は“凍らない道路の整備”を、タイヤメーカーは“アスファルトを削らない冬用タイヤの開発”を求められ、各社はこぞって開発に取り組んだ。
こうして1980年代後半に初めて誕生したのが、アスファルトを削らない冬用タイヤ「スタッドレス(鋲のない)タイヤ」である。しかし、命を預けるタイヤだけにユーザーのスタッドレスに対する要求は高く、スタッドレス誕生後も技術者たちの不断の努力は続く。

冬の路面を再現するテストコース(※2)もない厳しい環境の中、【TOYO TIRES】のスタッドレス開発を任されたのが、タイヤ材料開発部 ゴム材料開発グループに配属されていた25歳の若手技術者、磯部だった。

プレハブの試験室

新しいゴムの配合を考えても、十分な環境も蓄積されたノウハウもない。岐阜県瑞浪の野外スケートリンクや、-20℃にまで冷え込む冬の北海道の通行止めになった山道で実験をおこなった。
スタッドレス試験機を作ったものの、外気の影響を受けやすく試験にならない。急遽プレハブで外気を遮断して試験室を作った。氷を作っては、テストを繰り返す日々が始まった。

1989年12月、北海道層雲峡での雪上試験の時の集合写真。
1989年12月、北海道層雲峡での雪上試験の時の集合写真。テストした8種類のコンパウンドは、その後の開発の重要な手がかりとなる。中列右から3番目が磯部。
磯部(左)と計測を担当した実験部の河島(右)。
磯部(左)と計測を担当した実験部の河島(右)。磯部のコンパウンド(ゴム)開発に対する熱意は、皆に伝わりチームの結束が強まった。

札幌の氷

当初、磯部は時間をかけて凍らせた純度の高い氷を作り、実験に使用していた。ところが、思うような結果が得られない。なぜだ…氷について昼夜考え続けた磯部は、ふと思い立った。
現場の氷を見なければ!実際にクルマが走る氷の状態を知らずに、その氷を制するタイヤが作れるはずもない。

早速、札幌へ発った。北海道大学低温科学研究所。そこには、-5℃の部屋から-50℃の部屋まで、様々な環境があった。札幌の路面の氷をとって来ては研究所で分析を重ねたところ、路面の氷は急激に冷やされてできるため、気泡が多いことがわかった。つまり、実験で用いていた氷では純度が高すぎたのである。

氷は滑らない

氷を手づかみで取ろうとして、手にぴったりとくっついてしまった経験はないだろうか。このように、氷は溶けていなければ滑らない。つまり、氷が滑るのは間にできる水のせいなのである。
磯部は、スタッドレスの開発に携わった1985年から、氷と路面の間にできる水の膜を取り除く研究を続けていた。
しかし『吸水(※3)』だけでは、限界がある。

削らずに削る

道路の氷に気泡があるということからヒントを得た磯部は、タイヤのゴムにひっかき素材を入れてはどうかと考えた。
『アスファルトを削らないタイヤ』という命題は、譲れない。しかし『アスファルトを削らず、氷を削るタイヤ』ではどうか。こう考え、氷を制するためには『吸水(※3)』に加え『密着』と『ひっかき』がポイントであるという結論に達した。

なぜ白クマは氷の上でも転ばないのか?

白クマ (提供:ZOO 21st)
提供:ZOO 21st

しかし、氷に密着するにはどうすれば良いのか。それが、問題だった。頭を抱える磯部に上司だった材料部長が言った。「白クマは、なんで氷の上で滑らんのか見て来い。

磯部は動物園に行き、飼育係に尋ねた。飼育係は、遠目に白クマの手の裏を見せてくれた。白クマの手の裏側には、細かい毛が生えているのだという。
「なるほど、毛か…。」早速、水鳥の羽毛ブタの毛…と様々なものを試してみたところ、意外にも、レザーパウダーと呼ばれる牛の皮を細かくしたものに密着効果があることがわかった。

幻の南国スタッドレス

密着の次は、ひっかきである。路面の氷とタイヤの間にできる水膜を突き破って、氷に刺さる素材。ゴムに配合するためには、0.1ミリの粉状にしなければならない。
ここでも磯部は、様々な素材を試した。魚屋でホタテ貝を買って来て、貝殻を削った。樫の木を切って来て、チーム全員で削ったこともあった。

中でもひっかき効果が高かったのは、アルミナというアルミの酸化物であったが、氷ばかりかアスファルトをも削ってしまった。これでは、『アスファルトを削らないタイヤ』という命題をクリアできない。
また、椰子の種も比較的ひっかき効果が高かったが、そんなに大量の椰子の種をどこから供給するのかという問題に阻まれ、南国スタッドレスは幻と消えた。

環境にやさしく、ひっかき効果があり、0.1ミリにまで粉砕できて、安定した供給のある素材とは…。研究に行き詰った磯部にヒントを与えたのは、当時の購買担当者がくれたアドバイスだった。
直接スタッドレスを開発するわけではないが、技術者とは一味違った購買担当者ならではの一言、それは…。

「スタッドレス開発秘話 後編」はこちら

(2003年10月掲載)

(※1)スパイクタイヤ
滑り止めのため、金属鋲を着けたタイヤ。

(※2)テストコース
現在では、北海道常呂郡佐呂間(サロマ)町に【TOYO TIRES】の冬季タイヤテストコースがある(1993年に開設)。詳しくは「走れ!タイヤくん:第31回」を参照。

(※3)吸水
タイヤと路面の間にできるミクロの水膜を取り除くことが、スタッドレスを滑りにくくするポイントになる。【TOYO TIRES】が採用しているのは、吸水クルミックスゴム



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