帝人フロンティアは、タイヤ、ホース、ベルトなどに使用される従来のゴム補強材よりも補強性能に優れ、環境負荷低減に貢献するゴム補強用ポリエステルナノファイバー短繊維を開発した。

1.背
(1)
ゴム製品は、繰り返される変形と摩耗に耐える強度など求められることから、補強効果を高めることを目的に短繊維をゴムの補強材として用いることが一般的である。
(2)
ゴム補強短繊維の補強効果は、使用する繊維持つ強度のほかに、長さによって補強効果が高まるとされており一般的には数ミリから数十ミリの長さにすること求められている
(3)
しかし、繊維が長ければ長いほどゴムへの練りこみ工程において絡みやもつれが発生しやすくなり、繊維分散性が低下し補強効果が低減することが課題となっていた。
4また近年の環境配慮への高まりから、温室効果ガス排出削減を目的に高分子量化や表面処理などの工程削減ニーズが急速に高まっている
5こうした中、同は、ゴム補強用短繊維の断面をポリエステルナノファイバーポリエチレンの2種類のポリマー配した海島複合断面(*)とすることで、少量の添加であっても従来品同等以上の補強効果を発現し、かつ環境負荷低減を実現するゴム補強用のポリエステルナノファイバー短繊維を開発した。
*1海島複合断面:2のポリマーを部分と「島」部分に配置した複合断面

2. 開発の特長
2022 04 13 teijin(1)開発製品「島」部分に高い補強効果を発揮する直径400nmまたは700nmのポリエステルナノファイバーを配置し「海」部分にゴムと混ざりやすいポリエチレンを配置している。ポリエチレンがゴムと分子レベルで混合するため数千倍の本数のナノファイバーがゴム中で均一分散するそのため、従来品量で同等以上の補強効果を発現する。
高い
補強効果と環境負荷低減の両立を実現
(2
開発品の繊維の長さ 1mm 以下非常に短い、直径が非常に小さいことからアスペクト比(*2)が高くなり、補強効果は大きくなる。また、繊維の長さが短いことから絡みやもつれが無く、ゴムと繊維が均一に分散した複合体を形成することができる。これにより、繊維が連続相(*3)となりゴム部分ではなく繊維に応力がかかりやすくなることから優れた補強効果を発現し、さらにはゴム製品の高い耐久性を実現する。
*2アスペクト比:長さ直径の比率。アスペクト比が大きければ大きいほど補強効果は高い
*3連続相:
点状で分散したものではなく線上または面上に連なる状態のもの
(3
従来品と比較して高い補強効果を発現することから、繊維の強度を高める高分子化工程削減することができるまた、繊維の長さをくしたことから、繊維が綿状になることを防ぐ表面処理も不要となる。これらの製造プロセスの削減によって環境負荷低減効果ガスの削減に貢献することができる
(4)
タイヤ用途においては、高弾性と転がり抵抗低減に寄与するため燃費向上や騒音低減の効果が期待できる。また、ホースやベルト用途においては従来困難であった高弾性率と優れた久性の両立が可能となる

3今後の展開
(1)開発されたゴム補強用短繊維を2023年より生産を開始し、ゴム製品を展開
する企業に向けて販売を進める。その結果、2027年度10億円の売上を目指す。
2タイヤ、ホース、ベルトをはじめ多種多様なゴム製品や樹脂製品幅広く展開していくために、ナノファイバーに用いるポリマ種類の拡充に向けた開発を進めていく。また、環境負荷のさらなる低減を目指し、リサイクル原料を活用した製品の開発を進めていく。
(3)
帝人フロンティアは、環境戦略として「THINK ECO」を掲げ、衣料から産業資材まで幅広い用途で、環境配慮型の素材や製品を展開していく。このたび開発されたゴム補強用の短繊維もこの戦略に沿ったものであり、今後もより環境負荷低減に貢献するソリューション提供していく