ツール・ド・フランス参加バイクの
90％以上が採用する東レの炭素繊維技術
毎年7月にフランスとその周辺国で開催される自転車レースの最高峰「ツール・ド・フランス」。高低差のある全長3,500キロメートルに挑むのは、世界各国からえりすぐられたトップライダーたち。今年はイギリスのクリス・フルームが自身2度目となる総合優勝と初の山岳賞獲得を果たし、惜しみない歓声のなか幕を閉じた。
アスリートと共にレースの主役を担うのがロードバイク。レースには、それぞれの自転車ブランドの最新鋭の技術が結集されたバイクが提供されることから、ロードバイク自体を楽しみにするファンも多い。自転車ブランドにとって「ツール・ド・フランス」とは、その性能やデザインを世に知らしめる格好の場でもあるわけだ。
このように各社しのぎを削るロードバイクだが、それぞれのバイクに「ある特徴」が共通することはあまり知られていない。実は「ツール・ド・フランス」に参加しているバイクの「90％以上」が東レの炭素繊維を車体に用いているのだ。かつてはアルミニウムによる車体が一般的だったロードバイク。だがこの10年でトレンドは大きく様変わりを果たし、各社こぞって東レの炭素繊維を導入するようになっている。
1926年の創業以来、合成繊維・合成樹脂をはじめとする化学製品や情報関連素材を取り扱う化学メーカーとして、数々のイノベーティブな製品を世に送り出してきた東レ。
彼らが次なる事業の柱として、市場の創造と開拓に力を入れてきたのがこの炭素繊維だ。東レでは炭素繊維複合材料事業を「戦略的拡大事業」と位置づけ、2020年までに3000億円の売上を目標にしている。その進化の牽引役となったのが、スポーツの分野だ。
進化した炭素繊維と、スポーツ用途の全貌を担当者に取材した！
軽くて強い魔法の素材
さまざまな用途で市場が急成長
炭素繊維とは、ポリアクリロニトリル（PAN）繊維あるいはピッチ繊維といった「有機繊維」を原料に、高温で炭化して作った繊維のこと。東レでは1971年からPAN系炭素繊維トレカ(R)糸「T300」の製造・販売を開始。当初はゴルフシャフトや釣りざおといった用途に用いられ、1980年代にボーイングやエアバスといった航空機の構造材に採用されたことから用途が拡大。その後、圧力容器や土木・建築用途など産業用途が本格化し、2000年代中頃からは自動車分野や医療機器、IT関連など幅広い分野で用いられるようになった。
東レ ACM技術部長 産業・スポーツ技術室長
現在ではさまざまな用途で採用されている炭素繊維。その特徴はご存知のとおり「軽くて強い」ことだ。比重は1.8前後と鉄の7.8のおよそ25％。アルミの2.7やガラス繊維の2.5と比べても格段に軽い。その一方で強度および弾性率に優れ、引張強度を比重で割った比強度は「鉄の約10倍」。引張弾性率を比重で割った比弾性率は鉄の約7倍にもなる。また炭素なのでさびることもなく、繊維状であるため加工性に優れることも炭素繊維の特徴のひとつだ。最初の「T300」から進んだ技術は、現在「T1100」というラインで強度も弾性も倍以上の数値を得るまでになった。
これまでコスト面や生成の難しさから普及に時間のかかった炭素繊維だが、2000年代以降その市場は急速に拡大。こうした背景には取り巻く事業環境の変化がある。
例えば地球温暖化はそのひとつ。排出ガス規制の強化やエコ意識の高まりを受けクリーンエネルギーのニーズが年々高まるなか、炭素繊維は「軽くて強い」ということから風力発電ブレードや天然ガスタンク、原発のウラン濃縮回転胴などに採用されるようになり、エネルギーの多様化や石油に代わる代替燃料への移行に貢献。また軽量化による省エネも炭素繊維なら実現することができる。
自動車に炭素繊維を使用して車体構造を30％軽量化すると炭素繊維1トンあたり50トン、航空機で機体構造を20％軽量化すれば1400トンのCO2削減効果が10年間のライフサイクルで得られる。もしも日本の乗用車や航空機すべてに炭素繊維が用いられることになればその削減効果は2200万トン、国内におけるCO2排出量のおよそ1.5％を削減することができるのだ。
このように地球環境にも優しい素材である炭素繊維。その需要は年々増加し、市場全体では年率20％近い成長が見込まれている。
カーボンを進化させたのは
常に最先端素材が必要な『スポーツ分野』
多くのメリットをもつ次世代素材の炭素繊維だが、実は産業用途や航空宇宙用途以外にも、さまざまなところで私たちの暮らしに役立てられている。そのひとつがスポーツ用途だ。
「T300」の誕生から40年余り。糸の高強度・高弾性への道程は、実はこのスポーツ用途が牽引した。常に最先端素材が望まれる世界であり、また新素材の商品化が早いため、性能をいち早く世に問うことができる。東レはその中で試行錯誤しながら技術を磨いてきた。この研究開発がすべての土台になっていると言っても過言ではない。
東レ スポーツ材料事業部長
●「要求特性」を見極める
東レの炭素繊維事業の原点ともいえるゴルフシャフト。炭素繊維によって軽量化が施されたシャフトはスイングの速度アップを可能とし、打球の飛距離を伸ばすことに貢献する。高弾性率炭素繊維を用いることでシャフトはねじれにくく、打球の正確性を向上させる。また最近ではシャフトの重心を手元側に置くことや、打感の改善などにも炭素繊維が応用されているという。
同じく原点のひとつである釣りざお。炭素繊維のメリットをダイレクトに伝える釣りざおでは、その特性を生かし軽量化と長尺化を実現。長時間の使用でも疲れにくく、さらに魚の寄せやすさや、餌に食いついた動きの伝わり方などにも炭素繊維は生かされている。「鮎ざお」で言えば、70年代にグラスロッドで1kg近くもあったものが、現在はなんと200gというから驚きだ。
●ほぼゼロから始まったカーボンバイク
そして冒頭でも触れた自転車は、いま東レが需要拡大を最も期待している分野のひとつだ。ゴルフシャフトや釣りざおに続く新たな用途として開発が始まった自転車。自転車にカーボンを使用するために尽力した、スポーツ材料事業部の高瀬氏は「だれもそんな発想がなかった。すべて飛び込み営業です」と、当時の苦労を語る。
ある大手メーカーが採用したフルカーボン車が大きな転機となり、カーボン×自転車の可能性が広がっていく。2002年に初となるオールカーボンのバイクがツール・ド・フランスで優勝したことをきっかけに世界中から注目を集めるようになり、いまや「トレカ(R)のシェアは70％弱」。スポーツ分野で用いられる7000トンの炭素繊維のうち、およそ3割の2000トンを担うまでの分野に成長した。
東レ スポーツ材料事業部 スポーツ材料販売第2課長
バイクブランドがトレカ(R)を使用するきっかけをつくり、多くのブランドでの採用を仕掛け現在のシェアに尽力した。
自転車に炭素繊維を用いるメリットとしてまず軽量化が挙げられる。1980年代にはフロントフォークやホイールディスクなど一部の用途に限定されていた炭素繊維だが、現在ではフレームを始めコンポーネント部などあらゆる用途に適用が可能になり、その重量はアルミフレーム完成車9.5kgに対してカーボンフレーム完成車では7kg以下と実に30％近い軽量化を実現している。またアルミと比べ加工性に優れるため、カーボンフレームの広がりによって多様なデザインの自転車を製造することが可能になった。
そして忘れてはいけないのが安全性。東レでは安全性を第一に、これまで航空機などで培ってきた炭素繊維の安全性を自転車分野にも応用。その結果、品質にはとりわけ厳しい自転車メーカー各社からの信頼を勝ち得ている。このように私たちの身近なスポーツ分野においても、東レの炭素繊維技術は至るところで生かされているのだ。
ピナレロ（伊）インタビュー
記事の冒頭でも紹介したが、2015年のツール・ド・フランスを制したバイクブランドはピナレロだ。
この〈PINARELLO DOGMA F8〉は、トレカ(R)の最新タイプ「T1100」使用のスーパーバイク。ほぼ全ブランドが競技用自転車にカーボンを採用する時代だが、同社はトレカ(R)のロゴをフレームに入れるなど、最高峰の大会を制するパートナーとして東レと強力なタッグを組んでいる。
そのきっかけはなんだったのか？また、東レのトレカ(R)を使用する意義をどう感じているのか？ピナレロの社長である、ファウスト・ピナレロ氏にインタビューを試みた。
Cicli Pinarello S.p.A. CEO: Fausto Pinarello
Q ピナレロがトレカ(R)素材を使った自転車の生産を始めたのはいつですか? またその理由は何ですか?
Fausto Pinarello(以下Pinarello) 10年前にトレカ(R)の担当者と検討を始めて、すぐに素材の使用を開始しました。ピナレロは、すべての生産プロセスでベストなパートナーを常に探しています。このケースでは、他のどこでもなく、ベストな炭素繊維メーカーとして東レを選択したということです。
Q 自転車レースでフレームに要求されるものは何でしょうか?
Pinarello プロのライダーとマーケットが自転車の部品とフレームに要求するのは、重量 (クライマーにとっては非常に重要です) ・剛性・安全性のバランスが的確であることです。
例えば、極めて軽いフレームで設計が的確でないものは“ソフト”である可能性があります。フレームの剛性不足のせいでアスリートがペダルに加えた力がうまく伝わらず、パフォーマンスが低下する結果になるでしょう。
Q トレカ(R)を使用する利点は何ですか? 他の企業との差別化ができていると感じますか?
Pinarello 東レ、そしてトレカ(R)との提携は最善です。なぜなら彼らは我々のために新素材の研究開発に取り組み、ピナレロを大いにサポートしてくれるからです。
Q 今後、東レに期待することはありますか? トレカ(R)を使った新モデルの予定はありますか?
Pinarello もちろん、提携を継続し、新素材をフラッグシップモデルを中心に主力商品に使用していくつもりです。
ピナレロ氏は東レの素材はもとより、その協力体制にも満足しているようだ。その結果が生むものは、もちろん、最高峰レースの連覇ということになるのだろう。
