トライボ技術 活用事例集「トライボロジー融合研究会 」事務局
〒980-8579 宮城県仙台市荒巻字青葉6-6-10 東北大学未来科学技術共同研究センター内
TEL:022-795-4004 FAX:022-795-7985 E-mail:tri-f@niche.tohoku.ac.jp URL:http://tribology.niche.tohoku.ac.jp

トライボ技術活用事例集

共振ずり測定装置 RSM-1■実施者

アドバンス理工株式会社■ 参考サイト･参考文献

https://advance-riko.com/■概 要・東北大学からの技術移転により世界初の商品化
・測定ソフトウェアの開発

代表取締役社長

五戸 成史
■詳 細

■ 技術･アウトプット

私たちの会社はアドバンス理工株式会社は、
アルバック理工（旧社名）の時代から、創立以来50年間にわたり“熱”に関連した技術開発に取り組
み、赤外線ランプ加熱装置、熱分析／熱物性測定機器など多くの製品を世に出し、世界中のお客様の技術発展と研究／生産活動に貢献してきました。

本装置に関する技術移転
装置全体

共振ずり測定装置 RSM-1
数μmから接触まで、サブ
ナノメートルレベルで連続的に微細空間の液体の厚みを変えな がら、共 振 ず
り・表 面 力 測 定 ができる
装 置であり、不 透 明 試 料の測定も可能。

本装置は、科学技術振興機構（JST）の独創モデル化事業を利用
し、東北大学の栗原和枝教授が世界で初めて独自に開発した、微細空間の液体の特性を評価する手法である共振ずり測定装
置、不透明試料の表面力を測定するためのツインパス型表面力測定装置の技術移転を受け、商品化がスタートしました。

商品化にあたり
東北大学での測定手法、使用方法をもとに、弊社にて測定、解析用プログラムの開発に着手し、実際に東北大学でご使用いた
だいた上でのご意見をもとに修正などを重ね、共振ずり測定の自動化、共振カーブのグラフ表示など、測定のスピードアップおよび使い勝手の向上を図りました。

試料系本体

商品化後の反響■ 使用装置･技術

商品化後、多くのお問い合わせをいただき、本装置に対する研究者の方々の関心の高さを実感しました。また、
すでに公的機関や民間企業への販売実績もあり、ご使用中のお客様からご好評いただいております。

本装置専用ソフトウェア

今後についてを開発し、測定時間の短縮や使い勝手の向上を図りました。
図は実際の測定中のキャプチャ画面です。

■ 協力機関など

さらなる使い勝手の向上を図りつつ、研究室との連携を深め、
温度依存性データ取得への対応など適応範囲の拡大も検討しています。

東北大学 栗原研究室
科学技術振興機構 独創モデル化事業

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ナノ解析技術による潤滑油の機能発現メカニズム解明■実施者

出光興産株式会社■ 参考サイト･参考文献

http://www.idemitsu.co.jp/lube■概 要

・添加剤による摩擦低減効果のメカニズムの解明
・商品の信頼性向上

潤滑油二部 潤滑技術一課
チーフエンジニア

・開発の迅速化

田村 和志
■詳 細

■ 技術･アウトプット

私たちの会社は1911年に創業以来、潤滑油および燃料油の販売を行っています。営業研究所は1968年に開設以来、お客様と直結し、常に先進的な潤滑油および潤滑技術の研究・開発を行ってきました。
トライボロジーの研究を基盤として、お客様のニーズを現場の視点で捉え、商品並びに潤滑技術の開発を行っています。開発
過程で得られた膨大なノウハウの蓄積もまた研究所としての貴重な財産です。これはお客様との間で培われてきた信頼の証しであり、品質・技術・サービスを標榜する出光の潤滑技術を支える営業研究所のアイデンティテイとなっています。

これが悩みでした
弊 社 はグロー バ ルに展 開 する総 合 潤
滑 油メーカーであり、潤滑油専門の研究 所（営 業 研 究 所）を有し、研究開発に取り組んでおります。

高機能潤滑油商品の開発には、摩擦、摩耗現象、機械部品の寿命など潤滑に関わる基礎的な現象を評価・解析する必要があります。しかしこれらの現象は非常に複雑であり、向かい合う固体表面とその間に挟まれた潤滑油からなるシステムをナノレベルで解析する技術が必要でした。

こうして解決しました
東北大学栗原研究室で開発された共振ずり測定装置を導入し、上記システムで発生する力学的な効果をナノレベルで把握することができるようになりました。その結果、ナノレベルの力学的効果
が、実際の潤滑現象と密接に関連していることを見いだしました。

■ 使用装置･技術

現在は共振ずり測定装置による解析に

各種潤滑油基材のナノレベルの力学的効果を体系的に調査し、基材の化学構造と潤滑油添加剤としての効果を理論的に結び付けることに取り組んでいます。

より、摩擦低減のために配合す

ここがよかったる添加剤（摩擦調整剤）の作用メカニズムを明らかにしました。
他にも、国内外の様々な大学・研究機関と共同研究を行っています。

省燃費エンジンオイルなどの低摩擦が要求される潤滑油の開発を合理的にすることで、トライアンドエラーを減らし迅速化するとともに、お客様に納得してお使いいただくための信頼性向
上につながりました。

■ 協力機関など

東北大学ほか国内外の大学・研究機関

トライボ技術活用事例集

表面状態の科学的な解析による搬送レールの最適化■実施者

株式会社 大武・ルート工業■ 参考サイト･参考文献

https://www.ohtake-root.co.jp/■概 要・ネジ径 0.5mm 対応のネジ供給機搬送用素材の選定
代表取締役社長

太田 義武
■詳 細

■ 技術･アウトプット

私たちの会社はマイクロネジ供給機MSF
S0.5 〜 S1.0のマイクロネジに適用した自動ネジ供給機です。

弊社は自動ネジ供給機のメーカーです。従来M1〜 M6のネジの供給機を製作していましたが、新たにM1以下のマイクロネジの供給機の開発に着手しました。

これが悩みでした
ネジを整列させて搬送する際、レールという2枚の板の間の溝に
ネジの首下を入れ、レールを前後に振動させることで搬送する方式を使用しています。マイクロネジの場合、従来のレールの製作方法では安定した搬送ができませんでした。

トライボロジーとの出会い
マイクロネジ用レール
レールの表面状態をコントロールすることで搬送速度を大きくすることに成功しました。

マイクロネジの搬送において、ネジとレールの摩擦係数に何らかの関連性があると推定し、東北大学に協力を要請し、摩擦係数と搬送速度・搬送状態を調査しました。

こうして解決しました
レールの材質、加工方法を変えて、ネジとレールの摩擦係数の測定とネジの搬送状態の観察を行い、ネジ搬送に最適なレールの表面状態を見つけることができました。研磨方向が横のときは、摩擦係数が大きい方が搬送速度が大きく、しかも搬送状態が安定であり、研磨方向が縦のときは、摩擦係数が小さくなり搬送速度が大きくなる傾向があることがわかりました。

■ 使用装置･技術

現在は低荷重測定用摩擦試験機
UNMT-1による摩擦係数の測定により、摩擦とネジの搬送との関連性を確認することができました。
この装置は、
トライボロジー融合研究拠点（東北大学MaSC）

マイクロネジ用のレールの仕 様を決 定し、販 売に向けて市場評価中です。

ここがよかった
トライボロジー技術を活用することにより、安定した搬送にはレール用素材の表面状態をコントロールする必要があることがわかりました。

にあります。

■ 協力機関など

東経連ビジネスセンター 新事業開発・アライアンス助成事業
文部科学省・復興庁「東北発 素材技術先導プロジェクト」

トライボ技術活用事例集

共振ずり測定による潤滑油のナノトライボロジー評価■実施者

協同油脂株式会社■ 参考サイト･参考文献

https://www.kyodoyushi.co.jp/■概 要

・狭小空間での潤滑剤分子の挙動解析
・ナノレベルでの潤滑メカニズムの解析力向上

研究担当者

駒場 雅範
■詳 細

■ 技術･アウトプット

PAO

基 油 種 による潤 滑
特性の違い（SFA測
定結果）

PDMS

PDMSで は 他 の 油種よりも遠距離から強度の上昇が始まり、一定の間隔で面間 距 離（油 膜 厚さ）が移行します。

POE

私たちの会社は『トライボロジー精神の実践を通じて、社会へ貢献する』
を企業理念に掲げています。ものを言わない機械に代わってお客様へ最適な潤滑剤を提供することにより、最終製品の品質や付加価値を高めることで産業界へ貢献していくことが役割であると考えています。
この役割を果たすため、「いかに摩擦と摩耗をコントロールするか」という命題に常に取り組んできました。

これが悩みでした
PDMS

PAO POE

狭 小 空 間での 分 子
配列イメージ

0.7 nmPDMS■ 使用装置･技術

ナノ共振ずり測定装置でPDMSで は、分 子 が配列することにより
分 子 密 度 が 高くなり、油 膜 が 構 造 化しやすくなると考えられます。

潤滑剤の専業メーカーとして長年培ってきたノウハウをベースに、最適なスペック・性能を実現するための解析・開発メソッ
ドを用いて開発を行っております。しかしながら、潤滑の世界は
まだまだ未知の部分も多く、さらなる品質向上のためには、
メカ
ニズム（特に界面でのナノレベルでの現象）についての深掘りが必要でした。

こうして解決しました「東北発 素材技術先導プロジェクト」
で狭小空間における油剤の振る舞いについて、測定・解析を行った結果、油剤の種類により、粘性の急激な変化や構造化が起こる表面間距離が異なる
ことがわかり、
PDMSの境界潤滑性の劣る一因を明らかにできました。また、
これまで定性的なイメージであった油性剤の吸着状態を、表面間距離の計測結果から定量的に示せることがわかりました。

ここがよかったの油剤の測定により、狭小空間における基油種、油性添加剤の振る舞いについて知見が得られました。
この装置は、東北大学栗狭小空間で起こる潤滑剤のナノレベルでの挙動について検討したことによって、今までぼんやりとしかイメージできなかった潤
滑剤分子の挙動を明確にイメージできるようになり、潤滑メカニ
ズム解明の一助となっています。

原研究室にあります。

■ 協力機関など

文部科学省・復興庁「東北発 素材技術先導プロジェクト」

トライボ技術活用事例集

雪が滑る塗料の改良■実施者

KF アテイン株式会社■ 参考サイト･参考文献

http://www.attain-oosamapeint.com/■概 要

・雪が滑る塗料の機能発現機構を解明
・雪が滑る塗料の乾燥機構を科学的に解明
・雪が滑る塗料の機能性を定量的に評価

代表取締役社長

川又 貴仁

■詳 細

■ 技術･アウトプット

私たちの会社は「滑り性」という今までにない性能に着目し、スキーワックスや船舶の海洋生物付着防止剤を開発していました。東日本大震災
で弊社も大きな打撃を受けましたが、宮城県産業技術総合セン
ターの実用化研究室制度などを利用して、除雪車の除雪装置用塗料「雪王」を開発しました。
除雪重機・排雪車両用塗料「雪王」
除雪車用塗料として利用されています。

これが悩みでした
類似品と比較して、滑雪性は非常に優れていましたが、塗装後の硬化時間が長いことが市場拡大の妨げとなっていました。

トライボロジーとの出会い「東北発 素材技術先導プロジェクト」
において、宮城県産業技術
総合センターと東北大学の支援をいただき、定量的にメカニズムを検討する機会がありました。

こうして解決しました
屋根用塗料
「陸王」
屋根の雪下ろし作業を軽減できる滑雪塗料です。

■ 使用装置･技術「雪王」の効果を評価するとともに、雪が滑る機能の発現機構を解明しました。また塗料に添加したワックスが雪の滑りをよくする一方で、溶媒の揮発を妨げていることがわかりました。これらの結果から、「雪王」の乾燥時間の短縮に成功しました。

現在は除雪車用メンテナンス塗料として3割のシェアを獲得しました。
さらに屋根用滑雪塗料「陸王」も新たに開発しました。

マクロトライボロジー試験機を用いた塗膜の摩擦摩耗試験にここがよかったより、摩擦係数を測定し、滑り性を評 価することができました。
この装置はトライボロジー融合
研究拠点（東北大学MaSC）にあ

トライボロジー技術を活用することにより滑雪機能の発現機構や機能性を定量的に評価でき、
エビデンスに基づいた製品開発ができました。

ります。

■ 協力機関など

文部科学省・復興庁「東北発 素材技術先導プロジェクト」
宮城県産業技術総合センター、東北大学栗原研究室

トライボ技術活用事例集

表面処理鋼材の界面の結合状態の制御■実施者

JFE スチール株式会社
東北大学多元物質科学研究所■ 参考サイト･参考文献

http://www.jfe-steel.co.jp/■概 要

ＪＦＥスチール株式会社（現 NEDO）

・金属界面への共有結合導入の基礎的検討

釣

之郎

■詳 細

■ 技術･アウトプット

私たちの会社はグローバルに各種鉄鋼製品（熱延薄鋼板、冷延薄鋼板、表面処
理鋼板、
厚鋼板、
形鋼、
鋼矢板、
レール、
鋼管、
電磁鋼板、
ステンレ
ス鋼板、
棒鋼、
線材、
鉄粉等）
を中心に製造・販売しております。

Water vapor
plasma treated

これが悩みでした
Without water
vapor plasma

Fig.1 Adhesion force vs. exposure time to air
Quartz disc Epoxy resin
Isocyanatedmica surface
Aluminum
Mica
Quartz disc Epoxy resin

当社では、様々な表面特性を付与することを目的とした表面処理
鋼材を製造しております。樹脂を中心とした被覆層と金属界面の接合部の耐久性を飛躍的に向上させるためには、結合力が強く化学的に安定な共有結合を導入する必要があるのですが（従
前は水素結合が主体）、形成された結合の種類やその接着力を評価する方法が課題でした。

トライボロジーとの出会い
東北大学多元物質科学研究所との包括的な共同研究の枠組みの中で表面力測定装置に出会い、ミクロレベルで制御した表面間の表面力がで測定できることを知りました。

こうして解決しました
Spring
スパッタリング作製したAl表面とイソシアネート基で修飾した雲
母表面の表面力を測定した結果、Alを大気中に暴露し、表面にアルミナ層が形成・成長するに従って、表面力が増大することが 判 明しました（Fig.1）。引き剥 がした 後 のAl表 面を顕 微
FT-IRで分析したところ、アミドに由来する吸収が観測されました。すなわち、2つの表面を密着させた際に、アルミナ表面の水酸基と雲母上のイソシアネート基が反応してウレタン結合が形成されたことが示唆され、金属界面への共有結合の導入に成功しました。

■ 使用装置･技術

表面力測定装置での観察により、雲母表面上のイソシアネート基とＡｌ

ここがよかった

金属表面の接着力発現
メカニズムを解明するこ

トライボロジー技術を活用することにより、表面力を直接的に測定することができ、表面処理の設計に応用することができました。

とができました。
この装置は、東北大学栗原研究室にあります。

■ 協力機関など

東北大学栗原研究室

トライボ技術活用事例集

表面力測定の工業用機能性フィラーへの応用■実施者

白石工業株式会社■ 参考サイト･参考文献

Y. Kayano, H. Sakuma, K. Kurihara,
2007, 23, 8365-8370

http://www.shiraishi.co.jp■概 要・コロイド炭酸カルシウムの粘度発現機構を解明
営業部部長

・販売ツールとして他の増粘剤との差別化が可能に■詳 細■ 技術･アウトプット

脂肪酸処理UFPCCのPVCゾル配合

無 処 理UFPCCのPVC
ゾル配合

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UFPCC：コロイド炭酸カルシウム
GCC：重質炭酸カルシウム

PVCゾルの粘性比較
脂肪酸処理コロイド炭酸カルシウムを配合したPVCゾルは良好な作業
PLFD
性（高い粘性）を付与します。
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萱野 善貞

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PLFD

コロイド炭酸カルシウムの粘度発現機構の解明
コロイド炭酸カルシウムを液状可塑剤に分散させたとき、液状可塑剤
は粒子間距離が50nm付近で大きな増粘を観測しました。これは、マ
クロの粘度測定結果と一致します。
差別化
フュームドシリカや有機系増粘剤のようにその材料自体が網目構造を取るメカニズムとは異なることがわかりました。

■ 使用装置･技術

私たちの会社はコロイド炭酸カルシウム（UFPCC）のメーカーです。ナノレベルの「粒子制御」と「表面処理技術」
でシーラント、接着剤、
インキ、
ペイント、
ゴム、製紙、
プラスチックの応用分野に付加価値をもたらします。お客様のご要望をいっしょに叶えていきます。

これが悩みでした
UFPCCを接着剤やシーラント用途で増粘剤として販売しています
が、UFPCCを使用すると、なぜ粘度が発現するのかは不明でした。顧客からそのような質問があっても答えられませんでした。

トライボロジーとの出会い
2004年に東北大学の栗原研究室を訪問し、UFPCCの増粘剤としての作用の発現機構を相談しました。今まで研究例がなかったので、トライボロジーの解析装置で実験することになりました。その結果、興味深いデータが得られました。

こうして解決しました
UFPCCが液状可塑剤に分散している状態を想定し、その粒子表面を模倣した表面間に閉じ込められた液状可塑剤の粘度を、
ナ
ノ共振ずり測定装置で測定しました。UFPCCは、他の材料とはまったく違う増粘メカニズムであることを発見しました。

現在は当社製品のアピールポイントを本メカニズムとともに顧客に提案しており、特に欧米の顧客に好評です。当社の欧州シェアは、
2004年当時のゼロから、
現在は30%を超えました。

ナノ共振ずり測定装置で、ナノメーター間隔でアル

ここがよかった

キル基表面間に閉じ込められた液状可塑剤の粘度

トライボロジー技術を活用することで、「経験的にわかっている
技能」
を、「理論的に理解している技術」へと変えることができました。現在は当社の研究開発だけでなく、顧客の研究開発のお手伝いにも本技術を活用しています。

を測定しました。
この装置は、東北大学栗原研究室にあります。

■ 協力機関など

東北大学栗原研究室

トライボ技術活用事例集

表面力によるポリイミドとシード層 Cr の親和性評価■実施者

住友金属鉱山株式会社■ 参考サイト･参考文献
色材協会誌 82(7) 278〜283(2009)

色材協会誌 84(3) 87〜91(2011)：2012 年度色材協会賞論文賞受賞■概 要・Ni/Cr シード層によるポリイミド密着性発現機構の解明
・二層基板の品質向上と安定化

現 東京理科大学

山辺 秀敏

■詳 細

■ 技術･アウトプット

私たちの会社はポリイミドフィルム表面に銅メッキを施した二層基板を製造しています。この製品は液晶ディスプレイのドライバー配線材料として世界中で使用されています。

これが悩みでした
グローバルトップの液晶ディスプレイ配線用二層基板
当社の銅ポリイミド二層基板は世界最高品質を誇っています。

Ni-Cr

Cu

銅メッキの前にシード層としてNi/Cr合金層を真空成膜しており、シード層のCr含有量が高くなるほどポリイミドへの密着性が向上することは経験上知られていましたが、理論的な実証は不十分でした。

トライボロジーとの出会い
包括連携研究プログラムの一環として、栗原先生、水上先生のご指導のもと、表面力測定によってシード層のCrとポリイミドの親和性を評価・検討しました。

Polyimide film
二層基板の構成
Ni/Crシード層において金属Crはポリイミドのカルボニル基との相互作用により接着性に寄与していることを表面力測定で実証できました。

■ 使用装置･技術

こうして解決しました
平滑な合金層表面を得るため雲母上にNi/Cr合金層を真空成膜し、栗原研究室において窒素および大気中のそれぞれで合金層を雲母から石英ディスクに移植し、ただちにポリイミドとの表面力を測定しました。その結果、窒素中ではCr含有量が高くなるほど表面力が上昇しましたが、大気中ではそれが見られませんでした。

ここがよかった

表面力測定装置
により、シード層表面力測定により、Crとポリイミド間の強い親和性を確認しました。また、大気中ではCrが酸化され、ポリイミドとの親和性が弱くなることを確認しました。これらにより、シード層における金属Crの役割を正しく理解することができるようになったとともに、最適な成膜条件を設定することができるようになりました。

のCrとポリイミドの間の表面力を測定しました。
この装置は栗原
研 究 室 に あります。

■ 協力機関など

東北大学栗原研究室

トライボ技術活用事例集

ナノダイヤモンドの潤滑特性と機構解明■実施者

株式会社ダイセル■ 参考サイト･参考文献

https://www.daicel.com/research/nanodiamonds.html■概 要・マクロ摩擦試験機を用いた潤滑特性の調査
・ナノダイヤモンド添加剤による摩耗の抑制効果、事業創出本部 先進研究センター
主任研究員

摩擦係数の低減効果■ 技術･アウトプット

2.5E-040.15

2.0E-040.13

1.5E-040.11

1.0E-040.09

5.0E-05

0.07
400

600

800

私たちの会社は
mm3

Friction coefficient µ

50 mm/s, 10N

200

■詳 細

30mm Disk SUJ24mm Ball SUJ2

0.17

0

木本 訓弘

0.0E+00
1000

Sliding Distance m
POE

NDs in POE

POE「有機合成化学」「セルロース化学」「高分子化学」「火薬工学」
をベースとしたマテリアル化学と、化学工学を基盤とした製造技術／組み立て加工技術を駆使して、ものづくりで世界に誇れる「ベスト・ソリューション」
を達成することを目的に研究開発に取り組んでいます。
コーポレート研究部門では、持続的成長の原動力となる新規事業の創出を目指して、
オープンイノベーションやコンカレントエ
ンジニアリングを活用しながら、革新的な技術開発と事業化のスピードアップを実現する研究開発活動を行っています。

ND

トライボロジーとの出会い

摩耗抑制効果ナノダイヤモンドの添加により、摩耗が大幅に抑制されることを見いだしました（800mすべり後の摩耗幅で約1/2、体積で約1/15）。

新規材料として見いだした「ナノダイヤモンド」
は、4〜 6nmサイズのナノカーボン材料です。様々な材料と複合したり、製品や用途へ適用することで、新たな機能価値を創造できる可能性を秘めています。特に、ナノダイヤモンドが有する物性（硬さ、ナノサイズなど）は、
トライボロジーと密接に関わるのではないかと考えました。

摩擦係数の低減効果
ナノダイヤモンドの添加により、摩擦係数が早期に低減することを見いだしました（油のみでは800mに対し、
ナノダイヤモンド添加では100m以内）。

■ 使用装置･技術

こうして解決しました
東北大学 栗原教授、足立教授のご協力とご指導のもと、摩擦試
験と磨耗表面解析を行い、ナノダイヤモンドの潤滑特性を見いだすことができました。

現在はマクロ摩擦試験機（ UMT-3）にナノダイヤモンド潤滑添加剤として製品化を検討しています。

より、境界潤滑領域におけるナノ
ダイヤモンドの潤滑特性を知ることができました。
この装置は、
トライボロジー融合研究拠点（東北大学MaSC）にあります。

■ 協力機関など

東北大学栗原研究室、足立研究室

ここがよかった
潤滑界面におけるナノダイヤモンドの振る舞いを科学的に理解することができました。

トライボ技術活用事例集

精密研磨技術を裏付けする科学的な解析■実施者

株式会社ティー・ディー・シー
■ 参考サイト･参考文献

http://mirror-polish.com/■概 要

・社内に蓄積された技術・ノウハウを科学的に解析・技術共有による作業効率の向上

代表取締役社長

赤羽 優子
■詳 細

■ 技術･アウトプット

私たちの会社は「研磨」の技術を用いて、あらゆる材質･形状にナノレベルの精度を実現することができます。顧客の皆様の難題を解決するた
めに、研磨技術･プロセス･装置を開発する中で、技術を発展させてきました。

これが悩みでした
グローバルトップの超精密鏡面加工
弊社の技術は、半導体、自動車、宇宙などの産業領域、最先端の様々な研究機器に適用されています。

従来は、蓄積してきたノウハウや知識をもとにトライアンドエ
ラーで研磨条件を探索したり、実際に装置を作製した後に改造しながら最適化を行うというやり方でした。そのため、経験に基づくところが大きく、技術の継承や人材育成の面での問題を抱えていました。

トライボロジーとの出会い
2015年7月に、経済産業省「サポイン事業」に採択され、次世代
パワー半導体として期待される炭化ケイ素（SiC）の表面が平滑な多結晶･単結晶基板の量産技術の開発に取り組みました。

こうして解決しました

開発したSiC基板
多結晶基板（Ra0.3 nm以下）と、単結晶基板（Ra0.1 nm以下）
を、短時
間・低コストで製造する技術を確立しました。

■ 使用装置･技術

プロジェクトで研磨表面を科学的に解析した結果、これまでの技術の裏付けを得ることができました。今まで気づかなかった砥
粒のサイズのばらつきや、材料の表裏も重要な要素であることがわかりました。また、従業員の間での技術の共有を行うことができました。

現在は原子間力顕微鏡（AFM)
での観察により、多結晶
SiCの 研 磨 表 面と裏 面の状態を知ることができました。
この 装 置 は、東 北 大 学
栗原研究室にあります。

■ 協力機関など

開発時間を短縮することができ、SiC基板の販売を開始することになりました。

ここがよかった
トライボロジー技術を活用することにより、従来の経験に基づいた技術の科学的な意味を理解でき、新しい研磨技術への挑戦が容易になりました。

経済産業省「戦略的基盤技術高度化支援事業（サポイン事業）」
東北大学栗原研究室、みやぎ産業支援機構

トライボ技術活用事例集

摩擦界面の科学的解析を用いた DLC コーティングの開発■実施者

株式会社デンソー■ 参考サイト･参考文献

・・・, (2017) 378‒379, 27-34, (2016) 62:35, (2017) 65:63, DOI 10.1007/s11249-017-0849-1■概 要

・DLCの摩擦、摩耗、剥離プロセスを科学的に解析
・DLCの構造･化学変化と摩擦係数の経時変化を同時計測
・低摩擦現象の科学的解析に基づいた新たなDLCの開発■ 技術･アウトプット

CO₂ 給湯器

自動車パワートレインシステム

インジェクタ先進エネルギシステム開発部
熱エネルギ開発室 室長

新山 泰徳

■詳 細

私たちの会社は

コンプレッサ

環境負荷低減技術・システム・製品
自動車部品をはじめ、生活関連機器、産業機器のエネルギー効率向上・耐久性向上技術として、機械部品の摺動部にDLCコーティングを活用し、次世代環境技術にも展開。
従来DLC
新規DLC

摩耗痕

先進的な自動車技術、システム、製品を、世界中の自動車メーカーに提供する、
グローバルな自動車部品サプライヤーです。長期方
針に
「環境」
「安全」
「共感」
を掲げ、
自動車部品等に環境負荷低減
技術としてDLCコーティングを活用してきました。

これが悩みでした
次世代環境技術（水環境下）に従来のDLCを適用するものの、DLC
コーティングの剥離が発生するという問題に直面していました。
蓄積してきたノウハウや知識をもとにトライ＆エラーで材料や適用条件を探索する方法では、現象の本質を解明できず、開発に長期間を要する懸念がありました。

トライボロジーとの出会い
2013年に、東北大学と共同で文部科学省・復興庁「東北発 素材
技術先導プロジェクト 超低摩擦技術領域」に参加し、「DLCを用いた水潤滑」が技術課題の一つとして採用され、マイクロ・ナノレベルの現象解明に基づいたDLCコーティングの開発に取り組みました。
開発したDLCコーテ
Cコ ティング
次世代環境技術で想定している水環境下におけるDLCの構造変化と化学反応に着目して、従来DLCの50%以下の摩擦係数とコーティング剥離抑制を実現する新規DLCを開発。

■ 使用装置･技術

こうして解決しました
本プロジェクトで水中におけるDLC摩擦界面の摩擦、摩耗、剥離プ
ロセスを科学的に解析した結果、DLCコーティングの剥離発生メカ
ニズムを解明でき、DLCの構造変化に着目した剥離抑制技術を確立しました。また、低摩擦発現時のDLCの化学変化を把握することで、新たなDLCの開発につながりました。

現在はラ マ ン 分 光 分 析 装 置（ 上 ）、TEM-EELS分 析、ナノインデン
ターによりDLC摩擦界面の構造
変 化 を 定 量 化 し、TOF-SIMS（下）、XPSによりDLC摩 擦 界 面の化学変化状態を把握。
写真の装置は東北大学多元物質科学研究所にあります。

DLCの構造変化・化学変化に着目して、水以外の環境にも適用範囲を広げるための開発を行っています。

ここがよかった
トライボロジー技術を活用することにより、従来の経験的な材料選定プロセスから、摩擦界面のナノレベルの現象論に基づいた材料
開発プロセスを確立することができました。

■ 協力機関など

文部科学省・復興庁「東北発 素材技術先導プロジェクト」

トライボ技術活用事例集

プラスチック製品の摩擦摩耗特性の改善■実施者

東北電子工業株式会社■ 参考サイト･参考文献

http://www.satorick.co.jp/■概 要・ドライブレンド法により、リサイクル材の物性を改善し、摩擦力を低下させ、摩耗粉発生を抑制した■ 技術･アウトプット

プラスチックリール製品群

■詳 細

私たちは
電気機器部品の組立製造、
プラスチック製品の成形・加工を行う企業です。面実装部品梱包用プラスチックリールやLED灯などが主力製品です。
摩擦試験後のサンプル

これが悩みでした※TSOP＝使用したリサイクルPP※PP-HL＝使用した高潤滑性PP

再生材を用いたプラスチックリールは、輸送時に割れや、摩擦による摩耗粉が発生するという問題がありました。また、再生材として、従来の耐衝撃性ポリスチレン（PS-HI）
よりも供給量が多い
ポリプロピレン（PP）への変更が必要でしたが、PPはPS-HIより耐衝撃性は優れるがウエルド強さや剛性が劣り、摩耗粉の発生も抑えられないことが悩みでした。

トライボロジーとの出会い
宮城県産業技術総合センターの紹介により、「東北発 素材技術
先導プロジェクト」
で栗原和枝教授からアドバイスと摩擦試験機を使用する機会をいただいたことによります。
摩擦力を評価指標として再生材の配合比率を検討した結果、「低摩擦化」と「長距離輸送可能」が図られたばかりでなく「材料の安定供給」、「3R(Recycle、
Reuse、
Reduce)の活動」の推進につながりました■ 使用装置･技術

こうして解決しました
リサイクルPPに高潤滑性PP をドライブレンドして射出成形することで、リサイクルPPのもつ高い耐衝撃性を保ちつつ摩擦力を低減でき、摩耗粉の発生しない材料とすることができました。

現在はプラスチック材料の摩同様に、これまでのリサイクルPS-HIにリサイクルPSをドライブブ
レンドすることでも、物性と摩耗特性を改善できることがわかり、原料の調達幅が広がりました。

擦力測定に、摩擦試験機を使用しました。
この装置は、宮城県産業 技 術 総 合センターにあります。

■ 協力機関など

ここがよかった
プラスチック材料の摩擦力を測定することで、摩耗粉発生の改善指標を得ることができました。

文部科学省・復興庁「東北発 素材技術先導プロジェクト」
東北大学栗原研究室、山形大学高山研究室、宮城県産業技術総合センター

トライボ技術活用事例集

自動車用潤滑油の添加剤を活かす材料の開発■実施者

小池 亮（トヨタ自動車東日本株式会社）■ 参考サイト･参考文献

東北発 素材技術先導プロジェクト「超低摩擦技術領域」

http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/kurihara/timt̲
tribo/index.html■概 要

・自動車の燃費向上のため、エンジンの摩擦低減技術を目指す
・エンジン油添加剤の低摩擦効果を活かす材料の開発

実施研究者

小池

亮

■詳 細

■ 技術･アウトプット

私の研究は
エンジン油の添加剤を効果的に反応させ、より理想的な潤滑膜を形成させるために材料がどのようにあるべきか研究を行ってきました。

これが悩みでした

Forming
on Cr rich metals¹
orming mechanism of MoS₂
M)

1)小池ら，(2016)

透過型電子顕微鏡などによるナノレベルの解析
エンジン油中の添加剤が摩擦によって反応してできる低摩擦の潤滑膜をより詳細に分析することにより、添加剤の反応メカニズムを解明しました。
FC250
Cylinder

Ring

500µm

MoS2 ratio: 68%(-90%)

-20%

200µm

Development material
Cylinder

Ring

500µm

開発した低摩擦材料
MoS2 +15%(78%)
エンジン油中の添加剤がより速く効果的に反応するための材料の方向性を導き、材料開発に結び付けました。
200µm

経験的に様々な材料を試作して、よい組み合わせを選択する材料開発が主であるため、非常に時間がかかるとともに、低摩擦が発現しない際にも原因の追究ができず困っていました。

トライボロジーとの出会い「東北発 素材技術先導プロジェクト」（2012年〜2017年）
への参画をきっかけに、
トライボロジーの研究に関わってきました。

こうして解決しました
ナノレベルでの解析を行うことで、摩擦によって潤滑膜が形成される過程をより詳細に分析し、最適な材料のあり方を明らかにしました。それにより材料設計の方向性をマップ化し、材料の開発に結び付けることができました。

現在は東北大学に共同研究講座「先端自動車トライボロジー材料研究（トヨタ自動車東日本）」
を設け、より幅広い摺動部品を対象とした材料や表面処理の研究を行っています。

■ 使用装置･技術

ここがよかった

ナノサーチ顕微鏡（左）と ボールオンディスク摩擦試験機はトライボロジー融合研究拠点（東北大学
MaSC）にあります。

東北大学に常駐し先生方と議論し、また、先端の分析装置を活用することで、従来はなかった視点で研究を進めることができ、さらなる低摩擦技術開発に向けて知見を得ることができました。

透過型電子顕微鏡はナノテクノロジープラット
フォーム事業（東北大学拠点）にあります。

■ 協力機関など

文部科学省・復興庁「東北発 素材技術先導プロジェクト」
東北大学栗原研究室、足立研究室、
久保研究室

トライボ技術活用事例集

氷 - ゴム摩擦現象理解のための装置開発■実施者

日本ミシュランタイヤ株式会社■ 参考サイト･参考文献

https://www.michelin.co.jp/■概 要

・氷-ゴム摩擦の科学的評価方法開発
・ミクロなスケールでの現象理解

研究担当者

菅野 祐司
■詳 細

■ 技術･アウトプット

私たちの会社はミシュランは、人類の発展にはモビリティが不可欠であると確信しており、安全性、効率性、環境への配慮を促進するため、情熱をもって技術革新を進めています。日本には欧米の拠点と並ぶ研究開発センターがあります。

これが悩みでした
タイヤ技術開発
日本の研究開発センターで生み出された技術は世界で販売されている弊社のタイヤに採用されています。

ゴムと氷の摩擦というミクロな現象を、
タイヤそのものを使用した車上試験等の大きなスケールで試験していたため、現象・原理の理解が難しい状況でした。摩擦の原理・現象を理解する
ためにはミクロなスケールでの測定が不可欠でした。

トライボロジーとの出会い
2009年から東北大学栗原研究室とゴム-氷間の表面力測定に関して装置および試料に関する研究をスタートしました。

開発した低温表面力測定装置
表面力測定に求められる温度安定性、機械的安定性を備えた装置を開発するともに、表面平滑性をもったゴム試料と、測定用氷表面の作製方法を開発しました。

■ 使用装置･技術

こうして解決しました
共同研究を通して2010年からゴム試料の作製方法と常温での表面力測定の研究をスタートしました。試料作製方法と測定方法の確立後、2014年から安定した低温環境を実現できる装置の開発と測定方法に関して研究を行いました。

現在はゴムと氷の相互作用を解析できる装置を、将来製品に使用する先行技術の開発、および、より深い現象理解に使用する予定です。

ここがよかった

開発された低温表
面力測定装置。

開発された装置が将来の技術開発に有用であることと、共同研
究を通してトライボロジーに関する多くの先端科学知識、技術を学ぶことができたことです。また、その知識は社内の試験の科学的説明、考察に役立っています。

この装置は東北大
学栗原研究室にあります。

■ 協力機関など

東北大学栗原研究室

トライボ技術活用事例集

金属ベルト - プーリ間の境界膜の動的現象の把握■実施者

株式会社 本田技術研究所 オートモービルセンター■ 参考サイト･参考文献

https://www.hondarandd.jp/

Honda R&D Technical Review,Vol.26，No.1，p.33-39（2014年）■概 要・金属ベルト -プーリ間の境界膜の動的現象の把握
・ナノスケールでの現象理解

第4技術開発室

矢ヶ崎 徹
■詳 細

■ 技術･アウトプット

私たちの会社は

金属ベルト式CVT技
術開発
オートモービルセン
ターで開発したCVTは世 界で 販 売されている弊社のCVTに採用されています。

本田技研工業は創業以来、二輪、四輪、パワープロダクツを主力製品として事業を展開しています。子会社である本田技術研究
所は商品の研究開発、
親会社である本田技研工業は商品の生産と販売を行います。2018年度における四輪車販売は全世界で532万台（過去最高）となりました。その7割に金属ベルト式
CVT（Continuously Variable Transmission、
無段変速機）
が装着されています。

これが悩みでした
金属ベルト式CVTの動力伝達は、CVTフルードに含まれる添加剤の反応膜である境界膜のせん断により発生する摩擦力によって行われ、摩擦係数向上とミクロ剥離摩耗防止のためにはその動的な現象を捉えることが必要です。しかし、二面間に発生した抵抗値に対する分離電圧が高い場合に接触面の皮膜ができていると判定する以外に方法がありませんでした。

境界膜の動的現象の把握
さらなる伝達効率や伝達能力の向上につながります。

トライボロジーとの出会い
2015年に東北大学栗原研究室で金属間の潤滑状態の動的現象に関する研究を実施しました。

こうして解決しました
共振ずり測定の研究をスタートしました。試料作製方法と測定方法を確立し、
金属間の潤滑状態の複雑な振る舞いを確認しました。

■ 使用装置･技術

現在は共振ずり測定装置（RSM）
において、
SUJ2研削表面間にCVTフルードを境界油膜の動的挙動をマクロ状態で把握しており、再び共振ずり測定を計画しています。

滴下して測定ここがよかった

しました。

開発された装置により金属間の潤滑状態の複雑な振る舞いを確認することができました。潤滑油の特性は共振ずり測定で把握することができ、将来の技術開発に有用であること、共同測定を通してトライボロジーに関する先端知識と技術を学ぶことは
現在も開発推進の指針としています。

■ 協力機関など

東北大学栗原研究室

トライボ技術活用事例集

ゲル材の表面特性評価■実施者

宮城県産業技術総合センター 材料開発・分析技術部■ 参考サイト･参考文献

https://www.mit.pref.miyagi.jp/kenkyu/
Report̲No̲14.pdf■概 要

・ゲル材の『ベタつき』度合いの数値化
・官能評価との相関一致
・湿度環境が『ベタつき』に及ぼす影響評価■詳 細■ 技術･アウトプット
マイクロトライボロジー試験機を用いてゲル材との脱着
時に押し治具にかかる垂直方向の荷重
（抵抗）
を測定

私たちは
宮城県産業技術総合センターは、地域の産業振興を目的に、学術機関の皆様と連携させていただきながら、技術支援・人材育成・研究開発を行っている公設試験研究機関です。企業様からの技術相談を随時受けております。今回は地域企業様からのゲル材のベタつき評価という相談に対して、
トライボロジー応用技術が課題解決に役立った事例をご紹介します。

これが悩みでした
ゲル材のベタつきについて、人の感覚（ベタつき感）と相関一致
する評価方法を見いだすことが課題でした。

トライボロジーとの出会い「東北発 素材技術先導プロジェクト」
において東北大学の栗原和枝教授から、
アドバイスとマイクロトライボロジー試験機を使用する機会をいただいたことによります。

こうして解決しました
使用感と一致する『ベタつき』の定量的評価方法を確立■ 使用装置･技術

マイクロトライボロジー試験機を用いて、試料との脱着時に押し治具にかかる垂直方向の荷重（抵抗）を測定し、そこで得られた仕事量を求め、ベタつき感と相関する測定条件を明らかとしました。また、この方法を用いることで、湿度上昇に伴いベタつき量が減少することがわかりました。

現在はこの評価手法を簡易な試験機で実現することを検討しています。
測 定には、マイクロトライボロ
ジー試験機を使用しました。
この装置はトライボロジー融合
研究拠点（東北大学MaSC）にあります。

■ 協力機関など

ここがよかった
トライボロジー技術を応用した評価方法により、人の感覚を数値で表すことができました。これにより現場では品質管理がしやすくなりました。

文部科学省・復興庁「東北発 素材技術先導プロジェクト」
東北大学栗原研究室

トライボ技術活用事例集

お皿洗いの家事負担を軽減するMagicaの洗浄触感を科学的に検証■実施者

ライオン株式会社■ 参考サイト･参考文献

製品 https://magica.lion.co.jp/

論文 https://www.jstage.jst.go.jp/
article/jos/advpub/0/advpub̲
ess15080/̲pdf/-char/ja■概 要

・自発乳化とヌルつかない触感をもつ洗剤を開発

研究開発本部
副主席研究員・洗剤なのにヌルつかない触感を科学的に証明

金子 行裕

■詳 細

■ 技術･アウトプット

私たちの会社は
お皿洗いを手軽な家事に一生懸命こすらなくても油汚れがサラサラ落ちる
触って実感！

<AES（アニオン性界面活性剤）>

嫌われているお皿洗いを楽にして、家事を楽しいものに変えた
いと考えました。そして、一生懸命こすらなくても油汚れがサラ
サラ落ちる洗剤 Magicaを開発しました。

これが悩みでした●ーに帯電●洗浄力･泡立ちに優れる<AX（両性界面活性剤）>●AESの接近で＋に帯電

界面活性剤の分子間相互作用の制御で、油-水界面の張力低下
速度を高めるとMarangoni効果が低下して、自発乳化が起こることを見いだしました。この作用を用いて、一生懸命こすらなくても油汚れが落ちる洗浄力を確保しました。しかし、洗剤がヌルつくと、汚れ落ちが触感でわからず、
結局一生懸命こすってしまうとい
う壁にぶつかりました。

●AESと相互作用して洗浄力を高め、
ヌルつきを抑える

トライボロジーとの出会い
栗原教授の共振ずり装置を用いた研究成果の論文を読み、ヌル
つく洗剤とヌルつかない洗剤の違いの本質を、把握したいと考えました。

こうして解決しました
界面活性剤の親水基間の静電反発力を制御すると、界面活性剤の吸着膜の粘弾性が変化して、
ヌルつかない状態が得られることを見いだしました。

現在は触感制御の視点の一つとして活用しています。感触に関わる他の因子（伝熱性、摩擦、振動、色、香りなど）との相関を検討しています。

■ 使用装置･技術

共振ずり測定により、お皿のモデル表面として用いた酸化ケイ素に吸着した界面活性剤膜の粘弾性を知ることができました。
この装置は、東北大学栗原研究室にあります。

■ 協力機関など

東北大学栗原研究室

ここがよかった
界面活性剤の組成によって、吸着膜の粘弾性が異なることを定量的に把握することができました。その値は、吸着膜の厚みに依存しており、人がお皿をつかむときの触感（ヌルつきの有無）と対応するものでした。

トライボ技術活用事例集

界面活性剤による肌感触の違いを科学的に検証■実施者

資生堂グローバルイノベーションセンター■ 参考サイト･参考文献

中西裕子ら、POB-POE 骨格を有する新規可溶化成分開発、64
回 SCCJ 研究討論会講演予稿集、p. 51-54（2009）
岡本亨ら、化粧水のナノトライボロジー、65 回 SCCJ 研究討論
会講演予稿集、p. 5-6（2009）■概 要

・みずみずしく、まろやかな感触を持った化粧水を開発
研究担当者

・化粧水の使用性の官能評価を科学的に解明

岡本 亨

■詳 細

■ 技術･アウトプット

私たちの会社は
化粧品には、肌を健やかに保つ、美しく彩るなどの優れた美容効果とともに、毎日心地よく使い続けていただける使用感触が求められます。私たちはこれらを両立し、お客さまに支持される
化粧品の開発を進めています。

これが悩みでした
・化粧品を塗布するとき、肌と指の間に化粧品の薄膜が形成・その物性がみずみずしさやまろやかさなどの使用感触を演出
化粧水の使用性と界面活性剤ミセルの物性の関係
みずみずしいまろやか↔ “かたい” ミセル↔ “やわらかい“ ミセル

みずみずしさとまろやかさを両立した
新規界面活性剤を設計・開発

化粧水に配合される界面活性剤は肌への濡れや潤滑作用などに大きな影響を及ぼし、化粧水の使用感触を決定する主要な成分と考えられてきました。しかし、分子構造上大きな相違がなく表面張力や動粘度などの物性が同等の界面活性剤であっても、水溶液を実際に塗布してみると使用性が大きく異なることがあり、その作用メカニズムはよくわかっていませんでした。

こうして解決しました
化粧水を塗布するときの摩擦感を決めるのは肌と指の間の非
常に狭い空間で、バルクとは異なった環境にあると考えられました。そこで、東北大学栗原研究室で開発された共振ずり測定装置を用いて界面活性剤水溶液のマイカ表面間でのナノトライボ
ロジーを調べ、使用感触との関係について検討しました。その結果、界面活性剤ミセルの「やわらかさ」、「かたさ」が摩擦感触に大きな影響を与えることが見いだされました。

現在は化粧水の薄膜における界面活性剤ミセルの物性を、さまざまな触感を発現するひとつの因子として活用しています。マクロな構造変化や溶媒の揮発などさまざまな因子との相関についても検討しています。

■ 使用装置･技術

ここがよかった
共 振ずり測 定 装 置を用いました。この装置は、東北大学栗原研究室にあります。

■ 協力機関など

東北大学栗原研究室

化粧品の使用感触の解明という課題に対して、微小空間における界面活性剤のふるまいという新しい研究の視点を得ることができました。