カーボンという素材
其の１
以下のエントリーは、過去に掲載した記事を「雑学」カテゴリーにまとめるためのＵＰです。
僕のピナレロパリカーボンは、４６ＨＭ３Ｋと言うカーボン素材で作られているらしい。パリの上位モデルであるプリンスは５０ＨＭ１Ｋ。そのほかには、ＦＰ３などの３０ＨＭ１２Ｋ・ＦＰ６の３０ＨＭ３Ｋがある。
上位モデルになればなるほど良い素材を使っているんだろうなぁ？って事は何となくだけど想像できる。でも、４６って数字が何を示すのか？ＨＭってなんだろ？３Ｋ？具体的にどういう違いがあるのか分からない。
って事で・・・知りたがりの僕は調べてみました。
まず見た目に一番分かりやすい、１Ｋ・３Ｋ・１２Ｋから。これはカーボン繊維の編み方の違い。
- １Ｋは１０００本が１束。
- ３Ｋは３０００本が１束。
- １２Ｋは・・・・想像の通り１２０００本が１束になった編み方。
凄く砕いた説明の仕方をすると・・・
- １２Ｋはセーター。
- ３Ｋはトレーナー。
- １Ｋはシルクのシャツ。
ってイメージで理解すると分かりやすいかもしれません。
このセーター・トレーナー・シャツどれも超高級品と思ってください。これらには、どれが高性能とかではなく、何処にどういう目的で使うか？が重要です。衣類に例えて何となくイメージがつくかもしれませんが、セーター（１２Ｋ）は伸び縮みしてしなやかでが、繊維を沢山使うので重いです。トレーナー（３Ｋ）はセーターよりもしっかりしていますがシルクのシャツより重いです。シルクのシャツ（１Ｋ）はしっかりしてて尚且つ軽いです。しかし、それぞれに勝っている点があるので、適材適所に使うことでその性能を生かすことが出来ます。大体これで１Ｋ・３Ｋ・１２Ｋの違いは理解できました。
次に、織り方（１Ｋ・３Ｋ・１２Ｋ）に加えて、織るための繊維にも種類があります。これが、プリンスの５０ＨＭ・パリの４６ＨＭ・ＦＰ３などの３０ＨＭの示すグレードです。○○ＨＭのＨＭは、ハイモジュラスカーボンのＨＭで、カーボン繊維の種類では高弾性率タイプと言う分類に属す事を示しています。これはカーボンの種類で、他には以下のようなグレードが存在します。
これに関してもどれが高性能と言うよりかは、どれをどういった用途に使うか？が重要です。しかし、価格からすると超高弾性率タイプ炭素繊維（ＵＨＭ）が一番単価が高いようです。
そして最後に○○ＨＭの○○の部分。ここには数字が入りますが、この数字が高くなるほど引張弾性率が高くなります。一般的に単位はＰａ（パスカル）で表されますが、ここではｔｆ/ｍｍ２で表されています。ピナレロの素材説明の中で３０トングレードや５０トングレードと表記されているのはそのためです。引張弾性率が５５を超えると超高弾性率タイプ炭素繊維（ＵＨＭ）と言う事になるそうなのでパリやプリンスは５５以下ですからＨＭとなっています。
このピナレロの素材表記に書かれている数字（３０・４６・５０）が高くなればなるほど引張弾性率が高くなります。（硬くなる。）路面から伝わる凹凸などの振動の伝わり方と言う点で言うと３０ｔｆ/ｍｍ２グレードは５０ｔｆ/ｍｍ２グレードに比べてマイルドに伝わるといえると思います。逆に５０ｔｆ/ｍｍ２グレードは３０ｔｆ/ｍｍ２グレードに比べて路面の凹凸が鮮明に伝わる特性になるようです。（これは何となくの想像の通り？）
ちなみに現在一番引張弾性率が高いカーボンは９３０ＧＰａ（９５ｔｆ/ｍｍ２）というＵＨＭで理論的にカーボン素材の引張弾性率の限界といわれている１０８０ＧＰａ（１１０ｔｆ/ｍｍ２）にあと１５０ＧＰａという素材の開発に成功しています。このカーボンは１Ｋｇ辺り３０万円すると言う事なので、１つのロードバイクフレームを作るのに、単純計算で素材が３０万円してしまうという事になります。実際にこの素材でフロントフォークも含めたフレームを作った場合驚くような金額になりそうです。
今回のエントリーではピナレロのカーボン素材について書きましたが、他のメーカーのフレームの中にはＨＭカーボンではなく、引っ張り強度の強いカーボンを使ったりコンポジットを使って作られているフレームも存在します。
そして、フレームの中身は１２Ｋや単方向炭素繊維を使用して、外の１枚だけ３Ｋを使い見た目をよくしたフレームも存在します（化粧カーボン）。使ってるカーボンが１Ｋなのか？３Ｋなのか？１２Ｋなのか？は見ために分かりますが、その中身は違った素材を使っていることもあり、ＢＢだったりヘッドパイプといったような大きな力が加わる部分に外見は３Ｋでも違った素材を組み合わせてるという場合もあるようです。
カーボンフレームは奥が深いです。ただ硬ければ良いというわけでは無いので、素材を知り用途によって正しい選択をする。そして、完成したフレームにはそれぞれの味付けがあります。これもまた乗り手が選び自分にあったものを選択する。こういうことを知ることで、カーボンフレームに対する見方に深みが出て選ぶのも楽しくなるんじゃないかな？と思います。
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