カーボンという素材 - 【Forzi:k Blog】 WatanabeYu-ki

其の２

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。
前回ピナレロパリカーボンの素材４６ＨＭ３Ｋと言うグレードの謎について調べた事を書きました。今回はカーボンの素材から見たロードバイク完成フレームについて少し想像してみようと思います。ピナレロのカーボンフレームに使われている素材は、５０ＨＭ１Ｋ・４６ＨＭ３Ｋ・３０ＨＭ３Ｋ・３０ＨＭ１２Ｋと言う４種類の異なるカーボン素材を使っています。

これはいずれも高弾性率タイプ炭素繊維（ＨＭ）と言うグレードのカーボンを使用しています。多くのカーボンフレームが中弾性率タイプ炭素繊維（ＩＭ）を使っている事を考えると、ピナレロが使用している素材（ＨＭカーボン）が特別なマテリアルである事が分かります。そしてピナレロには３０ＨＭグレードのカーボンを仕様しているフレームがＦＰ６・ＦＰ５・ＦＰ３と３種類あります。その中でＦＰ６は３０ＨＭ３Ｋをマテリアルとして採用し、ＦＰ５・ＦＰ３は３０ＨＭ１２Ｋを選択しています。ＦＰ６とＦＰ５・ＦＰ３はカーボンの素材が３０ＨＭで一緒なので、違うのは織り方（３Ｋと１２Ｋ）とフレームディメンションです。

そしてＦＰ５とＦＰ３は、カーボン素材（３０ＨＭ）と織り方（１２Ｋ）が一緒でフレームディメンションが違うだけですから、この３台のフレームを乗り比べることによって、フレーム形状の違いによる特性の違いやフレームディメンションによる違いを体感する事が出来そうです。機会があればこれを踏まえて試乗すると楽しいかもしれません。

同じカーボン素材でも、１２Ｋで織るのと３Ｋで織るのでは同じ面積でもかかる手間が大きく違う事は容易に想像できます。そう考えるとプリンスの１Ｋという細目で織られたカーボンは更に特別だという事が分かります。そして４６ＨＭ３Ｋと言うマテリアルを使うパリ・ＦＰ７と５０ＨＭ１Ｋを使うプリンスはピナレロの中でも特別なグレードだという事も分かります。カーボンの事をこれまで色々調べてみて、ロードバイクのフレームを作る素材としては現在一番適した素材である事も分かりました。カーボンをフレーム素材に使うことで、フレームの形状を自由度に作れるという利点があります。それに加え、負荷が多くかかる部分を肉厚にしたり、負荷がかからない所を薄く作るなど形状を作るのに自由度があるので色々な味付けをすることができ、重量も最低限まで削る事ができます。

しかし、カーボンフレーム（モノコックフレーム）を作るのにはその製造工程で金型を使い形状を作らなければならないため、細かいサイズ設定のフレームを作るためには多くの金型を持つ必要があり、コストがかかります。そして金型でカーボンフレームを成型する工程上、選手に合わせた完全オーダーメイドのフレームが作り難いのです。仮にオーダーメイドのフレームを作るとすれば、その寸法の金型を作成しなければならないため大きなコストがかかってしまいます。このような状況を考えると、トップチューブで１０ｍｍ刻みでカーボンフレームのサイズを提供しているピナレロの凄さが分かります。

そしてカーボンはどこか破損させてしまうとフレーム全体の性能が損なわれ修理が出来ない欠点もあります。これらがカーボンフレームのデメリットと言える部分かもしれません。逆に、ドグマのようなマグネシウムフレームやＦＰ２のようなアルミフレームはサイズに自由度を持たすことが用意です。メーカーが対応するかは別として、オーダーメイドによるフレーム作成に対応しやすいといえます。現にドグマに関してはオーダーメイドでのフレーム作成をしてくれるという話を聞いた事があります。しかし、ドグマにも細かいフレーム設定がされていて多くのサイズから選ぶ事ができるので、フレームサイズをオーダーするまでも無いなと言うのが僕の感想です。
そしてどこか１箇所が破損しても修理がカーボンに比べて容易です。多少凹んでもその性能に大きな変化が無いというのも金属フレームのメリットかもしれません。ただしマグネシウムやアルミ・クロモリなどの金属フレームはカーボンほど細かなフレーム形状を作る事ができなかったり、肉厚の調節など細かい細工がしづらいデメリットがあります。

「軽くて、強く、腐食しない」２１世紀型の先端機能材料と云われている炭素繊維（カーボン素材）は、軽くて、優れた機械的な性質（高比強度、高比弾性率など）と炭素質からくる優れた特性（導電性、耐熱性、低熱膨張率、化学安定性、自己潤滑性及び高熱伝導性など）を併せもつため、いろいろな用途に幅広く使われていますが、ロードバイクのフレームの素材としても最適であるという風に僕は感じました。

カーボンは金属フレームに比べてヘタリ易い・破損しやすい・長持ちしないなどの話を聞く事がありますが、それは素材がカーボンであるからというよりも各メーカーの作りだったり製造技術によるものだと思います。やはりカーボンを素材としたフレーム作りには金属素材と違い高度な技術が必要とされますので、そのフレームが何処でどのような製法でどの素材を使って作られているか？によって千差万別なフレームが出来上がります。そういう事を踏まえると、少し高価であるとしてもしっかりした技術のあるメーカーのフレームを選ぶというのは長い目でみればお得なのかもしれません。

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