二輪車と材料
自身、ゴム樹脂等の有機材料、カーボン、C-Cコンポジット等炭素系材料、金属材料では鉄系材料から非鉄金属の合金、アルミ合金、銅合金、マグネシウム合金、チタン合金から、セラミックス、サーメット等の無機材料の新素材開発、生産技術開発を二十年近く携わってきた。更に、これらの材料の複合化処理、高機能化処理技術として、金属材料の表面処理、PVD、CVD等の蒸着から、様々な溶射法による成膜、メッキ、封孔処理、サーメット合金、超硬合金、二元系セラミックス、三元系複合炭化物材料の開発を専門に行ってきた。材料開発に加え、製造装置の開発では、様々なプロセスに応じた、製造装置の開発も相当量行ってきた。
それ故に、材料分野の世界の深さは、それなりに理解しているつもりです。勿論、知らない事も多くあります。その前提で、材料に関する話に対しては、なるべく広く受け入れるようにしています。
つまり、基本、自身の考えた事もない話に対しては、『へ〜ぇ、そうなんだ！』というスタンスで聞くのだけど、合点がいかない場合は、いつまでも気持ちが晴れない。
そんなとき、どうするか？っていうと、確かめたり、知識を整理したりするのである。
先ずは、金属材料についてのお話。
今は少ないけど、80年代はアルミフレーム花盛りの時代である。そんなフレームマテリアルについての話。
聞いた話で、すっきりしなかったのは、破損したアルミフレームの補修が非常に難しく、これは糞材料という説に対する疑問だ。破損したアルミの補修といえば、基本は溶接。溶接が難しい材料は、果たして糞か？という話だが、材料屋の端くれとして考えれば、それは少し違うような、そんな印象である。溶接が難しい材料というのは、基本的に、製造自体も難しい材料なのである。何故に難しいか？というと、様々な融点の異なる元素の合金だからということになる。
他にも、材料を糞判定する意見の元として、原料に廃材を用いるから、、、という話を聞く事もあるけど、廃材を用いるから全てＮＧという訳ではない。現実、むしろ廃材を熔解して鋳造する事の方が多いのである。寧ろ、規格化された原料廃材の場合、構成元素の組成が狙いに近い場合が多いさえありうるのである。廃材であろうが、バージン材であろうが、狙う材料に対して熔解時に組成管理するのが当然なのである。更に、押し出し材等を使う場合、材料自体を購入した上で加工するのが通常なのだ。
因みに、合金系の材料というと、銅合金、アルミ合金辺りが多い。
この辺の材料、組成によって様々な性質を有している。
一般に、その性質は機械強度向上を目的に、混じりにくい元素を上手い具合に混ぜ合わせて作るというのがパターンだ。
でも、優れた機械強度を獲得すると、多くの場合は、弊害も発生しうるのである。
これ、重要なポイントである。
一般に優れた機械強度の獲得の代償で失うのは何か？
それは、、、、材料の加工性、特に、溶接性である。溶接できないこともないけれど、溶接を綺麗に行うには、相当な設備とコストが必要となる。逆に言えば、設備の整った専用工場以外での溶接は現実的に不可能ということ、、、つまり、、、販売後の補修が、ほぼ不可能となるのである。なお、勘違いしている人も居るけど、溶接出来ない材料を、廃材等スクラップで作った糞材料と決めるのはNGだ。一般に、多くの金属素材はスクラップ等の廃材を一定以上使っている。バージン材で素材を作る事は稀である。まぁ、気持ちとして、こういう意識を持つのも、素材業界に居なければ判らないかもしれないが、、、、
銅合金なら、最も優れた材料にアルミ青銅合金があるけど、これ、軽くて高強度だけど、割れると、溶接補修は現実的に不可能。
アルミ合金なら優れた強度を有する2017系ジュラルミン、7075系超々ジュラルミン等も溶接困難材料である。
なお、これら溶接が困難な材料は、非常に凝った材料であるからだ。なお、このような凝った材料は、高性能である一方で溶接等の補修が困難。そして、そんな高度なマテリアル自体が機械系製造業で開発されるなんて事は有り得ないのである。
材料開発は非常に難易度が高いのである。材料の専門メーカー以外は実質不可能だけど、これは材料開発（鉄系、非鉄系、合金系、無機材料系）を経験した者以外には判らないかもしれない。
溶接出来ないからといって、再生材料を原料とした糞材料ではないのである。溶接出来ない材料というのは、実は、相当に難しい材料なのである。廃材を利用しようがしまいが、熔解時に成分調整するので、原材料がどうか？っていうのは、余程の事が無い限り影響しないのだ。
因みに、、、、このような溶接し辛い材料の特徴、、、、構成元素の融点、比重が非常に大きく開いている組合せが一般的に多い。先に紹介した材料の場合、銅とアルミ、、、融点で倍近く違うのである。比重も大きく違う。こんな混ざり得ない材料を混ぜる、、、それ自体が非常に難しいのである。しかし、混ぜる事が出来れば、優れた特性を発揮するのである。
この辺り、、、、材料屋でないと判らないかも知れない。
先のアルミフレーム補修の難しさについての話を聞いたけど、個人的な感想は、溶接補修出来ないのは、フレーム自体が非常に高度な管理の元で製造しなければ成立しない高級な材料を使っているから、、、、それが自分の回答である。組成的に色んな配合が多いのは、雑材料ではなく、あくまでも配合の結果なのである。
次は、タイヤのコンパウンドの話。
これも聞きながらも、スッキリしなかったので確かめてみた。自身、ゴム屋ではないけど、自身が開発してきた製品には、過去にゴムの力を借りた製品も数多く存在する。そんな製品に使用するゴムの配合、系統をゴムメーカーに指示して、数十通りの種類を作っては評価してきた経緯がある。それ故に、感じた疑問があるのだ。
聞いた話によると、今時のタイヤのコンパウンドは、統一が進み、多くのタイヤのコンパウンドは昔のコンパウンドとは異なり、非常に高性能なコンパウンドに整理されているという話。それ故に、今時ならスタンダードタイヤでも昔のハイグリップタイヤなみのグリップ力を発揮するという話。まぁ、管理コストを抑えるために同じ材料でも使うのか？と思ったけど、心の底では、用途違いに耐摩耗性の異なる用途に同じコンパウンドで展開する方が無理があるのでは？と思っていたのだが、調べようがないのでモヤモヤしたままでいたのだが、、、、先日、ＢＴとＣＸで峠を走った時に、同じように走って、一方ではグリップを失いスライドアウト、一方は平和に走るなんて違いに、疑問が再び湧いてきたのだ。
で、再び、ホントに今の実用タイヤは、所謂、ハイグリップタイヤと同じ様なゴムコンパウンドを使っているの？って疑問が頭を過ぎったからだ。
そもそも、用途別にタイヤがラインナップされているので、コンパウンド自体が全部同じという話には、少なからず疑問を持っていたのだが、コスト的にそんな話もあるのかな？と思ったりしていた。ただ、耐久性重視のスタンダードタイヤと、グリップ重視のスポーツタイヤが同じコンパウンドの筈は無い、、、と、心の底では、そう思っていたのだが、先日のＢＴとＣＸで走った時のグリップ限界の違いから、確かめてみようと思ったのが発端だ。
仕事柄、ゴムを元素分析する事も、ゴム硬度を計測することも可能。まぁ、元素分析となると大事だけど、ゴム硬度計測なら簡単に出来る。
で、測定してみた。
タイヤの新品時からの経過時間は全く同じもので、バイアスタイヤで一方はハイグリップタイヤ、一方はスタンダードタイヤである。因みに、硬度計測でタイヤ圧は殆ど影響を受けないけど、念のためエア圧を揃えて計測してみた。
すると、、、、ゴムの硬度、同じメーカーで、ブランドが違うと、、、、ゴム硬度は全然違います。生産管理上、コンパウンドは同じという風に聞いた話とは、違うみたい。少なくとも、グリップに影響する硬度は全く違う。
因みに、計測したタイヤは、ＴＴ１００（GPではありません。）、Ｋ３００ＧＰ、ＴＴ９００ＧＰ、Ｋ５２７だけど、面白い事に全て違います。
最も柔らかいのはＴＴ９００ＧＰで、硬度で55°、Ｋ３００ＧＰが60°でした。Ｋ５２７は激硬で85°、ＴＴ１００は80°といった感じです。ラジアルのＤ２０５は65°、パイロット２は58°でした。
更に面白いのは、自転車用のタイヤもブランドによって同じメーカーでもゴム硬度が違います。そして、ブランドが同じであれば、経過年数による硬度差は思ったより小さい事も判りました。
聞いた話とか、噂とか、いろいろありますが、実際に計測すると、いろんな話の真偽が見えてきます。結構、面白いです。
仕事柄、計測装置、分析装置が自由に使えるので、結構愉快です。
ただ、実用重視の固いタイヤでも、タイヤのコンパウンドをしっかり路面に押さえつけるようなトラクションを掛ければ、グリップします。乗り方次第なのは言うまでもありません。
これ、人から聞いた伝聞でスッキリしない話を、材料屋である自分が確かめて明らかになった事。
いろんな話を聞いて、確かめる。これ、結構楽しいですね。