【世界最速のルブ】AbsoluteBlack GRAPHENlube(グラフェンルブ)MoltenやUFOを凌ぐ実験結果!

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文字数の関係上、いつもタイトル名を迷う。ただしくは「世界最速」ではなく「世界で最も摩擦抵抗が小さいルブ」だ。ルブの液体が猛スピードでかっ飛んで行くわけではない。という前置きをしつつ、、、

ついにUFOやモルテンを凌ぐ究極の潤滑剤が登場した。Graphen Lube(グラフェンルブ)だ。楕円チェーンリングや金属加工で有名なアブソリュートブラックが開発した。レースで勝利するために作られた究極の潤滑剤であるGraphenlubeは第三者機関(UFOやMolten Speed Waxの潤滑剤をテストしたZFC:ZeroFrictionCycle)でその性能が認められた。

今まで、最も摩擦抵抗が小さい潤滑剤として君臨していたMolten Speed WaxやCeramic Speed UFOオイルを凌ぐ潤滑剤が登場したのだ。

実験はZFCのみならず、ポーランドのクラクフにある科学技術大学でも追加試験が行なわれた。試験は国際標準化機構(ISO:International Organization for Standardization)の「20808:2016 Fine ceramics Determination of friction and wear characteristics of monolithic ceramics by ball-on-disc method」に準拠し、温度25℃、湿度25%の条件で行なわれた。

この追加実験でも、グラフェンルブは最も抵抗を削減できる潤滑剤という結果が出たのである。国際標準化機構の実験手法に準拠した信頼性の高い内容であることも見逃せないポイントである。本実験で判明したことは、グラフェンルブは摩擦抵抗が小さいばかりか、他の潤滑剤をはるかに凌ぐ耐久性も持ち合わせているという究極っぷりだった。

Graphenlubeはグラフェンを配合した世界初の炭化水素系(ワックス)鎖状潤滑剤だ。濡れた状態でも乾いた状態でも摩擦抵抗を非常に小さい状態に留める。一回の塗布で驚異的な耐久性を発揮する(データーは後述)。事実上、潤滑剤に求められるすべての機能を備えており、なおかつ世界で最も摩擦抵抗を削減できる潤滑剤として認められた。

摩擦抵抗が小さいという特徴以外にも、一回塗布すれば1800km(ドライコンディション)の長寿命を誇る。他の潤滑剤に比べて3~10Wの抵抗の節約が可能という実験結果が出た。実験に裏付けされたデーターと驚異的な摩擦抵抗の小ささにプロチームが黙っているはずもなく、UAEチームエミレーツが実際に使用することが決まった。

様々な機材ハックで有名なあのチームジャンボビスマもグラフェンルブを採用する。そして非公式(現在別のルブメーカーと契約中だが非公式に使用することが決定。そのため機密保持契約で公表できない)ながら様々なワールドツアーチームの使用が決まった。

衝撃的な摩擦抵抗減の結果によって、突然のワールドツアーチームへの採用や実証実験でのデーターを引っさげてセンセーショナルな滑り出しをした潤滑剤はこれまで記憶にない。様々な第三者機関でお墨付きを得られたことや、ISOに準拠した実験方法で優れた結果が得られたことも後押ししている。ただ、Graphen Lubeの潤滑剤を製造するためには、複雑な製造工程が必要になるため一度に限られた数量と量しか生産できない。

そのため133mlで16,000円という高価なルブである。なおCeramicSPEEDのUFOオイルが180mlで9,000円だ。グラフェンルブは2/3以下の量で1.8倍の値段である。

しかし、「世界一抵抗を減らせる潤滑剤」というお墨付きがついているのならば安い、と考える人もいるだろう。今回の記事は、世界で最も摩擦抵抗を下げることができる潤滑剤グラフェンルブの実験内容と得られた実験データに迫り実際に自腹で入手しテストした結果をお伝えする。

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特長

absoluteBLACK | GRAPHENLUBE WAX LUBRICANT - EFFICIENCY REDEFINED

absoluteBLACK | GRAPHENLUBE WAX LUBRICANT – EFFICIENCY REDEFINED

グラフェンルブの特徴は以下の通り。

  • 長寿命1:1800km以上チェーン上で保持(乾燥した低ダスト条件)
  • 長寿命2:1回の施工で900km以上5W以下の抵抗減を保持可能(乾燥した低ダスト条件)
  • 防塵性:水をはじき、汚れを寄せ付けない(ROAD、TT、MTB、CXでも性能を発揮)。
  • 外観:グラフェン独特の黒い外観。
  • 安全性:有害な溶剤を含んでいない。
  • 状態:ペースト上で乾燥したコーティング。
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新素材グラフェンをルブに

グラフェンルブ潤滑剤を簡潔に説明すると、高純度グラフェンを配合したワックスベースの水性エマルジョン(合成樹脂の粒子が水中に均一に分散している液体)だ。チェーンに塗布する際は液体として存在している。チェーン上で乾くとほぼ固形に変化する。ワックスベースの潤滑剤であるため水や汚れに対する耐性が非常に高いという特徴がある。

グラフェンルブはチェーンの可動部分を摩擦から守り摩擦抵抗を減らす性質がある。また、チェーンの摩擦面上の凸凹を隙間なく埋める性質がある。一見するとなめらかに見えるチェーン、スプロケットやチェーンリングの表面を拡大すると、ザラザラとした荒い表面であることがわかる。

このような粗い表面が互いに接触することによって、摩擦抵抗がましてしまう原因になっている。グラフェンルブはこれらの隙間に入り込んで平らにし、緩衝材のような役割で摩擦抵抗を減らす働きをする。

グラフェンは様々な製品に応用されており可能性を秘めた新素材である一方、信じられないほど高いコストがかかる物質でもある。そのため、製品として一般的には応用されていない。しかし、添加剤として使用すると優れた性能を発揮することが判明した。特徴の1つとして非常に低い摩擦係数を持っている。そして剥がれにくさに大きく関係する耐摩耗性も優れており、金属にしっかりと張り付く特性がある。

さらに、雨天、ドロ、砂、ホコリといった様々な環境を走らねばならない自転車と非常に相性が良い特徴をもっている。グラフェンルブは水をはじき、汚れを寄せ付けない。さらに空気すら通さない性質のため金属表面が酸化しにくくなるというメリットがある。

アブソリュートブラックがグラフェンルブの開発に要した期間は2年にも及んだ。凝集体の分散率、濃度、チェーン上に潤滑剤としてどれだけ長く留まれるか。また、パラフィンワックス(Molten Speed Wax)のようにパラパラと欠けたりしない成分の配合や、低摩擦の炭化水素エマルジョンベースを見つけるために膨大な時間を費やした。

最終的に生み出されたグラフェンルブ潤滑剤は、1回の使用で900kmの距離を走行しても5ワット以下の摩擦損失を維持するという驚異的な結果だった。グラフェンルブは素材もさることながら、まったく新しいカテゴリーの潤滑剤ジャンルということになる。

結果的に、プロツアーチームがこぞって使用することにつながったのだ。

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グラフェンはグラファイトではない

グラフェンルブでひとつ勘違いしやすい事がある。グラフェンはグラファイトではないとうことだ。

グラフェンとグラファイト、これら2つの材料は炭素原子から作られている。にもかかわらず、共通点はそれだけだ。グラフェンは、グラファイトとは全く異なる特性を持っている。例えば、グラファイトは非常に湿度の高い空気中では摩擦係数0.1~0.2 COF(coefficient of friction)を示すが、空気が乾燥しているときには0.5~0.7COFと、無潤滑の鉄と鉄の摩擦係数に匹敵する非常に大きな摩擦係数を示す。

一方、グラフェンは0.1~0.2 COFと、どのような湿度領域でも非常に安定している。また、グラフェンは信じられないほどの強度を持っており、金属と金属を効果的に分離する。グラファイトと比較して1~2桁の摩耗率を抑えることができる。すなわち、同じ溶液で「グラフェン」の代わりに「グラファイト」を使用すると、全く不利な結果に陥る。

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実験結果1

Graph1. Power Loss vs distance travelled among different lubricants.

Graph1. Power Loss vs distance travelled among different lubricants.

グラフ1は異なる潤滑剤を用いてパワーロスと走行距離を示したデータである。実験は第三者機関のゼロフリクションサイクリングで適切なテストチェーンを用意し、番号を付けてホイールエナジー社に直送した。そして抵抗250ワット、ケイデンス100rpm、速度40km/h、温度25℃、湿度25%の条件下で摩擦テストを実施した。

実験では、チェーンの摩擦損失が10Wになるまでテストが継続された。チェーンと試験機のウォームアップ・慣らし期間は約50kmだ。(*”Muc-off Nano”は純正NTCチェーンを用いている)

本テストでは、1回の潤滑油塗布で走行距離に応じて潤滑油と摩擦がどのように変化するかを明らかにしている。数値が高いほど、損失するワット数が大きくなる。「湿式/半湿式」の潤滑油では、チェーンが乾燥して摩擦が減少するため、最初に摩擦が減少する特徴がある(時間とともに抵抗が下がるUFOがそれだ)。

多かれ少なかれ、潤滑剤が乾いた状態になるまでは、潤滑油の枯渇と摩耗によって摩擦抵抗が増加していく。乾いた潤滑剤の場合、摩擦はスタート時点から最小になる。コーティングが摩耗することで摩擦が増加するだけだ。

なぜ、本テストが重要なのだろうか。まずは自転車において、パワーがどのように発生するのかを考えてみよう。ペダルを踏むと力とトルクがチェーンを介してリアハブに伝達していく。このとき、クランク式のパワーメーターであれば、クランクを構成する「素材の特性」と「歪みの量」と回転によってパワーを数値として得ることができる。

しかし「パワー」とひとくくりにしても、「クランクで発生したパワー」と「ハブで発生したパワー」は厳密には同じ意味として扱うことはできない。それぞれの間には「摩擦損失」を考慮するかしないかという大きな違いが存在している。したがって、双方を同一の事象として扱うことはできない。

後者のハブ側で測定するパワーの場合、摩擦損失の大部分はいくつもつなぎ合わさったチェーンのリンク部分によるものだ。したがって、上のグラフはクランクで発生したパワーに比べて後輪に送られるパワーが少なくなることを示している。言い換えれば、何キロ走っても同じ速度を維持したいのであれば、クランクのパワーを上げる必要がある。

完璧な実験室の状態で最高の潤滑油を塗布したチェーンだとしても、スタート時から約4Wの摩擦損失が発生する。例えば、箱から出したシマノのデュラエースチェーンは6.5~13Wの間で摩擦抵抗が変化する。この損失を避けることは事実上不可能である。

しかし、サイクリスト達はこれらの摩擦損失をできるだけ最小限に抑えたいと常に考えている。そしてできるだけ「摩擦抵抗は小さく」「長距離かつ長時間」効果を得続けたい。言い換えれば、「クランク側で得たワットを損失なく後輪が回るエネルギーとして変換したい」ということになる。ドライブトレインでは摩擦が生じ、エネルギー損失は避けられないのだ。

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実験結果2

Graph2. Pin-on-disc test showing tribological properties of friction and wear.

Graph2. Pin-on-disc test showing tribological properties of friction and wear.

上のグラフは、ポーランドの科学技術大学で実施した非依存性試験(ISO 20808:2016に準拠:温度25℃、湿度25%の条件)結果だ。それぞれの潤滑剤を塗布し完全に乾燥させたあと試験を3回繰り返した。

まず、潤滑剤の試験結果を歪めてしまう可能性のあるチェーンの摩擦変動を1つ1つ排除した。実験はISO 20808:2016(https://www.iso.org/standard/65415.html)の規格に従った「ピンオンディスク試験」を実施した。試験内容は、「ある力で押し付けられた静止しているボール」の下で「潤滑剤を塗布した金属製のディスク」を回転させることによって、材料や液体の摩擦係数を数値として測定する。

実験では、インナーリンクの穴とチェーンピンの表面を擦り合わせた状態を模擬した。実験結果のグラフを確認してみよう。ある境から摩擦抵抗が増加している原因の1つとして、潤滑油が次第に減っていき金属粒子が次第に失われた結果、次第に摩擦が増大することが確認できる。

実験では、「1回塗布(Single Coating)」と「2回塗布(Duble Coating)」のように潤滑油の量の差が摩擦係数の変動に影響を与えていることがはっきりとわかる。そのため、長い間グラフェンルブの効果を得たい場合は使用する潤滑油の量を増やすと良い結果が得られる。ケチってしまうと逆にパフォーマンスが低下するため注意が必要である。

Graph3. Profilometer readings from Graph2 results for double coated samples.

Graph3. Profilometer readings from Graph2 results for double coated samples.

上の図はGraph2から試験後のディスク表面を示したものだ。摩擦試験によってディスクの表面がどれだけ傷ついているかを示している。CeramicSpeed UFOとGRAPHEN Lubeの比較という最強決定戦であり、非常に興味深いデーターである。まずグラフを見る際に注目すべき重要なポイントがある。

「縦軸のスケール」の違いをよく確認してほしい。

どんな実験データーでもそうだが、スケールは重要だ。見た目を大きく変えてしまうからだ。縦軸は摩耗の「量」と「深さ」を示している。上のサンプル(CeramicSpeed UFO)は下のサンプル(GRAPHEN Lube)に比べておよそ5倍近く大きい。深いということはそれだけ摩耗が激しく、金属表面が摩擦によってエグられているということだ。

このような違いが生じた理由の一つとして、潤滑油の減耗によって雪だるま式に摩耗が増えていったことが原因としてあげられる。金属のゆるい粒子ができ、それがヤスリのように作用し摩耗する効果を高めてしまった。より多くの粒子が生成されてしまい余計にダメージを及ぼしている。

Graph4. Test conducted by ZFC showing the chain % wear in various riding conditions.

Graph4. Test conducted by ZFC showing the chain % wear in various riding conditions.

Graph4はBlock1~6に分けて摩耗試験を実施した結果だ。1つのBlockは1000kmを表している。テストはZFC(ZeroFrictionCycle)の標準化されたプロセスに従って行われた。摩耗の蓄積が100%(全ブロックの累積)に達した時点で試験を中止している。念の為補足しておくと、試験に使用したGRAPHENの潤滑油は初期の試作品だ(製品版はより優れている)。

ZFCでは、チェーンに対して様々な汚染条件を用いて潤滑剤を試験することを目的にしている。チェーンは汚れた状態を保ち、一定の間隔で潤滑油を塗布した。ただし、モルテンスピードワックスはスロークッカーを用いて潤滑剤を塗布する性質上、再ワックス塗布後は常に清潔で新鮮な状態を保っている。初期の試作品の結果からも、GRAPHENの潤滑剤はあらゆる条件で優れた耐久性と非常に低い摩耗性を示している。

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オイルをやめるべき理由

走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を使ってピンの穴があいている部分の内側のリンク(プレート)の断面(内側のチェーンリンクの半分)を撮影

走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を使ってピンの穴があいている部分の内側のリンク(プレート)の断面(内側のチェーンリンクの半分)を撮影

様々な第三者機関の実験結果から「オイル系潤滑剤の使用をやめるべき理由」も明らかになった。理由を理解するためには、まずチェーンが実際にどのように作られているのかを知る必要がある。上のモノクロ写真は、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を使ってピンの穴があいている部分の内側のリンク(プレート)の断面(内側のチェーンリンクの半分)を撮影している。

チェーンの摩擦原因は大きく分けて2つだ。1つめの原因は、内側のリンク(ピン用のリンクの穴)にある突起物の内面がピンの表面をこすり摩擦抵抗が発生する。2つめの原因は、ローラーの内面が突起物の外側をこすり摩擦抵抗が発生することの2つだ。画像の通り表面は均一ではなく、平らでもないことがよくわかる。

オイル系の潤滑剤の場合は、金属の表面上にある凹凸が接触してしまい細かな金属粒子が発生する。結果的に摩耗が増していくため、潤滑するために必要な十分な境界膜を形成することができない。対して、ワックス系潤滑剤は半固体状態であり、摩擦を起こす表面を分離して隙間(金属の表面上にある凹凸)を十分に埋めることができる。

したがって、金属製チェーンの潤滑剤として考えるとワックス系潤滑剤のほうが性能が優れ、さらに機材寿命が伸びる。

同様の理由で、ある種のチェーンコーティングはすべての隙間を埋めるのに十分な厚さがなく、テフロン粒子のような添加剤に頼っている場合が多い。このようなタイプの添加剤の場合は目の細かいヤスリのように働いてしまうため金属の摩耗が比較的早くなる傾向に陥ってしまう。

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どうしてもグラフェンルブを使いたいので限定の小瓶を入手・・・。

砂金でもはいってんのかよ・・・、というお値段。

砂金でもはいってんのかよ・・・、というお値段。

ここまで様々な実験結果を見てきて、案の定グラフェンルブをいますぐ使いたいという禁断症状に駆られてしまった。というのも、レースが近いのだ。。。明らかに抵抗が下がり、明らかに機材寿命が伸びる。グラフェンルブが広まる前に使用すれば他のライダーよりも相当大きなアドバンテージが得られる・・・。

ITさん
ITさん

ここにぬけがけしようとしている人がいます!

自転車の機材はコモディティ化している。皆が皆「世界最速のエアロロード」を使えば機材のアドバンテージはなくなり、機材メリットは次第に小さくなっていく。抵抗が小さいオイルが一度知れ渡れば、誰もが買い求める。だれも知らないうちに自分だけレースで使用し、あまい汁を吸い、機材のアドバンテージを得るのが最も賢いはずだ。

しかし、こうやって事細かに情報をまとめて発信している。

実のところ、これから主要なレースが始まろうとしている矢先にグラフェンルブを紹介するわけだ。なんと愚かなのだろう。「敵に塩を送る」ならぬ「敵にグラフェンルブの情報を送る」わけだ。自らを俯瞰してみると、私はそれほど「勝ち」に対してこだわっているわけではないのだろう。どちらかというと、「こんな面白い機材がある」という記事をいつもどおり書きたいだけだ。

140ml(16,000円)のグラフェンルブの最初使い方は以下の通り。

  1. チェーンをバイクから外す。もしくは新品のチェーンを使用する。ポリ袋を使用してチェーンを溶剤(ホワイトスピリットやミネラルタープ、灯油、フィルタクリーナーなど)に完全に浸して20~60分間洗浄する。
  2. 1の作業のあと、チェーンを入れたポリ袋を1分間振る。チェーンを取り出し完全に乾燥させる。時間は2~12時間程。
  3. チェーンを潤滑油に完全に浸し(別のポリ袋を使用)袋をふる。
  4. 風通しの良い場所に吊るして何も触れないようにして完全に乾燥させる(理想的には一晩)

正直、貧乏性の私は↑の方法でボトルの中身を一気に使用する方法はもったいないと思った。というかコストパフォーマンスが悪すぎじゃないか。実は今回の発売に際して、数量限定で1/10の量の14mlが販売されている。こちらを取り寄せた。1滴1滴、今まで通りチェーンのコマに垂らして使用する方法だ。これなら使える。1滴1滴使用するオフィシャルの使用方法は以下の通りだ。

  1. ボトルを振る。
  2. クランクを逆回転させてチェーンの内側に潤滑油を連続的に塗布する。
  3. 一晩乾燥。
世界で最も摩擦抵抗を減らせるGraphenlube小瓶・・・。

世界で最も摩擦抵抗を減らせるGraphenlube小瓶・・・。

施工に手間がかかるMolten Speed Waxと異なりスロークッカーで煮る必要もない。普通のオイルと同じよう使用するだけでいい。これならグラフェンルブを使っても良いと思った。今まで通りだ。

オフィシャルの情報として、グラフェンルブのパフォーマンスを最大限に発揮させるための方法が公開されている。「レースの前日に塗布する」だけだ。また普段のライディングでは、ドライコンディションで600~900km走行した後に塗布する。ウエットコンディションは2~3回走行した後に塗布する。またはチェーンが乾いてきたと感じた時に塗布する。

グラフェンルブが優れているのは、「使用方法が簡単」であることもポイントだ。使用推奨気温は5-35℃で保管するときも同様である。今回、140mlの高価なタイプではなくグラフェンルブ発売に際しお試しの限定小瓶14mlがリリースされていたため何本か日本に送ってもらった。記事公開時点では数本か手元にある。必要な方は私に連絡していただければ。。。

なお、EMSはコロナの影響で使用できずバカ高いDHLの送料と税関で結構コストがかかってしまった。送料と税関を割り勘して、1本2500円(送料メール便198円)ぐらいならどうだろう。6本予備が手元(日本)にある。Molten Speed Waxの施工サービスも同程度の金額なのでそれほど違いはない。

これからレースに出場を予定されている方やタイムトライアルで1秒でも速く走りたい人に「敵に塩を送る」ならぬ「敵にグラフェンルブを送る」ことになるが、それでいい。世界で最も摩擦抵抗を削減できるオイルでライバルに差をつけてほしい(常套句)。

ITさん
ITさん

とりあえず、今月の群馬CSCに間に合ってよかったわ・・・。

そんなに小瓶の数がないので、連絡方法はTwitterやFacebookやメールなど、連絡方法はなんでもいいです。

追記:フォーム作りました。

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