軽量な金属の素材と言えば「チタン」です。
航空機やスポーツ用品、自転車パーツなど、軽さが求められる場面で使われることも多く、「チタン＝軽い」というイメージを持っている人は多いと思います。
なので、クロスバイクやロードバイクなどの自転車の場合でも、究極の軽量化を目指したりする場合は、ボルトの一本一本をチタン製のボルトに交換したりする人もいるわけです。
ですが、実はチタンはアルミよりも重たい金属です。
「え？逆じゃないの？」と思う方も多いと思うので、この記事では、このちょっとした違和感の正体と、なぜチタンがアルミよりも軽いと思われているのかを分かりやすく整理していきます。
アルミよりチタンの方が重いという事実
アルミよりチタンの方が重い
アルミとチタンの重さを比較すると、アルミよりチタンの方が重いのです。
「え？ チタンの方が軽いんじゃないの？」
だって、チタンは航空機にも使われているし、ゴルフクラブなんかもチタンヘッドになると軽さをアピールするものがほとんどです。
それにチタン製の製品は価格も高くて性能が良いという印象があります。
クロスバイクやロードバイクだって軽量化しようと考えれば、ネジやボルトをチタン製に交換するのが常道ですし、アルミよりチタンの方が軽いと思っていたんですけど・・・
いえいえ、アルミよりチタンの方が重いんです。
チタンの方がアルミより軽いと思っている人は多い
物理系や製造系の人が聞くと「アルミよりもチタンの方が重い」なんていうのは常識レベルの知識と思われますが、僕は随分と長い間「アルミよりもチタンの方が軽い」と思っていました。
きっと僕と同じように「チタンの方がアルミより軽い」と思っている人は多いと思うのです。
例えば、僕が仕事で取り扱っている製品の部材が、ある日アルミからチタンに変更になりました。
それをお客さんに説明すると「チタンになったんですか。じゃあ軽くなったんですね！（ニッコリ）」と、多くの方が言うんです。
本当にチタンはアルミより重たいのでしょうか・・・？
アルミとチタンの比重
アルミ：約2.71
チタン（純チタン）：4.51
比重は「同じ体積あたりの重さ」です。
比重の数値が大きい方が物質としての中身が詰まっているというわけで、同じ体積で比較した場合、比重が大きい方が重くなります。
つまり、チタンはアルミの約1.6倍重いということになります。
直径1cm、長さ100cmの延べ棒で比較
比重の比較だとイマイチ分かりづらいので、どのくらいの重量差がでるのかを「直径1cm、長さ100cmの延べ棒」で比較してみましょう。
アルミ：約212.84g
チタン：356.57g
アルミよりチタンの方が断然重たいということが解ると思います。
僅差ではなく、かなりの重量差があるのですね。
参考 ちょこっと重量計算
チタンがアルミよりも「軽い」と思われている理由
なぜ重いはずのチタンが「軽い」というイメージを持たれているのでしょうか。
軽量化パーツでよく使われるから
クロスバイクやロードバイクにとって軽量化は、カスタマイズ系の人にとっては究極の遊びとも言えるカスタマイズです。
数グラム軽量化するのにウン千円という費用が必要なんてことはザラです。
軽量化のためなら金に糸目はつけない精神で乗り越えていくのが、軽量化への情熱だったりするのです。
自転車の軽量化では、まずカーボン、次にチタンという流れがよくあります。
特にボルト類はチタンを選択するのが軽量化の定番だったりするのです。、
チタンはアルミより強度があるので、一定の強度を保ちたい場合に、アルミに比べて少ない材料で作ることができ、結果として軽量化することができるのです。
これが「チタン＝軽い」という印象の大きな原因です
しかしチタンのボルトって高いのです。
アルミ製のボルトだと数百円で何十本も購入できるのですが、チタンだと4本で2,000円程度！
とっても高いというのが実際のところですが、クロスバイクやロードバイクで使われているボルト類を全てチタンボルトに換えてしまえば、塵も積もれば山となり、ボルトだけでも数十グラムくらいは軽量化出来るのではないかと思います。
そんなわけで予算を度外視した究極の軽量化の際にチタンが使用されるので、チタンはすごく軽いというイメージがあるんですよね・・・
高級素材というイメージ
自転車のフレームの素材と言えば、アルミとカーボン、そしてクロモリが主流かと思います。
少しグレードの高いロードバイクのフレームなどではカーボンは標準の素材ですし、クロモリはクラシカルな自転車で多く使われている素材です。そしてクロスバイクなど価格が手頃な自転車のフレームにはアルミが使われています。
しかし、中には高級な素材であるチタンを使用したフレームも存在します。
その代表とも言えるのがDE ROSAのTITANINOですね。
しかしチタンボルトと同じ様に、チタンフレームはすごく高価なのです。
DE ROSA自体が他のメーカーと比べて全体的に高めな価格設定というのもありますが、フレームだけで60万円を越えるなど、かなり高価格なフレームになります。
もっとお手頃なチタンフレームと言えば、パナチタンとも呼ばれるPanasonicのチタンフレームがありますが、それでもフレームだけで37万円で、カーボンフレームなどと比較しても高価なフレームですよね。
けして「価格＝性能」とは言えるものではないのですが、一般的なイメージではどうしても「高価＝高性能＝軽量」と思ってしまうもので、アルミよりも高価なチタンのフレームの方が重量も軽いという印象になってしまいます。
また、実際にチタンフレームの自転車はアルミフレームの自転車と比べれば軽量なことが多く、余計にそう感じやすいです。
クロスバイクやロードバイクではアルミ＝重いという誤解
自転車の世界ではカーボン（もっと軽い）と比較されることが多いため「アルミ＝重い」という印象になりがちです。
もちろん、チタンに関してもカーボンと比較すれば全然軽くないのですが、あまり一般的ではない素材であることや、完成したフレームがアルミよりも軽量だったりすることで、「チタンフレーム＝軽い」というイメージになっているかと思います。
本当の理由は「軽く作れる」こと
チタンはアルミよりも金属として比重が高く、重量も重い素材です。
しかしそれはあくまで素材として重いということで、それを加工して作る「製造物」になると話は違ってくるのです。
ポイントは素材の強度です。
チタンはアルミよりも強度がある金属です。
そのため同じ強度の製品を作る場合
アルミ → 厚くする必要がある
チタン → 薄くできる
結果として材料の量が減るから製品として軽くすることができるんですよね。
つまり、チタンは軽い金属ではなく「軽く作れる金属」というのが正しい理解です。
もちろん自転車のフレームだけでなく、冒頭に書いた航空機やゴルフクラブなども同じような理由で、アルミを使うよりもチタンを使った方が製造物として考えると軽量化できるので、軽量化のためにチタンを使うと言う選択になります。
要するに、製造物の場合は、単純に素材の重さで判断するのではなく、強度も併せて考えないといけないからなんですが、軽量化の部分だけが印象に残り「アルミよりもチタンの方が軽い」というイメージが広く持たれているのだと思います。
ちなみにチタン聖の製品が高いのは、軽量だからというわけではなく、チタン自体の金属としての価値、加工の難しさによるコストアップなどが主な理由になるかと思います。
なるほど、勉強になりました。
ちなみに僕のクロスバイクも軽量化のためにクイックリリースはチタン製のものに変えています。
目立たないパーツではありますが、チタン＝高級というイメージもあるので、装備していると、なんとなく気分が良いのもチタンならではの魅力かと思います。
チタンに関する記事
https://escape.poo.tokyo/skewers-qickrelese/"
