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アルミよりチタンの方が重いけどチタンが軽いと思われている理由

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アルミとチタンの重量

軽量な素材と言えばチタンです。
なので究極の軽量化を目指したりする場合、ボルトの一本一本をチタン製のボルトにしたりするわけですが、実はチタンはアルミよりも重たいのです。

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という事実

アルミよりチタンの方が重い

アルミよりチタンの方が重いんです。

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が軽いとか言うじゃないですか。

それにチタン製って高価で、性能も良いという印象がありますよね。

クロスバイクやロードバイクだって軽量化しようと思うと、ネジやボルトをチタン製に換えたりするわけで、アルミよりチタンの方が軽いと思っていたんですけど・・・

えええ? 
アルミよりチタンの方が重いんですか?

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し、僕と同じようにチタンの方が軽いと思っている人はきっと多いと思うのです。

だってチタンって軽いってよく耳にするじゃないですか・・・。

例えば、僕が日頃の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、かなりの方から言われるのです。

チタンは本当にアルミより重たいのでしょうか・・・?

そんなモヤモヤした疑問があったのでハッキリさせるためにチタンとアルミの重さや、なぜチタンが軽いと思われているのかについて調べてみました。

アルミとチタンの重さを比較をしてみる

アルミとチタンの重さを比較をしてみる

まずはアルミとチタンの比重を比較してみると、

アルミ:約2.71
チタン(純チタン):4.51

比重が大きい方が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。
つまりアルミよりもチタンの方が重いのです。

体積の比較だと分かりづらいので、どのくらいの重量差がでるのかを直径1cm、長さ100cmの延べ棒で比較したとすると

アルミ:約212.84g
チタン:356.57g

となり、アルミよりチタンの方が断然重たいということになります。

僅差ではなく、かなりの差があるのですね。

【参考】ちょこっと重量計算

アルミよりチタンは軽いというイメージがある理由

アルミよりチタンは軽いというイメージ

軽量化するならカーボンとチタンだから

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、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。

それをお構い無しに、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。

軽量化のためには、まずカーボンパーツに変えられるものは全てカーボンに変えて、他に変えるモノがなくなれば、次はボルト類をチタン化してさらなる軽量化へと突き進むなんていうのが基本的なパターンかと思います。

しかしチタンのボルトって高いのです。
アルミ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!

その代わり、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変えてしまえば、塵も積もれば山となるでボルトだけでも100gくらいは軽量化出来るのではないかと思います。

そんなわけで軽量化の際に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・・・

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チタンフレームと言えば高級フレームだから

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。
カーボンは最近の主流であり、少しグレードの高いロードバイクなどで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などではアルミが使われているのが普通科と思います。

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。

しかしチタンフレームって高いんですよね。
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あることが判ります。

けして価格=性能とは言えないのは分かっていますが、高価=高性能と思ってしまうものです。

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ので、ここでもアルミよりもチタンの方が軽いという印象になってしまいます。

クロスバイクやロードバイクではアルミフレームは重たいというイメージがある

実のところ金属の中ではアルミは軽いんです。

なのでクロスバイクやロードバイクなどの重量が重要視される製造物では金属フレームの素材としてアルミが選ばれたりもするわけです。

しかし前述したように自転車のフレームにはカーボンなどもっと軽い素材が使われることもあり、アルミはそれらの素材と比較されるためアルミ=重いというイメージが付いてしまっているのだと思います。

カーボンは金属ではありませんから軽いのは当然で、たとえアルミでもカーボンの重量と比較されれば非常に重たい素材として評価されてしまいます。

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、フレームに関してはあまり一般的ではないことや、アルミと比べれば軽量ですし、世間一般的にチタンのイメージは軽いというイメージがあると思うので、チタンフレーム=重いというイメージはあまり無いように思います。

チタン製はアルミ製よりも軽く作れるのが本当の理由

チタン製はアルミ製よりも軽く作れるのが本当の理由

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。

チタンはアルミよりも強度がある金属です。
なので、同じ強度のフレームを作る場合、アルミ製のフレームに比べると素材を薄くすることができます。

つまり、材料自体を少なくすることが出来るので、結果としてアルミよりも軽量化できてしまうのです。

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の機体やゴルフクラブなども同じような理由でアルミよりも軽量化できるので、チタンの方が軽いと言えるというわけです。

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ってことですね。

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。

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