TEIL ZWEI:
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Tribologie ist die Lehre von Reibung, Verschleiß und Schmierung; die Wissenschaft von interagierenden Oberflächen in relativer Bewegung. Eine Fahrradkette hat eine Vielzahl von beweglichen und interagierenden Oberflächen, die alle geschmiert werden müssen. Und Schmiermittel müssen für die vielen Arten von Interaktionen optimiert werden, die auftreten.
Ohne die Verwendung optimierter Formeln würden nur wenige Bereiche des Fahrrads mit der gewünschten Effizienz funktionieren. Schmiermittel sind ein stiller und oft unsichtbarer Beitrag zu Leistung und Schutz. Die Komplexität der Tribologie einer Fahrradkette kann nicht genug betont werden. Ständige Bewegung und das gleichzeitige Auftreten zahlreicher und oft widersprüchlicher Faktoren - beispielsweise ein feststehender Stift in einer beweglichen Rolle - machen sie zu einem fesselnden Interessengebiet. Der Zweck der Tribologie, Reibung und Verschleiß zu reduzieren, bietet Vorteile von verbesserter mechanischer Effizienz bis hin zum Korrosionsschutz. Sie wurde zu lange übersehen, und dieses Kapitel versucht, dieses Versäumnis zu korrigieren.
Die Komplexität einer Fahrradkette erfordert, dass eine Formel hinsichtlich Leistung oder Haltbarkeit optimiert wird. Die erste Überlegung des Tribologen bei der Entwicklung eines Schmiermittels zur Verbesserung der Haltbarkeit ist die Reduzierung der Geschwindigkeit, mit der der Verschleiß - eine unglückliche, unvermeidliche Folge von Kontakt - auftritt. Dieses Ziel unterscheidet sich von der Optimierung eines Schmiermittels hinsichtlich der Leistung, bei der das Ziel darin besteht, die Reibung zu verringern.
Der Verschleiß kann durch Schmiermittel verringert werden, die einen Tribofilm bilden. Unter einem Tribofilm versteht man im Allgemeinen eine Schutzschicht zwischen zwei Kontaktflächen, in diesem Fall zwischen den nur wenige Nanometer dicken Elementen des Antriebsstrangs. Auf Mikroebene erfolgt die Erneuerung einer Formel, deren Komponenten sich unter Bildung eines Tribofilms auflösen, automatisch und unhärent. Dieses Phänomen, das auf einem Prozess der molekularen Bildung und Neubildung, Erschöpfung und Erneuerung beruht, wird als chemische Kinetik bezeichnet.
Die Haltbarkeit von Schmierstoffen kann auch durch die Verwendung chemischer Verbindungen mit hohem Molekulargewicht optimiert werden. Polymere und andere "langkettige" Komponenten bilden eine dichte Schicht, die die Antriebsstrangkomponenten nur um Mikrometer voneinander trennt und so Kontakt und Verschleiß reduziert. Die Anwesenheit des organischen Reibungsmodifikators im Kontakt sorgt für eine mikroskopische Trennung der reibenden Gegenstücke und verhindert/reduziert so direkten Kontakt, was letztendlich den Verschleiß reduziert.
Der Hauptzweck eines Hochleistungsschmiermittels besteht darin, die Reibung zu verringern. Das ultimative Ziel des Tribologen besteht darin, die vom Fahrer benötigte Kraft zu minimieren, um den Widerstand zu überwinden, der entsteht, wenn eine Kette über Antriebsringe und Kettenräder rollt. Unsere Experten verfügen über eine Reihe chemischer Hilfsmittel, die bei dieser Aufgabe hilfreich sind. Im nächsten Kapitel werden wir diese detailliert beschreiben. Hier, wo wir uns auf die Tribologie konzentrieren, geben wir einen Überblick über die gängigsten Typen und ihre Wirkungsweise.
Organische Reibungsmodifikatoren mit ihren polarisierten "Köpfen" und unpolarisierten Enden haften an beiden Seiten der Oberfläche des Grundöls und bilden eine Scherebene mit geringer Reibung. Polymere Reibungsmodifikatoren verhalten sich ähnlich. Es gibt auch lösliches Organomolybdän als weitere Klasse von Reibungsmodifikatoren, die in Fahrradschmiermitteln verwendet werden können.
Auch Nanopartikel verringern die Reibung. Manche, wie Graphen, verwenden geschichtete, strukturierte Partikel, um eine Scherebene zu erzeugen. Andere, wie PTFE oder Metalloxidpartikel, "rollen" während des tribologischen Kontakts und verringern die Reibung von Natur aus. Die Viskosität ist ein weiteres Leistungskriterium, das in der Formel berücksichtigt wird. Dickere Schmiermittel bieten eine höhere Leistung, da sie Staubpartikeln und anderen mikroskopischen Ablagerungen widerstehen können. Die Viskosität sollte jedoch sorgfältig eingestellt werden, da sehr viskose Schmiermittel den negativen Effekt haben können, die Viskosität aufgrund des viskosen Widerstands zu erhöhen.
Die Chemie ist jedoch nur ein Aspekt eines Hochleistungsschmierstoffs. Die im vorherigen Abschnitt zur Haltbarkeit beschriebenen tribologischen Bedingungen - Geschwindigkeit, Belastung, Richtung, Spannung und mehr - gelten gleichermaßen. Auch die Materialien des Antriebsstrangs sind wichtig.
Die Wirksamkeit eines Schmiermittels hängt stark von der Oberflächenchemie des Stahls ab, aus dem die Kette besteht. Einige Zusammensetzungen bieten ein hohes Maß an Absorption. Andere, wie Keramik, tun dies nicht. Ebenso ist die vom Hersteller auf die Kette aufgetragene Oberflächenbehandlung ein entscheidender Faktor für den Kontaktdruck.
Genaue Tests erfordern, dass die Komponenten, auf die das Entwicklungsschmiermittel aufgetragen wird, möglichst in jeder Hinsicht jenen entsprechen, die in der realen Welt verwendet werden. Wir testen mit Shimano- und SRAM-Antriebsstrangkomponenten und auch mit nicht standardmäßigen Oberflächen. Eloxieren beispielsweise hat einen erheblichen Einfluss auf die Schmiermittelaufnahme. Muc-Off arbeitet mit externen Partnern zusammen, um Testmaterialien mit höchster Genauigkeit zu erstellen.
Tribologen betrachten Reibung und Verschleiß als getrennte Phänomene. Dem Schmierstoff werden unterschiedliche Additive zugesetzt, um entweder die Reibung oder das Verschleißverhalten zu verbessern. In manchen Fällen kann dasselbe Additiv verwendet werden, um beide Eigenschaften zu verbessern.
Der Schutz einer Fahrradkette vor Korrosion ist auch eine Frage der Tribologie. Wenn ein Metallbauteil, insbesondere die Stahlglieder einer Fahrradkette, durch Reibung so abgenutzt ist, dass seine Beschichtung oder seine natürliche Oxidschicht abgetragen wird, wird seine ungeschützte ("entstehende") Oberfläche sehr reaktiv und damit anfällig für Oxidation - auch als Rost bekannt.
Zu diesem Zweck entwickelte Schmiermittel enthalten Korrosionsinhibitoren. Dabei handelt es sich um Additive, die Moleküle enthalten, die die Erzeugung von Elektronen verhindern und den elektrolytischen Prozess verzögern, der zur Rostbildung führt. Muc-Off verwendet Korrosionsinhibitoren in einer Reihe von Produkten, darunter Sprays und Schmiermittel.
Extreme Temperaturen (oder Drücke, im tribologischen Fachjargon) stellen eine andere Herausforderung dar.Die meisten Schmiermittel werden in flüssiger Form hergestellt und können kristallisieren oder verdunsten. Polyalphaolefin-Moleküle (PAO) sind sehr widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen. Einige der neuen Produkte von Muc-Off verwenden Ester, die über -20 °C frostbeständig sind und nur minimale Wachsbildung aufweisen, die sich bei steigenden Temperaturen wieder auflöst.
Die gegenseitige Abhängigkeit von Chemie und Tribologie ist der Kern unseres Bestrebens, alle Aspekte der Entwicklung von Fahrradschmierstoffen intern zu vereinen. Von hochentwickelten Geräten bis hin zu Ingenieuren auf höchstem Niveau haben wir dieses strategische Ziel mit Taten und Investitionen unterstützt.
Wenn kühne Behauptungen zur Leistung von Schmierstoffen auf pseudowissenschaftlichen Tests beruhen - die beispielsweise mit einem Turbotrainer durchgeführt wurden -, besteht die Gefahr, dass der Verlust an Glaubwürdigkeit der Kategorie schadet. Alle Marktteilnehmer tragen die Verantwortung, sich von Mythen und Anekdoten zu lösen. Um die Glaubwürdigkeit zu erlangen, die der Sektor braucht, muss man den Tests (Tribologie) den gleichen Stellenwert einräumen wie dem Produkt (Chemie).
Aufgrund der unglaublichen Arbeit von Muc-Off im Bereich der Tribologie erregte die Marke auch außerhalb der Fahrradbranche Aufmerksamkeit.
Muc-Off nutzte sein tribologisches Fachwissen und seine Ausrüstung, um Renault F1 bei einem einzigartigen und ungewöhnlichen Problem zu unterstützen. Zu diesem Zeitpunkt hatte Muc-Off gerade neue Tribologie- und Weißlichtinterferometrie-Ausrüstung im Wert von über einer Viertelmillion Pfund erhalten, sodass die Flexibilität dieses hochmodernen Systems in diesem sehr anspruchsvollen Projekt genutzt werden konnte. Obwohl das Projekt zu keinem konkreten Ergebnis führte, war es für Muc-Off eine Ehre, an der Diskussion über einen so prestigeträchtigen und technisch fortschrittlichen Sport teilzunehmen und erneut zu zeigen, wie ihre Ausrüstung und ihr Fachwissen neue Grenzen durchbrechen.
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