鏈條潤滑劑效能測試

Friction Facts 及 Velo News 聯手進行了兩次鏈條潤滑劑效能測試。最初的測試結果在 Velo News 2013 三月號發表。後續的測試則是在 2014 年三月號發表。此文件包含了這兩篇報導,以及各自的測試結果和評論。總共測試了 55 款不同的潤滑劑,綜合測試結果統整為圖表如下,以供參考。

UFO Drip 鏈條鍍層的測試資料加進下圖的 Friction Facts 的測試成果中。UFO Drip 在 Velo News 報導的當時尚未問世,其測試結果為近期所加入。

注意 - 圖表中的數據,僅有使用者自行滴注的潤滑劑。 不包括工廠預製的競賽用鏈條。

        

一滴即速
低成本高效傳動,全靠潤滑劑

潤滑劑並非全都具備誘人的吸引力,至少不是那方面的吸引力。但是毫無疑問地,這是讓您的愛車明顯變快,最低成本的方法。難以致信嗎?我們也很難相信。但我們的第三方測試結果,由 Velo 委託獨立實驗室 Friction Facts 進行實驗,結果十分精采。最高和最低效率的鏈條潤滑劑的差距,絕對不是只有少少一點。節省損耗的方法中,沒有比潤滑鏈條更低成本的了。

長久以來,龜毛技師們為獲得最大的傳動系統效率付出許多心血,在重大賽事當天無所不用其極地減少阻力,像是移除軸承封環、用輕油代替潤滑油脂、用陶瓷軸承替換鋼珠軸承…等。頻繁的清潔和更換零件,降低了耐用性和零件壽命,這代表提升效能的世界,仍有深入開發的潛力。

這就是為何我們的測試只集中在效率上的原因。我們並沒有要求 Friction Facts 為每一種天候條件或每位騎士選出最好的潤滑劑,坦白說,這是不可能的。在雨中騎乘幾個小時後,在測試中表現最佳的一些潤滑劑,可能會完全失效;而有些潤滑劑,即使用於全乾燥天候的訓練週,也撐不完全程。但潤滑劑耐久性不是我們這次的重點。

我們只要求 Friction Facts,界定出哪一種潤滑油能使傳動系統效能最高,令鏈條上的數百個金屬接觸點和旋轉點順暢滑動的最有效配方。我們最重要的問題是:在 30 款熱門的潤滑劑中,哪一款可以讓你在比賽當天跑得最快?

效能結果

最快速的單車潤滑劑,其實不是專門為您的自行車而設計的。在每款潤滑劑的量測中,最有效的鏈條潤滑劑,是簡單的石蠟,在五金行裡以固體塊販售。在理想條件下的效能測試中,它比最佳的自行車潤滑劑快 0.24 瓦,比最差的潤滑劑快 3.05 瓦。在污垢,沙子和水覆蓋一小時後,石蠟比最差的潤滑劑快了將近 6 瓦。
這相當於把輪胎從低階訓練胎更換成超薄競賽胎,或是將便宜空力輪組升級成最高階的空力輪組。最棒的是,幾塊石蠟的價格甚至不到 300 元 (10 美金),足以用上好幾個月。

Rock-n-Roll 的 Gold 鏈條潤滑劑,是我們測試過的單車專用滴注式潤滑劑中最高效的。

不意外地,含有聚四氟乙烯 (PTFE) 成分的潤滑劑,也就是讓蛋不會黏住你的鍋子的相同材料,往往表現最好。Rock-n-Roll 的 Gold 潤滑劑表現領先群倫,接著是同公司的 Absolute Dry 潤滑劑。TriFlow 的輕質大豆潤滑劑,也在調和配方中使用了鐵氟龍。表現最好的四款滴注式潤滑劑,都是此類配方的潤滑劑。

一般潤滑油會積在鏈條之間,而且油的黏度似乎並非主要的因素。例如 Phil Wood 的 Tenacious Oil 或是 Pedro’s Chain J 這種重油,反而比一些較輕質的油更加快速。後面我們會再詳細說明黏度的作用。

含有大量“載體溶劑”的潤滑劑,是到目前為止表現最差的潤滑劑,其設計用意在於施用後溶劑可迅速揮發。噴霧劑中大多是載體溶劑,其性能表現位於排位後四分之一。而最慢的是 White Lightning 的 Epic Ride 輕質潤滑劑,它也是含有大量載體溶劑的款式。

耐久性測試結果

我們測試了 8 種潤滑劑的耐久性,模擬其在骯髒、潮濕路況下,經過單次騎乘,測試騎乘前後的運轉效率。選出了這八款潤滑劑,作為特定類型潤滑劑的代表產品。其中四款代表了潤滑脂、蠟性潤滑劑、一般潤滑油和生物可分解潤滑油。在大多數情況下,各類型的潤滑劑表現都非常相近,在一小時的測試中,損耗了大約增加了 2 瓦。

再一次,石蠟的古早技術擊敗了所有款試。在耐久性測試中,它完全不受水、沙和污垢的影響;事實上,在塵土中運行一小時後,它反倒變快了 0.5 瓦。我們覺得蠟需要稍微順開後才能達到最大效率。而且,由於沒有什麼東西能沾得住它,汙漬在拖慢任何零件之前,就都被甩開了。而在被潑濕和弄髒之後,唯一還能夠提高效率的潤滑劑,就只有 Park Tool 的 CL-1。

Pedro’s Ice Wax 的性能表現,是我們所選的八種代表性潤滑劑中,表現最差的一款,增加超過 3.5 瓦的功率損耗。在長達一小時的測試結束時,使用 Ice Wax 的鏈條完全乾掉。在泥濘中運行過後,超快速的 Rock-n-Roll Gold 的損耗多了將近 2 瓦,而 Buzzy 的潤滑脂、TriFlow Soy 及 Finish Line Ceramic 也差不多,連 Gold 潤滑劑也開始乾掉,並變得愈來愈吵。

當然,這顯示出明顯的結果:除了石蠟以外,在完美條件下最高效的潤滑油,在惡劣條件下不見得還是最快的。 Park Tool 的 CL-1 是多款中等黏度、鐵氟龍基的潤滑劑中,很好的比較基準。它在效能排名上幾乎墊底,但在耐久性測試中表現出色,代表這是適用於惡劣條件下的潤滑油種類。如果你比賽當日也遇到下雨天,那麼這種含有較多載體溶液和輕油的款試可能會是較好的選擇。

黏滯性

黏滯性測試的用意在測量潤滑劑能多快滲入鏈條中發揮作用,其結果與效能測試的結果十分不搭調。很明顯的,潤滑劑中含有那些成分,對乾燥天候性能的影響,遠比黏度重要。非常稀薄 (如 Rock-n-Roll Gold) 和非常濃厚 (如 White Lightning 的 Wet Ride) 的潤滑劑,在效率測試中旗鼓相當。

事實上,即使在耐久性測試中,黏度也沒有很強的相關性。TriFlow 的高級大豆潤滑劑具有高度黏滯性,在耐久性測試中卻落於平均水準。而較稀薄的 Park CL-1,則表現非常出色。我們唯一能夠得出的結論是,部份輕質潤滑劑,如 Pedro’s Ice Wax,會迅速磨耗殆盡,使其效能驟降,假如不是這樣的話,那才令人吃驚。一般來說,黏性較大的潤滑劑理應更有力地附著在鏈條上,使它更為耐用。這就是為何在下雨天時,會看到許多職業機械師,先使用重油潤滑,再用潤滑脂包覆鏈條,試圖鎖住潤滑劑。

結論

拒用石蠟唯一的真正理由,在於它的施用方式非常費工。顯然它是在理想騎乘條件下最快速的潤滑劑,即便在惡劣的條件下,它依然是相當出色的單日用潤滑劑。它已經在我們的測試車上,歷經數小時的騎乘,穿越積雪覆蓋的道路,而沒有發出嘎吱嘎吱或尖銳摩擦的運轉噪音,在整個騎乘過程中,始終保持在可以直接用手觸摸的乾淨程度;它絕對頂得住,你在一天之內能夠作的任何催殘。

在實地測試中,從我們施加潤滑鍍層後,到鏈條開始磨乾之前,最多可撐到 650 英里 (若是在潮濕的天氣中,則大約會減半)。當潤滑蠟消耗怠盡時,它會急劇且顯著地惡化:你的傳動系統會在幾分鐘以內,就從安靜無聲變為嘈雜難耐。因此最好更常補充潤滑。假如不嫌每騎個五六回,就要搬出慢燉鍋煮鏈條很麻煩的話,就看你自已了。
在普通的滴注式潤滑劑之中,有幾款表現傑出,而且從瓶身外就可觀察到它的質地。

潤滑油的表現多在伯仲之間,因此可依據所需的黏度選用。在大多數情況下,較厚重的潤滑油可在鏈條上停留較長的時間,但也會更加骯髒。因此最快速的重油,說不定會是在持續惡劣騎乘條件下的最佳選擇,如 White Lightning 的 Wet Ride。

滴注式潤滑蠟無法維持很長時間,且只有在蠟的含量很高時才有效果。例如 Pedro’s Ice Wax,因為含有太多的載體溶劑,使得潤滑劑性能相當糟糕。如果偏好蠟性潤滑帶來的傳動系統保潔性,那買些石蠟來用還比較好。

相對其載體溶劑濃度,滑動添加劑含量大 (如 PTFE 或蠟) 的潤滑劑,幾乎都更加快速。如性能絕頂的 Rock-n-Roll Gold,透明的瓶身外可清楚觀察到,它含有大量的聚四氟乙烯 (PTFE),少量油和載體溶劑。Rock-n-Roll Absolute Dry 捨棄了油質成份,並增加載體溶劑的含量,但也進一步增加了聚四氟乙烯 (PTFE) 的含量,使其性能依舊是名列前茅。聚四氟乙烯 (PTFE) 或蠟與載體溶劑比率較低的潤滑劑表現欠佳,事實上,效率測試墊底的四分之一全都是這一類的潤滑劑。

因此很明顯的,單純以效率來說,選用聚四氟乙烯 (PTFE) 含量儘量較多的潤滑劑是最佳選擇。對於持續潮濕的天氣,請使用重油。對於樂意每隔幾週就拆下鏈條重新泡蠟的龜毛機械師來說,五金行裡便宜好用的石蠟是無可取代的。

     

施用石蠟

毫無疑問地,石蠟是此次測試的贏家。它以固體塊販售,施用前要先將之熔化,這個步驟必需僅慎處理,因為石蠟氣體是高度可燃的 (這也是為何蠟燭可以持續燃燒的原因)。使用火爐煮沸一鍋石蠟,可能會炸掉你的房子。

最安全的方法是使用低溫炊具,如慢燉鍋,慢慢將蠟熔化,並使其保持在沸點以下。我們將蠟加溫至 150˚F,待蠟熔化,以纜線穿過徹底清潔過的鏈條,浸泡幾分鐘後,再將其拉出並重新裝回車上。在最初的幾次踩踏中,蠟會被甩離鏈條,但留在鏈條滾子內的蠟才是有作用的。施加潤滑後,預計可在乾燥環境中使用幾百公里。

Friction Facts 也有販售預先上蠟的鏈條,而且公司還溶入了如聚四氟乙烯 (PTFE) 的成份,使鏈條變得更為快速,請見 friction-facts.com。

        

如何進行測試

Friction Facts 負責人 Jason Smith 進行了三項測試,檢驗純粹在理想條件下的效能、壽命與潤滑油黏度。全部共 30 款潤滑劑都經過了初始效能測試和黏度測試,並抽選出 8 款潤滑劑,代表不同類型的潤滑劑,進行耐久性測試。

效能測試
每款潤滑油皆使用了三款頂級鏈條進行了測試,此三款條鏈條的品牌分別是 Campagnolo、SRAM 和 Shimano,最終結果採三者的平均值。在測試之前,以超音波清洗機和無氣味的礦物油清洗鏈條,然後將三條鏈條浸入 100°F 的待測潤滑劑,並在超音波機中震五分鐘。潤滑脂則是以手動方式捏和 (worked)。
然後將鏈條懸掛乾燥 30 分鐘,擦拭乾淨,再安裝上測試設備,並保持相同安裝方向。鏈條張力模擬承受 250 瓦騎乘輸出的狀態,且每條鏈條運轉五分鐘,每五分鐘結束時抓取數據。此系統精確到 +/- 0.02瓦,設備中四個陶瓷培林的系統損耗,會從最終量測結果中扣除。


耐久性測試
此部分測試使用同樣的三條鏈條,並在每輪測試之間,使用超音波機徹底清潔鏈條。
每條鏈條都經過了初始效率測試,以獲得每款潤滑劑的比較基準值。然後將鏈條移動到另一個測試機台上,機台會施加 250 瓦的負載,但不會量測運轉效能,因此可以於測試中施加水和塵土。隨著鏈條在負載下旋轉,將礫石和泥土在鏈條上噴灑 30 秒,再以 30 個全泵式工業噴霧瓶噴灑鏈條,然後再噴灑 30 秒的泥土。讓設備運行 60 分鐘,使鏈條沾滿污垢和水份。
再將鏈條架回效能測試機台上,判讀並收集量測結果,量測值則是相對於基準值的數值。


黏滯性測試
這個簡單的測試,目的在於確定每款潤滑劑,在鏈條中的運作效果如何。將全部共 30 種潤滑劑,滴在以 30 度角斜放的鋼板上。每款潤滑油都滴 10 次;當第一滴落到鋼上時,開始計時,讓潤滑油流動 10 英寸。當潤滑油流到 10 英寸的標記時,停止計時。

         

        

獵捕速度
找尋地表最強潤滑劑

鏈條潤滑劑的首要規則十分簡單:沒有規則。天候狀況、道路條件、騎乘風格、裝備選擇及保養習慣,自行車的世界中,充滿了無窮的變數,根本不可能停下腳步,對這個世界大聲呼喊:「就在這裡!」,這裡有只要掏錢就買得到的最強鏈條潤滑劑,適用於世界上的每位騎士、每天的狀況、每一種零件。根本不可能有這種東西。

然而基於極重要的單一性能面向,來決定出最佳潤滑油是辦得到的。以價值不菲的實驗室設備,及大量的潤滑脂,可以找出最快速的潤滑劑。是在重大活動關鍵時刻的最強潤滑劑,令鏈條上的數百個金屬接觸點和旋轉點順暢滑動的最有效配方,盡可能減少每次踩踏中被偷走的力量。畢竟,效率就是速度。我們能夠找出世上最快速的潤滑劑嗎?這就是我們面對的挑戰。

獵捕過程
我們回到 Jason Smith 最初的 Friction Facts 實驗室;我們使用與去年幾乎相同的設定進行測試。利用他的獨立設施,我們精確地量測了,鏈條在使用了各式潤滑劑後,帶動傳動系統時的功率損耗,以瓦為單位計算。由於 Smith 以原先在 2013 年 3 月發行的 Velo 雜誌的潤滑油測試報導中相同的參考油,校準了測試設備,因此兩次測試的所有數據都可以直接比較。我們在次頁刊登了包含先前測試的重要結果及新數據。

去年我們首次我們挑選了 30 款熱門的潤滑劑,經過了測試程序後,我們並沒有真正了解是什麼原因,使潤滑劑的表現特別好或特別差。根據該測試的數據,我們重新選擇了 25 款新的潤滑劑進行分析。例如,經過去年的測試,我們知道含有鐵氟龍的潤滑劑表現良好,蠟基潤滑劑也同樣出色,因此我們更加深入探索。我們也研究了幾款採用奈米技術,而號稱具有神效的潤滑劑。而且我們這次也納入了上次被我們漏掉的熱銷潤滑劑款式,例如 Pedro’s 傳奇性的 Syn Lube。

所有環節都不放過。Smith 測試的所有潤滑劑,都是從市面上自行購入的,以防止製造商篡改他們的常規配方。測試包含所有類型的潤滑劑,從傳統的滴注式潤滑劑,到熔化的石蠟,從汽車用油到橄欖油,沒錯!連通常用來作沙拉而不是潤滑鏈條的油都一起測試了。我們成功了嗎?我們找到世上最快速的潤滑劑了嗎?這不可能打包票,但基於數據上的趨勢,最快速的潤滑劑中的主要成分,通常相當一致且符合預期,我們肯定已經接近目標。如果還有更快速的配方存在,它可能尚未被商品化。或可能根本就不是自行車用潤滑劑。

測試結果
在第二年的測試中,最快速的潤滑劑根本不是傳統的潤滑劑,而是 Molten Speed Wax,顧名思義它就是一種蠟,必需先熔化才能施用於鏈條上。它是基於 Friction Facts 本身開發的配方調製,此配方是由 Smith 公開發佈給大眾使用。(我們必需強調 Smith 與 Molten Speed Wax 並無關聯,該公司僅使用了他公開提供配方的一部分。)

在去年的測試中,硬質石蠟 (可當地任何一家五金行中輕易購得) 是最快的潤滑劑。Molten Speed Wax 將 Teflon、聚四氟乙烯 (PTFE) 及鉬添加到一般的石蠟中。這兩種添加劑,經常用於液體潤滑劑中以強化效能。可想而知其良好功效:Molten Speed Wax 比一般的石蠟改善了 0.14 瓦功耗,雖然不多,但在這個追求微小增幅的競爭當中,已經足以令 Molten 勝過一般的石蠟。不過,這次測試裡的真英雄是 Squirt Lube。它是我們所測試過最快速的滴注式潤滑劑。事實上,它比純石蠟更快速,而比 Molten Speed Wax 慢 0.10 瓦。

Squirt 是另一款蠟基潤滑劑,事實上,它的基礎材料是一種叫作鬆蠟的物質,這是石蠟的前驅物。“鬆蠟是一種於鑽油台的副產品” Smith 如此說明。“它的天然狀態就是一種含油的蠟,而石蠟則是再除油精製的產物。Squirt 可能是直接採用了原材、未精製的鬆蠟,也就是蠟和天然油液的混合物。”

Squirt 在沒經過建議的隔夜風乾時間的狀況下,反而跑得更快速,而這個試驗是我們單純因為好奇而作的。結果與製造商的建議相反,不過此潤滑劑是以經過了隔夜風乾的程序,作為正式測試的結果。然而請記得:為使 Squirt 變得更加快速,要在短程活動開始之前再作潤滑。

由於 Squirt 本質上是蠟性潤滑劑,它運轉起來非常乾淨,可防止過多的油泥累積在傳動系統上。在我們的測試中,其耐久性稍微低於平均,在良好的天候中,大約介於 300 至 400 英里之間。但是它比石蠟容易施用許多,這對許多騎士來說,可能才是最重要的。

測試中表現最佳和最差的潤滑劑之間的差異為 3.68 瓦。 這一輪測試中的潤滑劑的平均結果,比我們去年測試的潤滑劑更加快速。這樣的結果並不意外,因為我們比去年更懂得如何尋找市面上最快速的潤滑劑。Rock-n-Roll Extreme表現不俗,甚至比去年測試中最快的滴注式潤滑劑 Rock-n-Roll Gold 還要優秀。Lilly Lube 含有專有添加劑,旨在減少高壓下的摩擦,也比 Rock-n-Roll Gold 更快速。令人驚訝的是,我們從雜貨店買的 Del Papa 特級初榨橄欖油是第四快的潤滑劑。我們不確定它用在自行車鏈條上的耐久性如何,但很難去評斷如此的萬用程度。

號稱使用奈米技術的潤滑劑,則表現平平。然而,我們發現它們在實地騎乘中非常持久,似乎可以提高傳動系統的耐用性。SpeedX 號稱利用極性鍵結,比 Speed Wax 慢1.53 瓦。Rand Momentum 則號稱使用了稀有植物油和奈米粒子,其平均測試結果比 Speed Wax 慢 1.15 瓦。

蠟性潤滑並非全部相同。Fast Wax Hot Melt Fluoro 是專為越野滑雪而設計,表現雖不錯,但仍比 Speed Wax 慢半瓦。石蠟類的潤滑劑,似乎在鏈條上特別好用。和之前相同,某些添加劑成份似乎絕對有效。例如含有鉬和聚四氟乙烯 (PTFE) 的潤滑劑 Gnar Lube Black Sapphire 和 Molten Speed Wax,或是在油液中加蠟,如 Squirt。溶於溶劑中的蠟性潤滑劑往往表現欠佳。

結論
長久以來,我們一直是上蠟法的支持者。使用合適的設備,它並不會特別麻煩,它可以讓你的傳動系統非常乾淨,因此在上蠟過程中所耗廢的時間,都可在清潔時獲得十倍的回報。上蠟處理的耐久性,比多數人預期的還要好, 我們上一次蠟就可以騎上數百公里。石蠟也是最快速的潤滑方法,創造出最高效的傳動系統,若使用 Molten Speed Wax 的混合物配方甚至還能更快,簡直是錦上添花。

Squirt 是非常好的替代選擇,它也非常乾淨,雖然但不像石蠟那樣的絕對乾淨。一旦溶液中的水份乾掉後,它就會夾帶極少量的污垢。不過使用者可以像其他的滴注式潤滑劑一樣地使用它。不需要慢燉鍋,也沒有石蠟的可燃性煙霧,簡單易用及令人難以置信的高效。Squirt 真的是面面俱到,雖然在潮濕的天候下表現沒這麼好,但在乾燥的日子裡,只有 Speed Wax 能夠更快。

施用石蠟
石蠟以固體塊販售;然而,施用前要先將之熔化,這個步驟必需僅慎處理,因為石蠟氣體是高度可燃的 (這也是為何蠟燭可以持續燃燒的原因)。使用火爐煮沸一鍋石蠟,可能會炸掉你的房子。

最安全的方法是使用低溫炊具,如慢燉鍋,慢慢將蠟熔化,並使其保持在沸點以下。我們將蠟加溫至 150˚F,待蠟熔化,以纜線穿過徹底清潔過的鏈條,浸泡幾分鐘後,再將其拉出並重新裝回車上。在最初的幾次踩踏中,蠟會被甩離鏈條,但留在鏈條滾子內的蠟才是有作用的。施加潤滑後,預計可在乾燥環境中使用幾百公里。

              

測試方法

Friction Facts 負責人 Jason Smith,在他的第三方實驗室進行了所有測試。共有 25 款潤滑劑經過相同的效能測試,並制定出可確保準確性和再現性的測試流程。使用我們上次測試的參考潤滑劑校正測試設備,因此所有數據皆可直接比較。每款潤滑油皆使用了三款頂級鏈條進行了測試,此三款條鏈條的品牌分別是 Campagnolo、SRAM 和 Shimano,最終結果採三者的平均值。鏈條在進行測試前,先經過了六道清洗程序,依次在超音波機中浸泡三個溶劑浴,內含無氣味的礦物油。然後將三條鏈條浸入 100°F 的待測潤滑劑,並在超音波機中震五分鐘後,將鏈條翻面置入另一台超音波機中再震五分鐘。潤滑脂則是以手動方式捏和 (worked)。然後將鏈條懸掛乾燥 30 分鐘,擦拭乾淨,再安裝上測試設備,並保持相同安裝方向。鏈條張力模擬承受 250 瓦騎乘輸出的狀態,每條鏈條運轉一分鐘後,重新浸入潤滑劑中,再進行負載測試。

如果製造商的使用說明規定了乾燥時間,那麼在第二次浸泡潤滑劑後,依照此指示晾乾。在負載測試期間,每條鏈條運轉 10 分鐘或直到摩擦水準穩定,在每次運轉結束時抓取數據。此系統精確到 +/- 0.02瓦,設備中四個陶瓷培林的系統損耗,會從最終量測結果中扣除。