Frames van koolstofvezel zijn duur en kwetsbaar; ze breken gemakkelijk als je valt? En als ze breken, zijn ze dan helemaal onbruikbaar? Ontkracht je stereotypen over frames van koolstofvezel.
Basiskennis van koolstofvezelframes
Wat is koolstofvezel precies? Deze zwarte vezels, tien keer dunner dan een mensenhaar, zijn de bekende koolstofvezels. Hoewel ze zacht aanvoelen, is hun sterkte, wanneer duizenden van deze koolstofvezels tot een weefsel worden geweven en met hars worden gecoat, 3 tot 7 keer zo groot als die van staal. Als dit zachte koolstofweefsel te vergelijken is met wapeningsstaal, dan is de hars als cement, waardoor een onverwoestbaar koolstofvezelcomposietmateriaal ontstaat.
Hoe worden frames van koolstofvezel gemaakt?
Hoe wordt koolstofvezel dan omgezet in een fietsframe? Racefietsframes worden gemaakt van een soort koolstofvezelweefsel genaamd prepreg. Dit koolstofvezelweefsel is voorgeïmpregneerd met hars, als een soort gigantische sticker die eraf gepeld en op een mal geplakt kan worden, wat het erg handig maakt. Elk stuk koolstofvezelweefsel wordt vervolgens in verschillende vormen gesneden; voor één frame zijn ongeveer 300 stukken koolstofvezelweefsel nodig. De Giant TCR adv 3 10e generatie gebruikt bijvoorbeeld 270 stukken koolstofvezelweefsel, 30 minder dan het oudere model. Dit is de reden voor de verdere gewichtsvermindering.
Waarom zijn de carbon frames van sommige kleine fabrikanten zwaarder dan aluminium frames? De reden is dat ze bang zijn dat het frame niet stijf of sterk genoeg zal zijn.
Ze voegen dus buitensporig veel koolstofvezel toe, waardoor het frame bijna net zo zwaar is als een aluminium frame. Dit bewijst dat dikker niet altijd beter is als het om koolstofvezel gaat. Het hele frame wordt gebouwd door ervaren vakmensen die de koolstofvezel laag voor laag op de mal aanbrengen, een proces dat sterk afhankelijk is van hun ervaring.
Nadat het complete frame is gemonteerd, wordt het in een mal geplaatst en verwarmd om het in vorm te brengen. Een basisframe van koolstofvezel is dan klaar. Elk frame ondergaat vervolgens meer dan een dozijn tests; als een onderdeel defect raakt, wordt het frame afgedankt of gerecycled. Dit is een van de redenen waarom deze frames zo duur zijn.
Hoe bepaal je de kwaliteit van een carbon frame?
Sommigen zullen zeggen dat je moet kijken naar de kwaliteit van de koolstofvezel! Zo is T800 bijvoorbeeld sterker dan T700, maar de kwaliteit van het frame hangt niet zo sterk af van de kwaliteit van de koolstofvezel als je misschien denkt. De werkelijke bepalende factor voor de prestaties van een carbon frame is het lay-up ontwerp. Lay-up ontwerp verwijst naar hoe deze 300 lagen koolstofvezel worden aangebracht. Welke hoeken worden gebruikt (0°/45°/90°)? Hoeveel lagen worden er op elk onderdeel aangebracht? Of er koolstofvezel van hogere kwaliteit wordt gebruikt om kritieke gebieden zoals de trapas, balhoofdbuis en bovenbuis te versterken. Dát bepaalt de werkelijke kwaliteit van een carbon frame.
In dit gedemonteerde frame zie je bijvoorbeeld dat de bovenbuis is gemaakt van hoogwaardiger koolstofvezelweefsel om de plaatselijke sterkte of stijfheid te verbeteren, wat resulteert in een betere stijfheid en sterkte. Met andere woorden, zelfs twee frames gemaakt van hetzelfde Toray T1000 koolstofvezelweefsel kunnen aanzienlijk verschillen in stijfheid, sterkte en gewicht. Het is net als koken; dezelfde ingrediënten, bereid door verschillende koks, zullen merkbaar verschillende smaken opleveren. Dus, wanneer je T700, T800 versterking of T1100+M40X versterking ziet, betekent dit dat het frame gebruikmaakt van hoogwaardiger koolstofvezelweefsel op plaatsen zoals de trapas, waardoor de stijfheid en sterkte van het frame worden verbeterd en het gewicht verder wordt verminderd. De kwaliteit zal zeker beter zijn dan een frame zonder koolstofvezelversterking. Een ander punt is om te kijken naar de afwerking van de binnenwand; hoe gladder de binnenwand, hoe beter de vaardigheid en kwaliteitscontrole van de fabriek. Als er rimpels of luchtbellen op de binnenwand zitten, zijn dit de meest waarschijnlijke plekken waar in de toekomst scheuren kunnen ontstaan.
Misvattingen over koolstofvezelframes
Misvatting 1: Een carbon frame dat je kunt samendrukken = slechte kwaliteit?
Veel mensen vinden het leuk om carbon frames in te drukken, en als ze merken dat bepaalde delen ingedrukt kunnen worden, concluderen ze dat het frame te zacht is, te weinig stijfheid heeft en van slechte kwaliteit is. Het feit dat het frame ingedrukt kan worden, betekent echter niet per se dat het frame te weinig stijfheid heeft. Uitstekende carbon frames, om een balans te bereiken tussen stijfheid, sterkte en een laag gewicht, gebruiken minder koolstofvezel in de onderbuis en achtervork, terwijl er meer wordt gebruikt in delen zoals de trapas, bovenbuis en voorvork. Sommige mensen online hebben de neiging om, voor de sensatie, juist de delen met minder koolstofvezel in te drukken.
Dit is geen bezuiniging; sommige frames zijn inderdaad erg stijf op deze plekken, wat alleen maar betekent dat de fabrikant meer koolstofvezel heeft gebruikt, maar dit leidt tot een hoger gewicht. Het voordeel van het lage gewicht van koolstofvezel gaat dan verloren. Aan de andere kant verhindert overmatige stijfheid een effectieve schokabsorptie, wat resulteert in een minder comfortabele rit. Als de trapas en de balhoofdbuis echter gemakkelijk in te drukken zijn, moet je voorzichtig zijn. Deze onderdelen worden blootgesteld aan enorme trapkracht en stuurkrachten; aanzienlijke vervorming duidt op onvoldoende gelaagdheid of een slechte fabricage, wat zeer onveilig is.
Misvatting 2: Zijn carbon frames echt zo makkelijk te breken?
Carbon frames zijn niet zo fragiel als we denken. Een blogger in het buitenland heeft een test uitgevoerd waarbij de druksterkte van carbonvezel en aluminium frames werd vergeleken. Carbonvezel kan een druk van ongeveer 930 kg (2050 pond) weerstaan, wat veel meer is dan de 660 kg (1464 pond) van aluminium. Tegelijkertijd zijn carbon frames ook beter bestand tegen stoten. Daarom kunnen carbon frames in de meeste gevallen van vallen, tuimelen of licht uitglijden de impact wel weerstaan. Waar carbon frames echt bang voor zijn, zijn niet vallen, maar scherpe voorwerpen. Omdat carbonvezel in wezen een weefsel is dat is geweven van draden, heeft het een hoge hardheid en taaiheid, maar dit is gebaseerd op een groot oppervlak waarop de kracht wordt opgevangen. Als een scherp voorwerp het carbonvezelmateriaal binnendringt, kan het de structuur direct beschadigen. Als je valt en een scherpe steen raakt, kan dit schade aan het frame veroorzaken. Carbon frames zijn dus niet bang voor vallen, maar wel voor perforatie.
Misvatting 3: Hebben carbon frames een levensduur van slechts vijf jaar?
Koolstofvezel is zelf een zeer duurzaam materiaal dat lang meegaat. De belangrijkste factor die de sterkte van een carbon frame beïnvloedt, is de hars die de koolstofvezels bindt. In het verleden was de harstechnologie niet goed genoeg en verouderde de hars sneller.
De meeste fabrikanten gebruiken tegenwoordig echter hoogwaardige epoxyharsen met beproefde processen, waardoor de producten bij normaal gebruik gemakkelijk 8 tot 10 jaar meegaan. Hars is het meest gevoelig voor ultraviolette straling, dus zolang je langdurige blootstelling aan zonlicht vermijdt, is tien jaar gebruik geen enkel probleem.
Rijd je al een aantal jaren op een carbon frame en ben je van plan het te vervangen?
Neem contact op met KOIBIKE; wij zijn een professionele fabriek voor de productie van wielsets.