자전거 프레임 재료 설명: 탄소 섬유

탄소 섬유가 자전거 프레임 소재로 선택되는 것 같습니다.

하지만 항상 그런 것은 아니었습니다. 80년대와 90년대에는 철강과 알루미늄이 산업을 지배했습니다. 티타늄은 창 끝에 있는 맞춤형 프레임이나 자전거용이었습니다. 탄소 섬유 자전거 프레임이 점점 발전하고 있지만 대부분의 사람들은 여전히 ​​그 소재를 얻을 수 없었습니다.

지난 30년 이상의 자전거 프레임 개발 과정에서 가격이 흥미롭게 변했습니다. 과거 가장 희귀한 프레임 소재였던 탄소섬유가 이제 흔해졌습니다. 여전히 비싸긴 하지만 가격은 내려갔습니다.

철강은 예전에는 저렴했고 지금도 그럴 수 있습니다. 그러나 이제 맞춤형 건축업자는 가장 일반적인 프레임 재료였던 것에 대해 프리미엄 가격을 받고 있습니다. 티타늄과 알루미늄은 프레임 소재 가격 체계에서 상대적인 위치를 차지하고 있는 것으로 보입니다.

이것은 탄소 섬유 자전거 프레임의 사용 방법과 이유에 대한 분석입니다.

탄소 섬유는 자전거 프레임을 만드는 데 탁월한 소재입니다. 카본 자전거 프레임의 무게 대비 강도 비율은 타의 추종을 불허하며 브랜드는 다른 특성을 "프로그래밍"할 수 있습니다. 제조업체는 섬유 크기와 방향, 직조 패턴(있는 경우), 층 수, 조각 모양 및 결합제를 변경할 수 있습니다.

탄소 섬유 프레임은 소리부터 시작됩니다. 사람 머리카락보다 10~20배 작은 가는 필라멘트. 탄소 직물 공급업체는 필라멘트를 그룹화하여 "견인" 또는 리본을 형성합니다. 토우당 필라멘트 수는 일반적으로 사이클링 산업의 탄소를 나타냅니다. "3K" 카본은 견인당 3,000개의 필라멘트를 가지고 있습니다.

공급업체는 탄소 섬유 토우를 일반적으로 두 부분으로 구성된 에폭시 수지인 결합제와 결합합니다. 이 단계에서 수지와 토우는 이제 업계에서 탄소 섬유 강화 폴리머(CFRP)라고 부르는 복합 재료가 되었습니다.

탄소 필라멘트만으로도 엄청나게 가볍습니다. 반면에 에폭시 수지는 무겁습니다. 따라서 제조업체는 수지의 양과 복합재 내의 빈 공간을 제한하기 위해 최선을 다합니다.

탄소 섬유 생산자가 따르는 필라멘트와 수지의 "레시피"는 탄소 섬유의 "탄성률"에 영향을 미칩니다. 이 용어는 탄소 섬유 자전거 프레임 및 휠의 마케팅 자료에 자주 등장합니다. 모듈러스는 CFRP의 강성을 나타냅니다.

강성이 높을수록 좋은 것처럼 보일 수도 있지만 이는 탄소섬유의 강도가 낮다는 것을 의미하기도 합니다. 따라서 자전거의 여러 측면과 마찬가지로 이는 타협입니다. 또한, 모듈러스가 높은 탄소 섬유는 생산 비용이 더 많이 듭니다.

탄소 섬유 직물은 일반적으로 "프리프레그" 롤 형태로 프레임 제조업체에 배송됩니다. 탄소섬유 공급업체는 직물에 에폭시 수지를 함침시키기 때문에 프레임 제조업체는 해당 단계를 수행할 필요가 없습니다. 재료를 조각으로 자르고 금형에 넣을 준비가 되었습니다.

적어도 한 브랜드는 왁스 형태 위에 드리워진 건조 탄소 섬유 직물에 수지를 적용합니다. 다음과 같은 다른 프로세스탄소 섬유 자전거 프레임 인쇄, 개발 중입니다.

오늘날 대부분의 탄소 섬유 자전거 및 부품은 에폭시 수지를 결합제로 사용합니다. 몇몇 소규모 회사에서는 장쇄 폴리머를 결합제로 사용하고 있습니다. 이는 최종 제품에 다른 굴곡 특성을 부여합니다. 또한 재활용이 가능하지만 에폭시 수지를 사용한 탄소섬유 제품은 재활용이 불가능합니다.

프레임 제조업체는 탄소 섬유 조각으로 자체적인 "레시피"를 만들고, 자신이 만든 틀에 넣고 특정 공정에서 "구워냅니다". 많은 변수 각각은 자전거 프레임에 측면 강성, 수직 컴플라이언스, 충격 저항 및 설계 팀이 목표로 하는 기타 물리적 특성을 부여합니다.

작업자들은 탄소 섬유 프리프레그 직물을 테이블 위에 평평하게 놓고 프레임을 구성하는 수백 개의 개별 조각을 잘라냅니다. 그런 다음 이러한 조각은 엔지니어가 지정한 순서와 섬유 방향에 따라 일반적으로 금속으로 만들어진 주형에 손으로 놓입니다.

탄소 섬유 프레임 브랜드는 원하는 속성을 생성하는 데 필요한 중첩 정도와 레이어 수를 지시합니다. 이 레이업 프로세스에 대한 "사용 설명서"는 레이업 일정이며, 이는 다양한 하중을 처리하기 위해 각 프레임 크기에 따라 다를 수 있습니다.