炭素繊維は単一のカテゴリーではありません

炭素繊維にはさまざまな形態があります。生のフィラメントまたはシート繊維（連続繊維）と、シートまたは細かく刻んだ非常に短い繊維の塊として使用できる短繊維です。チョップドファイバーはペダル本体などの製品に使用されています。シートスタイルは自転車のフレームで最も一般的で、そのように聞こえます。カーボンファイバーの連続シート（レイヤーと呼ばれます）、布のように見えるボルト、通常はかなり幅が広く、巨大なスプールに巻き付けられています。

使用されているのは炭素繊維だけではありません

私たちは「炭素繊維」と言いますが、私たちが本当に意味するのは「炭素繊維複合材料」です。これはあなたのフレームの唯一の材料ではありません。これは、炭素繊維が非常に剛性の高い特性を持っているためです。欠点は、それ自体が非常に壊れやすく、割れたり壊れたりしやすいことです。その能力を維持するために、エポキシ樹脂と呼ばれるゲル状の材料に懸濁してから成形して複合材料を形成します。

樹脂は2つのタスクを実行します。第一に、それは炭素を一緒に保持し、2つの層内の個々の繊維を保持し、硬化すると、2つの層の相互の配向は十分です。第二に、樹脂は重要な靭性と耐久性を追加します。これはわずかなプラスチックであり、衝撃を受けて変形し、繊維間に重大な裂け目を生じさせることなく、衝突や鋭い打撃を吸収するのに役立ちます。

炭素繊維の応用

優れたカーボンファイバーフレームには、さまざまなタイプのカーボンファイバーが混在しており、それぞれがフレーム内のさまざまな場所で非常に特殊な目的で使用されます。高弾性繊維は高価であるため、自転車会社は、ペダリング力に抵抗するために、ダウンスイング、ボトムブラケット、チェーンステーなどの比較的少量の重要な領域を賢明に使用して、自転車をより硬くします。しかし、それらは標準的なミドルモールドと高強度ファイバーと一緒にモールドに配置され、優れたカーボンフレームの耐久性、パフォーマンス、乗り心地を生み出します。

炭素繊維の材料上の利点

炭素繊維は2つの理由で優れた素材です。まず第一に、私たちは重量が他のほとんどの材料よりも軽いことを知っています。第二に、金属とは異なり、炭素繊維の剛性は細かく操作できます。その剛性特性は、繊維自体の一方向軸または長軸にのみ適用されるため、炭素繊維複合材料の配向または金型内での配置方法に応じて剛性を調整できます。これはいわゆる異方性です。対照的に、金属は等方性であり、材料のどの軸にも沿って同じ強度と剛性の特性を示します。

エンジニアは、金型内であっても、炭素繊維層の炭素グレード、樹脂、形状、サイズ、および方向を考慮して、複雑なソフトウェアプログラムを使用します。これは、フレームワークが極端な穏やかさまたは硬直性、あるいはその両方のために最適化される方法ですが、これらのプログラムとそれらを実行するための大学院の学位の専門知識は高価です。