Før vi setter i gang med egenskapene, hva er egentlig karbon?
Karbon er et grunnstoff med atomnummer 6 og kjemisk symbol C. Karbon er faktisk det nest vanligste grunnstoffet vi har i kroppen vår. Veier du 80 kilo er så mye som 15 av dem karbon!
Altså: Er du og sykkelen din noenlunde riktig nagla har du mer karbon i din egen kropp enn i tohjulingen.
Karbon er det fjerde mest utbredte grunnstoffet i hele universet, så sykkelbransjen har foreløpig ingen grunn til bekymring. Et karbonatom kan også skilte med relativt lav vekt, kun 1,994 x 10-23 kilo. Har du 800 gram rent karbon i din ramme tilsvarer det altså solide 4 x 1025 karbonatomer. Fortsatt vrient?
Til ett gram karbon trengs det kort forklart 50 140 000 000 000 000 000 000 karbonatomer. Finn frem kalkulatoren og ha det moro.
MYKT: Før herding med harpiks leveres karbon på ruller, akkurat som tøy. Da er det mykt og lett å forme. Foto: Carbon Ind. Inc.
STÅL, ALUMINIUM, TITAN OG KARBON
Stål har gjennom historien vært det foretrukne materialet for sykkelproduksjon, etter hvert supplert med metaller som aluminium og titan. Vi trenger nemlig ikke gå lengre enn én generasjon tilbake før det kun var noen helt få syklister som fattet interesse for karbonsykler.
Gjennombruddet kom da Trek lanserte sine OCLV-rammer i 1992, forløperen til dagens karbonsykler. Resten er historie.
Men hva er det så som gjør at dette sorte mirakelstoffet nærmest har blitt enerådende i sykkelindustrien? Karbonekspert Otto Jæger gjesteforeleser mer om stoffet:
– Hovedfordelen med karbon er det unike forholdet mellom styrke og vekt. På dette punktet er karbon overlegent alternativer som stål og aluminium. Det er også et mer anvendelig materiale å jobbe med, da du ikke må forholde deg til rørformer når du eksempelvis skal bygge en ramme. Med karbon står man også friere til å forsterke karbonkomponenter nettopp på de stedene hvor det er størst behov for styrke. Som et ekstra pluss er karbon også et materiale som lett lar seg reparere, forteller Otto.
Nå som vi vet hvorfor karbon er så populært, er det på tide å finne ut hvor det har sin opprinnelse.
Ferdige karbonrammer kommer tross alt ikke med storken.
KARBONEKSPERT: Otto Jæger både lager seter i karbon, samt reparerer ødelagte rammer og hjul. Foto: Kristoffer Kippernes.
JAPAN - TAIWAN - EUROPA - NORGE - FORBRUKER
Dette er en typisk rute for din nye sykkel. Enkelte modeller lages fortsatt i høykostland som Italia, Frankrike og USA, men dette utgjør en ubetydelig prosentandel av det totale markedet.
Mesteparten av dagens karbonproduksjon skjer i Japan, hvor samtlige av verdens største karbonprodusenter holder hus. Karbon lages i store duker, der tusener av fine karbontråder veves sammen til enorme karbonduker som transporteres på store stoffruller.
På avstand er det umulig å se forskjell på en rull karbonduk og en rull med svart bomull.
HVORFOR IKKE? Giftering i karbon, vanligere enn du tror. Foto:
Ingen av disse fabrikkene blir fete av sykkelbransjen, faktum er at så lite som fem prosent av verdens totale karbonproduksjon går til sykler.
Grunnet til den lille markedsandelen er at karbonet som benyttes i utgangspunktet er tiltenkt annen bruk enn sykler, selv om enkelte produsenter gir inntrykk av noe ganske annet. Sykkelprodusentene må rett og slett må gjøre det beste ut av det materialet tiltenkt fly, romskip, satelitter eller biler.
Men hvilke problem utgjør dette for sykkelbransjen? Ideelt kan det vel ikke være. Vi spør Specializeds sjefsingeniør for landeveissykler, Chris D'Aluisio:
– Det er riktig som du sier at bransjen ikke kan definere karbonet sitt selv. Men det er ikke slik at karbonet er laget spesifikt for fly-eller bilproduksjon, som står for mesteparten av verdens karbonforbruk i dag. Alle som jobber med karbon, prøver å finne ut av hvordan de kan nyttiggjøre seg av materialet så bra som mulig. Det kan hande at det en gang i fremtiden er slik at det finnes egne karbontyper for den ene eller den andre bransjen, men jeg personlig tror ikke det, sier Chris.
KJEMPEVEV: Disse karbontrådene spinnes til å bli kommende Lexus-deler, bilen altså. Foto: Lexus.
Seksereleven noterer seg at fly- og bilindustrien er de to sektorene som legger beslag på mesteparten av karbonet som produseres. I dag finnes det likevel knapt grenser for hvilke produkter som produseres i vidundermaterialet. Sko, styrebånd og sågar giftering er bare toppen av isfjellet.
Fra Japan går ferden som oftest til Taiwan eller Kina, hvor uskyldige karbonduker blir lagt i former og herdet med harpiks til rammer. Det er her selve rammen blir til.
I dag er Kina størst på produksjon av selve karbonrammen, mens Taiwan er størst på å sette sammen det endelige sykkelproduktet. Utviklingen i de to landene er dynamisk, og ikke alltid like lett å få oversikt over.
Uansett, den ferdige karbonsykkelen pakkes og sendes til et land i sentral-Europa før den ender opp som fiks ferdig sykkel i en butikk nær deg.
Men hvordan blir en rull med karbonduk så hard?
Tror du at din nye toppramme til alt for mange tusen kun er laget av karbon må du tro om igjen. Vi spør igjen Otto om hva søren det skal bety når en fullkarbonramme faktisk sjelden består av mer enn 50 prosent karbon.
– Alle karbonrammer produsert i dag blir laget med såkalt pre-pre. Dette betyr at karbonfiberdukene kommer ferdig innsatt med epoxy rett fra fabrikk. Forholdet mellom fiber og epoxy kan pushes så langt som til 70 prosent fiber og 30 prosent epoxy. Lavere enn dette er det ikke mulig å gå uten at det går på bekostning av sikkerheten, det er tross alt epoxyen som binder karbonfibrene sammen til en enhet, forteller han.
HÆ? Dobbelt-HÆÆ?
Vi skal forklare: Når produsenten lager en ramme, legger de et gitt antall lag med karbonduker i rammeformen, og presser dette sammen så godt de kan for hånd. Noen steder er det bare to duker karbon oppå hverandre, mens rundt krankhuset kan det være et tyvetalls lag.
Rammeformen er delt på langs, og duker legges i begge formene. Du ser bildet av en rammeform lenger ned i saken. Så kommer dette som Otto snakket om, epoxy. For akkurat nå er jo rammen bare masse karbonduker stappet i en form.
RAMMEPRODUKSJON: En svært enkel forklaring på produksjon av en ramme. Illustrasjon: Bikeexchange.com.
Siden karbondukene er omtrent som bomull, altså bare masse fibre i duker, er det fullt av luft mellom trådene. Produsentene heller nå en epoxy i rammeformen, slik at all luft blir borte.
Neste skritt er å legge formene sammen, og med vakuumteknologi presser en ut all luft - samtidig som epoxyen herder. Resultatet er en beinhard og pinnestiv ramme. Eller flyvinge, nese på en militær rakett, bilpanser eller giftering, teknologien er den samme.
Og siden du nå har skjønt hvor lett det er å lage ting av karbon, skjønner du også hvorfor det finnes så mye rart i karbon.
KJEMPEVEV #2: Her produseres karbondeler til en BMW i3. Foto: BMW.
Forskjellig kvalitet på karbon
Hvorfor koster rammen min 10000 kroner, mens proffenes rammer koster 75000 kroner, og det bare for rammen?
Hovedforskjellen på dyr og rimelig karbon handler om fibertetthet. De rimeligste karbontypene er ganske grovvevde, typisk rutemønstret karbon en ofte ser på rimeligere sykler. I disse rammene er forholdet mellom karbon og epoxy dårlig. Det er mye luft mellom de store fibertrådene, og vi trenger mye epoxy for å tette for luft.
For å oppnå stivhet med disse rammene trenger en mye epoxy, noe som er tungt.
Motsatt er det selvsagt med dyrt karbon. Fibrene er så tett at en trenger lite epoxy for å oppnå samme stivhet. Da blir både rammen og lommeboken vesentlig lettere.
HERDING: To ulike epoxyer blandes, pensles inn i karbonet og så blir det steinhardt. Foto: Carbotix.
Men vi må snart runde av undervisningen.
Vi tillater oss å stille gjesteforeleser Otto et spørsmål helt til slutt. Vi lurer nemlig på myten om at en karbonramme kan miste snert og spenst over tid. Stemmer den tro?
–Rammer som er riktig konstruert og ikke blir utsatt for andre belastninger enn de er tiltenkt, vil ikke deformeres over tid. Husk likevel at dette gjelder kun når rammer er forskriftsmessig bygd. All fabrikasjon av rammer er håndarbeid, dermed kan en ramme aldri bli bedre enn kvalitetskontrollen. Det kan derimot tenkes at eldre karbonrammer, som over lang tid har blitt utsatt for vær og vind, kan ha tæret noe på epoxyen som er benyttet i rammen, sier Otto.
Selv om Otto sier at det «kan skje», ta det helt med ro. Hele flykroppen til en Boeing Dreamliner er laget i karbon. Oss bekjent sliter ikke de med myke fly.
FET RULL: Slik ser karbon ut før det blir hardt. Foto: Carbotix.
Slik lages en karbonramme
Ok, det skal litt mer til enn å bare gjøre som vi sier her, men det er fint lite magi bak produksjonen av en karbonramme. Omtrent slik kan det se ut:
Karbontråder flettes til karbonduker i Japan.
Karbonduken leveres på store ruller til Kina eller Taiwan, akkurat som bomull eller silke.
Et lag med karbonduk legges i en form og pensles med epoxy.
Lag på lag med epoxy og duk legges til rammens spesifikasjoner.
Inni rammen blåses en slags ballong opp som presser lagene mot ytterveggene av formen.
En vakumprosess suger all luft ut av karbonduk-og epoxymiksen.
Herdeprosessen er blitt til en beinhard, pinnestiv konstruksjon kalt sykkelramme.
STØPEFORM: Eksempel på form som en ramme kan bakes i. Dette eksempelet er faktisk fra et fronttriangel på en terrengsykkel. Foto: Youtube.
Bransjen flommer over av ubetydelige floskler. Lær deg heller disse standardbegrepene:
· 12K, 3K, 1K: Forteller oss hvor tett karbonduken er vevd sammen. Ved 12K er bredden på veven 12mm mens den selvforklarende nok er én mm på en ramme med 1K. Lavere tall indikerer altså tettere vevd karbon.
Rammer med tett vev trenger flere lag for å gjøre den like sterk som en 12K-vev. Men, du trenger samtidig mindre epoxy som bindemiddel, og totalvekten blir lavere. Men, færre K'er betyr dyrere ramme.
· UD: «Uni-directional», hvilket betyr at karbonet ikke er vevd i noe mønster, men at alle fibrene går samme vei. Dette regnes å være den sterkeste karbontypen, og foretrekkes av stadig flere rammeprodusenter. En sjakkmønstret karbonramme har altså fått ett rimeligere pyntelag ytterst, like fullt en del av konstruksjonen.
· Monocouque: Ramme støpt i en form, i ett helt stykke. Front- og baktriangelet lages i hver sin form, så limes det sammen. Enkel prosess, men hver rammestørrelse krever egen form. Små husmerker kjøper ofte disse formene når de store selskapene er ferdige med dem.
· Mufferammer: Rørene på rammen støpes inn i skjøter, kalt muffer. Produsenten kjøper ferdige rørlengder, og kapper disse til de ulike størrelsene.
· HM: High-modulus. Brukes om rammer som har en MSI-verdi (Million pounds per Square Inch) på over 55 millioner. Dette forteller om hvor stor belastning rammen tåler, – høye tall er positivt. Finnes nesten utelukkende på de dyreste rammene.
