2008年5月7日 星期三

自行車上台鐵列車人車同行資訊

臺鐵局提供旅客攜帶自行車(寵物)同班次運送業務公告
為提供旅客攜帶自行車(寵物)同班列車運送之需求,請多加利用本局客運列車加掛行李車廂之班次、相關作業規定及列車到、開時刻如下:
一、PP自強號快遞班次計有:1013、1019、1025、1031、1061、1010、1012、1016及1032等9班次。相關作業規定,請參閱本局快遞運送,PP自強號幹線快遞網頁(http://service.tra.gov.tw/tw/CP/11889/pp.aspx)。

二、行包運送班次計有:29、24、67、63、56、199、200、91、94、302、308、305及313等13班次。相關作業規定,請參閱本局行包託運託運行李、包裹資訊相關網頁http://service.tra.gov.tw/tw/CP/11345/freightservice-9.aspx)。

三、有關行李(專)車到、開時刻,請點選本局攜帶自行車同班次運送及到開時刻.TIF相關檔案。
四、倘有其他尚不儘明瞭之處請逕洽當地各車站,洽詢電話:請點選鐵路局行包貨運業務各車站洽詢電話表相關連結;或於上班時間電洽運務處營業科,洽詢電話:(02)2389-9540。
壹、通則

一、台鐵「PP自強號幹線快遞」基本定位:
多趟次、定點、定時、全台跨區長途幹線快捷運送,供一般企業及個人或不特定之快遞業者將須即時送達之貨件,得隨時託運當日即時運達。
二、開辦車站:花蓮、羅東、宜蘭、台北、桃園、中壢、新竹、苗栗、豐原、台中、彰化、員林、嘉義、新營、台南、高雄等十六車站行李房。
三、開行車次:
(一)本路正常班PP自強號車次皆可辦理。辦理車次及時刻表應先公告後實施。如遇託運量大或特殊需要時,得臨時加辦班次,或開行專用列車。
(二)開辦車次如有變更應事前公告並通知各相關單位。
(三)營業里程表及固定快遞班次時刻表詳如附表(請自行下載):

貳、承運

一、託運:
以「箱」、「袋」為單位由託運人於託運前包裝完妥,憑託運單(如附圖樣)交各快遞車站行李房辦理託運,並黏(掛)妥快遞標籤(如附圖樣)。託運人於封裝前應確認重量未超重及內容物確無不得作為快遞運送之物品,如因歸責於託運人之事由,造成本局之損害,託運人應負損害賠償及法律責任。
二、託運容器及重量限定:
每件長度一公尺以下,且須包裝妥當可承受堆疊壓力,體積及重量規定如下:
(一)一號箱(袋):外徑(長+寬+高)=100公分以內,重量10公斤以下。
(二)三號箱(袋):外徑(長+寬+高)=130公分以內,重量20公斤以下。
(三)五號箱(袋):外徑(長+寬+高)=170公分以內,重量30公斤以下。
(四)寵物:裝妥安全籠器託運,外徑(長+寬+高)=170公分以內,重量20公斤以下。
(五)自行車(含折疊式及非折疊式),重量30公斤以下。
三、快遞託運、起票等作業程序與行包作業流程相同。
四、收費方式:
分長、中、短程計費,200公里以內為短程、201--300公里為中程、301公里以上為長程 。
(一)費率:起碼運費80元/件(稅另計)
PP自強號快遞費率明細表(件/元)


(二)一號箱(袋)逾10公斤者以三號箱計費;一號、三號箱(袋)逾20公斤者以五號箱計費。
(三)以上收費均含運費、站務費用(裝卸費)等,營業稅另計。

五、限制條款:
除「箱」「袋」規格限制外,下列物品不得作為快遞託運:
(一)包裝不妥或單件重量超過30公斤之貨件或單件重量超過20公斤之寵物。
(二)危險品(含血清、疫苗)、違禁品。
(三)動物類活體(裝妥安全籠器託運之寵物除外)。
(四)腐臭及不潔之物品。
(五)有污損其他物品之虞者之物品。
(六)其他經本局認為不宜作快遞運送之物品。
六、承運快遞業務應行注意事項:
(一)一批快遞之全部件數、品名,是否與託運單相符,必須切實點驗清楚,以釐清責任。
(二)應確認包裝有無破損或異狀及標籤是否完善,物流箱託運者應確認加封是否完好。
(三)單件超過30公斤時應拒絕承運,承運後發現者補罰該快遞單件一倍之收費。
(四)寵物應憑當次車車票託運,本局不負飼養之責,列車抵站後應隨即通知領取。
(五)應確認到達站名。
(六)承運快遞空箱(袋)回送服務時,應以原託運時所貼本路快遞標籤為認定標準,無標籤或非原託運時所貼本路快遞標籤者,應拒絕以回送服務優待費率計費,得改依一般快遞包裹託運辦理。

叁、交付

一、各快遞站行李房應建立快遞領取登記簿(以現有領取登記簿專本,封面加蓋快遞字樣使用)及印鑑章印模留存簿(格式如附圖樣),託運人如為公司行號或業者,得憑留存印模之印鑑章及公司識別證簽收領取。個人託運則憑身分證明文件簽收領取。
二、遲延交付:如因歸責於鐵路之責任,致遲延交付超過六小時者退回普通包裹運費差價,遲延超過一日以上者全額退費,遲延超過二日以上者按事故賠償處理。
三、遲延領取及保管費之收取,比照本局包裹運送相關規定辦理。

肆、損害賠償

一、本局對所運送之貨件如遺失、被竊、或毀損時,賠償之限額如下:
(一)一號箱(袋)10公斤以內,最高賠償額2萬元。
(二)三號箱(袋)20公斤以內,最高賠償額3萬元。
(三)五號箱(袋)30公斤以內,最高賠償額4萬元。
(四)寵物及自行車之損害賠償與行包規定同。

辦理行包運送業務車站:
基隆、七堵、松山、臺北、萬華、樹林、鶯歌、桃園、中壢、楊梅、湖口、新豐、竹北、新竹、
竹南、苑裡、大甲、清水、沙鹿、苗栗、豐原、臺中、彰化、員林、田中、二水、林內、斗南、
大林、嘉義、新營、隆田、善化、臺南、路竹、岡山、楠梓、高雄、鳳山、屏東、 潮州、林邊
   枋寮、瑞芳、雙溪、十分、頭城、宜蘭、羅東、東澳、南澳、 蘇澳新、蘇澳、新城、花蓮、吉安
   壽豐、鳳林、光復、瑞穗、玉里、池上、關山、台東。
備註: 暫停行包運送業務車站/板橋、汐止、貢寮、冬山、後龍、斗六、民雄、左營等站

辦理機車運送業務車站:
  萬華、中壢、新竹、臺中、彰化、員林、嘉義、臺南、高雄、宜蘭、羅東、花蓮

備註: ◆ 臺北站限辦行李、稿件、省府公文、及旅客隨身攜帶 包裹業務。      
◆ 車站辦理業務項目若有變動,以車站公告為準。
◆ 自96年2月1日起桃園及屏東站暫停辦理機車運送業務。
◆車輛類:
  (1) 以每輛每公里為計費單位。
  (2) 腳踏車及媬姆車,每輛每公里為1.09元(含稅為1.14 元),起碼運費32.00元
    (含稅為34.00元),但協力腳踏車(限三人座以下)按上述費率計算所得之運費
    加五成核收。
(3) 二輪機車150cc以下每輛每公里2.18元(含稅為2.28元),起碼運費64.00元(含稅為67.00元),151cc以上每輛每公里3.27元(含稅為3.43元),起碼運費96.00元(含稅為101.00元)。但250cc 以上﹝含250cc﹞之重型機車,不予受理託運。                 (4) 孩童車按普通包裹運費率計算。
    
暫時寄存費:
      (1)腳踏車、媬姆車、孩童車:每輛每日20.00元(含稅為21.00元)。
      (2) 其他:每件每日16.00元(含稅為17.00元)。
資料來源:台灣鐵路局網頁

2008年4月29日 星期二

高度與含氧量之關係

為什麼在高海拔, 每升高一百公尺覺得越喘許多, 氣壓下降卻比在低海拔升高一百公尺少?

這題目有點長. 意思是說, 在高海拔, 再爬升一百公尺的氣壓下降比較少; 在低海拔, 再爬升一百公尺的氣壓下降比較多; 這個事實跟我們的經驗感覺預期不同, 為什麼?

若忽略局部天氣因素, 隨著高度上升, 氣壓的變化率與氣壓本身成正比例, 所以得到氣壓是高度的指數函數.
P = 760 ( e ^ -(a/7924) )
P:海拔為 a 公尺處的大氣壓 mmHg;
e:自然對數的底;
a:海拔 m;
^:代表指數, 符號左邊是底, 右邊是指數.
(這裡假定海平面氣壓為760mmHg)

氣壓的變化率與氣壓本身成正比例, 所以在高海拔的氣壓隨高度的變化率比較少.
例如, 若海平面氣壓是 760 mmHg, 在海拔 1000 m 計算出來大約是 670 mmHg, 在 2000 m 是 591 mmHg, 3000 m 是 520 mmHg, 4000 m 是 460 mmHg. 每 1000 m 的氣壓下降依序是 90, 79, 71, 60 mmHg.
可是, 我們的經驗, 海拔 3000 m 以上再上升每一百公尺都 "很有感覺", 在較低海拔則不太有感覺, 為什麼?

因為:
1. 大氣壓下降與肺泡中的氧分壓下降之間的關係並非成正比.
2. 肺泡中的氧分壓下降與肺泡微血管中的血紅素含氧飽和度之間的關係不是線性的.
3. 動脈血氧飽和度與身體缺氧的感覺之間的關係也非線性.

其中 1. 2. 很值得去了解, 尤其要了解二氧化碳對氧分壓與氧飽和度之影響很大, 而呼吸換氣量直接關係到二氧化碳分壓, 因此, 呼吸換氣量對於高山病之預防關係極巨.
(待續)

這個討論串的前三篇都是為了說明 "增加呼吸通氣量以減少體內二氧化碳" "減少體內二氧化碳可以大大提升血氧飽和度, 進而預防高山病" 這件事的道理.

氧-血紅素解離曲線所顯示氧分壓與血氧飽和度二者之關係要成立有個先決條件,必須氣體與血液之間氧濃度達成平衡。有些情況會使得平衡不易達成或無法達成。
如果平衡沒達成,血氧飽和度會比預期來得低。
是否達成平衡的關鍵,在於氧從肺泡腔擴散到微血管的紅血球內的速率,以及紅血球通過肺泡微血管的時間長短。

物質從高濃度區域擴散到低濃度區域,在定溫之下遵守一個定律:費克定律(Fick's Law)。這個定律指出:物質擴散的通量(單位時間通過等濃度面單位面積的該物質的數量)與該物質在該處的濃度梯度成正比。大意就是說,濃度差異越大,擴散起來越快;濃度差異越小,則擴散越慢,也就越慢達成平衡。

前面我們有計算,在海平面,肺泡氧分壓大約是 100 mmHg;如果沒增加換氣,二氧化碳沒降低,仍維持在 40 mmHg,那麼在海拔 3000 公尺處肺泡氧分壓大約是 50 mmHg,在海拔 5000 公尺處大約是 25 mmHg。如果增加換氣,使二氧化碳降低到 30 mmHg,在海拔 3000 公尺處肺泡氧分壓大約是 62 mmHg,在海拔 5000 公尺處大約是 37.5 mmHg。

可以看出,在高海拔,肺泡的氧濃度與肺動脈送過來的缺氧血的氧濃度之間差異,將比在低海拔降低許多,因為肺泡氧分壓在不同海拔變化很大而缺氧血的氧濃度在不同海拔變化有限。肺泡腔到微血管之間的距離則大約固定不變。濃度差除以距離就是平均濃度梯度。因此,在高海拔,氧從肺泡擴散進入微血管的速率(通量)會比在低海拔慢很多。

在海平面,肺泡腔與微血管的紅血球之間達成氧濃度平衡大約需時 0.2 秒。
人休息狀態下,一顆紅血球通過肺泡微血管所需的時間大約 0.7 秒。
人運動時血流速率可以提高到休息時的三或四倍左右。
(總血流量等於一次心臟收縮的搏出量乘以心跳速率,而微血管總截面積大約固定不變。)
因此,在海平面健康人可說沒有達不成平衡的問題。

在高海拔,肺泡腔與微血管的紅血球之間達成氧濃度平衡所需時間延長。例如在三千公尺高處,可能需時 0.4 或 0.5 秒左右。休息時尚可以來得及讓氧濃度達成平衡;激烈運動時,例如負重上坡,如果心跳速率達到休息時的兩倍,就有可能讓紅血球來不及達成與肺泡的氧濃度平衡。這現象在更高的海拔會更明顯。在五千米高處,肺泡腔與微血管的紅血球之間達成氧濃度平衡可能需時 0.6 或 0.7 秒。這時候只要輕度運動就可能造成這種來不及達成氧濃度平衡情況,也就是紅血球來不及吸收它該吸收的氧,就已經離開肺泡了。

這種現象,在體力不好的人如此,在體力好的人也一樣。甚至,體力好的人會背比較重,運動量更大,也許血流速率更快,更容易發生這種現象,而使血氧飽和度降低,而發生高山病。也許這可以解釋為什麼高山病似乎常常發生在體力不錯的人身上,尤其當嚮導或領隊的人。

關於氧分壓、血氧飽和度、含氧量這些名詞的說明請參考:
[相關連結] http:\\www.mountain.org.tw

氧分壓越高則血氧飽和度越高。當然血氧飽和度不可能超過百分之百。若一個人動脈血已經達百分之百氧飽和度,那麼他再吸更多更濃的氧氣也不會提升其動脈血氧飽和度與氧含量。
在海平面,健康人呼吸自然空氣時,肺泡氧分壓大約是99.7mmHg,動脈氧飽和度大約是97%;若使用氧氣鼻管,肺泡氧分壓可達200-300mmHg,動脈氧飽和度卻幾乎沒有增加。顯而易見的,氧分壓與血氧飽和度之間並非線性關係。
血氧飽和度是血紅素氧飽和度之簡稱。氧分壓與血紅素氧飽和度的關係畫成曲線,稱作「氧-血紅素解離曲線」,如附圖。
但請注意,這曲線所顯示二者之關係要成立有個先決條件:必須氣體與血液之間氧濃度達成平衡。有些情況會使得平衡不易達成或無法達成,這在下回說明。
欲從「氧-血紅素解離曲線」來得到觀念性的了解,以幫助預防高山病,必須從「定量」入手,也就是實際計算一些數字,從數字得到觀念。
有個網站: [相關連結] http:\\www.ventworld.com 提供了線上計算的工具。

列一些計算的數據:

[一]若二氧化碳分壓 = 40 mmHg

[二]若二氧化碳分壓下降到 30 mmHg

以海拔5000 m 為例,大氣壓是海平面的 0.53 倍,若肺泡的(也就是動脈的)二氧化碳分壓維持海平面相同的正常值 40 mmHg,則肺泡氧分壓卻降到 25,差不多是海平面的四分之一,而肺泡微血管的血氧飽和度是 45%,海平面的一半少一點;若肺泡的二氧化碳分壓降到 30 mmHg,則肺泡氧分壓提高到 37.5,海平面的三分之一強,但血氧飽和度可大大提升到 77.6%,將近海平面的八成。

從這些數值計算得到的最重要觀念是:降低動脈的二氧化碳分壓可大大提升血氧飽和度!

降低動脈二氧化碳分壓的方法就是增加通氣量,也就是增加每分鐘進出呼吸道的氣體體積。
(嚴格說,是增加「有效通氣量」,也就是每分鐘進出肺泡的氣體體積,也就是通氣量再扣掉鼻腔,氣管,支氣管與較粗的細支氣管這些沒有氣體交換功能的呼吸道所佔的體積。)

肺泡腔跟大氣是相通的, 那麼, 大氣壓下降時, 肺泡腔中氧分壓的下降為何不是跟著成比例?
因為肺泡腔與大氣的氣體組成不同.

空氣進入呼吸道, 首先會從呼吸道蒸發許多水蒸氣加進來, 在到達肺泡之前水蒸氣就達到飽和.
乾燥空氣中氧佔百分之21. 體溫攝氏 37 度的飽和水蒸汽壓是 47 mmHg. 因此,空氣剛到達肺泡時, 其氧分壓等於:(大氣壓 - 47)*0.21

到達肺泡之後, 氧氣會被吸收, 二氧化碳會從微血管擴散到肺泡腔來, 稱作氣體交換. 氣體交換達成平衡之後的肺泡腔內氧分壓大約等於還沒氣體交換前的氧分壓再扣掉被吸收掉的氧. 但被吸收掉多少氧不好算, 差不多就等於加進來的二氧化碳除以 "呼吸商".

通常加進來的二氧化碳比被吸收掉的氧氣少, 其比值稱作 "呼吸商" (以 Q 代表, 通常大約 = 0.8). Q與飲食的脂肪含量有關, 因為脂肪燃燒時, 一部分氧與碳形成二氧化碳, 另一部分與氫形成水, 所以有些氧的消耗並不產生二氧化碳, 這時候 Q 小於 1.
若飲食全部為醣類, 所有消耗的氧都會產生二氧化碳, Q 接近 1.
氣體交換平衡時, 肺泡腔, 肺泡微血管, 體動脈血三者之二氧化碳分壓大約一致.
因此:

肺泡氧分壓 = (大氣壓 - 47)*0.21 - (動脈二氧化碳分壓 / Q)

這個式子看起來, 肺泡氧分壓與大氣壓的關係雖是線性, 卻不是成正比. 當大氣壓很低時, 二氧化碳分壓就會有很舉足輕重的影響.
在海平面, 健康人動脈血的二氧化碳分壓 = 40 (+- 2) mmHg. 在高海拔, 高度適應會使二氧化碳分壓降低.
舉例算算看便知, 以下是一些計算結果 (設 Q = 0.8):

若二氧化碳分壓 = 40 mmHg,

請注意: 海拔 4000 m 處的大氣壓大約是海平面的 0.6 倍, 但肺泡氧分壓卻只有海平面的 0.37 倍. 這是未經高度適應的結果.

如果二氧化碳分壓下降到 30 mmHg 計算起來會如何:

這時候, 海拔 4000 m 處的肺泡氧分壓已經提升到海平面正常情況(99.7)的0.49倍.

尤有進者, 當二氧化碳分壓下降到 30 mmHg 時, 在海拔 4000 m 處的動脈血氧飽和度可以提升到 87 % 左右 (海平面大約 97 %). 為何肺泡氧分壓是海平面的一半, 血氧飽和度卻將近海平面的九成? 這是因為氧分壓與血氧飽和度的關係不是線性的(下回說明). 若二氧化碳沒有減少, 仍維持 40 mmHg, 在 4000 m 處肺泡氧分壓 = 36.7, 這時候血氧飽和度是 69 %. 血氧飽和度低於 80 % 時高山病機會會大增.

如何降低血中二氧化碳分壓? 方法就是增加換氣量, 或稱通氣量, 也就是每單位時間進出呼吸道的空氣體積. 因為大氣中幾乎不含二氧化碳, 呼吸之間, 吸氣時沒有吸進來二氧化碳, 呼氣時有呼出去二氧化碳, 結果便是淨輸出.


資料來源:
http://www.mountain.org.tw/WebBBS/Message/One.aspx?MessageID=14896

2007年11月14日 星期三

複合材料在自行車工業的運用

複合材料在自行車工業的運用

各位一定看過街頭小販製作雞蛋糕,原本濃稠的雞蛋糕原料經過溫度加熱後,在上下模具的壓合之下,一顆顆美味金黃的雞蛋糕就產生了。

令人訝異的是,這古老的食品工業加工方式,卻是和現今個種纖維複合材料的製作方式是如此雷同,並且原理是這樣的相近。經由上述雞蛋糕的說明,相信各位已經知道我們要探討的主題了, 那就是 "碳纖維複合材料在自行車工業的運用"。

在我們尚未探討主題之前,當然要先介紹一下什麼是複合材料 ? 什麼是碳纖維 ?簡要的說明複合材料是由兩種或兩種以上性能不同的材料,以物理的方式結合在一起。其结合後的機械性質會有卓越的表現,並較原來單一材料之性質較為優越,而其中以樹脂為基材的高分子複合材料則是目前應用較為廣泛的複合材料。例如航太工業的要求首在輕、強。那麼纖維複合材料之特性即是”比鋁輕,比鋼強”,為此,纖維複合材料被廣泛的運用在航太工程中。

那麼碳纖維又是什麼呢 ?在材料學上來說,任何一種材料,像高分子的金屬、或陶瓷材料,製作成為直徑與長度的比例在1:1000 以上之形狀時,稱之為纖維材料。簡單的說它就像你我身上穿的衣料一樣,只是材質不同而已。碳纖維是含碳量高於90%的纖維的總體。碳纖維既具有元素碳的各種優良性能,如比重小、耐熱、耐衝擊,耐化學腐蝕和導電等,又有纖維的可繞性和優異的力學性能。 特別是它的比強度和比模量高,在絕氧條件下,可耐2000℃的高溫,是一種重要的工業用纖維材料,適用于作增強複合材料、燒蝕材料和絕熱材料。

碳纖維的分類:

碳纖維一般可按力學性能和製造原材料來進行分類。按力學性能一般可分爲:

(a) 超高模量(UHM)碳纖維; 如 LOOK KG 585、 KG 481SL、TREK OCLV 55 "MADONE SSL"、TREK OCLV
110 "LIVESTRONG 6"
(b) 高模量(HM)碳纖維; 如 LOOK KG 486、 KG 386i、TREK "MADONE 5.2" "PILOT 5.2"
(c) 超高強度(UHS)碳纖維;如 LOOK KG 461
(d) 高強度(HS)碳纖維。

按原材料可分爲:

聚丙烯腈(PAN)碳纖維、瀝青碳纖維和人造絲碳纖維。目前結構材料中大多數使用PAN碳纖維。

那麼碳纖維的性質又是如何 ??
PAN碳纖維及其複合材料具有以下特徵。其中括弧內爲碳纖維的纖維軸方向的特徵。
(1)與金屬相比,密度小(1.7-2.0g/cm3),質輕;
(2)模量高(200-650GPa),高剛性;
(3)強度高(3-7GPa);
(4)疲勞強度高;
(5)耐磨耗性、潤滑性優良;
(6)振動衰減性優良;
(7)熱膨脹係數小(0~-1.1×106K-1),尺寸穩定性好;
(8)具有導熱性(10-160Wm-1K-1);
(9)在惰性氣體中耐熱性優良;
(10)具有導電性(17-5uΩ·m);
(11)具有電磁波遮罩性;
(12)X射線透過性優良;
(13)屬多種導性材料,針對其目的可設計出適當的結構體。

因此,像高分子的碳纖維(Carbon Fiber)可作用為釣魚桿、高爾夫球頭、自行車車架、自行車零件或用於飛航器材。 又如高分子克拉纖維材料,如用作防彈衣的 Kevlar 克拉纖維;又有如金屬纖維材料,如電磁屏蔽用的不銹鋼纖維;又有如陶瓷纖維材料,用於電子資訊之光纖。這些高科技又精密的尖端纖維材料,經過高層次的加工,作成二次元或三次元結構的纖維複合材料,就能造就更多更重要的領域與用途。如在:交通運輸方面、醫用材料方面、建築營造、及運動休閒、航空太空方面等。這些用途藉由高分子纖維複合材料創造了人們的新生活領域、開拓了新的視野、帶來了生活的方便性。基本來說高分子纖維複合材料是目前當紅科技產物,其運用之廣泛在您我日常生活當中已經變為不可或缺。

說了一大堆的專業名詞,實在很難想像到底是要如何將纖維這麼軟的原料變成硬梆梆的產品。現在我們將更深入的探討其加工過程及製作方式,這樣一來就更了解碳纖維是如何做成自行車零件了。

一般來說碳纖維用在自行車工業上有兩種不同的製作方式, 一種是纏繞成型, 一種是熱壓成型。接下來我們將就這兩種不同的加工方式逐一探討。纏繞成型技術可算是複合材料結構產品中發展最早也最為成熟的一種加工法。也可稱為捲壓成型,這就是做自行車車架管材的方法,舉凡圓管、方管、三角管等等之管類皆可製做。(但是變形量太大之管材如S型或是T型,因脫模技術受限必需以熱壓成型才可製作。)

纏繞成型法是將含浸過樹脂的連續纖維砂束(Roving),按預先設定的路徑(角度),使得纖維束在設定的纏繞角度下,快速而準確的依序並排在心軸(Mandrel)或模具(Mold)上直至覆蓋整個心軸,而達到設計所需的厚度後,再經樹脂硬化(Curing),脫模等程序而得到成品。

另外 一種是熱壓成型:它有分實心及空心兩種做法,它的製程和纏繞成型大致相同,只是它的空心心軸被吹袋取代,而改取氣壓成型。這種成型的過程適合許多異型物件,或變形量大的物件,或是大型的物件,基本上這就是類似雞蛋糕的製作方法。原則上兩種不同的製作過程產生的產品必須是比原單一材料之機械性能更加良好,對於耐疲勞及抗衝擊能力的提升有著顯著的效果才算是成功的替代材質。其實複合材料的研發早在1940年代就已經成型了,它的主要目的是要取代木材成為其替代品(因為環境保護的關係 不鼓勵濫墾濫伐) 當時還是以玻纖/高分子複材為主,到了1960年代碳纖/高分子複材才逐步取代木材及合金,成為遊艇、汽車、航太等的必備材料,近年來由於地球溫暖化的問題,森林的保護成為全球課題,高分子複合材料取代木材將更為徹底的被執行,因此複合材料的發展特徵就是取代既有植物和礦物的加工製品,並展現出更優異的化性和物性。但是科技永遠只是科技,它雖然取代了木材及合金,但卻新製造了一個環境保護的問題。因為許多高分子複合材料像碳纖維,克拉纖維等等皆是千年不朽萬年不腐的。各位可以想像一下我們的地球是否可以容納這麼多的科技垃圾,以及我們的子子孫孫們會怎樣來為這當紅科技收拾其帶來的環保問題。舉例來說以目前的科技尚無法有效的解決塑膠材料帶來的環保問題,更何況目前高分子複合材料尚未被環保人士抬上桌面去討論及大聲疾呼的禁止。

其實不只玻璃纖維,碳纖維,和克拉纖維皆是有害環保的。1967年的硼纖維及1980年代的PEEK纖維(對不起喔 我也沒看過這玩意兒)皆是對環境有傷害的。從最近一項研究資料顯示全球一年生產的高分子複合材料約在550-600萬公噸。
說了這麼多,還是回到我們的主題吧 ! 現在我要介紹一些圖片讓大家更了解碳纖維複合材料是如何製作各種自行車零件的。

圖一 裁剪碳纖維材料
http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_01.jpg
圖二 碳纖維材料組合及入模熱壓 (就是這個動作把碳纖維成型變硬的啦)http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_02.jpg
圖三 碳纖維成型後去除毛邊及補土修飾
http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_03.jpg http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_04.jpg
圖四 塗裝
http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_05.jpg
圖五 組裝坐管成品
http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_06.jpg
圖六 車架後上叉及下叉上膠
http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_07.jpg
圖七 切除多餘長度
http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_08.jpg
圖八 車架品檢
http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_09.jpg
圖九 車架膠合後檢驗
http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_10.jpg
成品
http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_12.jpg
http://www.biker.com.tw/Upload/Teach/37_11.jpg

那麼更深入的問題來了 ! 這也是我最常遇到的問題 !
到底是用纏繞成型法的碳纖維管加接頭(lug)的碳纖維車架好呢 ?
還是以熱壓成型的碳纖維車架(一體成型車架)好呢 ?
我們可以從下列角度去思考:

1)車架舒適度 ( Comfort 也可比喻成吸震度 )
2)車架堅硬度 ( Stiffness )
3)車架反應度 ( Responsiveness )
4)車架操控性 ( Handling )
5)車架穩定性 ( Stability )
6)車架力量傳導度 ( Power transmission )

下列是這兩種車架的比較表

碳纖維材質(非一體成型車架,即接頭式) 級數 適合騎乘距離
車架舒適度 *** 中程距離以下
車架堅硬度 ****** 中長程距離
車架反應度 ***** 全距離
車架操控性 **** 全距離
車架穩定性 ***** 全距離
車架力量傳導度 ***** 全距離(短距離特佳)

碳纖維材質(一體成型車架) 級數 適合騎乘距離
車架舒適度 ***** 全距離
車架堅硬度 ***** 全距離
車架反應度 ***** 全距離
車架操控性 ****** 全距離
車架穩定性 ****** 全距離
車架力量傳導度 ***** 全距離


總之以舒適度、操控性及穩定性來說一體成型車架評價很高,難怪藍斯.阿姆斯壯會捨去其他品牌給與超過Trek的優渥代言金而獨鐘愛Trek的OCLV科技產品了。也更難怪近幾屆奧運場地賽金牌皆是碳纖維一體成型車架的天下。另外值得一提的是碳纖維材質吸震的能量不僅是用在自行車車架而已,目前當紅的F1方程式賽車及2005年最新推出Mercedes-Benz SLR McLaren轎跑車的車頭結構,即配備了二根長620公釐,以碳纖維製成的縱樑。在迎面撞擊時,這些縱樑能吸收全部的碰撞能量,大部分的乘坐空間不會被損壞。

希望借由以上的說明能讓個位更了解碳纖維車架的優點,及更了解到如何用您有限的力量透過碳纖維材料的優點延伸出無限的速度。

另外 2005年度最佳設計-組合式碳纖維車架 A REAL MASTER PIECE也順便介紹一下

不愧是義大利人的設計 ,有工匠氣息又有前衛感覺, 這也是我看過一體成型車架最好的設計了。 她綜合了纏繞成型及
熱壓成型的特點及優點,不但輕,強,又有好的吸震效果。
如果能在走線的方面補強用內線 ,那麼這台車將是自行車歷史上經典車款 。
畢竟能把自行車做到放在歷史博物館展覽陳列的先鋒,也只有義大利人了。

想看它是如何組合的嗎?網址: http://www.columbustubi.com/
本文摘錄自http://www.biker.com.tw網站/