de Mountainbike

Inleiding

Een mountainbike (ook wel terreinfiets, bergfiets of MTB (Mountainbike, vroeger ATB (All Terrain Bicycle) genoemd) is een fiets gemaakt om off-road te rijden, op onverharde wegen of paden. Mountainbikes hebben dikke banden met profiel voor comfort en extra grip. Vering is medio negentiger jaren in gebruik, maar pas sinds enkele jaren voldoende uitontwikkeld. De fietsen hebben gewoonlijk 660mm (26 inch) wielen. De meeste mountainbikes hebben meestal 21, 24 of 27 versnellingen.
Onderdelen die anders zijn als bij een gewone fiets zijn bijvoorbeeld:


- De banden
Ze hebben meestal een andere grootte als bij een normale fiets. En je hebt verschillende soorten: gladde straatbanden, straatbanden met een gleuf, knobbelige voorbanden, achterbanden, en sneeuwbanden. Zo kun je op verschillende soorten terrein goed blijven rijden zonder weg te slippen.
- Vering
Op een normale fiets zit meestal geen vering, maar bij een mountainbike is het wel handig. Het gebruik van vering is bevorderlijk voor het comfort van de rijder, bescherming van het materiaal en het bodemcontact van de banden.
- Remmen
Remmen zijn nodig op de mountainbike. Ze regelen de fietssnelheid en zijn onmisbaar bij een noodstop. Over het algemeen kan gezegd worden dat hoe hoger het gewicht van de fiets inclusief rijder, hoe groter de remcapaciteit moet zijn. Hydraulische schijfremmen zijn hiervoor het meest geschikt. Deze zijn echter ook duur en zwaarder dan velgremmen. Vooral als stuntsporten met een mountainbike beoefend kun je niet zonder remmen.
- Versnellingen
Voor berijden van moeilijk terrein zijn versnellingen gewenst. Deze regelen de verhouding tussen pedaalomslag en wielomslag en beïnvloeden zo de kracht die nodig is om vooruit te komen. De bediening geschiedt door middel van shifters. De gripshifter is volgens velen het best geschikt voor mountainbikes, omdat het schakelen niet negatief wordt beïnvloed ten opzichte van triggers en vanwege de simpele bediening kan de biker zijn volledige aandacht bij het rijden zelf houden. De ketting en tandwielen zorgen voor de mechanische overbrenging. Voor de veiligheid en tegen smeer en roest is het verstandig deze onderdelen te beschermen met een goed smeermiddel.

In dit werkstuk vind je veel informatie over materialen die bij de mountainbike gebruikt worden, en materialen die je nodig hebt om hem te gebruiken.



1. Het frame

Het frame van de mountainbike is van metaal omdat dat sterk materiaal is. Je hebt verschillende soorten metaal, bijvoorbeeld: koper, zink en tin. Je kunt een metaal ook goed bewerken. Metalen glanzen altijd. Door roest is die glans soms niet meer te zien.

Metaal Toepassing
Staal Een hoogspanningsmast is van staal
Koper Een waterleiding is van koper
Zink Een dakgoot is van zink
Tin Veel siervoorwerpen zijn van tin
Brons Een kerkklok is van brons

In deze tabel zie je enkele metalen en hun toepassingen. Veel metalen zijn zwaar. Die wil je niet op je fiets. Daarom is het frame van een mountainbike van aluminium. Dat is namelijk een licht materiaal. Meng je verschillende metalen dan krijg je nieuwe materialen. Deze heten legeringen. Legeringen hebben nieuwe eigenschappen.
Je hebt bijvoorbeeld deze legeringen:

Soort legering Gemaakt van
brons 90% koper, 10% tin

messing 60% koper, 40% zink
staal 1.9% koolstof, 98.1% ijzer
soldeertin 60% tin, 40% lood
roestvrij staal 10.5% chroom, 1.2% koolstof, 88.3% ijzer

(Zie meer bij: metaal, legeringen.)

> Metaal

Soorten metaal
Er zijn heel veel soorten metaal. Een paar bekende soorten zijn : ijzer, aluminium, koper, chroom, nikkel, lood, zink, tin, goud en zilver.
Hoe kom je eraan?

Voordat bijvoorbeeld een metalen lepel in de winkel ligt, is er al heel wat gedaan. Allereerst moeten de metalen bereid worden. De onedele metalen komen namelijk niet voor in de natuur als enkelvoudige stof. De metalen worden meestal gewonnen uit een erts. Dat is een gesteente of mineraal, waarin zoveel van een metaalverbinding voorkomt, dat het metaal uit op winstgevende wijze onttrokken kan worden. Na bereiding van de gewenste metalen wordt de gewenste legering gemaakt. Tot slot wordt de legering in juiste vorm gemaakt. Pas dan is het gebruiksvoorwerp gereed.

Is metaal sterk?

Je kunt niet zomaar zeggen of metaal sterk is. Het ligt eraan waar het voor gebruikt wordt. Metaal wordt normaal gesproken wel aangezien als iets dat sterk is. Om te kijken of metaal sterk is worden er trekproeven genomen. Er wordt dan in een onderzoekscentrum metaal opgespannen tussen machines om te kijken hoe sterk het is. Hieronder zie je van verschillende materialen (ook verschillende metalen) de sterkte:


Materiaal Treksterkte (σ UTS) (MPa)
Staal 400
Hogesterktestaal 760
Roestvast staal koudgewalst 860
Gietijzer 4.5% C 170
Titanium legering (6% Al, 4% V)
900
Aluminium legering
455
Koper commercieel zuiver
220
Messing
250
Marmer
15
Beton 2
Dennenhout (parallel op de vezel) 40
Been
130
Nylon, type 6/6
75
Rubber 15
Koolstof nanobuis
26.000


Hoe kun je het sterker maken?

Door bijvoorbeeld koolstof toe te voegen kun je metaal sterker maken.
Toepassingen
Metalen hebben heel veel toepassingen, zo veel dat je ze niet allemaal kunt opnoemen. Hieronder staan een paar toepassingen:
• constructies, machines en vervoermiddelen;

• verpakkingsmateriaal zoals blik voor conserven, drank en verf;
• elektrische verbindingen (koperdraad);
• kwikbarometers en thermometers;
• magneten;
• pigmenten (lood, cadmium);
• ballast in de kiel van schepen, of als contragewicht;
• projectielen en slagwapens;
• chemische katalysatoren;
• kunstvoorwerpen;
• belegging (edelmetalen) en betaalmiddel;
• geneesmiddel (lithium);
• vergif (arsenicum).

Hoe bewerk je het?

Je kunt metaal bewerken door het bijvoorbeeld te verwarmen, lassen, slijpen, zagen, vijlen, boren, draaien of knippen.

Hoe bescherm je het?

Je kunt op het metaal bijvoorbeeld lak, verf of olie smeren. Ook kun je het galvaniseren. Galvaniseren is een methode die gebruik maakt van elektriciteit om een voorwerp te overdekken met een laagje metaal. Door middel van galvaniseren kan bijvoorbeeld een ijzeren plaat worden voorzien van een laagje zink (verzinken), nikkel (vernikkelen) of chroom (verchromen) om het meer corrosiebestendig te maken of mooier te laten glanzen. Door een metalen werkstuk van een deklaag van een ander metaal te voorzien, kan je profiteren van de eigenschappen van beide metalen. De voordelen van de deklaag kunnen zijn:
• minder gevoelig voor corrosie (bijvoorbeeld roesten)

• een fraaier uiterlijk (glans en kleur)
• krasbestendigheid, wat samenhangt met de hardheid van het materiaal
• gewenste elektrische eigenschappen, zoals de geleidbaarheid.

Of je kunt het emailleren. Email is de beschermlaag van gesmolten glas aangebracht op voorwerpen van metaal of aardewerk om deze te beschermen of om deze te versieren. Email bij aardewerk wordt meestal glazuur genoemd. (zie meer bij: ‘metalen beschermen’)

Waarom gebruik je metaal en geen ander materiaal?

Omdat:
⓪ Het sterk is
⓪ Het is relatief goedkoop
⓪ Het is goed te verwerken
⓪ Het gaat lang mee
⓪ Het is goed te bewerken
⓪ Het is recyclebaar
⓪ Het is veel voorradig
⓪ Het is makkelijk te verkrijgen

Eigenschappen

- Metalen voelen bij kamertemperatuur koud aan, dit komt
omdat metalen goede warmte geleiders zijn.
- Metalen zijn goede geleiders voor elektrische stroom.
- Metalen hebben een glimmend oppervlak.
- Metalen zijn makkelijk te vervormen.
- Metalen zijn vrij zacht.


Legeringen

Zuivere metalen zijn vrij zacht en meestal ongeschikt om er gebruiksvoorwerpen van te maken. Om metalen hiervoor geschikt te maken worden ze gemengd met één of meerdere metalen. Om metalen te mengen moeten ze eerst worden gesmolten als ze dan zijn gemengd heten ze legeringen. Metalen zijn enkelvoudige stoffen. In bijvoorbeeld koper komt alleen de atoomsoort koper voor. Legeringen mag je daarom geen metalen noemen, omdat er verschillende atoomsoorten in voorkomen. (Zie meer bij ‘het frame’.)

> Composietmateriaal

Een fiets moet licht zijn, maar ook sterk. Hij mag niet roesten, enzovoort. Zo krijgen de ontwerpers steeds meer eisen. Met deze eisen gaan ze op zoek naar materialen. Maar als deze er niet zijn, dan moeten ze gemaakt worden. Combineer je verschillende bestaande materialen, dan krijg je composietmateriaal. Een voorbeeld hiervan is een vezelversterkte kunststof. Je legt dan vezels van koolstof of glas in een bepaald patroon. Dit patroon is van te voren met de computer door natuurkundigen berekend. Vervolgens breng je dat vezelpatroon in een bad met vloeibare kunststof. Als het geheel is uitgehard, heb je een composietmateriaal gemaakt.

> Kunststof

Aan de mountainbike zitten ook allerlei kunststof onderdelen. Kunststoffen vind je niet in de natuur. Het zijn stoffen die scheikundigen in fabrieken maken. Zo zijn de handvatten van kunststof. Enkele redenen hiervan zijn:
- Handvatten van kunststof zijn goedkoop.
- Kunststoffen kun je gemakkelijk vorm geven.
- De kunststof handvatten zijn sterk.
- Je kunt kunststof in allerlei kleuren maken.
- Kunststof voelt niet koud aan.
Ook in het zadel, de banden, en pedalen is kunststof verwerkt.

Welke soorten zijn er?
• Thermoplasten: bijvoorbeeld PVC, Polyetheen, Acrylaat, Nylon
Een thermoplast is een materiaal van kunststof dat bij sterke verhitting zacht wordt.
• Thermoharders: bijvoorbeeld Hardweefsel
Thermoharders of thermohardende polymeren blijven hard als ze worden verhit, in tegenstelling tot de thermoplasten, die zacht worden bij verhitting.

• Elastomeren
Elastomeren zijn polymeren met rubberachtige eigenschappen.
Hoe kom je er aan?
Waar wordt het van gemaakt?
Vroeger dacht men dat kunststof een samenstelling van colloïdale deeltjes was, maar in 1922 ontdekte Staudinger dat kunststoffen opgebouwd zijn uit bundels macromoleculen, ook wel polymeren genoemd.
Een polymeer is een stof die opgebouwd is uit grote moleculen die ontstaan zijn door synthese van kleine moleculen die monomeren.
Kunststof wordt voor het grootste deel gemaakt uit aardolie.
Aardolie is een fossiele brandstof, dat betekent dat hij is ontstaan uit dode resten van allerlei dieren.
Hoe wordt het gemaakt?
Er zijn verschillende manieren om kunststof te maken. Hieronder staan een paar manieren:
Spuitgieten: in dit proces word de kunststof geïnjecteerd door middel van een extruder in een gesloten vorm.
De kunststof koelt dan af en wordt hard, de vorm wordt dan geopend en het voorwerp is gevormd.
De kwaliteit van het gemaakte product is hoog en de productie is mogelijk door meerdere vormen.

Een paar voorbeelden van producten die zo zijn gemaakt zijn: draaidoppen, verfemmers, deksels en ga zo maar door.
De meeste voorwerpen zijn herkenbaar aan de punt en waar de vloeistof de vorm is binnen gekomen.

Is kunststof sterk?
Ja, kunststof is best sterk.
Hoe kun je het sterker maken?
Door de samenstelling te veranderen, door bijvoorbeeld andere stoffen eraan toe te voegen.
Toepassingen
Kunststof wordt voor heel veel spullen gebruikt. Bijvoorbeeld:
In huis:
Keukenblad, stofzuiger, radio, tv, cd ’s, verlichtingschakelaars
Buiten:
Reclameborden, tuinmeubelen, landbouwfolie, richtingaanwijzers
In de winkel:
Bierkratten, flessen, yoghurtbekers
In de bouw:
Dekkleden, buizen, slangen
In kantoren:
Telefoontoestellen, computers, faxapparaten
Hoe bewerk je het?
Je kunt het bijvoorbeeld in elkaar monteren, lassen, of lijmen.
Hoe bescherm je het?

Door bijvoorbeeld een coatinglaag aan te brengen. Coatings kunnen ook worden aangebracht op metaal, hout, glas, papier, enzovoort.

Waarom gebruik je kunststof en geen ander materiaal?
Omdat:
⓪ Het licht van gewicht is
⓪ Er bij de productie en verbranding stoffen vrij komen
⓪ Het weerbestendig is
⓪ Het gemakkelijk te vervormen en te bewerken is
⓪ Het goedkoop is
Eigenschappen

• Licht in gewicht
• Sterk en redelijk duurzaam
• Slijtvast
• Redelijk trillingsvrij
• Alle kleuren leverbaar
• Goed ten opzichte van de alternatieven
• Isolatoren van warmte en elektriciteit
• Gemakkelijk te vervormen en bewerken

> Katoen

Katoen groeit aan de katoenplant, je moet het plukken. Daarvan spin je garen. Dat garen weef je tot grote lappen. Dat gaat dan naar bijvoorbeeld een kledingfabriek. Het is dus een natuurlijk product. In veel dagelijkse kleding zit zowel katoen als kunststof. Katoen en kunststof zijn de grondstoffen van die kleding.



Katoen van een katoenplant


2. Metalen beschermen

> Roesten en verven

Metalen kunnen door vocht, zure regen of kunststof worden aangetast. Oxideren heet dat. Het oxideren van ijzer en staal noem je roesten. De metaaldeeltjes verbinden zich dan met zuurstofdeeltjes. Die zuurstof zit in de lucht. Het metaal van een fiets ’plukt’ die zuurstofdeeltjes zo uit de lucht. Als op het metaal verf zit, kan het metaal niet meer aan de zuurstof komen. Het roest dan niet meer.

> Het oxidelaagje

In een woonhuis is de gasleiding van koper. Ook de buizen voor de waterleiding zijn van koper. Koper wordt door oxideren dof en verkleurd. Het bruine laagje zit heel vast op het koper. Dit bruine laagje noem je het oxidelaagje. Onder het oxidelaagje blijft het metaal goed. Lood, zink, tin en aluminium hebben ook zo’n oxidelaagje. Het oxidelaagje van aluminium is heel dun. Het is zo dun dat je het metaal er onder ziet glanzen. Eigenlijk zie je het laagje niet. Goud en platina oxideren niet. Daarom heten zij edelmetalen.

> Verzinken en verchromen

In plaats van metaal verven kun je het ook verzinken of verchromen. In een verzinkerij wordt dan een dun laagje zink op staal aangebracht. Dit laagje zit zeer vast aan het staal. Hierdoor wordt het staal tegen roesten beschermd. Verzinken kan op twee manieren: Thermisch en elektrisch. Bij thermisch verzinken werk je moet gesmolten zink. Daar laat je het hekwerk wat je wilt verzinken in zakken. Til je het hekwerk uit het zink, dan stolt het zink op het hekwerk. Bij elektrisch verzinken gebruik je geen gesmolten zink. Je dompelt het hekwerk in een koude vloeistof waarin zink is opgelost. Stroom zorgt ervoor dat een heel dun laagje zink op het hekwerk ontstaat. Zo kan er ook een chroomlaagje op staal worden aangebracht. Het staal wordt dan verchroomd. Chroom glanst mooier, maar het is veel duurder dan zink.

> Zandstralen

Verf hecht niet goed op roest of een oxidelaagje. Daarom moet je de roest voor het verven verwijderen je moet het metaal dus blank maken. Alleen dan maakt de verf goed contact met het metaal. Daarvoor kun je schuurpapier gebruiken. Dat is papier waarop fijne zandkorreltjes zijn gelijmd. In fabrieken spuiten ze zand met enorme grote snelheid tegen het metaal. Zandkorreltjes bombarderen het oppervlak schoon. Dit proces heet zandstralen.

3. Krachten overbrengen

> De handrem

Je knijpt erin en je remt af. Door te knijpen trek je aan een kabel. Deze zit verborgen in een plastic buisje. Aan de andere kant van de kabel zit de rem. Hier trekt de kabel twee remblokjes tegen de remschijf. Daardoor remt de fiets af. Bij een gewone fiets trekt de remkabel de remblokjes meestal tegen de velg. De kabel brengt de kracht van je hand over naar het wiel. De ketting heeft eenzelfde functie. Je oefent met je voeten een kracht uit de pedalen. De ketting verplaatst deze kracht naar het achterwiel. Het wiel gaat draaien en je gaat vooruit.


Draairichting van de ketting

> De versnelling

De ketting op de fiets loopt over twee tandwielen. Bij de trapas zit een groot tandwiel: Het achterblad. De ketting past precies op de tandjes van de tandwielen. Daardoor kan de ketting dus niet slippen. Bij de meeste fietsen zitten er 52 tandjes op het voorblad. Trap je de pedalen één keer rond, dan is de ketting 52 schakeltjes opgeschoven. Het achterblad heeft bijvoorbeeld maar 13 tandjes. Ook hier schuift de ketting 52 tandjes op. Maar dan is het kleine tandwiel 52:13 = 4 keer rond gedraaid. Dus met één keer trappen draait het achterwiel 4 keer rond. Dit schiet lekker op, maar er is wel spierkracht voor nodig. Ben je niet sterk genoeg dan moet je schakelen en een groter tandwiel achter kiezen.

> Een fiets zonder kettingkast

Gewone fietsen hebben vaak een kettingkast. Zo kan er geen zand in de ketting komen. Ook je kleren worden minder snel vies.

Op de foto zie je een nieuw ontworpen fiets. De fiets heeft geen ketting en dus ook geen kettingkast. Aan de trapas zit een kegelvormig tandwiel. Dit tandwiel grijpt in een ander kegelvormig tandwiel.
Via een lange as wordt de draaiing overgebracht naar het achterwiel. Hier zit weer een kegelvormig tandwiel op de as. Dit tandwiel grijpt weer in een kegelvormig tandwiel aan het achterwiel.

> Assen met lagers

Daar waar assen draaien, zitten meestal lagers. Op je fiets is dat bijvoorbeeld bij de vooras en achteras. Er zit dan een lager tussen de vooras en het wiel geklemd. In dat lager zitten de kogeltjes opgesloten. Het wiel rolt dan via die kogeltjes over de as. Zo draait het wiel heel soepel rond de as. Zonder die kogeltjes zou het wiel over de as schuren. Draaien gaat dan veel stroever. Om die kogeltjes niet te verliezen, zitten ze opgesloten. Daarom kun je ze aan de buitenkant niet goed zien.

4. Textiel

Soorten textiel

Traditionele textielmaterialen in vezelvorm van plantaardige oorsprong zijn vlas, katoen, sisal, raffia, jute rameh en manila. Van dierlijke oorsprong zijn wol en zijde.


Hoe kom je eraan?

Textiel wordt gemaakt van vezels of draden, die lang, dun en buigzaam zijn. Katoen, vlas, wol en zijde zijn natuurlijke vezels die al eeuwenlang gebruikt worden.
De meeste natuurlijke vezels worden uitgerekt en samen gedraaid tot lang garen of draad. Dit heet spinnen. In Griekenland was dit vroeger een hobby voor rijke vrouwen.

Is textiel sterk?

Ja bij de meeste soorten wel, anders zouden erin bijvoorbeeld je kleding snel gaten komen. Ook bij schoenen is het nodig dat de textiel die er gebruikt is sterk is, want slappe schoenen zijn niet goed voor je voeten.

Hoe kun je het sterker maken?

Door de samenstelling te veranderen, door bijvoorbeeld andere stoffen toe te voegen.

Toepassingen

T-shirts, jeans, winterjassen, lakens, vlaggen en bijvoorbeeld zeilen en poetsdoeken gemaakt. Tapijt en vloerbedekking van textiel wordt tot textiel gerekend. Ook schoeisel en delen van schoeisel vallen onder textiel. Textiel wordt niet alleen voor kleding gebruikt, maar ook in vele huishoudelijke toepassingen, zoals in tapijt, wandtapijten, poetslappen, dweilen, gordijnen, lakens, dekens, theedoeken, handdoeken, tafelkleden en zakdoeken.

Hoe bewerk je het?

Je kunt het bijvoorbeeld verven, stikken, borduren, verhitten, ontkleuren, vervilten.


Hoe bescherm je het?

Je kunt het waxen, (waxcoat aanbrengen) zodat het geen vocht doorlaat. Nog een manier is door de textiel niet in de zon te laten komen, dan krijg het geen uv-straling en verkleurd het niet. Maar dat is eigenlijk een onmogelijke manier, als die textiel kleding is. Verder moet je gewoon voorzichtig met de textiel omgaan.



Waarom gebruik je textiel en geen ander materiaal?
⓪ Het neemt zweet op
⓪ Het beschermt tegen kou
⓪ Bij de duurdere soorten laat het van de buitenkant geen vocht door, maar van binnenuit wel transpiratievocht eruit
⓪ Het is flexibel
⓪ Het zit prettig
⓪ Het beschermt tegen weersinvloeden
⓪ Het kan beschermen tegen blessures die je kunt oplopen door het vallen, bijvoorbeeld schaafwonden

Eigenschappen

Zie: ‘Waarom gebruik je textiel en geen ander materiaal’.

> De kleding

Als mountainbiker wil je er wel een beetje flitsend uitzien. Je hebt keuze genoeg. Een felgekleurd kantoenen truitje: Neemt goed het zweet op, en valt goed op. Een kunststof jack doet dat niet. Zo’n jack is wel ideaal om de regen tegen te houden. Iedere soort kleding heeft zo zijn eigen eigenschappen. Fietskleding is erg belangrijk op de mountainbike. De kleding is 's winters warmer en 's zomers kouder dan gewone kleding. Verder zorgt deze kleding dat je niet bezweet blijft omdat deze kleding ademt. Dus het lichaamsvocht wordt naar buiten getransporteerd. Onderkleding voor in de zomer (korte broekjes) hebben vaak een zeem erin. Een zeem beperkt de wrijving tussen je zadel en je zitvlak. Je zal dus minder snel last krijgen van zadelpijn.
Voorbeelden van mountainbike jacks:


Voor in de zomer Voor in de winter

Eigenschappen
- Het neemt zweet op
- Het beschermt tegen kou
- Het is flexibel
- Het zit prettig
- Het beschermt tegen weersinvloeden
- Het kan beschermen tegen blessures die je kunt oplopen door het vallen, bijvoorbeeld schaafwonden (van: ‘Waarom gebruik je textiel en geen ander materiaal?’

Grondstof

Een grondstof is een stof waar een bepaald productie proces mee begint. Hieronder zie je een paar soorten textiel en de grondstof:

Katoen: van de katoenplant (zie: Het frame, katoen.)
Acryl: kunstvezel
Zijde: gesponnen draden van de cocon van de zijderups
Wol: haar van sommige dieren [schapen, geiten, lama's enz.]

Jute rameh: weefsel van de bastvezels van een soort van hennep (hennep: netelachtige plant)
Vlas (linnen wordt van vlas gemaakt): toebereide maar ongesponnen vezels van vlasstengels
De meeste grondstoffen (niet van textiel) zullen op termijn op zijn, omdat ze nooit weer worden aangevuld. Bijvoorbeeld: aardolie en aardgas, ijzererts, steenkool enzovoort.