Процесс изготовления углепластиковых удилищ

(автор: sevo)

  Существуют три основных вида спиннинговых удилищ изготовленных из стеклопластика, углепластика и гибридные. Стеклопластиковые удилища имеют низкую стоимость, так как применяется достаточно простое производство и дешёвые сырьевые материалы. За счёт низкого модуля материала выдерживают большие нагрузки и менее подвержены поломкам при перевозке и ударах. Недостаток удилищ из стеклопластика довольно большой вес и излишняя гибкость, что отрицательно сказывается на чувствительности.

Для того, чтобы сохранить прочность стеклопластика, но уменьшить вес и увеличить жёсткость удилища, к стекловолокнам добавляют более жесткие графитированные волокна. Такие материалы получили название гибридные. Увеличение жесткости материала позволяет снижать конусность, расход материала и его массу, но это так же, приводит и к уменьшению прочности. Удилища из гибридных материалов пользуются меньшим спросом, так как прочность не увеличивается, а цена возрастает за счет использования дорогих углеродных волокон.

  Применение углеродного волокна позволяет создать наиболее лёгкие, жёсткие и чувствительные удилища, но в то же время и самые хрупкие.  

  Самые популярные удилища в рыболовной практике изготавливаются с применением графитированного волокна с различным модулем упругости (Юнга).

  Модуль упругости Юнга - это величина силы, необходимой для деформации стержня определенных параметров на определенную величину. Измеряется модуль упругости в гигапаскалях (GPa), а также в тоннах силы на квадратный метр, или же миллионах фунтов на квадратный дюйм (Msi), причем 1 Msi = 0,7 tonnef/m2 = 6,89 GPa.

  Углеродное волокно получают чаще всего из полиакрилонитрилового (ПАН) волокна путем окислительного пиролиза и стабилизации в инертном газе. При очень сильном нагревании на специальных производственных линиях из ПАН устраняются все лишние вещества, остается почти один углерод, принимающий определенную структуру. В зависимости от вариантов обработки, получается углеволокно с той или иной плотностью, прочностью и упругостью из которого затем делают нити. Разным видам углеволокна присваивается названия, например IM6 или T300 и другие.

  Углеродное волокно, получающееся из полиакрилонитрилового волокна в стандартном процессе, имеет усреднённый модуль упругости 33 Msi или около 24 тонны. Например, углеволокно «Toray» марки T300 имеет модуль 33,4 Msi (23,4 т), а у «Hexcel» недорогие марки (AS4) 33,8 Msi (23,7 т). Из такого низкомодульного волокна производят  углепластиковые удилища начального уровня. При более сложной обработке получается более плотное углеволокно, с более высоким модулем упругости. Средне модульными удилищами считаются удилища, изготовленные с применением 30-тонного (42Msi) углеволокна. Это, как правило, недорогие удилища с приличными рабочими характеристиками. Наиболее распространённые марки средне модульного углеволокна  IM6 имеет модуль 40,8 Msi (28,6 т), IM7 - 40,3 Msi (28,2 т), IM8 - 44,4 Msi (31,1 т),  а IM9 и IM10 - 44 Msi (30,8 т) и Toray T800 - 42,7 Msi (29,9 т). При одинаковом модуле упругости IM9 и IM10 различаются между собой по разрывной нагрузке и относительному удлинению, которые увеличиваются в зависимости от номера. Высоко модульным углеволокном для производства удилищ считается углеволокно с модулем от 50 Msi (35 т) и выше, например Toray M40 56,9 Msi (39,8 т). Для изготовления сверх высокомодульных удилищ может применяться углеволокно и с большим модулем, вплоть до 85,3 Msi (59,7 т), но оно используется не во всём бланке, а в комлевой части. Из за большой жёсткости и хрупкости выпускаются такие сверх высокомодульные удилища очень ограниченным количеством штук.

  Изготавливают удилища не из углеродных волокон, а из композитов, то есть препрега с определенным соотношением волокна и связующего. Препрег («pre-impregnated composite fibres») - это углеродное полотно состоящие из наполнителя (графитированных нитей) и матрицы (связующего). Препреги различаются по модулю и направленности применяемого углеволокна, а так же по виду и количеству связующего в нём. Связующее - это эпоксидные, фенольные и другие смолы. Чем меньше в препреге связующего и больше углеволокна, тем легче, мощнее, чувствительнее и динамичнее удилище, но и более хрупкое.

  В стандартных препрегах содержится 40 и больше процентов связующего. Препреги с низким содержанием связующего именуются «Low Resin», доля связующего в них бывает разной, от 35 до 20 процентов. Препреги  со сверх низким содержанием связующего 7% именуются «Ultra Low Resin». В препрегах с низким содержанием связующего может применятся высокомодульное так и низкомодульное углеволокно.

  Существуют специальные технологии такие как SVF и UTC для работы с препрегами с низким содержанием связующего. Для работы с «Low Resin» препрегами требуется более совершенное и дорогое оборудование, на таком оборудование так же можно изготовить бланки и со стандартного препрега.     

  Производители удилищ не изготавливают самостоятельно препрег, а приобретают их отдельно в виде полотна в рулоне. На заводе полотно режется на трапециевидные заготовки, в одном бланке может быть несколько кусков из разного материала. Набор из заготовок наматывают на металлический дорн повторяющий геометрию получаемого бланка с помощью пресса под большим давлением и при повышенной температуре. Далее, препрег на дорне обматывают технологической лентой с малым шагом, эта лента очень плотно и равномерно обжимает слои бланка выдавливая излишки связующего, затем помещают в печь. В печи бланк сначала разогревается, связующее проникает в пустоты, потом при более высокой температуре слои спекаются, а затем все остужают. После отверждения связующего при высокой температуре, в материале остаются внутренние напряжения. Из за них он остается напряженным и относительно более хрупким, с пониженной ударной вязкостью. На дорогих сериях удилищ для того чтобы снять внутренние напряжения в изделии, его перед шлифовкой и покраской нагревают до определённой температуры, какое то время держат в нагретом состоянии и затем медленно охлаждают. Напряжения снимаются, и получается бланк с максимальной прочностью. Однако во время нормализации может произойти незначительное искривление тонкой вершинки, но это не является браком. Далее при установке колец определяется положение шва вдоль бланка (обычно на бюджетных удилищах этого не делают), кольца могут устанавливаться по шву так и с противоположной стороны.  

  Характеристика готового удилища зависит от нескольких параметров, например на статический строй удилища в основном влияет конусность и толщина стенок бланка. Вес, чувствительность, динамический строй зависят, как правило, от применяемого материала (модуля углеволокна, качества и количества оставшегося в готовом бланке связующего), а так же технологи производства.

sevo