Стеклопластик и Углепластик. Технологии изготовления. Сравнительные характеристики.

Стеклопластик и углепластик представляют собой композиционные материалы, состоящие из наполнителя и связующего. В первом случае в качестве наполнителя используется ткань из стекловолоконного материала, во втором — углеволоконного. В качестве связующего, как правило, применяются двухкомпонентные составы с множеством ингредиентов на основе эпоксидолигомеров горячего отвержения (эпоксидных смол). Технологии изготовления изделий из материалов обоих классов имеют много общего.

Ткань (ее получение мы не рассматриваем), состоящая из множества продольных тонковолоконных нитей (связанных редким утком) очень рассыпчата и в своем исходном виде неудобна для работы. Ткань пропускают через емкость со связующим, растворённым в органическом растворителе, а затем сушат. Оставшееся в ткани связующее, не будучи отвержденным, скрепляет волокна между собой — в результате получается пластический материал — препрег, удобный для последующей переработки. Из этого препрега вырезают крой, который затем через антиадгезионную прокладку наматывают на металлический стержень — дорн, стягивают обжимной лентой и помещают в термостат для отверждения при определённой температуре. Отвержденную трубку снимают с дорна, сматывают ленту — заготовка для удилища (так называемый «бланк») готова.

В данной технологии важнейшими критериями успеха являются:

• Нанос. Оптимальное количество связующего нанесенного на ткань (нанос) должно быть порядка 37% от общего веса композиционного материала;

• Правильный крой препрега, который соответствует поставленной задаче по мощности и строю будущего удилища;

• Правильная ориентация продольных волокон — вдоль оси заготовки;

• Температурный режим отверждения.

Следующими этапами в алгоритме изготовления удилища являются:

• Доработка соединения колен;
• Установка колец по линии наибольшей жесткости заготовки при изгибе;
• Установка рукоятки и катушкодержателя.

Итак, подкованные познаниями о технологиях изготовления удилищ вернемся к разговору об удельной характеристике, определяющей упругость удилища — о модуле упругости при изгибе Еи (модуль Юнга) того материала, из которого оно изготовлено.

Подсекай!

1 млн. PSI = 6,9 GPa. 1 GPa (ГПа, Гигапаскаль) приблизительно 100 кг/м м²

Приведем для сравнения цифры:

Стеклопластик Еи=20-30 ГПа, r =2-2,2 кг/ м³ ; r — плотность материала;
Углепластик Еи= 100-200 ГПа, r =1,4-1,5 кг/ м³ .

Нетрудно заметить, что упругость углепластиков приблизительно в 6 раз превышает упругость стеклопластиков, а плотность, наоборот, почти в 1,5 раза ниже.
Такие высокие значения Еи позволяют изготавливать удилища из углепластика чрезвычайно легковесными для достижения требуемых значений мощности. Высокая упругость, в сочетании с низкой материалоемкостью и низкой плотностью, позволяет получать изделия из углепластика восхитительного качества. Понятно, что тонкостенные изделия менее практичны и очень чувствительны к различного рода концентраторам напряжения. Если, например, по удилищу, находящемуся в напряженном состоянии, нанести удар твердым предметом (как это иногда бывает у новичков при попадании блесной по удилищу при забросе), то возможно продольное растрескивание и, естественно, полная потеря устойчивости профиля.

Существует два подхода для устранения этого слабого места — обязательная аккуратность при ловле и нанесение дополнительной сетчатой обмотки на наружную поверхность бланка для предотвращения возможного расслоения. Ряд фирм использует этот прием в своих технологиях, например, удилища компании DAM серий Sumo и Black Panther. Однако сетчатый слой приносит с собой дополнительный вес и не придает при этом дополнительной жесткости, т. к. волокна его располагаются не вдоль, а поперек бланка. В результате, удилище получается более тяжелым. Кроме того, по этой же причине в конечной фазе заброса Вы получаете более продолжительное затухание остаточных колебаний, а это снижает его дальность и точность.

Еще один способ повысить прочность бланка — это увеличить толщину стенки, уменьшив при этом диаметр. Это метод, который применяется ведущими компаниями, но который требует дополнительных пояснений.

Дело в том, что изгиб удилища под нагрузкой определяется, в том числе, моментом сопротивления сечения изгибу, который для нашего случая равен:

W=0,1 х (D3 -d3) с м³ , где D — наружный диаметр сечения, d — внутренний диаметр сечения.

Здесь мы вплотную подошли к разгадке изготовления высококачественных изделий престижными фирмами и распространенному способу надувательства потребителя производителями, не дорожащими своей репутацией. Из приведенной формулы легко видеть, что один и тот же крой при использовании дорна большего диаметра d дает соответствующее увеличение W, а значит кастингового веса, толщина же стенки при этом пропорционально уменьшается.

Читатели сами могут сделать проверочное вычисление, например, сравнив 2 варианта:

1) d1=1 см;
Ширина развертки на 6 полных оборотов -6p (d1  +  D1) /2=21,1 см,
Толщина препрега = 0,2 мм,
Толщина стенки S1=1,2 мм,
W1=0,09 с м³.

2) d2=1,5 см;
Ширина развертки на 4 полных оборота — 4p (d2  +  D2) /2=19,8 см,
Толщина препрега = 0,2 мм,
Толщина стенки S2=0,8 мм,
W2=1,12 с м³.

В случае d2 налицо экономия 1,3 см дорогостоящего препрега, да еще помноженной на длину колена, да на партию удилищ, а также, и это главное, увеличение жесткости удилища на 33%. Правда, велик соблазн, сделать более жесткое удилище, не затратив при этом дополнительного материала? Не беда, что оно тонкостенное, может и не сломается…

Теперь нам понятно, как должно выглядеть качественное удилище — оно не должно быть толстым, если это не мощный специальный спиннинг для ловли против ветра в прибое. Но как при этом добиться увеличения (сохранения) жесткости? Подмотать еще несколько оборотов препрега? Но тогда спиннинг станет тяжелее. Использовать самые высокомодульные тонковолоконные (и самые дорогие) материалы — вот ответ на поставленный вопрос.

Более или менее понятно с углепластиком, но как обстоят дела со «стеклом»? Вследствие того, что модуль упругости у стеклопластиков очень низкий, для получения необходимой жесткости требуется много материла. Увеличение толщины приводит к увеличению массы… По высоким современным требованиям ловли «в заброс» тяжеленные удилища малопригодны. 
Может сложиться впечатление, что у стеклопластиков нет никаких преимуществ. Но так ведь не бывает. Взять хотя бы сверхдоступность по цене… Преимущество? … Преимущество зачастую. А как на счет возможности ловить рыбу в грозу? — Тоже преимущество, хоть и для особых любителей.

Кроме того, такими спиннингами можно рыбачить и в мороз, и в жару. Также можно отметить и высокую практичность стеклопластиков — удар по такому спиннингу не так опасен и не приводит, как правило, к его поломке. Благодаря этому стеклопластиковые спиннинги нашли широкое применение в троллинге, где всякие удары, царапины, касания неизбежны. Ритм и стиль заброса зависят от акции удилища, которая может изменяться от медленной к умеренно быстрой и очень быстрой. Быстрота спиннинга определяется той его частью, которая сильно деформируется при забросе — у быстрых изгибается только верхняя часть, у медленных все удилище до рукоятки. Тот или иной строй удилища зависит от кроя, а также конусности дорна. Большая конусность используется для изготовления «быстрых» спиннингов.

Крой бланка бывает самым разным и, как правило, представляет одну или несколько трапеций и/или прямоугольников, переходящих одна в другую. Изменяя строй спиннинга от медленного к быстрому, мы постепенно приближаем границу жесткой части к вершине. В один прекрасный момент мы обнаруживаем, что удилище вновь стало медленным, но уже на другом, более высоком уровне мощности. В этом состоит его удивительная диалектика.

Оставьте свой комментарий

Зарегистрироваться или Войти при помощи

В данный момент Вы читаете статью "Стеклопластик и Углепластик. Технологии изготовления. Сравнительные характеристики.". Вас также могут заинтересовать другие статьи на тему "Бланк спиннинга" в Энциклопедии рыбалки.