STAKLO, UGLJENIK, KARBON, GRAFIT...
Vratimo se na modul elastičnosti i počnimo od staklenih i grafitnih vlakana. Staklena imaju visok modul elastičnosti u odnosu na metale, ali zato grafitna imaju barem pet puta viši od staklenih. Kod staklenih razlikujemo S i E staklo, pri čemu E staklo ima nešto viši modul elastičnosti i značajno veću zateznu čvrstoću. Kad zapnemo da istegnemo neko stakleno vlakno i uspemo u tome, do njegovog kidanja ima još da se itekako pomučimo. Grafitno vlakno je pet puta teže istegnuti, ali kad već počnemo da ga istežemo, do kidanja je ostalo sasvim malo. Znači, ako hoćemo krut štap, moramo da upotrebimo ili veću količinu staklenih vlakana ili manju grafitnih. U prvom slučaju štap je teži i deblji, a u drugom je lagan kao pero i tanak kao damska cigareta. E, zato je onaj prvi praktično nesalomiv. Isteže se do beskonačnosti, ma da ga vežete na mašnu. Mamina maza od grafita nikad nije smela da pokuša tako nešto. Zato je razvoj grafitnih vlakana išao u dva smera - vlakna visokog modula elastičnosi (HM - high modul) i visoke zatezne čvrstoće (HS - high strenght). Kombinovanjem ove dve vrste grafitnih vlakana može se doći do izuzetnih rezultata.
Za stakleno vlakno znamo da je stakleno i možemo ga videti u staklenoj vuni, ali kakvo je to grafitno vlakno, i šta je onda karbonsko, a šta ugljenično? Najispravnije bi bilo da stalno koristimo naziv ugljenično vlakno. Uglavnom ga i koristimo, jer je na engleskom carbon=ugljenik, pa kad kažemo „karbonsko“ rekli smo u stvari „ugljenično“.
A grafitno? Ugljenik se u elementarnom stanju javlja kao dijamant i grafit, barem se tako mislilo do skoro. Otkrivena je još jedna verzija ugljenika, ali o njoj ćemo pisati u ne tako dalekoj budućnosti, kad stigne u industriju ribolovnog pribora. Kako vlakna zasigurno nisu dijamantska, prva ugljenična vlakna nazvana su grafitna zbog karakteristične boje i sjaja. Kasnijim ispitivanjima utvrđeno je da struktura sve novijih i novijih vrsta ugljeničnih vlakana ima relativno malo veze sa strukturom grafita, pa se prešlo na uopštavajući izraz carbon fibres ili ugljenična vlakna. Meni je najlepše ime grafit, pa ga najčešće i koristim.
OKLOP ZA MAMINE MAZE
Kevlar je samo jedan od aramida, polimera srednje-visokog modula elastičnosti (višeg od staklenih, a nižeg od grafitnih) relativno visokog modula elastičnosti, ali zato izuzetno visoke zatezne čvrstoće. Kormoranov koramid (coramid) je slično, ali markiran kao da ga stvarno oni predu, a i Damov Hypron je tu negde. Ne mešajte ovo sa ostalim upredenim strunama, jer je, na primer, Mitchell Spiderwire od poliestera. Kevlar nikad nije osnova blanka jer mu je akcenat na čvrstoći, pa bi štap od njega bio lak ali zato glindžav kao od fiberglasa. Njegov zadatak je da lakom i oštrom štapu od high modul ugljeničnih vlakana da rezervu snage i izdržljivosti, da zaštiti „HM maminu mazu“ od „povreda“. Zanimljivo je Kormoranovo rešenje u seriji E Glass CM - štap od malo grafitnih i mnogo više E staklenih vlakana, ojačan koramidom tj. kevlarom.
Kad na štapu piše „boron“ radi se o vlaknima od bora. Što se modula elastičnosti tiče, ova vlakna šiju sve ostale za tri koplja i zasad su neprikosnovena, ali na žalost i neprikosnoveno skupa. Nešto ih nema u zadnje vreme, najverovatnije zato što se nekim savremenim postupcima dobijaju podjednako kvalitetni štapovi i bez bornih vlakana. Najpoznatiji „boronci“ su Mitchell Carboron i ABU Conolon Classic (karbonska vlakna ojačana boronskom trakom).
BEZLIČNI AMORPHOUS
Amorfus ne koristi samo Daiwa, ali je prva napisala na štapu, a možda i prva primenila. To je strašno dobra i skupa stvar i zove se „carbon - carbon composite“ iliti kompozit kod koga je i osnova od 100% čistog ugljenika. Dakle, uzme se komad preprega... Oooo - koči! Šta ti je sad pa „prepreg“? Iako liči na naše reči, prepreg je ipak engleska skraćenica za „preimpregnated“ ili u prevodu - predimpregnisano. Izatka se „tkanina“ od karbona pa se odmah impregnira super tankim slojem smole, a tek posle se oblikuje u željenu formu iz više slojeva. E pa taj Josif iz Trbušnicu (pardon - taj prepreg) savije se oko mandrele (nemojte ljudi, k’o Boga vas molim - Dragan će o mandreli... ni slučajno, već knjigu u šake - op. D.J.) pa se namaže smolom, a smole su sastavljene uglavnom od ugljenika i vodonika i po strukturi su polimeri.
A sad nešto što najbolje obožavam - digresija!!! Kako se dobija grafitno vlakno? Pirolizom. Vlakno nekog od pogodnih polimera, u čijem su hemijskom sastavu uglavnom ugljenik i vodonik, malo kiseonika i, na vr’ noža, koječega drugog, zagreva se do vrlo visokih temperatura u zaštitnoj atmosferi ili vakuumu. Na tim temperaturama, iz vlakna iščili sve osim ugljenika. Preostaje ugljenično vlakno koje po strukturi donekle podseća na polimer od kojeg je sve krenulo. Vremenom su od običnih razvijeni prvo HD ili high density carbon fibres - grafitna vlakna visoke gustine, a zatim high modul i high strength. HD grafit se masovno primenjuje u srednjoj i gornjoj srednjoj klasi.
Vraćamo se na smolu! Kad se dakle „tkanina“ od grafita natopljena smolom podvrgne pirolizi, sa smolom se događa isto što i sa vlaknom, tj. sve osim ugljenika ode u vetar. Rezultat je kompozit - vlakna od ugljenika preko osnove, takođe, od ugljenika! Ta osnova nema jasno definisanu kristalnu strukturu, pa otud i ime „amorphous“, jer amorfan znači bezličan. Šta je tu dobro? Osnova je kruta skoro kao i ojačanje, a svoje dobre osobine pokazuje u svim pravcima, što blanku daje snagu, izdžljivost i otpornost na udarce, a bez povećanja težine. Kad naletite na neki skup štap uzmite lupu i pogledajte strukturu uz jak izvor svetlosti. Ako vidite nešto kao veoma sitno kariran štof, to je to.
EPOKSIDNE SMOLE
Što se tiče smola koje nisu reš, razlikujemo termoplastične, koje možemo preoblikovati na povišenim temperaturama i one koje ne možemo rastopiti, već isparavaju i cvrče kad ih pregrejemo. Ove druge se kod nas zovu duroplasti, a po katalozima na engleskom naći ćemo ih pod nazivom thermosets - zato što je mehanizam njihovog očvršćavanja povezan sa temperaturom. Dvokomponentne su i očvršćavaju hemijskom reakcijom, tj. polimerizacijom, koja se ubrzava sa povišenjem temperature. Tipičan predstavnik ove grupe su epoksidi, široko primenjivani i za izradu štapova. Što se tiče termoplasta, malo su nezgodni za rad jer se nanose rastopljeni, ali su sa druge strane čvršći, krući, otporniji na habanje i udarce. Još nešto, sva vlakna prolaze hemijsku obradu pre nanošenja smole da bi se ostvarilo efikasno prianjanje.
VISKER
Amorphous metod pravljenja blanka i viskeri (whisker) su ušli u primenu pre pojave high modul grafita, onakvog kakvog ga danas poznajemo. Namera proizvođača je bila da dobiju brži i robusniji blank, ojačavajući tada najbolji postojeći HD grafit. Pređimo dakle na visker. To su monokristalna vlakna, dužine nekoliko nanometara (1nm je milioniti deo milimetra) i stotinak puta tanja. Materijal od koga se viskeri rade uglavnom spadaju u keramiku, mada ima i metala, kao što su železo i titan. Kod proizvođača pribora omiljen je silicijum karbid (SiC) uglavnom zbog svoje čuvene tvrdoglavosti. Naime SiC je totalno nefleksibilan i neće da se isteže baš nimalo, samo može da pukne. Pucanje je sprečeno kratkoćom i velikim brojem vlakana, a veza koju oni ostvaruju između sebe, osnove kompozita i grafitnih vlakana, je upravo fenomenalna. Iako su iz labaratorija stizala grafitna vlakna sve višeg modula elastičnosti, ni amorfna osnova, ni visker nisu pali u drugi plan, i ne silaze iz gornje srednje i viših klasa.
Toliko od mene. Ako već ne možete mnogo da platite, ne trčite za lakoćom i oštrinom.
Nikola Biga
Želja mi je da vas poštedim komplikacija oko modula elastičnosti, a sebe mučenja da taj pojam objasnim stručno a istovremeno razumljivo. Zato ću izbeći definicije, formule, i brojke i govoriti srpski - da me ceo svet razume. Modul elastičnosti nam govori koliko moramo jako da zapnemo da istegnemo komad nečega, a da se komad posle vrati na prvobitnu dužinu. Ako ga istegnemo tako da ostane duži kad ga pustimo, to više nije elastična deformacija i puj-pike ne važi. Zašto je ovo važno? Zato što štapovi moraju uvek da se vrate u početni oblik. Za takve proizvode potrebni su nam idealno elastični materijali, a to su oni koji se elastično deformišu sve do pucanja. Naprezanje pri kojem nešto puca zove se zatezna čvrstoća. Ne pokušavajte da poredite brojeve koji govore o ovim veličinama jer ćete sigurno dobiti pogrešnu sliku o svemu. E sad, ili se zadovoljite opisnim objašnjenjima, ili uzmite knjigu „od bambusa...“ u ruke. Naravno, istraživanja koja su dovela do nastanka ovakvih materijala nisu vršena radi uspešnijeg ribolova, nego zbog trke u naoružanju i nacionalnog prestiža - ko će prvi na Mesec, što nam je na globalnom planu donelu otad neviđene blagodeti.
