Włókno węglowe

Karbon. To słowo rozpala zmysły kolarzy i triathlonistów, podobnie zresztą jak „aero”. O ile w sprzęcie pływackim i biegowym praktycznie nie występuje, w kolarstwie przewija się wszędzie. Czym jest ów karbon? To potoczne określenie wywodzi się z angielskiej nazwy włókien węglowych – carbon fibres. Węglowe, ponieważ są otrzymywane między innymi w procesie karbonizacji (nawęglania). Włókna, ponieważ powstają z włókien prekursora – nitrocelulozowych lub poliakrylonitrylowych. Podczas procesu produkcji są one rozciągane, termo utwardzane, a następnie w atmosferze gazu obojętnego nawęglane i grafityzowane. Z tak wytworzonych włókien węglowych plecione są tkaniny, które następnie nasącza się żywicą.

graftec

W kolarstwie włókna węglowe pojawiły się w 1975 roku, kiedy na rynek trafiła rama Exxon Graftek. Powstała ona z rur wykonanych z karbonu i połączonych metalowymi mufami. Niestety, te ramy cechowały się słabą wytrzymałością. Dopiero po dopracowaniu technologii w latach 80. ubiegłego wieku (między innymi przez firmy Look i Trek) włókna węglowe na dobre zadomowiły się w kolarstwie. Pierwszą ramę w pełni wykonaną z tego materiału stworzyła amerykańska firma Kestrel w roku 1986. Podobnie jak w przypadku Grafteka, nie była ona pozbawiona wad i minęło kilka kolejnych lat, zanim producentowi udało się z nimi uporać.

forma

Co więc wciąż skłaniało firmy do eksperymentowania z włóknami węglowymi? Przede wszystkim chwytanie się nowych technologii i chęć wytyczania pionierskich ścieżek. Z czasem odkrywano korzystne właściwości karbonu. Zastosowanie włókna węglowego pozwala na obniżenie masy dowolnego komponentu. Drugim ważnym czynnikiem jest możliwość niemalże dowolnego modelowania kształtu konstrukcji, a tym samym tworzenia ich bardziej aerodynamicznymi. W przypadku aluminium, stali czy tytanu nie mamy tak wielkiego pola manewru. Kolejny aspekt to wygoda – właściwości włókna węglowego pozwalają na tłumienie wibracji przy zachowaniu sztywności. Nie oznacza to jednak, że popularny karbon jest Świętym Graalem rowerowych konstruktorów – nie jest wcale pozbawiony wad, a prosta i tania rama z włókna węglowego niekoniecznie musi być lżejsza od aluminiowej.

obrecz carbon

Kolejną sprawą jest wytrzymałość na uderzenia i możliwości naprawy. Widziałem już niejedną pękniętą ramę, kierownicę, widelec czy obręcz z włókna węglowego. Gdy wpadniemy w dziurę w drodze przy dużej prędkości, dość łatwo jest naruszyć konstrukcję z tego materiału. Jeśli uszkodzimy ramę czy komponent z metalu, zazwyczaj da się kontynuować jazdę, podczas gdy w przypadku karbonu raczej nie ma na to szans. Jeszcze groźniejsze są pęknięcia, które nie są widoczne gołym okiem. Wówczas wystarczy z pozoru niewinne „dobicie” i mamy przepis na efektowną kraksę z opłakanym rezultatem. Sprzedawcy co prawda kuszą nas obietnicą dożywotniej gwarancji, jednak w praktyce bywa różnie – sam niedawno przerabiałem walkę z producentem pękniętego widelca, który niestety zaklasyfikował uszkodzenie jako mechaniczne. Owszem, są zakłady zajmujące się naprawą uszkodzonych elementów z włókna węglowego, ale gdy nasz sprzęt wyjdzie z takiego warsztatu, nie będzie już posiadać właściwości produktu oryginalnego. W przypadku metalu, poprawnie wykonane zespawanie jest w stanie zapewnić wytrzymałość na poziomie oryginału.

pekniety carbon

Ramy i komponenty z włókna węglowego są na ogół droższe niż ich aluminiowe odpowiedniki. Na przestrzeni lat ceny ram i komponentów z włókna węglowego malały, ale swoje minimum już osiągnęły, po czym ponownie zaczęły rosnąć. Wydaje się więc, że w najbliższej przyszłości taniej już raczej nie będzie. A więc uwaga – jeżeli znajdujemy „okazję” – możemy kupić nowy karbonowy komponent w podejrzanie niskiej cenie – to powinna nam zapalić się czerwona lampka ostrzegawcza.

mata carbon

Podczas zapoznawania się ze specyfikacją techniczną większości ram z włókna węglowego nie sposób nie zauważyć oznaczeń 1K, 3K, czy 12K. Wydawać by się mogło, że im wyższa liczba przed K, tym lepszy, być może wytrzymalszy materiał użyto do produkcji ramy. Nic bardziej mylnego. W ten sposób oznacza się liczbę włókien wykorzystanych do zaplecenia tkaniny. 3K oznacza trzy tysiące włókien węglowych, 12K – dwanaście tysięcy i poza najcieńszymi tkaninami nie ma to niemalże żadnego wpływu na jej właściwości. Trzy parametry, po których można określić właściwości włókna węglowego, to moduł Younga (standard, intermediate lub high modulus), ciężar powierzchniowy włókna i procentowa zawartość żywicy, ale nie spotkałem się jeszcze z producentem ram, który podawałby wszystkie te dane. Liczba producentów tkanin w skali globalnej jest naprawdę niewielka, a większość rynku podzieliło między siebie dosłownie kilka firm. Największe i najważniejsze firmy produkujące włókna węglowe pochodzą z Japonii, ale już produkcja tkanin jest domeną firm chińskich i tajwańskich. Spośród producentów rowerów tylko dwie firmy o zasięgu globalnym same produkują ramy – są to Trek i Giant. Inne firmy, nawet jeżeli projektują swoje ramy, ich produkcję zlecają podwykonawcom. W ten sposób na Tajwanie bądź w Chinach w jednej fabryce produkowane są w sąsiednich formach ramy, obręcze lub inne części konkurencyjnych firm. Są także firmy rowerowe, które kupują ramy „z katalogu”, a ich wkład w produkt finalny ogranicza się do pomalowania gotowego egzemplarza, zbudowania na nim roweru i wysłania do sklepu.

piasta carbon

Powyższe rozważania mogą prowadzić do wniosku, że karbon karbonowi nierówny. Nie powinniśmy oczekiwać, że kupiona za pośrednictwem pewnego chińskiego serwisu rama za tysiąc złotych będzie wykonana tak samo starannie i z tego samego materiału, co rama za kilkanaście tysięcy złotych. Być może będą wyglądały tak samo, ale na tym podobieństwa się kończą. Nawet jeśli były wyprodukowane w tej samej fabryce, to wykorzystane tkaniny mogą diametralnie różnić się właściwościami (im lepsza tkanina włókien węglowych, tym droższa rama), a standardy przy produkcji mogą być zgoła odmienne. Okazuje się, że płacimy nie tylko za nazwę, ale za jakość materiałów wykorzystanych w procesie produkcyjnym, za staranność wykonania, za normy spełniane przez produkt końcowy oraz niekiedy także za dożywotnią gwarancję. Nie warto jednak popadać w karbonową paranoję i koniecznie wymieniać wszystkie elementy roweru na te z włókna węglowego. O ile w przypadku ram, mostków, kierownic, obręczy, widelców i sztyc zastosowanie tego materiału jest racjonalne, to w niektórych przypadkach jest czystym gadżeciarstwem. Choć… kto z nas nie lubi gadżetów?

klamkomanetka carbon
Artykuł ukazał się w magazynie „Triathlon” będącego częścią miesięcznika „Bieganie” we wrześniu 2016 roku.
el Kapitano

el Kapitano

editor

el Kapitano. Marynarz. Triathlonista. Więcej w zakładce "o mnie".

Napisz komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *