Όσα δεν ξέρεις για το ανθρακόνημα (carbon)!

Author: Χωρίς σχόλια Share:
prototype carbon

Τα τελευταία χρόνια το ανθρακόνημα έχει επικρατήσει στον χώρο της ποδηλασίας, είτε είναι ποδηλασία δρόμου είτε βουνού. Όλα τα ποδήλατα υψηλών επιδόσεων έχουν ανθρακονημάτινους σκελετούς ενώ μέρα με την μέρα περισσότερα περιφερειακά φτιάχνονται από αυτό το «μαγικό» υλικό. Πιο ελαφριά, πιο άκαμπτα, πιο εντυπωσιακά -στο μάτι- ποδήλατα. Πολλοί όμως ακόμη φοβούνται το ανθρακόνημα και ας έχει πάνω από 10 χρόνια που χρησιμοποιείται ευρέως στα ποδήλατα. Ας δούμε όμως μερικά γεγονότα σχετικά με το υλικό αυτό που θα σας κάνουν να αναθεωρήσετε.

carbon fibre machine

Δεν είναι όλα τα πλαίσια made in China. Μπορεί η πλειονότητα των ανθρακονημάτινων πλαισίων να φτιάχνονται στην Ταϊβάν και μερικά στην Κίνα, υπάρχουν όμως και εταιρίες που φτιάχνουν τα ποδήλατα και τα αξεσουάρ τους σε εργοστάσια στην Αμερική ή την Γαλλία! Παρά την φήμη που έχει ως υλικό αεροδιαστημικής, οι ίνες άνθρακα στην πραγματικότητα δουλεύονται πιο εύκολα όταν είναι σε μικρότερη κλίμακα. Οποιοσδήποτε σχεδόν μπορεί να δουλέψει με το ανθρακόνημα και να φτιάξει τις δικές του κατασκευές και δεν χρειάζεται να βασίζεται αποκλειστικά σε έτοιμους σωλήνες από μεγάλες και γνωστές εταιρίες του χώρου.

Η πρώτη ύλη του ανθρακονήματος είναι από την Κίνα. Οι ανθρακονημάτινες ίνες είναι φτιαγμένες συνήθως από ένα υλικό το οποίο ονομάζεται πολυακρυλονιτρίλιο (ΡΑΝ). Το υλικό αυτό ψήνεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, όπου και καίγονται όλα τα μη-ανθρακικά υλικά και μένουν μόνο πολύ λεπτές και μακριές ίνες. Όσο περισσότερο επεξεργάζεται αυτό το υλικό, τόσο αυξάνεται η ακαμψία του. Πρόκειται για διαδικασίες αρκετά περίπλοκες όπου μόνο μερικές εταιρίες παγκοσμίως μπορούν να πραγματοποιήσουν ώστε να παράξουν το ανθρακόνημα ως πρώτη ύλη. Το 2010 σύμφωνα με μια έρευνα του Υπουργείου Ενέργειας των Η.Π.Α. περισσότερο από το 90% της πρώτης ύλης ανθρακονήματος παγκοσμίως προέρχεται από μόλις έξι εταιρίες. Toray, Toho Tenax, Mitsubishi Rayon, Zoltek, Hexcel, και Cytec, με την Toray, Toho, και την Μitsubishi να καλύπτουν περίπου τα 2/3 της παγκόσμιας ζήτησης. Οι Zoltek, Hexcel, και Cytec εδράζονται στις Ηνωμένες Πολιτείες και παράγουν λιγότερο από το 1/3 της πρώτης ύλης παγκοσμίως.

carbon fibre sheet
Υπάρχουν πολλές ποιότητες ανθρακονήματος
. Έρχεται είτε ως ακατέργαστο νήμα, είτε ως φύλλο (πλεγμένα νήματα), είτε σε μικρά κομμάτια ιμαντών είτε σε θρύμματα. Τα θρύμματα χρησιμοποιούνται σε προϊόντα όπως τα πετάλια, ενώ τα φύλλα είναι πολύ κοινά στα πλαίσια των ποδηλάτων. Όταν λέμε φύλλα εννοούμε πολλές ίνες πλεγμένες οι οποίες έρχονται σε καρούλια. Το ακατέργαστο νήμα είναι πολύ σπάνιο στην ποδηλατική βιομηχανία, ενώ οι εταιρίες που διαθέτουν την τεχνογνωσία και μπορούν να δουλέψουν με το ακατέργαστο νήμα είναι πραγματικά ελάχιστες.

Το ανθρακόνημα ως υλικό είναι το μισό στην κατασκευή. Μπορεί να έχουμε συνηθίσει να το λέμε ως ανθρακόνημα, αλλά κανονικά θα έπρεπε να το λέμε ως σύνθετο ανθρακόνημα καθώς δεν είναι το μόνο υλικό που χρησιμοποιείται στις κατασκευές. Αυτό συμβαίνει διότι οι «μαγικές» ιδιότητες που ξέρουμε προέρχονται από την ένωση του ανθρακονήματος με ειδικές εποξικές ρητίνες ώστε να μπορεί το ανθρακόνημα να διατηρήσει τις ιδιότητες του καθώς είναι πολύ επιρρεπές σε ραγίσματα και σπάσιμο καθώς είναι πολύ εύθραυστο πριν επεξεργαστεί. Η εποξική ρητίνη τοποθετείται στα φύλλα του ανθρακονήματος πριν αυτά μπούνε στο καλούπι και το τελικό αποτέλεσμα είναι ένα σύνθετο υλικό. Το μεγαλύτερο ποσοστό ανθρακονημάτων που χρησιμοποιείται στην ποδηλατική βιομηχανία έρχεται εμποτισμένο με εποξική ρητίνη και ονομάζεται «pre-preg». Η ρητίνη εφαρμόζεται για δύο λόγους. Αρχικά, κρατάει το ανθρακόνημα δεμένο -την πλέξη των ινών σε κάθε φύλλο- και τις διαφορετικές στρώσεις φύλλων μεταξύ τους. Δεύτερον, προσθέτει ανθεκτικότητα και αντοχή που είναι πολύ κρίσιμα. Η εποξική ρητίνη στην ουσία είναι ένα πλαστικό το οποίο παραμορφώνεται κατά τις συγκρούσεις ώστε να απορροφάει μέρος της ενέργειας χωρίς να αφήνει τις ίνες του ανθρακονήματος να διαχωριστούν.

Καμία εταιρία δεν θα σας πει τι ποιότητας υλικό χρησιμοποιεί. Κάθε εταιρία έχει βαπτίσει το ανθρακόνημα που χρησιμοποιεί ως το καλύτερο που υπάρχει, με τα πιο εξωτικά χαρακτηριστικά, αλλά καμιά σχέση δεν έχουν τα όσα λένε με την πραγματική σκληρότητα του ανθρακονήματος που χρησιμοποιήθηκε. Ναι, το ανθρακόνημα ξεχωρίζει βάση της σκληρότητας του και κατηγοριοποιείται βάση ενός συντελεστή ελαστικότητας ή έναν συντελεστή παραμόρφωσης. Για τα ανθρακονήματα αυτοί οι συντελεστές έχουν τεθεί από το JCMA (Japan Carbon Fiber Manufacturers Association). Το μεγαλύτερο ποσοστό από το ανθρακόνημα που χρησιμοποιείται στην ποδηλατική βιομηχανία έχει στάνταρ ή ενδιάμεσο συντελεστή σκληρότητας. Σε μερικά πιο ακριβά πλαίσια τοποθετούνται μόνο ακριβότερες ποιότητες ανθρακονήματος. Δεν μπορούν όμως για λόγους marketing να αναφέρουν πως το ανθρακόνημα που χρησιμοποιούν είναι το «κλασικό» οπότε και το βαπτίζουν με δικά τους ονόματα ώστε να είναι πιο ελκυστικό στον καταναλωτή.

carbon bicycleΠρόκειται για ένα μείγμα διαφόρων ανθρακονημάτων. Ένα καλό πλαίσιο δεν έχει φτιαχτεί μόνο από μια ποιότητα ανθρακόνημα αλλά έχουν χρησιμοποιηθεί αρκετές διαφορετικές ποιότητες σε διαφορετικά σημεία του πλαισίου. Το πολύ καλής ποιότητας ανθρακόνημα -το οποίο είναι και πάρα πολύ ακριβό- χρησιμοποιείται με φειδώ σε πολύ κομβικά σημεία όπως είναι ο διαγώνιος σωλήνας, η μεσαία τριβή και στα chain stays ώστε να μην υπάρχουν απώλειες κατά το πεταλάρισμα αλλά και για να γίνει το πλαίσιο πιο άκαμπτο. Στα υπόλοιπα σημεία του πλαισίου υπάρχει μια μίξη του «απλού» ανθρακονήματος και του ενδιάμεσου ώστε να προσδώσουν στο πλαίσιο τα χαρακτηριστικά που θέλουν (αντοχή, απόδοση, ποιότητα κύλισης και γενικά τα χαρακτηριστικά για τα οποία είναι γνωστά τα ανθρακονημάτινα πλαίσια.)

Τα «μαγικά» γίνονται κατά το στρώσιμο των φύλλων -και εδώ είναι που ανεβαίνει πολύ η τιμή. Το ανθρακόνημα είναι ίσως το καλύτερο υλικό που υπάρχει για τα πλαίσια των ποδηλάτων για δύο κυρίως λόγους. Αρχικά είναι πολύ πιο άκαμπτο, πιο σκληρό και πολύ πιο ελαφρύ από κάθε άλλο υλικό. Δεύτερον, σε αντίθεση με τα μέταλλα, η σκληρότητα του ανθρακονήματος είναι ‘διαχειρίσιμη’.  Η σκληρότητα του εμφανίζεται προς συγκεκριμένες κατευθύνσεις της πλέξης του, οπότε οι κατασκευαστές αναλόγως με τι ιδιότητες και χαρακτηριστικά θέλουν να δώσουν στο πλαίσιο τοποθετούν ανάλογα και τα ανθρακονημάτινα φύλλα στο καλούπι. Αυτό ονομάζεται ανισοτροπία. Τα μέταλλα από την άλλη είναι ισοτροπικά, καθώς εμφανίζουν την ίδια αντοχή και ακαμψία ανεξαρτήτως σημείου ή φοράς.
Οι μηχανικοί χρησιμοποιούν προηγμένα προγράμματα ηλεκτρονικών υπολογιστών τα οποία επεξεργάζονται την carbon headtube steererποιότητα του ανθρακονήματος, την εποξική ρητίνη το σχήμα, το μέγεθος και την προσανατολισμό των φύλλων ακόμη μέχρι και το ακριβές σημείο που θα πρέπει να τοποθετηθούν στο καλούπι. Με αυτόν τον τρόπο βελτιστοποιείται ένα πλαίσιο ποδηλάτου είτε αν προσανατολίζεται στο χαμηλό βάρος, είτε στην μεγάλη ακαμψία. Όλα αυτά όμως έρχονται με πάρα πολύ υψηλό κόστος -στο οποίο αν συνυπολογίσουμε και το υψηλής ποιότητας ανθρακόνημα- καταλαβαίνουμε γιατί το κόστος των πλαισίων είναι αρκετά αλμυρό για τους περισσότερους από εμάς.

Η εμφάνιση είναι απλά διακοσμητική. Η κλασική εμφάνιση που έχει το ανθρακόνημα δεν προσδίδει καθόλου αυξημένα χαρακτηριστικά απόδοσης. Προσθέτει μια μικρή ακαμψία αλλά απώτερος σκοπός του είναι να λειτουργεί ως προστασία προς τις υπόλοιπες στρώσεις. Επίσης είναι τελείως κοσμητικό που μπορεί να δείξει τις ικανότητες του κατασκευαστή, καθώς η ευθυγράμμιση των ινών προϋποθέτει μεγάλη πείρα και δεξιοτεχνία. Ολοένα όμως και περισσότεροι κατασκευαστές ανθρακονημάτινων πλαισίων παραλείπουν την εξωτερική αυτή στρώση και αφήνουν τις υπόλοιπες στρώσεις με τα ακανόνιστα φύλλα να δράσουν ως «διακόσμηση».

Όλα τα ανθρακονημάτινα πλαίσια είναι χειροποίητα. Τον όρο «χειροποίητο» τον έχουμε συνδυάσει με τα μεταλλικά πλαίσια (ατσάλι, τιτάνιο, αλουμίνιο) αλλά κάθε ανθρακονημάτινο προϊόν είναι φτιαγμένο στο χέρι. Είτε πρόκειται για πλαίσιο, είτε για τροχούς, είτε για πετάλια, είτε για τιμόνι. Κάθε εξάρτημα απαιτεί προσεκτική χειρωνακτική εργασία. Αυτό ισχύει είτε το πλαίσιο είναι μικρής εταιρίας με περιορισμένη παραγωγή είτε μεγάλων ποδηλατικών εταιριών που πουλάνε χιλιάδες ποδήλατα κάθε χρόνο.

Κάθε ανθρακονημάτινο φύλλο κόβεται με ακρίβεια σε ένα μηχάνημα το οποίο ελέγχεται από υπολογιστή αλλά αυτό είναι το μισό μέρος της διαδικασίας παραγωγής. Κάθε προϊόν απαιτεί τοποθέτηση των φύλλων ανθρακονήματος σε ειδικά καλούπια, με συγκεκριμένη φορά, εξαιρετική ακρίβεια και βάση σχεδίου. Σε μικρότερες γραμμές παραγωγής συνήθως ένα άτομο κάνει όλη την διαδικασία, ενώ για μεγαλύτερες παραγωγές κάθε εργάτης τοποθετεί συγκεκριμένα σημεία του πλαισίου. Έπειτα το καλούπι οδηγείτε προς σκλήρυνση. Ακόμη και μετά την σκλήρυνση -όταν το εξάρτημα έχει αφαιρεθεί από το καλούπι, έχει καθαριστεί και λειανθεί απαιτεί αυξημένη προσοχή. Κάθε πλαίσιο περνάει από έμπειρους εργάτες οι οποίοι εξετάζουν προσεκτικά το πλαίσιο για τυχόν προβλήματα, όπως ρυτίδες, σκασίματα, σπασίματα, σημεία όπου δεν έχουν στρωθεί σωστά τα φύλλα τα οποία θα μπορούσαν στο μέλλον να δημιουργήσουν προβλήματα.

cannondale carbon crackΝαι, τα ανθρακονημάτινα πλαίσια μπορούν να επισκευαστούν. Μια κοινή παρανόηση είναι πως τα ανθρακονημάτινα πλαίσια δεν μπορούν να επιδιορθωθούν όταν πάθουν κάποια ζημιά. Μπορεί να επισκευαστεί, όπως μπορούν να επισκευαστούν τα ατσάλινα ή τα αλουμινένια πλαίσια. Βέβαια η διαδικασία είναι αρκετά διαφορετική και απαιτεί ειδικά εργαλεία και γνώσεις. Το κομμάτι που έχει πάθει την ζημιά κόβεται από το πλαίσιο και σε εκείνο το σημείο δημιουργείται μια γέφυρα από νέο υλικό το οποίο σκληραίνει, λειαίνεται και βάφεται ώστε να ταιριάζει με το υπόλοιπο πλαίσιο. Οι έμπειροι επισκευαστές ανθρακονημάτων μπορούν να κάνουν δουλειά με τόση λεπτομέρεια που δεν θα μπορείτε να πείτε αν είχε ή όχι πρόβλημα το σημείο!
Αν και κυκλοφορούν στο εμπόριο μερικά κιτ επισκευής ανθρακονημάτινων εξαρτημάτων -τα περισσότερα από τα οποία προορίζονται για επισκευές καγιάκ- η επίσκεψή σας σε κάποιον έμπειρο επισκευαστή ανθρακονημάτων είναι η καλύτερη λύση που έχετε. Τα πλαίσια των ποδηλάτων είναι αρκετά περίπλοκα, έχουν διαμορφώσεις που θα πρέπει να δεχτούν υψηλές δυνάμεις, ή θα πρέπει να έχουν την δυνατότητα παραμόρφωσης ώστε να απορροφούν κραδασμούς. Αν λοιπόν το ανθρακονημάτινο πλαίσιο σας έχει πάθει κάποια ζημιά, δεν θα πρέπει να επιχειρήσετε να το επισκευάσετε μόνοι σας.

carbon repairΕίναι πολύ εύκολο να βγούνε αντίγραφα «μαΐμού». Η ραγδαία αύξηση του ανθρακονήματος επέτρεψε και μια έξαρση σε διαφορετικά σχέδια ποδηλάτων, τα οποία μπορούν πλέον να ξεχωρίζουν μόνο και μόνο από το σχήμα τους. Η διαφορετικότητα αυτή των πλαισίων όμως, τα κάνει και αρκετά εύκολα να αντιγραφούν από τρίτους. Δεν υπάρχει πιο απλό πράγμα, από το να δημιουργήσει κάποιος ένα καλούπι από ένα ολοκληρωμένο ποδήλατο -το καλούπι μπορεί να δημιουργηθεί ακόμη και από φωτογραφίες. Η στρώση όμως των φύλλων, η ποιότητα, η μέθοδος κατασκευής και σκλήρυνσης, η ρητίνη που θα χρησιμοποιηθεί και η ποσότητα αυτής είναι όλα διαφορετικά σε σχέση με το πρωτότυπο. Αρκετοί απομιμητές υπάρχουν και κανένας τους δεν ακολουθάει τις εξεζητημένες διαδικασίες παραγωγής με αποτέλεσμα το «μαϊμού» πλαίσιο να μην παρέχει την παραμικρή ασφάλεια στον χρήστη, καθώς μπορεί να σπάσει ανά πάσα ώρα και στιγμή.

Αν ακόμη φοβάστε τα ανθρακονημάτινα πλαίσια, δείτε και αυτό!

Previous Article

Ο Chris Akrigg επιστρέφει με νέο -ακόμη πιο εντυπωσιακό- βίντεο! (video)

Next Article

Προβλήματα και προβληματισμοί ενός αρχάριου!

Μπορεί επίσης να σας αρέσει

Σχόλια