Technické okienko: Čo to je ten karbón?

Doba posledných desaťročí svedčí o (ne) zastaviteľnom rozvoji v technických zručnostiach, vďaka ktorým výrobcovia uskutočňujú naše predstavy. S tým úzko súvisí aj materiál, ako ich neodmysliteľný základný prvok.

Samozrejme, ak sa bavíme o karbóne, presnejšie o uhlíkových vláknach, ich prvotným využitím nebol cyklistický priemysel. Avšak, ako každý nový objav, aj tento sa postupne rozšíril do požadovaných odvetví. Nižšia hmotnosť a vyššia tuhosť voči hliníku hrá karbónu do kariet, avšak jeho komplikovaná, ba až priam nedosiahnuteľná recyklácia, sa stavia proti - no a samozrejme aj stále vyššia cena. Akú cestu prejde tento „karbón“, kým sa v podobe bicyklov a ich komponentov dostane k nám?

Od ropy k uhlíkovým vláknam

Výroba uhlíkových vlákien začína ropou. Jej spracovaním sa získavajú akrylové vlákna, ktoré sú ďalej upravované. V špeciálnych peciach sa tieto vlákna zahrievajú na teploty prevyšujúce 1 000°C, čím sa za neprístupnosti kyslíka odstraňujú nežiadúce ne-uhlíkové častice. Takto spracované vlákna však nedisponujú dostatočnou priľnavosťou s epoxidmi, ktoré sú kľúčové pri tvarovaní karbónových rámov. Za pomoci oxidácie sa ich vlastnosti dostanú na úroveň potrebných uhlíkových vlákien. Súčasný počet výrobcov uhlíkových vlákien sa svetovo pohybuje len v necelých dvoch desiatkach. Komplikovaný a priestorovo (finančne) náročný proces vyžaduje vysoké náklady.

Vyrábanie rámov

Spomínané uhlíkové vlákno neprichádza k výrobcom v stave jednotlivých vlákien, akoby názov mohol napovedať. Naopak, už vopred spojené vlákna sú dodávané v podobe plátov namotaných do kompaktných zvitkov. Z nich sa podľa potrebných foriem vyrežú menšie kusy prostredníctvom CNC ovládanej metódy. Popredné firmy spotrebúvajú 180 kusov karbónových plátkov na výrobu cestných rámov, zatiaľ čo pre zjazdové špeciály využívajú až 238. Barcelonská firma UNNO, pre svoj trailový model Dash spotrebuje vyše 400 kusov (navýšenie počtu kusov zvýšilo asi aj cenu, pre samotný rám stanovenú na 5 000 €).

Do vopred tvarovaných foriem, vyrobených z jedného kusu hliníku alebo ocele, ktoré udržiavajú tvar budúceho rámu z vonkajšej strany, so životnosťou končiacou pri popredných výrobcoch po 3 rokoch, sa ukladajú jednotlivé časti vo vopred stanovenom poradí. Nevyhnutným dielom, vymedzujúcim pohyb vlákien smerom dovnútra, sú latexové, plynom vyplnené vaky. Náročnosť vrstvenia do foriem spočíva v pracnosti a ručnom vykonávaní tejto činnosti. Jedna forma zaberie výrobcovi 10 minúť, čo pri šiestich kusoch, do ktorých je rozdelený rám, v súčte dá niečo okolo jednej hodiny. Ukladanie plátkov nie je ľubovoľné, smerovanie vlákien v nich udáva následné vlastnosti rámu – tuhosť alebo pružnosť. 


Specialized pri vytváraní cestného modelu Roubaix, pre dolnú a hornú rámovú trubku, spolu s okolím stredového zloženia, využíva vyššiu mieru E390 uhlíkových vlákien, ktorá vďaka svojej tuhosti pomáha lepšiemu prenosu energie pri šliapaní. Pri ich výrobe nie je rám „vypekaný“ z jedného kusu. Ich uprednostňovaným spôsobom je vytváranie viacerých samostatných častí; hlavovej, hornej, spodnej a sedlovej trubky, horných trubiek zadného trojuholníka, a nakoniec stredového zloženia so spodnými trubkami, na rozdiel od napríklad Cipollini, vyrábajúceho svoje unikátne rámy z jediného kusu. Trek udáva, že aj napriek aplikovaniu viacerých vrstiev, hrúbka „najnabalenejších“ častí po ukončení procesu nepresahuje 2 mm.


Takto vyskladaná forma sa uzavrie, následne sa pripojí k vnútornému vzduchovému vaku prívod plynu, ktorý zaručí správny tvar. Tlak a teplota pôsobiaca na poukladané uhlíkové vlákna ich vzájomne prepojí. Prebytočný epoxid je odstránený obrúsením po vyňatí z formy. Jednotlivé kusy sa spoja podľa požadovaného konceptu prostredníctvom epoxidového lepidla.

Mnohí výrobcovia pomenúvajú svoje „kompozity“ vlastnými a originálnymi názvami, ako napríklad Specialized (Fact), Trek (OCLV), Giant (Advanced Composite). Rozdielnosť tkvie v použití rôznych výrobných procesov materiálu.

(Zdroj fotiek: feltbicycles.com, trekbikes.com, bikerumor.com)