Карбон в роликах

§ 01Что на самом деле делает ботинок

Ботинок ролика ближе к звену трансмиссии, чем к обуви. Его работа — перенести усилие с голени и стопы на раму, ничего не растеряв по дороге. Всё, что ботинок потратил на собственную деформацию, до колёс не дошло.

Отсюда и критерий выбора материала. «Прочность» с «весом» тут ни при чём. Работает удельная жёсткость — сколько жёсткости материал даёт на единицу массы. И второй критерий, менее очевидный: стабильность этой жёсткости. Не уезжает ли она за время сессии, за сезон, за пять лет.

Нагрузок у ботинка две, и устроены они принципиально по-разному. Первая — изгиб: голень давит вперёд на кафКафПо-английски cuff, в каталогах иногда «манжета». Верхняя подвижная часть ботинка, охватывающая голень. Часто из другого материала, чем оболочка — и на этом строится половина маркетинга «карбоновых» моделей., стопа давит вниз на подошву. Вторая — кручение вокруг продольной оси, когда ролик поставлен на ребро. Вторую изучили хуже, в обзорах о ней почти не пишут, а к конструкции она гораздо чувствительнее.

§ 02Торсионная жёсткость: почему она важнее продольной

Когда ролик стоит на ребре, точка контакта колеса с покрытием смещается вбок от вертикали, проходящей через стопу. Вокруг продольной оси ботинка возникает моментКрутящий моментМера вращающего действия силы: сила, умноженная на плечо — расстояние от линии её действия до оси вращения. Одна и та же сила на длинном плече крутит сильнее, поэтому высота ботинка над осью колёс так важна.. Плечо у него — высота стопы над осью колёс, в зависимости от рамы и диаметра колёс это порядка 40–70 мм. Даже небольшое боковое усилие даёт заметный крутящий момент.

Скрутился ботинок — стопа повернулась относительно рамы. Ребро уходит от заданного угла, часть усилия съедает деформация, обратная связь запаздывает. Райдер читает это как «ватность» и неточность; на мягкость это не похоже.

Открытый профиль против замкнутого — здесь вся суть

Сопротивление кручению тонкостенной оболочки описывают две разные формулы. Разница между ними катастрофическая.

Для замкнутого контура работает формула Бредта: J = 4A² / ∮(ds/t), где A — площадь, охваченная средней линией контура. Жёсткость растёт как квадрат площади сечения.

Для открытого контура — того же профиля, разрезанного вдоль, — формула другая: J = Σ(s·t³/3). Площадь сечения в неё не входит вообще. Остаётся толщина стенки в кубе.

Труба Ø60 мм со стенкой 2 мм считается так: замкнутая даёт J ≈ 306 000 мм⁴, та же труба, разрезанная вдоль, — J ≈ 490 мм⁴. Разница примерно в 600 раз.

Где сюда входит материал

Жёсткость на кручение входит в обе формулы произведением G·J, где G — модуль сдвигаМодуль сдвигаОбозначается буквой G. Сопротивление материала перекосу, в отличие от модуля упругости E, отвечающего за растяжение и изгиб. Именно G определяет жёсткость на кручение.. Здесь карбон выигрывает больше, чем в изгибе. Но с одним условием.

Кручение стенки — это чистый сдвиг в её плоскости. А чистый сдвиг эквивалентен растяжению и сжатию под углом ±45° к оси. Значит, на кручение работают только волокна, лежащие под ±45°. Однонаправленный карбон, уложенный вдоль ботинка, в торсионе почти не участвует: он работает на изгиб.

Отсюда прикладной критерий: саржа 2×2Саржа 2×2По-английски twill. Плетение с характерным диагональным рисунком «ёлочкой». Нити реже переламываются, поэтому ткань лучше ложится на сложные изгибы, чем полотняная. Полотняное плетение (plain) стабильнее по размеру, но хуже драпируется., уложенная по диагонали, или явные слои ±45° в укладке — это ботинок, спроектированный под кручение. Однонаправленное волокно вдоль — под продольную жёсткость.

Опубликованных измерений торсионной жёсткости конкретных моделей роликовых ботинок нет ни у одного производителя — ни по карбоновым, ни по пластиковым. Значения G выше выведены из модулей упругости, а не взяты из паспортов.

§ 03Материалы в цифрах

Разрыв между стеклонаполненным полиамидомПолиамидОн же нейлон, в спецификациях PA. Конструкционный полимер, из которого делают жёсткие детали роликов. PA6 и PA66 — самые распространённые марки. Впитывает влагу из воздуха и от этого становится мягче; обозначение PA6-GF30 значит «полиамид-6 с 30 % стекловолокна». и углепластиковым ламинатомЛаминатДеталь из нескольких слоёв ткани или ленты, склеенных смолой. Свойства зависят от того, как ориентированы волокна в каждом слое. — примерно 4-кратный по модулю при почти той же плотности. Против ненаполненного полиамида — 12-кратный. В этом весь физический смысл карбона. Жёсткость на изгиб плоской стенки растёт как E·t³, поэтому нужную жёсткость карбон набирает на стенке 1,5–2 мм там, где пластику нужно 4–5 мм. Тонкая стенка означает, что ботинок садится ближе к стопе.

§ 04Стеклопластик: что такое «дешёвый карбон»

Стеклопластик делают ровно тем же способом, из той же смолы, в той же оснастке. Отличается только волокно — и меняет оно четыре вещи: жёсткость, вес, поведение при ударе и цену. Причём цена меняется гораздо меньше, чем принято думать.

Волокно: цифры

Что из этого следует для ботинка

Расчёт равной жёсткости на изгиб. Жёсткость стенки D = E·t³/12; условие равенства даёт t_с/t_к = (E_к/E_с)^⅓, а отношение масс — (ρ_с/ρ_к)·(E_к/E_с)^⅓. Подставляем два независимых набора данных по ламинатам и получаем: стеклопластиковая стенка должна быть на 40–65 % толще, а ботинок при этом примерно вдвое тяжелее.

Реальность мягче расчёта, и производитель это подтверждает. Bont про свою стеклопластиковую версию: «Carbon and fiberglass are quite similar in stiffness but we need to add 1-2 additional layers of fiberglass in this model… These extra layers absorb more resin making the boot heavier». Bont Противоречия здесь нет: у тонкой оболочки жёсткость складывается из модуля и геометрии — кривизны, рёбер, галтелей, — а стеклянная версия идёт по той же форме.

Отдельная история — электропроводность. Углеволокно проводит ток и электрохимически благородно. В паре с алюминием алюминий становится анодом и корродирует. Справочник рекомендует прямым текстом: поместить между деталями электроизолирующий материал, «например стеклопластик». Corrosionpedia Для ролика это буквально про алюминиевую раму, прикрученную к карбоновому ботинку.

Цена: разница схлопывается по мере передела

Причина схлопывания простая: примерно половину цены препрега составляет смола, а она одинаковая. И техпроцесс тоже одинаковый — стеклопрепрег той же серии идёт на той же эпоксидной системе, с тем же режимом отверждения и в том же автоклаве. Easy Composites

Термоформовка: стекло формуется не быстрее, а иначе

BontDerby WarehouseOur Skates Объяснение есть в самих источниках: карбоновые ботинки используют смолу, которая размягчается при низкой температуре, и это позволяет переформовать всю оболочку; «Fibreglass softens differently and an oven will wreck it». По общему времени до катания карбон быстрее. Писать «стеклопластик формуется за 5 минут феном», умолчав про 24 часа выдержки, — полуправда.

Расхождение: bont.com категорически запрещает духовку для стеклопластика, а Derby Warehouse допускает 85 °C на 5 минут.

§ 05Кейс: почему Trix дешевле Igor

Сперва разрешим спор «карбон или гибрид»

Сайт Seba пишет про Trix просто «carbon fiber». Магазины пишут «carbon and glass fibre composite». Правы обе стороны, и закономерность железная: как только магазин публикует поле «Shell material» в таблице характеристик, а не в рекламном тексте, там стоит гибрид. Шесть независимых источников: «Carbon + Fiber Glass» у Bladeville, InmoveSkates и ProSkatersPlace, «Carbon and Fiberglass» у LocoSkates по Trix 80 Pro и по Trix 310, «карбон, стекловолокно и синтетическая кожа» в русском обзоре. BladevilleInmovePSPLocoLoco 310

То же самое у Igor. Bladeville на FR Igor 2020 указывает «Carbon Fibre / Glass Fibre», SkatePro на Seba Igor 10 и Igor Pro — «Carbon, Fiberglass». BladevilleSkateProSkatePro Pro Материал тот же, что у Trix.

Каф — вот где проходит граница

У Trix каф пластиковый. Это подтверждают три источника, каждый своей формулировкой: «Triangle Plastic cuff», «3-Point Way triangle plastic», «Carbon Fibre Shell and Triangle Plastic Cuff». BladevillePSPShop-Task

Четвёртое доказательство самое красноречивое: LocoSkates на Trix 310 прямо предлагает опцию «customisable to Carbon/Highlight Cuff». Loco Карбоновый каф идёт там платным апгрейдом — значит, штатный не карбоновый. А страница самой запчасти закрывает вопрос окончательно: Seba Carbon Cuff, $150, «Fits: Seba Igor, Seba Trix». Shop-TaskFR Carbon Cuff €149,99

Тот же водораздел проходит по всей линейке Seba: у High Light Carbon Pro каф карбоновый («Cuff is made from carbon as well and provides excellent support»), у просто High Light Carbon — нет. Bladeville

Естественный эксперимент: сколько стоит сам материал

В линейке Seba High Light есть две модели, которые отличаются только материалом оболочки. Рама, колёса, подшипники, лайнер — одинаковые.

Seba HLSeba HL Carbonвитрина линейки

Материал оболочки в чистом виде стоит €240, то есть +67 % к цене конька. Самая надёжная цифра всего раздела.

Разложение разрыва Trix → Igor

Из дельты €250–310 около €230 объясняются чистой стоимостью железа: карбоновый каф и колёса MPC. Остальное — лайнер и премия за pro-модель.

И побочная находка: Trix не был ни карбоновым, ни слаломным

В 2011 году Trix вышел как фитнес и городская модель: «designé pour la randonnée urbaine», колёса 80 / 84 / 90 мм, рамы 243 и 273 мм, цена около €399. Он дополнял уже существовавшую слаломную тройку High / Igor / KSJ — Igor к тому моменту продавался два года. rollerenligneKompakombo

Карбоновой слаломной моделью Trix стал только около 2016–2018: гибридная оболочка, рама Deluxe V2, треугольный каф, ушли 90 мм и рама 273 мм, цена выросла до €549,99. Освободившуюся бюджетную нишу занял Trix 2 на литом PU/PP за €279,99. Сегодня Seba описывает Trix как «a benchmark in carbon slalom skates» — бренд задним числом переписал фитнес-модель в карбоновый эталон. Seba

Где стеклопластик реально играет роль дешёвого карбона

У Bont, в квадах: одна модель, две оболочки, разница только в базе. Hybrid Fiberglass $499 против Hybrid Carbon $579 в кастомной линейке; в стоковой у дилера $169 против $399. Bont FGBont CDerby Warehouse

§ 06Стареет ли пластик — и тот ли это механизм

Пластиковый ботинок со временем действительно охрупчивается. Только механизм не тот, о котором обычно думают, — а от механизма зависят и сроки, и правила хранения.

Вторичная кристаллизация существует, но включается при других температурах. При термоокислении цепи полимераПолимерВещество из очень длинных молекул-цепочек, собранных из повторяющихся звеньев. Пластмассы, резины и смолы — всё это полимеры; свойства задаёт не только состав звена, но и то, как цепи уложены и связаны между собой. рвутся в аморфной фазе, короткие обрывки перекристаллизовываются. Кристалличность растёт, модуль подрастает чуть-чуть, а ударная вязкость обваливается. Для PA6 при 150 °C за 20 часов: кристалличность 28,4 → 33,8 %, ударная вязкость 41,9 → 3,2 (−92 %), удлинение при разрыве 514 → 13 %, модуль сдвинулся всего на 3 %. RSC Adv.Polymers

Настоящий механизм: гидролизГидролизРазрушение полимера водой. У полиуретана на сложных эфирах процесс автокаталитический: продукт распада ускоряет распад, поэтому изделие рассыпается внезапно, а не постепенно. полиуретана

Слабее всего сложноэфирная связь, следом мочевина, крепче всех уретан: сложный эфир ≪ мочевина < уретан. Рвётся сложный эфир — появляется карбоновая кислота, а она разгоняет дальнейший гидролиз. Процесс автокаталитический: чем дальше, тем быстрее. У полиэфирного ПУ такой связи нет, он сопротивляется на порядок лучше. Но обувную промышленность традиционно строят как раз на ПУ со сложными эфирами. Anderson Dev.BASFSafety Jogger

Подтверждено и следствие: ботинок рассыпается внезапно. «The process is slow, soles may break down suddenly when a critical point is reached». До последнего момента изделие выглядит целым. SieviSafety Jogger Сроки — около полутора лет в тропиках, два-три года в умеренном климате. Ускоряют дело тепло и влага, особенно закрытые сырые шкафы.

Второй подтверждённый механизм: полиамид сохнет

Внешних пластификаторов конструкционные полиамиды не содержат. Зато их пластифицирует поглощённая вода. Высыхание работает ровно как выход пластификатора: жёсткость вверх, вязкость вниз.

Два независимых производителя дают одну картину. Эффект, в отличие от гидролизаГидролизРазрушение полимера водой. У полиуретана на сложных эфирах процесс автокаталитический: продукт распада ускоряет распад, поэтому изделие рассыпается внезапно, а не постепенно., обратимый.

§ 07Мороз: рассыпающиеся ботинки и что с карбоном

Полиамид уже хрупкий, мороз лишь дожимает

Температура стеклованияТемпература стеклованияОбозначается Tg. Температура, выше которой полимер из твёрдого стеклообразного состояния переходит в высокоэластичное. У сшитой эпоксидки этот переход обратим и не является плавлением — на нём и построена термоформовка. сухого PA6 — 45–80 °C, у PA66 — 65–90 °C. NETZSCHRhinovo Значит, сухой полиамид стеклуется уже при комнатной температуре. На морозе он не «переходит через Tg» — этот переход он прошёл давно.

BASFEnvalior Самое любопытное в цифрах: на морозе сухой и влажный материал сходятся в одну точку (10 и 10,2). При −30 °C вода перестаёт работать пластификатором, и весь запас вязкости, который влага даёт при +23 °C, исчезает.

Считать надо по образцу с надрезом, и вот почему. На ненадрезанном образце по тесту ASTM D746 DuPont Zytel 101 показывает температуру хрупкости −80 °C. DuPont Противоречия тут нет: реальный ботинок — сплошные концентраторы напряжений. Отверстия под клёпки, кромки, углы, точки крепления рамы. Для них работает надрезанный образец.

Полиуретан — вот где настоящий порог

У TPUСокращения в спецификацияхTPU — термопластичный полиуретан. PA — полиамид (нейлон), PA6-GF30 значит полиамид-6 с 30 % стекловолокна. PP — полипропилен. GFRP — стеклонаполненный пластик, он же стеклопластик. мягкий сегмент стеклуется ниже нуля. BASF даёт такие цифры: сложноэфирные марки — Tg ≈ −20…−10 °C, рабочий минимум около −20 °C; простые эфирные — Tg ≈ −50…−20 °C, минимум около −50 °C. BASFNETZSCH

Что изменилось: ударомодифицированные полиамиды подняли ударную вязкость в 10–15 раз, заплатив за это 20–30 % прочности и жёсткости. Порядок величины подтверждается независимо: Zytel ST801A — 83 кДж/м² против 5,5 у обычного Zytel 101 при +23 °C и 21 против 3 при −40 °C. DuPontnylonplastic

Карбон на морозе

Хрупко-вязкого перехода в диапазоне 0…−30 °C у эпоксидной матрицы нет — переходить попросту не через что. Tg эпоксидных систем 140–200 °C, ближайшая релаксация вниз — около −50 °C. На морозе эпоксид не становится хрупким: он хрупкий всегда, при любой температуре катания. TUHHJ Mater SciNIST

Прочность почти не падает. Эпоксидный углепластик даже при 77 K теряет 2,6 % прочности на растяжение и 12 % на изгиб; углепластик на PEEK при −25 °C теряет 6,5 %. J Reinf PlastSci Rep Тезис «карбон на морозе резко теряет прочность» источники опровергают.

Отдельная поправка: аналогия с хоккеем не работает. В типичном ледовом дворце лёд около −5 °C, воздух +5…+10 °C. Хоккейный ботинок практически никогда не работает при −20 °C. Роликовый на уличном зимнем катании — работает.

§ 08Вес: сколько на самом деле

Вес и голого ботинка, и комплекта, да ещё с указанием размера, из проверенных производителей публикует только Powerslide. FR Skates, Seba и Bont не публикуют веса нигде.

PS NextPS TauSkaMiDanPS Arise

Честная дельта по одной архитектуре: Next 850 г против Tau 720 г = 130 г. С поправкой на размер (Next дан на 1–1,5 размера больше, масса растёт примерно на 2–3 % на размер) чистый вклад материала — примерно 90–110 г на ботинок, около 200 г на пару. Независимая проверка на Seba (§05) даёт ещё меньше: 30 г на ботинок, 18 г на конёк в сборе.

Смена материала ботинка трогает меньше половины массы ролика. Три колеса вместо четырёх или другая рама экономят столько же или больше.

Значимы ли 100 г

Единственные найденные количественные данные пришли из бега, и подтверждены они хорошо: потребление кислорода растёт примерно на 1 % на каждые добавленные 100 г на стопу. Hoogkamer 2016: +100 г на кроссовок = 0,78 % медленнее на 3 км. Franz 2012HoogkamerFront Physiol

Оговорка обязательна: исследований по роликам нет. В беге стопа на каждом шаге разгоняется и тормозится с большой амплитудой; в роликах конёк катится и почти не отрывается от покрытия. Так что 1 % на 100 г для роликов — верхняя граница, а не оценка.

Ловушки в весах, все три подтвердились

• Вес доставки выдают за вес товара. ProSkatersPlace: «FR SL Carbon Boots — 3,0 kg», «Powerslide Next Boot — 4,5 kg» — при реальных 850 г в описании на той же странице.
• Вес комплекта выдают за вес ботинка. Bladeville на странице «Powerslide Tau 90 Boot Only» пишет «only 1350 g for size EU41». Это вес комплектного ролика; голый ботинок — 720 г. Ошибка почти вдвое.
• Вес без размера и без указания, что взвешено. SkatePro на FR1 80: «58,98 oz» — ни размера, ни пояснения. Micro для Delta Force заявляет «4,0 кг», и это почти наверняка транспортный вес упаковки.

§ 09Абразив, удар и почему карбона нет в агрессиве

Волокно ухудшает абразивную стойкость

Углепластик изнашивается эрозионно в 3–5 раз быстрее, чем та же эпоксидная смола без наполнения. «Erosion rates for composites were about 3~5 times higher than that for the neat epoxy». MDPI LubricantsPMC

Причина в том, как материал сдаётся. Чистая эпоксидка при эрозииЭрозияРазрушение поверхности потоком твёрдых частиц — песка, крошки, пыли. В отличие от простого истирания, здесь материал уносится ударами отдельных частиц, и хрупкие материалы страдают сильнее пластичных. течёт пластично, композит колется хрупко. Волокна длинные и тонкие, поперёк ломаются легко, а после разрушения уносятся кусками с острыми краями — то есть объёмной потерей материала.

Последовательность разрушения при трении об абразив

1. Снос матрицы. Смола на поверхности изнашивается первой, образуя плёнку переноса из собственного дебриса.
2. Обнажение волокна. Плёнка перестаёт держать сдвиг, волокно выходит на поверхность.
3. Хрупкий облом волокна. Волокно твёрдое, и обламывается оно внезапно. Обломки дальше работают как свободный абразив — третье тело в зоне контакта.
4. Расслоение. Необратимое разрушение границы волокно/смола, дальше идёт delamination wear.

Именно это в быту называют «карбон растрёпывается»: сначала сходит глянец смолы, потом ткань начинает мохриться, потом слоится.

Сравнение с ПУ и полиамидом — данные противоречивы

Производители ПУ утверждают «в 10 раз лучше всех по истиранию». Plan Tech Независимый справочник для чистых материалов утверждает прямо обратное: «Epoxy has a higher abrasion resistance than other polymers, such as polyurethane», — и отдельно хвалит полиамид. SpecialChem

BVID: повреждение, которого не видно

Слабое звено углепластика — межслойная прочность. Термин пришёл из авиации: barely visible impact damage. Низкоэнергетический удар оставляет на поверхности едва заметный след, а внутри создаёт обширное расслоение. «The visible damage may be much smaller than the actual damaged area hidden inside the structure». Остаточная прочность при этом уже снижена, особенно на сжатие. EUROAVIAMDPI Fibers

Для агрессива это ровно тот сценарий, ради которого термин и придуман: приземление с недокрутом, удар о край перила. Ботинок визуально цел, а следующий удар приходится по уже повреждённой зоне.

Карбоновые агрессивные ролики существуют — но грайндит у них пластик

• USD Carbon. Композитный ботинок, причём состав у трёх источников описан по-разному: «100 % carbon fiber and kevlar» / «Carbon, Fiberglass» / «Kevlar, Carbon, Basalt fiber, Leather». PowerslideSkateProSkatePro FM А соул-плейтыСоул-плейтПластина в агрессивных роликах, которой скользят по перилам и граням. Расходник: изнашивается и меняется отдельно от ботинка. к нему — литой стеклонаполненный пластик, €26,99, расходник. Powerslide
• Seba CJ Carbon. «Premium Carbon Fibre Shell», €440–679. И в том же описании: «The soul plate has been adjusted to accommodate common wear and tear points, adding thicker plastic in these areas». LocoSkatesBladeville

Два независимых бренда пришли к одному решению: карбон несёт жёсткость, а истирание принимает на себя сменная деталь износа из дешёвого литого пластика — отделённая от силовой оболочки и меняющаяся отвёрткой. Ламинат так заменить нельзя.

А «Carbon Free» у USD означает буквально «без карбона». Не экологию. Это удешевлённая версия USD Carbon с тем же шейпом, но оболочкой из стеклонаполненного пластика. Powerslide в спеке: «Glass-fiber reinforced plastic». Rollerwarehouse прямым текстом: «instead of carbon fiber, the shell is made out of their new plastic formula». PowerslideRollerwarehouse

Ремонтопригодность

Треснувший углепластик чинится: зачистка абразивом 80–120 grit, укладка новых слоёв на эпоксидной смоле мокрым способом или под вакуумом, отверждение 24–48 ч при комнатной температуре. NitProScopione Оба источника разводят косметический и структурный ремонт, а результат формулируют как «can regain most of its original strength» — то есть не 100 %.

§ 10Термоформовка: что происходит с ботинком при нагреве

Выше Tg отверждённая эпоксидная матрица не плавится. Она переходит в высокоэластичное состояние: модуль резко падает, а при охлаждении всё возвращается обратно. Сшитая структура плавиться не может в принципе. Fiber Optic CenterMeridian

Значит, «термоформуемый карбон» — это не переформовка волокна и не переплавление матрицы. Смолу греют чуть выше её Tg, деформируют на 1–2 мм и фиксируют геометрию при остывании.

Общий коридор через все бренды: 60–110 °C, чаще 80–90 °C.

Почему это безопасно

На заводе эпоксидный препрегПрепрегТкань, заранее пропитанная смолой на заводе, с точно выдержанной долей связующего. Хранится в холодильнике, отверждается по паспортному циклу. Даёт повторяемость, но лишает производителя возможности настраивать смолу под себя. отверждают при 135–180 °C (HexPly M81: 135 °C / 180 мин при 7 бар, постотверждение 170 °C / 60 мин). Hexcel Потребительская термоформовка идёт при 60–110 °C. Между этими двумя режимами — запас в десятки градусов, поэтому нагрев не расформовывает деталь.

§ 11Как физически делают карбоновый ботинок

Обувной композит делают не так, как любую другую углепластиковую деталь: ботинок формуют не в матрице, а на позитивной колодкеКолодкаПо-английски last. Позитивная болванка в форме стопы, по которой строят обувь. В кастоме её делают под конкретную ногу по слепку или 3D-скану. — болванке в форме стопы. Материал выкладывают снаружи по ней, начиная с внутреннего слоя. Отсюда термин Bont «inside out».BontBike Hugger

1. Делают колодку

   Пластиковую болванку отливают примерно по размеру стопы, зажимают в копировальный или ЧПУ-станок и обтачивают по эталону. Носок и пятку отпиливают и дошлифовывают вручную. Есть и другие пути: выточить из дерева, отлить полой из алюминия в песчаной форме, напечатать на 3D-принтере. Shoemakers Academy

   Для печатных колодок есть проверенный режим: сопло 0,4 мм, слой 0,25 мм, заполнение 50 %, температура печати 205–250 °C. И жёсткое ограничение: из трёх испытанных пластиков цикл 120 °C / 30 минут пережил только ABS, PLA и PETG размягчились. MATEC Это и задаёт верхний потолок режима отверждения: колодка не должна поплыть раньше смолы.

   У Bont колодки пластиковые, и свои они ведут с 1975 года. Bont

2. Снимают мерки со стопы

   Уровень 1, обвод на бумаге. Фирменную сетку печатают с нулевым масштабированием и линейкой проверяют, что печатный размер совпал. Клиент снимает обувь и носки, ставит стопу к краю листа, встаёт на обе ноги и переносит вес на переднюю часть стопы. Обводят тонкой ручкой, держа её строго вертикально. Дальше линейкой отмечают самую длинную и самую широкую точку с четырёх сторон, вписывают в поля сетки и фотографируют строго сверху вниз. BontRocket7

   Уровень 2, слепок. Клиент вдавливает стопы в пенные блоки Bio-Foam и надевает molding socks; процедуру ведут по видеосвязи, она занимает 20–30 минут. Из присланных слепков отливают гипсовые формы. Rocket7 Simmons Rana описывает то же самое: «create a mold of your feet… From this mold, we produce an exact replica last». Simmons Rana

   Уровень 3, 3D-скан. Специалист обходит стопу с iPad'ом секунд за 15, файл уходит к изготовителю колодок. Дальше идёт цифровая правка: поверхность сглаживают, в пятке добавляют объём под ахиллово сухожилие, где-то оставляют зазор, где-то сажают плотнее. «Раньше это был день ручной работы, теперь час в цифре». Готовый файл уходит на производство колодки, весь цикл — 6 недель. Cadomotus

3. Кроят ткань

   Углеткань не ложится на двойную кривизну сама. Подходов два. Первый — снять развёртку: ботинок или колодку обклеивают малярным скотчем и аккуратно снимают его целиком, получая плоскую выкройку трёхмерной формы. DIY-проект Второй, промышленный: выкладывают одну плоскую монолитную выкройку, где волокна уже уложены в нужных ориентациях в нужных местах, а затем складывают её в трёхмерную преформу и скрепляют саму с собой. Толщина преформы 0,55–10 мм. патент US 2024/0286369

   Чтобы кромка не осыпалась, ткань перед раскроем стабилизируют аэрозольным эпоксидным клеем: лёгкий равномерный туман с расстояния около 30 см. Производитель состава оговаривается — стабилизация снижает драпируемость, на сложную кривизну обработанная ткань ложится хуже. Easy Composites

4. Выкладывают пакет «наизнанку» по колодке

   На колодку натягивают внутренний лайнер. По нему ламинируют карбон, заворачивая ткань с подошвы вверх на борта: пяточная чаша выходит заодно с подошвой, а опора плавно переходит в верх. Каждый слой приклеивается или пришивается к предыдущему, и ботинок становится единой деталью. BontBike Hugger

   Пакет гибридный. Однонаправленные ленты кладут по силовым направлениям, ткань полотняного плетения 3K — как оболочку. «The fibers are hand laid in the matrix according to the strain they will have to bear». BontBont Z

   Смолу мешают на месте: установка дозирует смолу и отвердитель, замеряя температуру и влажность воздуха в цеху и корректируя пропорцию. Это мокрая выкладкаМокрая укладкаСмолу наносят кистью или валиком на каждый слой ткани прямо в процессе выкладки. Дешевле препрега, но доля волокна ниже (40–55 % против 55–65 %) и сильнее зависит от рук исполнителя., а не препрегПрепрегТкань, заранее пропитанная смолой на заводе, с точно выдержанной долей связующего. Хранится в холодильнике, отверждается по паспортному циклу. Даёт повторяемость, но лишает производителя возможности настраивать смолу под себя.. Отказ от препрега Bont объясняет так: с готовым препрегом нельзя самому настраивать формуемость смолы. Bont

5. Обжимают до отверждения

   Вакуумный мешокВакуумный пакетНабор слоёв поверх детали: отрывная ткань (peel ply), впитывающий слой (bleeder) для отвода лишней смолы, разделительная плёнка, дышащий слой (breather) для равномерной откачки и плёнка мешка с герметизирующим жгутом. упирается в одну атмосферу: он давит разницей давлений, а больше атмосферного взять неоткуда. Bont заявляет, что его pressure wrapping даёт четыре атмосферы и «removes more excess resin than any other carbon lay-up technique». Bont

   Чем именно обматывают, Bont не раскрывает. Стандартный инструмент для такой задачи — термоусадочная лента: полиэфирная плёнка толщиной 46 мкм, усадка до 20 %, усаживается за 20 минут нагрева, держит цикл до 204 °C. Наматывают её с 50-процентным нахлёстом при умеренном натяге 5–8 фунтов, и по мере нагрева она сама наращивает давление. После отверждения ленту просто разматывают — она с антиадгезионным покрытием. Fibre GlastDunstone

   В коньках применяют и другой путь: внутрь преформы вставляют надувной пузырь или пуансон, всю сборку ставят в алюминиевую матрицу и прижимают материал изнутри наружу. патент CA2888420патент US 2024/0286369

6. Отверждают

   Смолу подбирают намеренно низкотемпературную: «Our resin softens at just 60 °C, which is the lowest in the industry». Bont Отсюда прямое ограничение: такой ботинок физически нельзя отверждать высокотемпературным препрег-циклом на 120–180 °C, иначе пропадёт термоформуемость под ногу клиента.

   Точный заводской режим не публикует никто. Для калибровки — типовой цикл эпоксида мокрой выкладки: гелеобразование 8,5–10,5 ч, съём с оснастки через 20–30 ч, постотверждение 24 ч при комнатной плюс 6 ч при 60 °C; итоговая теплостойкость 82–88 °C. Easy Composites

7. Снимают с колодки

   Тут вылезает неочевидная проблема: цельную колодку из готовой обуви вынуть нельзя. Практикующий обувщик заказал цельные колодки и не смог их извлечь ни крюком, ни отвёрткой (сломалась), ни высверливанием каналов, ни фаркопом автомобиля — в итоге колодки распилили. Поэтому в обуви работают шарнирными колодками или колодками со съёмным клином, а перед натяжкой щедро сыплют тальк. Secret Cobbler Как эту задачу решают конкретно в карбоновых ботинках, публично не описано.

8. Обрезают и сверлят

   Ручной инструмент: обычные абразивные отрезные диски по металлу режут, но быстро съедаются — дольше служит алмазный отрезной диск вроде плиточного. Полотно лобзика по металлу выгорает примерно за метр реза, специальное карбоновое даёт вдесятеро больше. Мокрая пила режет чисто и не пылит. Elevated Materials

   На ЧПУ берут фрезы down-cut для чистого верха или compression для сквозного реза, стартуют с 18 000–20 000 об/мин при подаче 1000–1500 мм/мин и снимают по 0,5 мм за проход, в несколько лёгких проходов. Вытяжной башмак ставят прямо в зону реза — иначе токопроводящая пыль коротит электронику станка. Респиратор P100 обязателен. ToolsToday

   Вентиляционные отверстия Bont пробивает вручную насквозь через верх и лайнер, а не сверлит. Люверсы ставит с крупной головкой, чтобы давление шнура расходилось по большей площади. BontBont Z

9. Интегрируют закладные под раму

   Самый интересный узел, и по нему есть редкая конкретика. Алюминиевые монтажные блоки из сплава 7075 со стальной гайкой внутри укладывают в пакет карбона до отверждения. Слои ткани заворачивают вокруг них сверху и с боков, заанкеривая, а нижнюю плоскость блока оставляют открытой — «exposed, meaning they are not covered with carbon on the sole side». CadomotusCadomotus Ci1Bont

   Смысл в том, что между рамой и закладной не остаётся прослойки смолы, которая мялась бы при затяжке. Резьбу несёт сталь, а не карбон. Винты сажают на резьбовой фиксатор, чтобы не откручивались на гонке. Cadomotus называет анкеровку блоков «a precision job for the carbon lamination specialist».

10. Собирают верх

    Здесь цельная конструкция расходится с составной принципиально: строчка несёт нагрузку, а не украшает. Наружную кожу пришивают к антирастяжному слою, который вклеен прямо в карбон. Цепочка нагрузки при затяжке шнуровки: шнур → люверс → наружная кожа → строчка → антирастяжной слой → клеевое соединение → карбоновая оболочка. Мягкого промежуточного звена нет, поэтому ботинок не разнашивается со временем. У типичных двухсоставных ботинок, по формулировке Bont, «much of the stitching is cosmetic and does not contribute to structure». BontBont

    Верх приклеивают и пришивают к ботинку, ставят каф, застёжки, лайнер. Показательная деталь: даже при промышленно отформованной оболочке верх натягивают на колодку вручную — Powerslide так и пишет, «hand lasted». Powerslide

11. Контролируют

    Bont заявляет 16 стадий контроля, но их содержание не раскрывает нигде. Bont Своей практики контроля у обувных композитов нет — методы заимствованы из авиации.

    Из общей композитной практики к ботинку применимы два метода. Осмотр под скользящим углом к свету ловит складки, мостики, поверхностную пористость и следы удара. Простукивание монеткой или молоточком: звонкий металлический звук — норма, глухой «thud» — расслоение. Оговорка существенная: метод работает только в ламинатах тоньше 3 мм — а оболочка ботинка как раз такая. Ультразвук требует контакта через жидкость и доступа с двух сторон. Общий вывод отрасли: «no one NDI method can do it all». CompositesWorldAviation Pros

Второй путь: компрессионное формование

Powerslide пишет «compression molded carbon composite» — схема принципиально другая. PowerslideInline Warehouse Плоскую преформу собирают отдельно. Между слоями откачивают воздух под полным вакуумом на 30–60 минут, прогревают около минуты до 60–70 °C, закладывают в нагретую стальную форму из двух половин — женской полости и мужского пуансона. Дальше пресс смыкается по заданной программе скорости и давления.

CFRP T-StarCompositesWorldMacrodyne

Отдельно: «кованый» карбон

Vaypor VII заявлен с «forged carbon technology». Исходная технология Lamborghini: рубленый ровингЖгут и счёт KОн же ровинг. Жгут — пучок элементарных волокон. «3K» значит 3000 филаментов в жгуте, «12K» — 12 000. Диаметр одного филамента 5–10 микрон. Чем толще жгут, тем дешевле ткань и грубее рисунок. длиной 25,4 мм, хаотично распределённый в мат; 53 % волокна по массе; винилэфирная смола; 132–160 °C; давление 69–103 бара; цикл 3–5 минут. Прочность 246 МПа, модуль 33,8 ГПа против 41,4 ГПа у квазиизотропного препрегового ламината — то есть слабее. Зато материал нечувствителен к надрезу: прочность с отверстием практически равна прочности без него. Feraboli & GascoCFSMC Bont не публикует ни длину жгута, ни давление, ни долю волокна, поэтому термин у него остаётся маркетинговым.

§ 12Ткань: что именно кладут в ботинок

«Карбон» — не материал, а семейство. Между дешёвой и дорогой углетканью прочность при одинаковой массе различается вдвое, и на ценнике это никак не отражается. Дальше — разбор того, из чего вообще собирается слово «карбон».

Сначала главное: без доли волокна цифры не значат ничего

Одна и та же ткань в разных процессах даёт разный материал. Объёмная доля волокнаОбъёмная доля волокнаОбозначается Vf. Сколько в готовом ламинате волокна, а сколько смолы. Главный скрытый параметр: одна и та же ткань даёт 20–40 % при ручной укладке и 55–65 % в препреге, то есть вдвое разный материал. — сколько в готовом ламинате волокна, а сколько смолы — меняется по процессу вдвое.

Отсюда следствие, которое понадобится в §11: ручная выкладка Bont по определению даёт меньше волокна на единицу объёма, чем препрег. Bont меняет это на термоформуемость и сам признаёт: «конкуренты используют предварительно пропитанный карбон, который даёт ограниченные возможности формования». Bont

Формы поставки: чем ткань не единственный вариант

Sky CompositesEasy Composites UDACPEC CSMFibre Glast

Плетения: чем они отличаются по существу

SP GuideCompositesWorldSollerDragonPlate Формула сатина простая: 4HS = 3 над и 1 под, 5HS = 4 над и 1 под, 8HS = 7 над и 1 под.

И вот цифры, ради которых весь раздел

Единственное найденное исследование, где извитостьИзвитостьПо-английски crimp. Волнистость нити в тканом полотне: нить то ныряет под перпендикулярную, то выходит поверх. При нагрузке она сперва распрямляется и только потом начинает работать. Чем выше извитость, тем ниже прочность и модуль ламината. и механика измерены на одном и том же волокне и одной смоле:

PMC 7751954

Счёт жгута: что стоит за буквой K

K — тысяча филаментов в жгуте. 3K — три тысячи, 12K — двенадцать. Диаметр одного филамента 5–7 микрон. FibermaxNitProJota

T300T700ST800SToray yarn table

Чем толще жгут, тем тяжелее и толще ткань, тем хуже она драпируется и тем грубее рисунок: 3K дают 200–245 г/м², 12K — 300–600, 24K — 600–1000, 50K — до 1640. Sky CompositesEasy Composites И это прямо видно в цене изделия. Редкий случай, когда производитель сам называет цифру: Bont пишет, что 12K plain «не такой прочный, как 3K plain, и в результате цена примерно на 20 % дешевле». Bont

Вуаль: почему карбон выглядит гладким

Поверхностная вуальВуальПо-английски surfacing veil. Сверхлёгкий нетканый слой 7–8 г/м² поверх армирования. Маскирует фактуру ткани под ним и создаёт смоляной барьерный слой. Прочности не даёт вообще — именно из-за неё «карбон» выглядит гладким. — это 7–8 г/м² при толщине 0,05–0,12 мм. Fibre Glast формулирует её роль прямо: «не предназначена для несущих функций». Fibre GlastCastro

Задача вуали — маскировать фактуру тяжёлого армирования под ней (эффект print-through) и создавать смоляно-богатый барьерный слой против влаги и УФ. Именно из-за неё «карбон» выглядит ровным, чёрным и глубоким. Массы она почти не добавляет, прочности не даёт вообще.

Замасливатель: невидимый параметр, который решает

На волокно при формовании наносят аппретЗамасливательОн же аппрет, по-английски sizing. Покрытие 0,2–1,0 % по массе, наносимое на волокно при формовании. Создаёт химический мостик к конкретному семейству смол; при несовместимости волокно просто не сцепляется с матрицей. — тонкое покрытие, которое строит химический мостик к конкретному семейству смол. Его 0,2–1,0 % по массе, и он указан прямо в маркировке жгута.

Toray T300T800SHexcel IM7

Что бывает при несовместимости, лучше всего видно на мате из рубленого стекла: стандартный эмульсионный мат несовместим с эпоксидом — его связующее растворяется стиролом, которого в эпоксиде нет, и мат просто не пропитывается. Для эпоксида нужен мат на порошковом связующем. ZS FiberglassZeYuSen

Что реально стоит в ботинках

Bont — единственный производитель из проверенных, кто раскрывает архитектуру ткани. Остальные ограничиваются словом «carbon».

• 3K полотняное как база: «плотно тканый карбон, обычно используемый в авиационной промышленности». Bont ZRacer Carbon
• Однонаправленный по направлениям нагрузки: «мы укладываем карбон в выбранном направлении». Bont ZPatriot V2
• 12K полотняное в бюджетных: «более дешёвая форма карбона», минус 20 % к цене. Bont ZPatriot V2
• 10 слоёв карбона Toray вокруг лодыжки для дополнительной поддержки. Bont ZLong Track Z
• И честная оговорка от самого Bont: у Long Track Z «база сделана с 85 % карбона». Bont Что за остальные 15 %, не сказано.

Cadomotus называет поставщика и тип: карбон Toray, «тканый карбон, очень легко ламинируется». CadomotusCadomotus blog А Bont Slipstream описан как «карбоновое переплетение с серебряной нитью» — то есть декоративная гибридная нить прямо в структуре ткани. Bont

Отдельно про TFP, укладку волокна по траектории. Это вышивка жгута по подложке, и патент на композитную оболочку конька прямо противопоставляет её ткани: TFP «ориентирует волокна прямо, в одной плоскости, в отличие от традиционной ткани, где перекрытие волокон создаёт зигзагообразную ориентацию». патент US 2024/0286369 То есть индустрия знает про проблему извитости и умеет её обходить. Просто это дороже.

§ 13История: от Union Carbide до слалома

Материал

• 1958 — Роджер Бэкон, Union Carbide, Parma Technical Center, Огайо. Первые высокопрочные углеродные волокна из вискозы. ACSWikipedia
• начало 1960-х — Акио Синдо, Япония, PAN-прекурсорPAN-прекурсорПрекурсор — исходное вещество, из которого получают целевой материал. Углеволокно делают, вытягивая нить из полиакрилонитрила (PAN) и затем обугливая её при высокой температуре. С 1970-х PAN вытеснил вискозу и стал стандартом отрасли., модуль >140 ГПа. Имя и роль подтверждены, год расходится: 1961 против «начала 1960-х».
• 1963 или 1964 — Уильям Уотт, RAE Farnborough. Институт и имя подтверждены, год — нет.
• 1970 — соглашение Toray и Union Carbide; с этого момента PAN становится отраслевым стандартом. ACSWikipedia

Спортивный инвентарь: первым был гольф

Январь 1970, Фрэнк Томас, компания Shakespeare. Разработку вели на фабрике Plymouth Golf Ball Company в Плимут-Митинге, Пенсильвания, волокно поставляла Union Carbide. Графитовый шафтШафтСтержень клюшки для гольфа — то, что соединяет рукоятку с головкой. Именно графитовый шафт стал первым документально подтверждённым применением углеволокна в спортивном инвентаре, в январе 1970 года. показали на PGA Merchandise Show в январе 1970. Патента не получили — за четыре года копии стали делать более десятка компаний, массовый выход — 1974. TrenhamBC Golf House Самое раннее документально подтверждённое применение углеволокна в спортивном инвентаре из всего найденного.

Велорамы. Документально подтверждён Look KG86 — на нём Грег Лемонд выиграл «Тур де Франс» 1986. road.ccComposite Bike History Попытки были и раньше: Exxon Graftek 1975, ALAN 1976.

Спортивная обувь

Беговая обувь с карбоновой пластиной — Brooks, конец 1980-х. Систему назвали Propulsion Plate, модели — Fusion и Fission. Marathon Shoe HistoryCanadian Running Дальше по цепочке: Fila 1996–1997 с пластинами карбон-кевлар, Стефанишин и Adidas в начале 2000-х, Nike Vaporfly — анонс 7 марта 2017. SI

Велотуфли с карбоновой подошвой. Точной даты появления у них нет. Зато всплыла показательная деталь: ранняя «Hi-Tech Carbon Fiber Sole» у Sidi была нейлоном с 40 % углеволокна, а не карбоном. Thomson Подменять карбон композитом в обуви начали давно.

Горнолыжные ботинки. Вся их история — про пластиковую революцию: 1964–65, Lange, вакуум-формованная оболочка из литого уретана; 1968, Nordica. Углеволокно источник не упоминает вообще. Хоккейные коньки. Bauer Vapor 8 (1997) описан как «одноэлементная конструкция четвертей» — материал при этом не назван.

Коньки и ролики

Единого признанного первенства здесь нет. Каждый из трёх производителей называет первым себя, и за каждой версией стоит только сайт самой компании.

• Bont датирует переход на углеволокно 1989 годом — «Carbon fibre changes the game», «first to market». Модель не названа. А на той же странице стеклопластик датирован сразу и 1974, и 1975 годом. Bont
• Simmons Racing ведёт отсчёт с 1991 года: первый в США постоянный производитель кастомных конькобежных ботинок для инлайна. Год перехода на карбон компания не называет.
• Powerslide объявляет первым в мире карбоновым фрискейтом Hardcore 1100 2007 года. Обзор, вышедший в том же году, описывает оболочку как «Rigide — Fibre de verre» — стекловолокно. Powersliderollerenligne Подробный разбор модели — в §15.

Фрискейт и слалом. Первая про-модель Себастьена Лаффарга вышла в сентябре–октябре 2005 года: разработка «с нуля», производство Micro, €279. rollerenligneInline Warehouse Карбона в ней не было. Карбоновые Seba High Carbon появились только в 2010 году.

Cadomotus на первенство не претендует и описывает карбоновые оболочки как инновацию, пришедшую из инлайна в ледовые коньки. Cadomotus Направление заимствования здесь названо прямо.

§ 14Три вида «карбона» — и почему бывает белый

Слово «карбон» на ценнике обозначает минимум три принципиально разные вещи. Разница в цене между ними — единицы раз.

• (а) — монококМонококКонструкция, где наружная оболочка сама несёт нагрузку, без внутреннего каркаса. В ботинке — цельная композитная чаша от подошвы до бортов. или ламинат из непрерывной углеткани.
• (б) — гибрид: карбон + стекло, кевлар или базальт; либо карбон только в отдельных зонах.
• (в) — «карбон» на уровне маркетинга: рубленое волокноРубленое волокноКороткие отрезки волокна, подмешанные в пластик как наполнитель. Перерабатывается литьём под давлением. Модуль порядка 14 ГПа против 150–250 ГПа у непрерывного волокна — разница на порядок, хотя в спеке может значиться то же слово «carbon». как наполнитель, карбон только в кафе, принт или накладка.

BontFRPowerslideMicroUSD Carbon FreeBladeville CJ2

Ритейлер сам признаёт: full carbon — редкость. Bladeville в технической справке к карбоновым моделям пишет, что полностью карбоновые оболочки встречаются нечасто, а плетение обычно мешают «with glass fibres or Kevlar». Bladeville

Композит, который не чёрный: стальной и белый

Углеволокно чёрное и не красится. Eng-TipsSinofibreCFG При этом композитные ботинки стального и белого цвета с видимым плетением существуют. За ними стоят два разных материала, полученных двумя разными способами.

Стальной, серебристый — это металлизированная ткань

Главный кандидат — TexaliumTexaliumСтеклоткань с напылением алюминия толщиной около 200 ангстрем. Выглядит как серебристый или белый «карбон», механически это стеклопластик. производства Hexcel. Это стеклоткань с напылённым слоем алюминия чистотой 99,99 % и толщиной около 200 ангстрем, то есть 20 нанометров. Цифру подтверждают три независимых поставщика. CFGEnhanced CompositesTecnifibre

Двадцать нанометров — слой в сотни раз тоньше человеческого волоса. Нагрузку он не несёт и нести не может. Ламинат ведёт себя как обычный стеклопластик: модуль E-glass 10,5 MSI против 33,4 у карбона, плотность 2,54 против 1,80. Texonic Значит, при равной жёсткости ботинок из Texalium выйдет заметно толще и тяжелее карбонового. Металл здесь — чистая оптика.

Есть и металлизированная углеткань: Toray T300 3K, саржа 2×2, 203 г/м², покрытие нанесено на одну сторону — одна серебряная, вторая чёрная. Composite Envisions Односторонность доказывает, что металлизируют уже сотканное полотно, а не ровинг до ткачества. Иначе блестели бы обе стороны.

Кандидаты, которые отпали. Базальт отливает бронзово-золотистым, тёплым тоном, а холодного зеркала не даёт. По механике он сидит между стеклом и карбоном: прочность на 40 % выше E-glass, жёсткость на 20 %. Но плотность 2,64 — тяжелее стекла, и в роликах базальт не применяется. CompositesWorldTexonic Гибрид со стальной нитью существует, только делают его ради экранирования помех и молниезащиты, а не ради вида; сталь вчетверо плотнее карбона, для ботинка размен плохой. Металлик-лак поверх чёрного карбона убедительного светлого серебра не даёт — подложка слишком тёмная.

Белый — это просто неокрашенная стеклоткань

Стекловолокно само по себе белое; свои ткани WEST SYSTEM описывает как «pure white». Дальше начинается самое интересное: лёгкие ткани (4–6 oz) при правильной пропитке дают прозрачный ламинат, а 10 oz и тяжелее «не дадут прозрачного слоя» — прямая цитата производителя. Epoxyworks

Конструкционные ткани для обуви весят сотни граммов на квадратный метр — заведомо тяжелее 10 oz. Такой ламинат остаётся белым или кремово-полупрозрачным. Плетение при этом видно отчётливо: смола прозрачная, стекло просвечивает на всю глубину. Белый цвет здесь — сам материал, а не покрытие.

Конкретные модели: где светлое — материал, а где краска

Разделительная линия проходит не по цвету, а по технологии, и делит рынок ровно пополам.

Bont RacerBont JetCadomotusCore IconSeba HL WhiteSeba CJ2FR1 WhiteFlying Eagle

Как отличить материал от краски: смотреть на глубину

Неокрашенный ламинат читается на глубину: между жгутами есть просвет, под верхним слоем видна подложка. Гелькоут, краска или белая пигментированная смола дают только рельеф — цвет лежит сверху ровным слоем, картинка мутная и плоская. Смотреть под острым углом к свету.

Тот же приём разводит металлизированную ткань и металлик-лак. У напылённого металла блик идёт с самой поверхности нити, поэтому рисунок «живой» и переливается при повороте детали. У лака блик даёт сплошной слой, а плетение читается только как рельеф.

Отдельный пункт: белых конструкционных арамидов практически нет. Кевлар жёлтый, а Teijin подавала чёрный Twaron как новость — базовый цвет арамидов меняется туго. Body Armor News Добавьте низкую прочность на сжатие, и на основной материал ботинка арамид уже не тянет. В роликах он встречается только локальным усилением, как в Powerslide Core Icon.

§ 15Чек-лист: карбон или имитация

Признаки отсортированы по надёжности.

Разбор ключевых признаков

Торцы и отверстия — самый надёжный признак. На срезе настоящего ламината видны тонкие слои постоянной толщины, в отверстиях под болты просматривается структура волокна. Подделка обнажает «white fiberglass, grey plastic ribs, or adhesive layers». У плёнки на торце виден край с клеевым слоем. RevoZportNitProBrands&Markets

Мультиметр — самая объективная проверка. Углеволокно проводит ток. Стеклопластик, ПВХ-плёнка, гидрографика и нейлон — нет. «Genuine carbon fiber conducts electricity (registers 5–50 Ω on a multimeter); all fakes are non-conductive insulators». China CarbonNitPro Одна оговорка: прозрачный лак поверх ламината изолирует поверхность, поэтому щупы ставьте на срез или на кромку отверстия.

Искажение плетения — признак тоньше, чем принято думать. Тканое полотно ложится на двойную кривизну только за счёт сдвига: нити поворачиваются друг относительно друга, угол уходит от 90°. У поворота есть предел — locking angle, для исследованных биаксиальных тканей 36°. UMass LowellSAGE Гайды формулируют это так: «patterns distort naturally around edges» против «perfectly uniform repeating patterns even around bends». NitProChina Carbon

Расшифровка формулировок в спецификации

Brands&MarketsHontRehookShort fiber thermoplasticsCFRP

Как отличить рубленое волокно от ткани глазами. У рубленого плетения нет вообще: поверхность однородно-тёмная, с искрой, а на детали читаются следы литья — линия разъёма пресс-формы, следы толкателей, литник. У непрерывной ткани видно плетение, а на срезе — слои.

Задокументированный случай: Powerslide Hardcore 1100, 2007

Это единственная модель Powerslide того периода с прямым расхождением между заявленным карбоном и реальным материалом ботинка.

Powersliderollerenligne FRrollerenligne EN

Но приём у бренда системный. Его подтверждают три другие модели той же эпохи:

• Hardcore Evo 2010. Независимый обзор локализует карбон: «The carbon-fibre, which runs along the bottom and up the heel of the boot is very stiff». Подошва и пятка — и всё. А ролик целиком читается как карбоновый. InlineRollerSkateReviews
• Hardcore Evo 2011. Оболочка — «Composite carbone et fibre de verre», а каф — «X-tech (25 % de fibre de verre)», то есть стеклонаполненный пластик. rollerenligne
• Cell FSK. «Composite shell and cuff with 25 % fiberglass», верх — PU-кожа и меш. Карбона нет. SkatePro

Из проверки выпали Vi Skates 84 Carbon Pure («CFK material») и USD Carbon II («PU leather, Plastic, Carbon») — там карбон настоящий. BladevilleSkatePro

§ 16Словарь терминов

Ламинат

Деталь из нескольких слоёв ткани или ленты, склеенных смолой. Свойства зависят от того, как ориентированы волокна в каждом слое.

Монокок

Конструкция, где наружная оболочка сама несёт нагрузку, без внутреннего каркаса. В ботинке — цельная композитная чаша от подошвы до бортов.

Матрица

Слово с двумя смыслами. В композите — связующее (смола), которое держит волокна вместе. В производстве — негативная форма, в которую укладывают материал. В обувном производстве вместо матрицы используют позитивную колодку.

Препрег

Ткань, заранее пропитанная смолой на заводе, с точно выдержанной долей связующего. Хранится в холодильнике, отверждается по паспортному циклу. Даёт повторяемость, но лишает производителя возможности настраивать смолу под себя.

Мокрая укладка

Смолу наносят кистью или валиком на каждый слой ткани прямо в процессе выкладки. Дешевле препрега, но доля волокна ниже (40–55 % против 55–65 %) и сильнее зависит от рук исполнителя.

PAN-прекурсор

Прекурсор — исходное вещество, из которого получают целевой материал. Углеволокно делают, вытягивая нить из полиакрилонитрила (PAN) и затем обугливая её при высокой температуре. С 1970-х PAN вытеснил вискозу и стал стандартом отрасли.

Жгут и счёт K

Он же ровинг. Жгут — пучок элементарных волокон. «3K» значит 3000 филаментов в жгуте, «12K» — 12 000. Диаметр одного филамента 5–10 микрон. Чем толще жгут, тем дешевле ткань и грубее рисунок.

Саржа 2×2

По-английски twill. Плетение с характерным диагональным рисунком «ёлочкой». Нити реже переламываются, поэтому ткань лучше ложится на сложные изгибы, чем полотняная. Полотняное плетение (plain) стабильнее по размеру, но хуже драпируется.

Однонаправленная лента

В спецификациях обозначается UD. Все волокна лежат в одну сторону. Даёт максимальную жёсткость вдоль волокна и почти ничего поперёк, поэтому ориентацию задаёт конструктор.

Рубленое волокно

Короткие отрезки волокна, подмешанные в пластик как наполнитель. Перерабатывается литьём под давлением. Модуль порядка 14 ГПа против 150–250 ГПа у непрерывного волокна — разница на порядок, хотя в спеке может значиться то же слово «carbon».

Объёмная доля волокна

Обозначается Vf. Сколько в готовом ламинате волокна, а сколько смолы. Главный скрытый параметр: одна и та же ткань даёт 20–40 % при ручной укладке и 55–65 % в препреге, то есть вдвое разный материал.

Извитость

По-английски crimp. Волнистость нити в тканом полотне: нить то ныряет под перпендикулярную, то выходит поверх. При нагрузке она сперва распрямляется и только потом начинает работать. Чем выше извитость, тем ниже прочность и модуль ламината.

Основа и уток

Основа — нити вдоль рулона, уток — поперёк. Свойства ткани по основе и по утку различаются, поэтому в паспортах их указывают отдельно.

Мультиаксиальная ткань

Она же NCF. Non-crimp fabric: волокна не переплетаются, а лежат прямыми слоями под заданными углами и сшиваются полиэфирной нитью. Извитости нет вообще, поэтому прочность выше тканого на 20–30 %. Но плохо драпируется на резкую двойную кривизну, поэтому в обуви почти не встречается.

Плетёный рукав

Биаксиальная трубка ±45°, которую натягивают на оправку. Угол волокна зависит от диаметра: шире — угол раскрывается к 90°, уже — закрывается к 0°. Даёт ориентацию ±45° без раскроя.

Тонкослойная ткань

Она же spread tow, торговое имя TeXtreme. Жгут расправляют в плоскую ленту шириной в сантиметры и ткут из неё. Слой получается очень тонким (от 52 г/м²), извитость падает более чем на 90 %.

Мат из рубленого волокна

В спецификациях CSM. Хаотично уложенные отрезки стекловолокна длиной 38–76 мм на связующем. Дёшев и квазиизотропен, но доля волокна всего 15–25 %. Эмульсионный мат несовместим с эпоксидом.

Вуаль

По-английски surfacing veil. Сверхлёгкий нетканый слой 7–8 г/м² поверх армирования. Маскирует фактуру ткани под ним и создаёт смоляной барьерный слой. Прочности не даёт вообще — именно из-за неё «карбон» выглядит гладким.

Замасливатель

Он же аппрет, по-английски sizing. Покрытие 0,2–1,0 % по массе, наносимое на волокно при формовании. Создаёт химический мостик к конкретному семейству смол; при несовместимости волокно просто не сцепляется с матрицей.

tex

Линейная плотность нити: граммы на 1000 метров. Углеволокно T300 3K — 198 tex, T700S 12K — 800 tex.

Укладка волокна по траектории

Сокращённо TFP, tailored fiber placement: жгут пришивают к подложке по расчётной траектории, как вышивку. Волокна лежат прямо, без извитости, ровно там, где нужны.

Крутящий момент

Мера вращающего действия силы: сила, умноженная на плечо — расстояние от линии её действия до оси вращения. Одна и та же сила на длинном плече крутит сильнее, поэтому высота ботинка над осью колёс так важна.

Полимер

Вещество из очень длинных молекул-цепочек, собранных из повторяющихся звеньев. Пластмассы, резины и смолы — всё это полимеры; свойства задаёт не только состав звена, но и то, как цепи уложены и связаны между собой.

Полиамид

Он же нейлон, в спецификациях PA. Конструкционный полимер, из которого делают жёсткие детали роликов. PA6 и PA66 — самые распространённые марки. Впитывает влагу из воздуха и от этого становится мягче; обозначение PA6-GF30 значит «полиамид-6 с 30 % стекловолокна».

Полиуретан

Сокращённо ПУ, эластичные марки — TPU. Полимер, из которого льют колёса роликов, мягкие части ботинка и подошвы обуви. Бывает жёстким и эластичным в широком диапазоне. Главная слабость — постепенное разрушение водой.

Сложноэфирный полиуретан

Два семейства полиуретана, отличающиеся типом связи в цепи. Сложноэфирный прочнее и стойче к маслам, но разрушается водой; простой эфирный воду переносит на порядок лучше. Обувь традиционно делают на сложноэфирном — отсюда и рассыпающиеся подошвы.

Эрозия

Разрушение поверхности потоком твёрдых частиц — песка, крошки, пыли. В отличие от простого истирания, здесь материал уносится ударами отдельных частиц, и хрупкие материалы страдают сильнее пластичных.

Модуль сдвига

Обозначается буквой G. Сопротивление материала перекосу, в отличие от модуля упругости E, отвечающего за растяжение и изгиб. Именно G определяет жёсткость на кручение.

Температура стеклования

Обозначается Tg. Температура, выше которой полимер из твёрдого стеклообразного состояния переходит в высокоэластичное. У сшитой эпоксидки этот переход обратим и не является плавлением — на нём и построена термоформовка.

Сокращения в спецификациях

TPU — термопластичный полиуретан. PA — полиамид (нейлон), PA6-GF30 значит полиамид-6 с 30 % стекловолокна. PP — полипропилен. GFRP — стеклонаполненный пластик, он же стеклопластик.

Испытание по Шарпи

По-английски Charpy. Испытание на удар маятником. Образец «с надрезом» имеет искусственный концентратор напряжений и потому гораздо ближе к реальной детали с отверстиями и кромками, чем гладкий образец.

BVID

Barely visible impact damage — едва заметное ударное повреждение. Слабый удар оставляет на поверхности почти незаметный след, а внутри создаёт обширное расслоение, снижающее остаточную прочность.

Расслоение

По-английски delamination. Отделение слоёв ламината друг от друга. Основной механизм разрушения композита, потому что межслойная прочность у него самое слабое место.

Автоклав

Нагреваемый сосуд под давлением, где деталь отверждается при 3–7 бар. Вакуумный мешок без автоклава физически ограничен одной атмосферой.

Вакуумный пакет

Набор слоёв поверх детали: отрывная ткань (peel ply), впитывающий слой (bleeder) для отвода лишней смолы, разделительная плёнка, дышащий слой (breather) для равномерной откачки и плёнка мешка с герметизирующим жгутом.

Колодка

По-английски last. Позитивная болванка в форме стопы, по которой строят обувь. В кастоме её делают под конкретную ногу по слепку или 3D-скану.

Каф

По-английски cuff, в каталогах иногда «манжета». Верхняя подвижная часть ботинка, охватывающая голень. Часто из другого материала, чем оболочка — и на этом строится половина маркетинга «карбоновых» моделей.

Лайнер

Внутренний сапожок. Бывает съёмным или интегрированным (вклеенным).

Соул-плейт

Пластина в агрессивных роликах, которой скользят по перилам и граням. Расходник: изнашивается и меняется отдельно от ботинка.

Шафт

Стержень клюшки для гольфа — то, что соединяет рукоятку с головкой. Именно графитовый шафт стал первым документально подтверждённым применением углеволокна в спортивном инвентаре, в январе 1970 года.

Texalium

Стеклоткань с напылением алюминия толщиной около 200 ангстрем. Выглядит как серебристый или белый «карбон», механически это стеклопластик.

Гидрографика

Она же аквапринт. Перенос печатного рисунка на деталь через плёнку, плавающую на поверхности воды. Даёт убедительную имитацию плетения на любом пластике. Опознаётся по шву и повторяющемуся фрагменту рисунка.

Гидролиз

Разрушение полимера водой. У полиуретана на сложных эфирах процесс автокаталитический: продукт распада ускоряет распад, поэтому изделие рассыпается внезапно, а не постепенно.

Кондиционированный образец

Полимер, набравший равновесную влажность, в отличие от сухого «из печи». Для полиамида разница принципиальна: вода работает пластификатором и роняет модуль в полтора раза.