40 år med kulfiberen

shapeimage_3

Kvantespring for fluestang

Det hele startede tilbage i 1968, hvor forskere hos Royal Airforce i Farnborough, England opfandt kulfiberen. Det var i den kolde krigs tid, hvor man var på jagt efter et superlet og stærkt materiale, der kunne erstatte eller i hvert fald supplere den aluminium, der var altdominerende i luft- og rumfartsindustrien.

Det måtte nødvendigvis være et ikke-metal, da vægten jo har højeste prioritet, når et fly skal i luften eller en raket løftes fri af Jordens tiltrækningskraft. Man eksperimenterede derfor med mange forskellige syntetfibre, som i laboratorierne blev behandlet på endnu flere forskellige måder.

Det meste var vilde fejlskud, men efterhånden samlede interessen sig om akrylfibre, der kunne omdannes til kulfibre ved høje temperaturer. Syntetiske fibre, som populært sagt forkullede under processen. Herved opstod de første kulfibre, som vi kender dem i dag – uhyre lette og meget spændstige. Ideelle til brug i luft og rum.

Desværre var de ikke helt så lette at bruge i fiskestænger som til flyvemaskiner. Engelske Hardy, som var nærmeste nabo til Royal Airforce, var naturligt nok de første til at eksperimentere med kulfiberen, der på engelsk kaldes “carbon” – modsat amerikanernes “graphite”. Den nye kulfiber skulle kunne erstatte den langt tungere glasfiber, som dengang var altdominerende til stangbygning.

Hardy: No good at all…

Men ak. Hardy kæmpede med den nye fiber, som ganske vist var uhyre let, men som desværre også havde en ulyksalig tilbøjelighed til at knække under belastning. Pludseligt og voldsomt. Hardy arbejdede dengang tæt sammen med datidens fiskeorakel Richard Walker, der holdt lige meget af medefiskeri og fluefiskeri. Efter mange eksperimenter erklærede Walker skråsikkert, at kulfiber overhovedet ikke egnede sig til fiskestænger!

Hardy eksperimenterede dog videre og nåede frem til, at brugbare stænger kunne fremstilles, dersom man supplerede de langsgående kulfibre med både langsgående og tværgående glasfibre. Hardy nåede endda så langt, at de udtog verdens første patent på fiskestænger bygget af kulfiber – dog med hele 60% glasfiber iblandet. Det, vi i dag kalder for “composite” – altså en blanding af to forskellige materialer.

Det kan nok være, at Hardy siden har ærgret sig over, at de ikke fik patent på rene kulfiberstænger. Da ville fiskeverdenen have set anderledes ud!

Så gik det langt bedre på den anden side af Atlanten – nær Stillehavet, hvor en mand ved navn Jim Green byggede stænger for et firma, der hed Fenwick. Det lykkedes ham at konstruere verdens første rendyrkede kulfiberstang, som blev lanceret for det ventende verdensmarked ved et sports show i 1973. For øvrigt i hård konkurrence med ligeledes amerikanske Shakespeare, som ret beset var lidt tidligere ude med deres kulfiberstænger.

Det blev dog Fenwick, som i 1974 kunne lancere verdens første serieproducerede fluestænger i kulfiber – under navnet “HMG”, der stod for “High Modulus Graphite”. Det var stænger, som tog verden med storm. Som kastede en hel flueline uden at kny, men som desværre stadig havde en ulyksalig tendens til at knække uden varset. Gerne med et brag…

Derfor var det fast kotyme, at fabrikanterne havde adskillige reservestænger med til de stor sport shows nationen over. Dem var der god brug for!

HMX

Fenwick: World’s First!

De øvrige stangproducenter var ikke længe om at følge trop. Amerikanske Orvis lancerede en serie kulfiberstænger under navnet “LMG” – Low Modulus Graphite – for ligesom at understrege, at deres kulfiberstænger ikke knækkede som konkurrenternes. Modulus er nemlig et mål for den anvendte fibers stivhed, og med stigende stivhed steg også risikoen for pludselige stangbrud. Low Modulus var således lig med ringe risiko for stangbrud – påstod altså Orvis.

Jeg har selv en af de allerførste kulfiberstænger fra Fenwick – en HMG klasse 12, som jeg fangede mine første tarpon på. Fisk på op til 105 lbs., der trods vægten ikke formåede at knække denne stang, som jeg stadig har og ind imellem fisker med.

Det første årti var kulfiberstænger lig med amerikansk producerede og dermed uhyre kostbare fluestænger. Men så begyndte udflytningen af arbejdskrævende produktioner til Fjernøsten at tage fart. Med amerikansk knowhow og billig lokal arbejdskraft etableredes stangproducenten “Kunnan” på Taiwan, hvorfra man kunne producere kvalitetsstænger til priser, de slet ikke kunne hamle op med i USA.

Jeg har selv et par af de første Kunnan stænger, som kom på markedet i 1981 – to dejlige fluestænger på 9 fod til henholdsvis klasse 5-6 og 7-8. Dem har jeg fisket meget med og fanget rigtig mange fisk på. Jeg bruger dem stadig ind imellem. Og faktisk forbløffes jeg hver gang over, at disse veteraner stadig kan bide skeer med vore dages 30 år yngre og langt mere højteknologiske stænger. Trods den helt enorme udvikling, der ellers har fundet sted – både med hensyn til nye kulfibermaterialer og de bindemidler, der holder dem sammen.

Men det var et sidespring, som moderne stangproducenter næppe har lyst til at høre ret mere om…

Loomis: World’s Lightest!

Fenwick kom som sagt først, men snart efter gik en af firmaets dygtige stangbyggere solo og dannede Sage, som blev markedsledende i de efterfølgende år. For øvrigt med en anden Green ved roret, nemlig Don Green, som ikke var i familie med Jim Green. Trods mange påstande om det modsatte. Jeg ved det, for han har selv fortalt mig det!

Det var ikke mindst Sage’s fortjeneste, at kulfiberen gennemgik en stadig udvikling som stangbygningsmateriale. Det var således Don Green, der kunne lancere den første 2. generations kulfiberstang, som brugte IM6 fibre udviklet af flygiganten Hercules. Han kaldte den meget passende for “Graphite II”. IM6 er siden blevet en standardfiber, som stadig bruges i dag – ikke mindst i spinnestænger af god kvalitet.

Siden skulle det blive en tredje amerikaner, som bragte bygningen af kulfiberstænger endnu et skridt videre. Det var Gary Loomis, som tog over, hvor Green’erne slap. Det lykkedes nemlig Loomis helt at eliminere de glasfibre, som hidtil havde været nødvendige for at holde kulfibrene sammen. Elastiske glasfibre, der tålte at blive rullet omkring de tændstiktynde stålmandreller, som klingerne rulles på.

Loomis udviklede en teknik, hvor de stive kulfibre blev rullet diagonalt omkring mandrellen – ikke vinkelret som glasfibrene. Herved sparedes procentvis megen vægt, så de færdige stænger blev endnu lettere. Idealet er jo en fluestang, som intet vejer overhovedet – hvor ingen energi går tabt i materialet under kast. Loomis gik endda så vidt som til ikke at lakere sine IMX stænger – med den begrundelse, at lakken ville veje for meget og dermed hæmme aktionen!

Tarpon

Med de ultralette 3. generations IMX stænger tog Loomis førertrøjen og holdt den i nogle år – dog ikke uden problemer. Således var raten af knækkede IMX stænger på et tidspunkt så høj, at den schweitziske distributør følte sig nødsaget til helt at droppe importen. Det ville han ikke være bekendt. Stængerne var blevet så lette og dermed tyndvæggede, at mange knækkede for et godt ord…

Siden har man dog fået styr på problemerne, og i dag bruges selv 4. generations kulfibre uden disse problemer – selv om de er stivere og lettere end nogensinde. “GLX” er G. Loomis’ navn for denne ultralette kulfiber. Det er ikke mindst nye og langt bedre bindemidler, som muliggør brugen af denne fiber.

Modulus og PSI

Udviklingen har således ikke stået stille, siden den første kulfiber så dagens lys i de glade koldkrigs 60‘ere. Den ene generation af kulfibre har fulgt den anden, så vi i dag taler om mindst en 4. generation – baseret på fibrenes modulus, der ofte angives i “PSI” eller “Pounds per Square Inch”. Altså i det amerikanske målesystem og ikke vort eget metriske, hvilket har givet anledning til en del misforståelser.

Det kan være interessant at sætte disse noget diffuse værdier lidt i perspektiv. Tag eksempelvis oldtidens fiskestænger, der var taget direkte fra naturen – i form af diverse træsorter. Egetræ har eksempelvis en kendt modulus på 1,6 mio. PSI. Tonkin eller splitcane, som materialet hedder i i den 6-kantede og trekantsplittede udgave, vi gerne fisker med, har faktisk en fornem modulus på omkring 6.4 mio. PSI. Splitcane var derfor et kvantespring fremad i stangbygningen, da man nu kunne bygge langt lettere stænger.

Uheldigvis er de allerfleste splitcane stænger massive, hvilket giver dem en høj egenvægt og gør dem langsomme. Naturen har selv hulbygget sine tonkinstænger, så de bliver lettest mulige i forholdt til styrken – en teknik, man siden overførte til bygning af glasfiber stænger. Den oprindelige glasfiber, som dukkede op efter Anden Verdenskrig, havde en modulus lavere end tonkin, men da man gik fra massive til rørbyggede stænger, blev disse pludselig meget lettere end splitcane stængerne. Lettere og hurtigere.

Da den moderne glasfiber blev raffineret til det, Fenwick ubeskedent kaldte “FenGlass”, var modulus nået op mod de 10 mio. PSI. Det skal sættes i relation til den allerførste kulfiber, hvis modulus pludselig lå på det dobbelte – 20 mio. PSI.

Da Fenwick lancerede verdens første kulfiberstænger i 1973, brugte de kulfibre med en modulus på omkring 30 mio. PSI. Anden generations IM6 kulfibre ligger på knap 40 mio. PSI – IM7 og IM8 en smule højere. Loomis’ IMX stænger blev bygget af kulfibre med en modulus på 55 mio. PSI, og i dag bygges de fineste, letteste og dyreste 4. generations stænger af kulfiber med en modulus på omkring 65 mio. PSI – eksemplificeret af Loomis GLX stænger.

Oprindelig glasfiber

Disse tal stammer fra henholdsvis Don Green og Gary Loomis, der begge pudsigt nok ikke selv gik særlig meget op i modulus. Selv om man jo skulle have troet det modsatte. De var nemlig begge enige om, at der kan bygges rigtig gode stænger af lavmodulære kulfibre. Og elendige stænger af selv den dyreste højmodulære! Don Green gik endda så vidt som til at sige, at man heller ikke altid kan regne med de angivne værdier…

Begge har de siden solgt deres respektive firmaer til store investorer, som naturligt nok går mere op i afkastet på deres investeringer end på fortsat forskning og udvikling.

14825-144

I de senere år har vi set stangproducenter, som i stedet for PSI bruger metriske enheder, hvilket kan være lidt forvirrende. Heldigvis er det ikke noget problem at regne fra den ene måleenhed til den anden – det kan enhver moderne smartphone gøre på sekunder. Gør man det, vil man se, at stænger bygget af eksempelvis “45T” kulfiber er high-end 4. generations fluestænger. “30T” kulfiber svarer til IM7 kulfiber, og på samme måde er “24T” blot en anden betegnelse for de 1. generations kulfibre, der i dag primært anvendes til spinnestænger.

Da det er fluefiskerne, som høster de største gevinster af lettere stænger, er det sjældent, at der anvendes stivere kulfibre til spinnestænger end IM8. Gevinsten her er helt enkelt for ringe. Og prisen for høj.

Nano i bindemidlet

Kulfiberen i al respekt, men faktisk er bindemidlet mindst lige så vigtigt – om ikke vigtigere. De første glasfiberstænger brugte polyester som bindemiddel – præcis som bådbyggerne gjorde. Hurtigt fandt man imidlertid ud af, at glasfiberstænger blev blødere med alderen. Ganske markant endda.

Man fandt også ud af, at det ikke var fibrene selv, der ældedes og blev svagere. Lagde man et stykke af en gammel stangvæg under mikroskopet, kunne man tydeligt se mikroskopiske sprækker i bindemidlet mellem fibrene. Det var altså her, alderssvækkelsen stammede fra. Her, problemet lå.

Derfor droppede man den billige polyester på lidt dyrere stænger – til fordel for det langt dyrere og giftigere phenol, som i dag indgår i de mest almindelige og stærkeste epoxy bindemidler. Phenol havde en større fysisk styrke, der bedre kunne modstå de store påvirkninger fra den evige fleksning af fibrene under kast.

Japanske Daiwa så tidligt mulighederne i Europa og flyttede i 1980‘erne til Skotland med egen stangfabrikation i højlandet. Her eksperimenterede man med at iblande bindemidlet på nogle af deres fiskestænger mikroskopiske og aflange “Whisker” fibre af Silicium Carbid (SiC), som var med til at styrke bindemidlet og undgå de mikroskopiske revner, der ældede stængerne.

Det kom der en række populære og velfungerende “Whisker” stænger ud af til såvel fluefiskere som spinnefiskere. Nogle af stængerne blev endda forsynet med udvendige spiraler af kul- eller kevlarfibre, som var med til yderligere at styrke og stabilisere stængerne under belastning.

Amerikanske Fenwick var dog ikke gledet helt bagud af dansen, men havde udviklet deres “Techna AV” stænger, hvor man har lagt et papirtyndt lag af robuste kevlarfibre mellem de sarte kulfibre. Kevlar er jo kendt fra skudsikre veste og punktérfri dæk, og Fenwick siger selv, at kevlar gør stængerne op til 40% mere modstandsdygtige over for stød og slag. Desværre gør det også stængerne lidt tungere, hvilket især fluefiskerne er kede af.

TechnaAV

Seneste skud på stammen er de såkaldte “nano-partikler”. “Nano” er blevet et af de helt store buzz words her på det seneste, men allerede i 2010 var G. Loomis ude med verdens første fiskestænger baseret på nano-teknologi – “NRX” – der i dag hører blandt verdens dyreste kulfiberstænger. Snakken om modulus i de anvendte kulfibre er forstummet, da den næppe behøver at blive højere. I stedet koncentrerer man sig nu om at forbedre bindemidlet mellem kulfibrene – samme udgangspunkt, som Daiwa i sin tid havde under udviklingen af sine skotske Whisker stænger.

Med NRX og under den flerdobbelte verdensmester Steve Rajeff’s ledelse bragte G. Loomis således stangbygningen endnu et skridt videre – nu under japanske Shimano’s ejerskab.

1 milliardtedel meter…

Senest har engelske Hardy lanceret deres “Sintrix” stænger, som også gør brug af nano-partikler på kugleform i bindemidlet mellem kulfibrene. Sintrix er en forkortelse for “Silica Nano Matrix”, hvis nogen skulle spørge! En teknologi udviklet af amerikanske 3M, som er langt fremme med deres nanoprodukter til rumfarts-, bygnings- og bilindustrien.

Ifølge Hardy selv skulle dette gøre Sintrix stænger hele 60% stærkere og 30% lettere end almindelige kulfiberstænger. Hvis det holder stik, må jeg nødvendigvis have skiftet alle mine gamle fluestænger ud med nye Sintrix!

De førnævnte “whisker” fibre, som Daiwa brugte i deres bindemiddel, var aflange og op mod 1 my meter (1/1.000.000) tykke. Nanopartiklerne i G. Loomis’ NRX og Hardy’s nye Sintrix stænger er dermed omkring 1.000 gange mindre endnu. Betegnelsen “nano” er jo blot en metrisk angivelse af 1 milliardtedel (1/1.000.000.000) af en given enhed.

Betegnelsen “nano” er desværre blevet noget udvandet og bruges i dag i flæng om materialer i en størrelsesorden, der nærmer sig molekyleniveau. Det har nemlig vist sig, at mange velkendte stoffer har helt nye og anderledes egenskaber, når de fungerer på nano-niveau. Således har det vist sig, at et helt almindeligt stof som titaniumoxid, der bruges som hvidt farvestof i maling, plast og mange andre produkter, pludselig bliver såvel smuds- som vandafvisende, når det kommer ned på nano-niveau.

Afslutningsvis skal man være klar over, at ingen materialer udvikles specielt til fremstilling af fiskestænger. Ingen overhovedet. Uanset mange påstande om det modsatte. Materialer og teknologi udvikles primært til luftfart og rumfart, hvorfra de så efterfølgende når ud til andre producenter. Her bruges så få og små mængder, at det aldrig vil kunne retfærdiggøre udvikling af specielle kulfibre udelukkende hertil.

Kulfiberen ankommer til stangproducenterne på store ruller i såkaldt “prepreg” form, hvor kulfiber og bindemiddel allerede er integreret. Det er således uhyre lidt, stangproducenterne selv kan gøre – andet end at vælge mellem allerede eksisterende kulfibre og bindemidler samt kombinationen af samme.

Nu har kulfiberstængerne så også nået nano-alderen, hvilket har givet anledning til fornyet aktivitet i markedsføringsafdelingerne. Og et øget salg af de spændende nye produkter, ikke at forglemme. Der er i sandhed sket meget i de 40 år, siden kulfiberen først så dagens lys!

© 2012 Steen Ulnits