Тест: влияние ультрафиолета на леску

Современные лески мы делим на две большие группы — монофильные и плетеные. И те и другие имеют свои достоинства и недостатки — и в соответствии с условиями ловли мы выбираем те или иные их плюсы. Например, в козырях у монофильных лесок — незаметность в воде, гладкая цилиндрическая поверхность. У «плетенок», скажем — минимальная растяжимость или более высокая прочность при одинаковой с монофильными лесками толщине. Сравнивают и другие параметры — например, износостойкость, то бишь способность сохранять на необходимом уровне первоначальные характеристики при интенсивной эксплуатации. Тут важен и сопутствующий показатель — возможность визуального контроля состояния лески. Если с плетеными лесками все более-менее ясно (начал шнур серьезно лохматиться — меняй), то с монофильными лесками дело обстоит сложнее: свежая прочная леска, случается, без видимых причин рвется при нагрузке и вполсилы. Надо ли говорить, что происходит это в самый неподходящий момент. Остается лишь с недоумением осмотреть оборванный конец поводка, который только что достался нам в память о подсеченной крупной рыбе. Что же тут не так? Леска веду по-прежнему визуально прозрачная и без помутнений всяких. Следов деформаций от скручивания, изгибов или переломов тоже не наблюдается, равно как и «пожеванности». Вроде — все в норме, но порвалась-то совсем легко! В чем же причина крушения снасти? И вот здесь самое время познакомить читателя с главным героем статьи — ультрафиолетовым излучением. Хотим мы того или нет, но каждый день, каждый час и каждую секунду мы имеем с ним дело, потому что постоянно находимся под воздействием мощного естественного источника ультрафиолета — Солнца.

Суть тестирования

Ультрафиолетовое излучение — это невидимые глазу электромагнитные волны, занимающие диапазон частот между видимым и рентгеновским излучением. Диапазон длин волн ультрафиолетового (УФ, UV) излучения составляет от 10 до 400 нм (нанометры) в диапазоне частот от 7,5?1014 до 3?1016 Гц. В свою очередь, УФ-диапазон принято разбивать на следующие поддиапазоны: ультрафиолет A (UVA), или длинноволновый УФ-диапазон; ультрафиолет В (UVB) — средневолновый УФ-диапазон; ультрафиолет С (UVC) — коротковолновый диапазон. Практически весь UVC-диапазон и около 90% UVB-лучей не достигают поверхности Земли, поскольку поглощаются озоновым слоем, а также водяным паром, кислородом и углекислым газом атмосферы. В то же время излучение UVA слабо поглощается атмосферой. Поэтому УФ-излучение, достигающее поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA (315 — 400 нм) и небольшую долю UVB-лучей (280 — 315 нм). Именно этим мы и будем руководствоваться ниже при проведении серии испытаний. Задача испытаний — установить влияние УФ-излучения на эксплуатационные характеристики монофильных лесок в виде конкретных зависимостей (если они, разумеется, проявятся). Предстоит ответить и на сопутствующие вопросы, представляющие практический интерес. Как минимизировать разрушительное воздействие УФ-излучения? Каково критическое время воздействия УФ-лучей на монофильную леску? Идея испытаний проста: возьмем леску и проведем с ней серию опытов для изучения ее важнейших потребительских свойств до и после воздействия некоторого фиксированного количества УФ-излучения.

Типы испытуемых лесок

В основном на рынке представлено два типа монофильных лесок: нейлоновые и флуорокарбоновые (фторкарбоновые). Это не считая разнообразных оболочных и иных комбинированных лесок, свойства и характеристики которых зависят главным образом от примененного в них осевого материала. А перечень этих материалов, как не крути, вновь приводит нас к вышеупомянутым двум. Именно поэтому в тестировании будут участвовать нейлоновые и флуорокарбоновые образцы. Считается, что флуорокарбоновые лески менее растяжимы, более устойчивы к истиранию и практически не чувствительны к влиянию ультрафиолета. Нейлоновые же аналоги эластичнее и мягче, более гигроскопичны (впитывают воду) и подвержены разрушению под воздействием УФ-лучей. Это последнее качество монолесок наименее изучено. Вернее сказать, тот факт, что УФ-излучение ухудшает эксплуатационные характеристики нейлоновых лесок вроде как давно на слуху, но хочется проследить вполне конкретные закономерности. Чтобы максимально исключить влияния посторонних факторов на чистоту эксперимента мы взяли для тестирования лески одной модели от одного производителя — Salmo Grand Victory (фото 1). Дата выпуска лесок одинакова — из одной партии. Все лески новые и хранились в надлежащих условиях (на складе официального представителя Salmo в Беларуси), что дает все основания полагать, что влиянию УФ-излучения подопытные образцы не подвергались.

Мы взяли лески шести различных диаметров: 0,12, 0,14, 0,16, 0,18, 0,2 и 0,3 мм. Для чего такое количество? И почему именно эти диаметры? Во-первых, есть серьезные подозрения, что влияние УФ-излучения на лески разных толщин будет не равнозначным. Во-вторых, выбранный диапазон покрывает потребности большинства современных рыболовов — от зимников с их тонкими лесками до доночников с их мощными снастями. Хотелось подобрать для теста, что называется, «среднестатистическую леску», чтобы полученные от ее тестирования результаты наводили на общую закономерность взаимодействия монолесок с УФ-из-лучением. Для большей наглядности опишем основные свойства подопытной лески, дабы лучше ориентироваться в ходе дальнейших тестов. Итак, леска Grand Victory — среднего ценового диапазона. Это классическая нейлоновая безоболочная леска с плотностью ниже, чем у воды (плавающая). Она обладает средней мягкостью и удлиняется при растяжении меньше большинства монофильных лесок. Леска — средней пластичности, эффект «памяти» присутствует, ибо после схода с бобины кольца все же образовывались. Это свойство более проявлялось у лесок двух диаметров — 0,2 и 0,3 мм. Соответствие реального диаметра заявленному мы не проверяли, но по заверениям официальных представителей фирмы Salmo леска полностью соответствует своему диаметру. На десерт был взят для тестирования и образец лески из флуорокарбона. Зачем в тесте флуорокарбон, если на него УФ по теории влияет минимально? Ответ простой: в процессе проведения наших прошлых тестов мы не единожды получали весьма неожиданные с точки зрения устоявшихся воззрений результаты. Такое было и в тестах поляризационных очков, когда трехкопеечная модель превосходила по эксплуатационным характеристикам брэндовую, и в тестах узлов для плетеных лесок, когда выяснилось, что «нерастяжимая» плетенка способна удлиняться под действием силы до 10% от первоначальной длины. В общем, на веру мы теперь берем лишь то, что невозможно прощупать опытным путем. Именно поэтому мы протестируем наряду с образцами из нейлона и флуорокарбоновую монофильную леску Fluocarbon (тоже от Salmo).

Оборудование

В исследовании влияния УФ-излучения на монофильные лески в первую очередь интересуют две их важнейшие характеристики: прочность на разрыв и растяжимость. Потому тесты было решено провести при помощи лабораторной разрывной машины (фото 2). Данная установка уже неоднократно использовалась нами в предыдущих тестированиях, поэтому описывать ее не станем. Принцип действия ее достаточно прост: отрезок подопытной лески закрепляется в специальных зажимных кулачках безузловым способом, затем образец подвергается воздействию силы на разрыв вплоть до его разрушения. В процессе опыта информация о ходе испытания фиксируется специальными датчиками и обрабатывается в ПК. Компьютер строит графики зависимости относительного удлинения от приложенной силы для каждого образца, что и позволяет анализировать результаты испытаний.

Тестирование нейлоновой лески

Тестировались все образцы лесок без узлов на разрыв до и после влияния УФ-излучения. Затем были проведены эти серии испытаний тех же лесок с двумя узловыми соединениями. Вязались узлы, показавшие наилучшие результаты в тестировании узлов для монофильных лесок — «Паломар» (фото 3-6) и «Петля в петлю» (фото 7 — 9), чтобы установить влияние УФ-излучения на прочность лесок на узлах.

Без узлов. Первым делом мы протестировали на разрыв лески всех шести диаметров в первозданном состоянии, что называется — прямо из магазина, дабы отталкиваться от этого значения в последующих расчетах, взяв данный показатель в качестве стопроцентного (эталонного). Все испытания производились по 4 раза для лески каждого из диаметров, после чего вычислялось среднее значение разрывной нагрузки R, дабы минимизировать влияние фактора случайности. Эти средние значения реальных разрывных нагрузок R в ньютонах (Н) и килограммах (кг) приведены в табл. 1. Далее все подопытные лески подвергались воздействию УФ излучения. Мы использовали искусственный источник УФ-излучения — лампу фирмы Brilux. Диапазон излучения ее лежит в пределах от 310 до 380 нм, т.е. в спектре ее излучения присутствуют требуемые нам UVA и UVB-лучи, которые содержатся в солнечном свете. Далее отрезки каждого образца лесок, необходимые для дальнейших тестов, были аккуратно разложены кольцами на листах белой бумаги. Мы использовали темное помещение, куда практически не проникал дневной свет, дабы отсеять влияние побочных излучений. Белая бумага была нужна в качестве отражателя. На высоте около десяти сантиметров над разложенными образцами была размещена вышеупомянутая лампа, которая облучала их на протяжении 24-х часов. Это значение было взято не случайно: примерно то же количество УФ-излучения получила бы леска за 75 — 85 часов рыбалки на широте Москвы в разных погодных условиях. Несложно прикинуть, что это — примерно 10 — 12 рыбалок.

Затем образцы были аккуратно уложены в плотный светонепроницаемый пенал, который призван был не допустить влияния солнечного света на них. После облучения мы вновь протестировали эти облученные образцы на разрыв. Средние результаты по итогам четырех опытов приведены в табл. 2. Анализ этих данных позволил проследить изменения в прочности, которые произошли с испытуемыми образцами в результате воздействия УФ-излучения. Результаты расчета процентов снижения прочности для каждого диаметра лесок сведены в табл. 3. Если следовать теории, более толстые монофильные лески при прочих равных условиях должны быть более устойчивы к воздействию УФ-излучения, нежели их тонкие аналоги. Логика здесь простая: монофильная леска — это, по сути, слоеный пирог из молекул полимера, входящего в ее состав. Причем и в, тончайшей леске диаметром 0,06 мм, и в мощной карповой 0,35 мм — размер этих молекул неизменен при условии, что это продукт одного производителя и из одного материала. Просто в более толстых лесках — больше этих самых слоев. Поверхностные молекулярные слои защищают от УФ-излучения более глубокие слои, поглощая и снижая тем самым его разрушающее воздействие. В этом свете тонкие лески выглядят особенно уязвимыми для УФ-излучения.

Хотелось бы, поэтому, увидеть в табл. 3 красивую линейную зависимость в виде уменьшающихся потерь прочности с увеличением толщины лесок, но ее не оказалось. В чем же дело? Во-первых, не будем забывать, что в наших измерениях есть неминуемая погрешность. Во-вторых, общая тенденция увеличения устойчивости лески к воздействию УФ-излучения с увеличением ее диаметра все же прослеживается (график 1 на фото 10). Построен график по данным табл. 3 не совсем привычным для школьного курса математики способом, однако при проведении различного рода опытов, когда требуется определить общую закономерность, этот способ графического отображения часто наиболее приемлем. В общем же, зависимость проявилась: чем толще леска, тем более она устойчива к воздействию УФ-лучей. С узлом «Паломар». На следующем этапе тестирования проводилось исследование того, как поведет себя леска с завязанными на ней узлами после воздействия УФ. Первым делом мы протестировали все подопытные образцы с узлом «Паломар», который используется для привязывания приманок к леске. Снова те же две серии опытов — до и после воздействия УФ-излучения. Все узлы вязались до облучения УФ исключительно сухим способом. Результаты представлены в табл. 4.

Во 2-м и 3-м столбцах табл. 4 приведены результаты испытаний на разрыв каждого из образцов до и после воздействия УФ соответственно. В них представлены средние значения по результатам четырех опытов для каждого образца. В 4-м столбце — величина (в процентах) потери прочности лески с узлом типа «Паломар» после воздействия на нее УФ-излучения. Что тут можно сказать? Здесь также прослеживается уменьшение влияния УФ-излучения с увеличением диаметра подопытной лески. Но при сравнении с безузловым вариантом настораживают некоторые результаты. Вот, к примеру, если сопоставить значения потерь прочности облученной лески диаметром 0,3 мм с узлом (табл. 4) и без узла (табл. 3), то увидим следующие значения: — 7% от первоначальной прочности для нейлоновой лески без узла и — 6% для оной же, но с вышеупомянутым узлом. Значения близки, хотя потери прочности на леске с узлом, казалось бы, должны проявляться сильнее, чем без узла. В результате воздействия УФ-излучения в структуре нейлоновой лески (как, впрочем, и у большинства других полимеров) происходят изменения. Под действием УФ в недрах монофильной лески образуются свободные радикалы, происходит отрыв атомов, разрыв молекулярных связей — деструкция. В результате чего атомы удаляются на определенные расстояния друг от друга — образуются трещины, леска теряет в эластичности и прочности. Не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы понять, что прочность узловых соединений эти обстоятельства отнюдь не увеличивают, а совсем наоборот. Но ведь наши цифры говорят об обратном. Это можно объяснить неминуемыми погрешностями в измерении, хотя причины также могут крыться в сложной структуре самой лески, требующей более детального изучения.

Обратимся к графикам, построенным компьютером в ходе испытаний лески диаметром 0,12 мм с узлом «Паломар» до и после воздействия УФ. Сначала рассмотрим график до воздействия УФ (фото 11). График имеет форму возрастающей плавной кривой без провалов, что свидетельствует о том, что в структуре лески нет значимых повреждений. Большему значению приложенной силы соответствует больший показатель удлинения образца. А теперь рассмотрим аналогичный график, только полученный в результате тестирования этой же лески, но уже после воздействия УФ (фото 12). Он, как видите, несколько отличается от предыдущего. Если следовать от начала координат кверху, можно заметить два уступа-ступеньки на графике. Первый — довольно значительный — свидетельствует, вероятнее всего, о затяжке узла. Вторая ступенька — гораздо более миниатюрная — наиболее интересна для нас. Ее можно попытаться объяснить очередной затяжкой узла, но это маловероятно — слишком велико значение приложенной силы к образцу (порядка 11 Н, что приближается к показателю разрывной нагрузки образца). Узел к этому времени уже был затянут. Мы полагаем, что этот микропровал есть не что иное, как графическое отображение того самого явления деструкции, свидетельствующего о нарушении внутренней структуры лески. Примечательно то, что данное явление имеет место в результате действия УФ-излучения. При сопоставлении этих двух графиков может возникнуть ложное представление о том, что образец, подвергшийся воздействию УФ, удлинился на большее значение (9 мм против 51). На самом деле это ошибка — мы просто не обнулили показатель удлинения во втором случае до начала теста, что и попало в кадр. График же построен верно и имеет правильный вид. Показатель относительного удлинения до точки разрыва для облученного образца ниже, чем для необлученного, на 20 — 25%. С узлом «Петля в петлю». Далее были протестированы лески с узлом «Петля в петлю» по той же методике. Результаты сведены в табл. 5. По данным табл. 5 видно, что наиболее толстая из тестируемых лесок (0,3 мм) потеряла всего 5% от своей первоначальной прочности. В то время как самый тонкий образец — диаметром 0,12 мм — потерял 16%. Сам по себе узел «Петля в петлю» (мы это знаем по предыдущему тестированию) лучше сожительствует с более толстыми лесками. Добавим к этому увеличение стойкости к УФ с ростом диаметра лески — и все станет вполне логичным. Примечательно, что средняя величина потери прочности облученной лески с узлом «Петля в петлю» соответствует аналогичному значению для лески с узлом «Паломар» и равен 9%.

Тестирование флуорокарбоновой лески

Рассмотрим действие УФ-излучения на флуорокарбоновые лески. Для тестирования была взята леска одного диаметра (0,1 мм) и проведены ее испытания по той же методике. Результаты представлены в табл. 6 и табл. 7.

Признаться, именно табл. 6 и 7 порадовали больше всего. Оказалось, что флуорокарбон тоже подвержен влиянию ультрафиолетового излучения, но, несомненно, в меньшей степени, нежели в случае с нейлоновыми лесками. В подтверждение вышесказанному в графах «Потери прочности» мы видим цифры, отличные от нуля. Оно и естественно — нет вещей, которые полностью защищены от действия УФ-излучения. Некоторые материалы подвержены большему влиянию УФ, другие — меньшему. Это объяснимо различием в молекулярных структурах материалов. Так, флуорокарбон имеет в своем строении четко упорядоченную молекулярную структуру высокой плотности, что обеспечивает прочность молекулярных связей в ней и препятствует проникновению УФ-лучей внутрь материала, а, значит, и их разрушительному воздействию. Вывод прост: флуорокарбон — не панацея, но штука вполне рабочая и требующая к себе внимания.

Теперь хотелось бы ответить еще на один интересный вопрос: почему флуорокарбоновые лески относятся в большей степени к зимним? Все очень просто: зимой действие УФ более ощутимо — прозрачнее воздух, да и снежный покров — отличное зеркало для солнечного света. Все это благоприятно влияет на распространение лучей UVA и UVB-спектров, что ведет к возрастанию дозы облучения и более быстрому разрушению лески. Собственно, это основная причина, по которой зимние лески чаще всего изготавливаются из флуорокарбона.

Лазерное тестирование

При помощи упражнений с точными приборами и газовым лазером ЛГН-303 мы хотели, что называется, собственными глазами увидеть разрушительное воздействие УФ-излучения на структуру нейлоновой лески.

Технология тестирования проста. Берем образец лески до облучения и после оного. Загоняем луч света от газового лазера (красный цвет- 680 нм) в леску по принципу световода и измеряем расстояние, на которое углубился пучок света, при помощи самой обыкновенной линейки. Получаем значение, близкое к 6,5 см (фото 14). Потом проделываем то же самое для лески, подвергнутой воздействию УФ — получаем 5,7 см (фото 15). Почему глубина проникновения пучка света, в облученный образец меньше, чем в необлученный? Данный эффект происходит в результате вышеупомянутого старения лески — деструкции. В облученной леске происходит перераспределение молекул полимера в ее структуре, появляется ярко выраженная анизотропия (неодинаковость оптических свойств в разных направлениях), а также изменение прозрачности, помутнение и т.п. Таким образом, пучок света быстрее теряет свою интенсивность. В результате имеем то, что имеем: в новой леске глубина проникновения лазерного луча превосходит глубину в старой.

Выводы

1. С увеличением диаметра лески увеличивается срок ее службы, т.е. время сопротивляемости лески УФ-облучению — за счет большего числа молекулярных слоев в ней. УФ-облучение приводит материал, из какого изготовлена леска, к более быстрому старению, которое отрицательно сказывается на ее основных физико-механических свойствах. Под воздействием УФ-излучения уменьшается прочность нейлоновой лески. В нашем суточном тесте снижение прочности составило от 5 до 16%, но мы уверены, что увеличение времени воздействия УФ-лучей на образцы может привести к двукратному и даже более снижению прочности. 2. Второе свойство нейлоновой монофильной лески, которое зависит от влияния ультрафиолета — растяжение. После облучения прослеживается снижение относительного удлинения лески при приложении к ней силы. Достаточно сравнить относительные удлинения образцов одной и той же лески до и после воздействия ультрафиолета на нее. После воздействия УФ-излучения леска становится более хрупкой и менее растяжимой. 3. Третье важное свойство — жесткость. Леска, подвергнутая УФ-излучению, становится более жесткой и тяжелее изменяет свою форму при приложении растягивающего усилия. 4. Визуально распознать можно только ярко выраженную деструкцию лески при помощи тщательного осмотра на наличие помутнений. Потому мы рискнем порекомендовать менять монофильные лески на шпулях своих катушек не реже раза в сезон, даже если внешне они выглядят вполне пристойно. 5. Дабы избежать преждевременного старения лески, храните ее в специальных НЕПРОЗРАЧНЫХ чехлах, которые уберегут ее от солнечного ультрафиолета.