DACRON MYLAR KEVLAR ..... QUESTI SCONOSCIUTI
Molto spesso mi trovo a dover rispondere a domande del tipo: “Quali sono, come si chiamano e che relazioni ci sono tra i tagli delle vele e i tipo di tessuti disponibili?”
So benissimo che questa è una questione eterna e molto dibattuta sulle banchine in questi giorni in vista del prossimo Campionato Invernale di FIUMICINO: perciò cercherò di fare un po’ di chiarezza. Nel campo delle vele vengono prevalentemente usati 9 o 10 tipi di fibre, che sono: NYLON, DACRON, MYLAR, PENTEX, SPECTRA, VECTRAN, PBO, KEVLAR, PBO e CARBONIO.
Tutti hanno in comune una caratteristica: sono composti da una Trama e un Ordito, in inglese chiamati WARP e FILL.
In pratica, il tessuto lavora secondo tre direzioni principali secondo il verso di filatura: WARP, FILL e BIAS. Quest'ultima direzione non e' rinforzata da fili come il W. e il F. Solitamente e' la direzione piu' debole. La differenza fra i 9 tipi di tessuti e' data dal differente tipo di fibra, ma tutti hanno in comune il Warp e il Fill. Un tessuto può essere composto da un maggior numero di fili in Warp o in Fill.
Il Warp Oriented e' particolarmente adatto per vele verticali e radiali, quali ad esempio le vele di prua. Anch le rande possono essere Warp Oriented e in tal caso la filatura parte dalla bugna.
I tagli verticali non si usano più. Soltanto nelle vele latine si trova ancora oggi una applicazione. Il Fill Oriented e' invece ideale per quelle costruzioni a ferzi orizzontali chiamate Cross Cut.
Oggi non si usano quasi più tessuti in Fill oriented.
L'evoluzione vuole il Warp Oriented come successore, specialmente nei laminati. Gli unici tessuti ancora in circolazione nel campo dei Fill sono i Dacron. Queste applicazioni sono ancora valide per quelle vele alte e strette chiamate High Aspect. In questo particolare caso essendo la forma della vela alta e stretta i carichi del tessuto sono molto concentrati lungo la balumina. Allora ci si potrebbe chiedere: perché se i carichi sono così concentrati in balumina non si utilizza un taglio radiale o verticale? Le mie risposte sono:
1)
Innanzitutto il tessuto in Fill e' nettamente più forte all'allungamento di un Warp, ciò per una questione di tessitura. Es.: tra due Dacrons, Warp e Fill della stessa grammatura a vantaggio del Warp il Fill è sempre meno elastico e man mano che il carico aumenta questa differenza cresce spesso più che proporzionalmente.
Diffidate sempre dalle proposte di Taglio TriRadiale per rande e genoa in Dacron!!!
2)
In questo caso il Bias e' molto vicino al Fill proprio perché la vela è alta e stretta quindi le deformazioni si riducono molto.
3)
Il fatto che il Fill e' sempre piu' forte del Warp non significa che sia sempre il migliore. Nelle rande delle imbarcazioni superiori ai 38 ft. subentrano altri carichi non solo lungo la balumina, tra la penna e la bugna, ma anche in altre direzioni : per es. dalla bugna all'albero, lungo l'inferitura e lungo la base. Potrei facilmente mostrarvi le linee di carico principali poco influenti su una vela da deriva o su una vela di J24, ma molto influenti su una vela per imbarcazioni dai 38 ft in poi. Il disegno e' approssimativo e può dare solo un idea della distribuzione dei carichi. La vela sopporta lo sforzo maggiore verso la balumina, mentre nella parte centrale si ha una “bolla di vuoto”a causa del rifiuto.
4)
La mappa degli sforzi varia notevolmente con il variare della forma della vela. Ciò significa che varia per ogni costruttore di vele in quanto varia la personalizzazione della forma. In breve la forma e' data tramite due vie: il grasso sui ferzi e la curva d'albero (giro d'albero). A seconda di come questo rapporto varia e di quanto in definitiva la vela e' grassa varia anche la mappa degli sforzi. Lo avreste mai pensato? Le caratteristiche che rendono un tessuto più veloce di un altro sono molteplici. Riassumendo: Un tessuto meno allunga meglio è. Esiste sempre un rapporto tra peso e allungamento e questo rapporto non e' quasi mai proporzionale fra i vari tessuti. Per una balumina e' quasi sempre meglio utilizzare un tessuto il meno elastico possibile ad eccezione di quelle barche armate con alberi particolarmente flessibili, come il Laser il Finn ecc., dove subentrano in gioco altri fattori quali: l'adattamento del tessuto e della forma della vela all'albero. In altre parole un tessuto rigido o meno elastico non riuscirebbe ad adattarsi a tutte le intensità di vento e la randa avrebbe la sua massima efficienza solo nella fascia di vento per la quale e' stata progettata. Ciò potrebbe andare bene se per stazza fosse possibile usare più di una vela.
5)
Un'altra caratteristica e' l'appretto, specie nei Dacron, dato da uno strato di resina che riduce l'allungamento in tutte le direzioni. Lo stesso si ottiene nel Mylar, Pentex, Spectra, Vectran, Kevlar, PBO e Carbonio da una speciale pellicola plastica che migliora notevolmente le caratteristiche meccaniche. Questa volta a discapito della durata. Infatti non esiste ancora una laminazione tale da conservarsi nel tempo resistendo alle pieghe, all'usura e al sole. Nel corso della Coppa America la North Sails aveva prodotto un tessuto di Kevlar con piu' fibra e meno pellicola plastica. Il vantaggio era non solo nel peso ma soprattutto nell'aver prodotto un materiale morbido molto sensibile con vento leggero e nelle andature portanti, quasi avessimo una vela in una grammatura molto inferiore a quelle che realmente era. Ognuno di questi 9 tipi di tessuti e' suddiviso a sua volta in una serie di altri tessuti di varie caratteristiche. Sarebbe impossibile elencarli tutti per cui ci limiteremo a parlare solo di alcuni
.
6)
I tessuti per spinnaker, più elastici, sono costruiti in Nylon e Poliestere. Esistono ancora nelle due versioni: Warp e Fill. Le caratteristiche meccaniche sono eccellenti, zero porosità e pochissimo allungamento sopratutto per il Poliestere. I Tagli triradiali sono indispensabili dove esistono carichi : es. su barche oltre gli otto mt. Ma ancora oggi esistono tagli di vele a ferzi orizzontali e a spina di pesce (J24). Nelle derive e' infatti impensabile di disegnare uno spinnaker con un taglio triradiale. La vela e' troppo piccola ed e' impossibile dare la stessa forma che si può dare con un taglio a ferzi orizzontali. In particolare gli spi delle derive hanno in comune un taglio a freesbe difficilmente ottenibile con un taglio radiale su una così piccola dimensione.
Passiamo adesso ad analizzare un po’ piu’ in dettaglio i diversi tessuti disponibili in commercio.
Dacron®
Questo nome è il marchio con cui il filato è stato registrato in America, infatti il tetrapolietilene, polimero di sintesi della tecnologia petrolifera, veniva chiamato anche Teryl, Trevira, Tetoron, Diolin, Terlenka e Terital a seconda del paese di produzione. Oltre alle doti citate, il Dacron ha la caratteristica di rimanere inalterato al contatto dell'umidità, a differenza di tutte le altre fibre naturali. E' prodotto in quattro fasi, la resinatura, il fissaggio, calandratura e appretto. Nella resinatura il tessuto viene impregnato di una resina a base di formaldeide che lo plastifica, poi il tessuto viene riscaldato fino far ritirare il filato di poliestre del 10%. Questo naturalmente serra la trama in modo irreversibile dandogli compattezza estrema.
Per aumentare la compattezza, il tessuto è compresso fra rulli riscaldati, che sopratutto stabilizzano le tensioni, è una sorta di normalizzazione della pezza. L'ultima fase a cui si sottopone il prodotto e quella dell'apprettatura, con questa operazione si cerca di dare una finitura superficiale migliore, spruzzandolo con resine sintetiche epossidiche.
Poliestere
Fibra usata sia per lamine che tessuti tradizionali con buona resistenza agli UV, ottima flessibilità, anche se sostituita nel tempo da nuove fibre con modulo più elevato, si usa nella produzione di tessuti per spinnaker e jennaker. Nel settore il termine che identifica un tessuto da spi in poliestere è "Poly", anche se però viene comunemente identificato con il nome attribuitogli dal produttore, ad esempio PP-DIAX o PX
Taffetà
E’ una pellicola di tessuto, finissima di poliestere, viene incollata su un lato delle lamine, quando le si vogliono proteggere dagli UV e dalle abrasioni.
Nylon
Solitamente usato per produrre spinnaker, è un materiale estremamente leggero, ma non sopporta forti sollecitazioni. Il tessuto è prodotto nei pesi di: 0.5 oz, 0.75 oz, 1.5 oz, 2 oz.
Kevlar®
Fibra aramidica di colore giallo oro. il termine aramidico è la contrazionedi poliammide aromatico. Come il dacron e il maylar è una fibra il cui marchio è depositato dalla DuPon. Il suo modulo è almeno cinque volte superiore al poliestere. K29 e K49 definiscono rispettivamente la lamina standard e quella ad alto modulo. La sua resistenza a trazione è pari a quella dell'acciaio. Nonostante sia una fibra a bassissima resistenza agli UV e si corrompa in fretta, è la fibra più usata nelle vele da regata moderne. Grazie al suo alto modulo e tenacità, permette di produrre vele di estremo peso e stabilità ai carichi. Solitamente assume nel tempo un colore di oro bruno. E' una fibra molto costosa, fino al 30% in più del normale poliestere.
Spectra®
Prodotto della Allied-Signal Corporation, è un polietilene ad alto peso molecolare. Detiene , dopo il carbonio il record del più alto modulo. é comunque troppo elastica e quindi i velai non la usano per vele da regata dove si richiede una grande stabilità di forma. é estremamente flessibile e malleabile, alta resistenza all'abrasione e ai raggi UV, colore bianco. Usata per vele da crociera su grandi barche, dove durata e peso sono doti estremamente richieste. Ancora più costosa del Kevlar.
Technora®
Prodotto dalla Tejjin, giapponese, e una fibra aramidica sviluppata per le cinghie da trazione. il suo modulo è simile a quello del Kevlar, ha una migliore resistenza al'brasione ma più costoso.E' l'alternativa al kevlar, ove si vogli auna maggiore durata nel tempo e maggiore resistenza ai raggi UV. Viene colorato di nero per ottenere questa caratteristica. Il prodotto è usato nella formazione di lamine in composito, polarizzato diagonalmete all'interno della stessa.
Certran®
Simile allo Spectra, è un polietilene ad alto modulo, prodotto dalla Hoechst Celanese. E' una fibra che resiste all'affaticamento e agli UV come lo Spectra, come lo spectra però ha un uso limitato, viene inserito nei punti in cui si deve avere una notevole flessione, resistenza a usura e UV.
Twaron®
Il Twaron o Htm, è una fibra dal modulo simile al kevlar. Prodotto dalla Akzo Nobel. Il PPTA è paragonabile al K49 per modulo, ma ha una resistenza alla flessione e una tenacità più elevata, nonchè una migliore tenuta ai raggi UV. E' color oro luminoso.
Vectran®
E’ un poliestere basto sulla tecnologia della fibra di cristallo liquida, prodotta dalla Hoechst Celanese. Ha un modulo paragonabile al kevlar, ma data la sua composizione molecolare ha una maggiore tenacità, resistenza alla flessione, alla abrasione ma resiste meno agli UV. Comunque rimane un prodotto prestazionale per vele con elevate caratteristiche tecniche. Più costoso del Kevlar e dello Spectra.
Dyneema®
Prodotto dall'azienda olandese DSM, Dyneema, come gli spectra è un polietilene altamente elaborato che offre una buona resistenza UV, l' alto modulo iniziale teorico e la resistenza alla rottura eccellente. Come gli spectra mantiene un ottima resistenza all' abrasione.
Pentex®
Fibra di poliestere di napthalato di polietilene. Possedendo due volte il modulo del poliestere normale in Dacron, Pentex è una ottima alternativa. Meglio se usato come prodotto in lamina. Ha tenacia simile al poliestere ed è un po' migliorato nella resistenza agli UV. Sta avendo molto successo.
Carbon® (Carbonio)
Le fibre del carbonio hanno modulo estremamente alto ma non resiste alla flessione e le lamine che si producono si deteriorano rapidamente. Per questo la fibra di carbonio non ha mai preso piede nella nautica minore.
Pbo Zylon®
Poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole). La fibra di PBO è l'ultimissimo prodotto sviluppato dalla TOYOBO Co. giapponese. Ha una tenacità e modulo superiore alle fibre di Aramide (quali Kevlar, Technora e Twaron). Ha anche un elevata resistenza alla fiamma e al calore. La fibra di PBO fino ad ora ha dimostrato tenacità, modulo, resistenza all'abrasione, al taglio e agli UV di gran lunga superiori a qualsiasi fibra aramidica. Inoltre possiede una ottima stabilità e bassissimo assorbimento in ambiente umido (0.6%). Nonostante queste caratteristiche rimane una fibra morbida e molto malleabile. Di peso leggerissimo e di costo elevato, ricompensa però per i risultati ottenibili su vele laminate da regata.
Cuben Fiber
Prodotto usato per la prima volta da America cube, (sviluppato grazie a bill Choock) è una sottilissima pellicola, estremamente leggera, pesa fino al 40% in meno di una fibra aramidica tradizionale (kevlar) dello stesso modulo. Da poco comincia ad essere a disposizione dei velai per produrre vele a privati.
Il processo di produzione è estremamente complesso, per eliminare l'effetto "creep", ( il microscorrimento delle fibre dentro ai laminati) in questo speciale prodotto la fibra di Spectra viene pettinata e vulcanizzata con polvere di grafite in una macchina che permette al massimo la costruzione di pannelli di 30 piedi.
Un ulteriore tessuto molto interessante uscito sul mercato da non molto tempo e' il Cruising Laminate:
Questo nuovo tipo di tessuto non e' altro che l'evoluzione dei primi Norlam. In altre parole e' un sandwich di: Taffeta (Dacron leggero), Scrim (reticolato di fili di Dacron), Mylar (pellicola di plastica: film), Taffeta ( Dacron leggero)
I 4 strati accoppiati rendono questo materiale molto forte in Warp, più leggero del 25 % di un pari Dacron e duraturo nel tempo. In realtà sarà sempre meno elastico di un pari Dacron. Perfetto per vele radiali da regata-crociera. Per quanto riguarda lo Spectra, il Vectran, il Kevlar, il PBO e il Carbonio, i principi sono gli stessi che per il Dacron con la sola differenza che in quel campo i tessuti sono prevalentemente Warp e in minoranza bilanciati e le fibre sono via via più forti con conseguente diminuzione di peso, diminuzione dell’allungamento e maggiore resistenza ai carichi.
Riporto ora alcuni termini di uso comune in veleria e utilizzati anche nelle pagine precedenti:
- DENARI è il peso in grammi di 9 chilometri di un dato filato.
- MODULO la capacità di resistere alla trazione senza allungarsi permanentemente. Viene espresso in grammi del carico su un determinato peso di fibra.
- LAMINA è un sandwich di Mylar che racchiude sotto elevatissime compressioni una griglia di filati diritti, eliminando lo scorrimento delle fibre e generando un prodotto estremamente stabile (indeformabile) con le caratteristiche di modulo e tenacia del filato inserito.
- POLARIZZAZIONE è l'orientamento delle fibre.
- RESISTENZA A FLESSIONE è la capacità di mantenere una relativa tenacità, dopo che la fibra è stata piegata e ripiegata. Non si considera un valore di questa grandezza, ma si valuta come perdita di resistenza dopo la prova di sbattimento.
- RESISTENZA UV misura l' effetto dei raggi ultravioletti sul tessuto o la lamina. Esprime il tempo che occorre ridurre al 50% la tenacia della fibra.
- TENACIA è il carico di rottura a trazione del filato,la misura è espressa in grammi denier.
- TESSUTO è il prodotto di filati tramati. La trame e l'ordito sono scorrevoli e non garantiscono la stabilità del profilo durante le applicazioni dei carichi in navigazione.
- ASPECT RATIO è la lunghezza di una vela divisa per la corda, quindi una vela ad elevato A.R. ha l’inferituta lunga e la base corta
- BALUMINA è il bordo posteriore di una vela
- BUGNA è l’angolo posteriore di una vela
- INFERITURA è il bordo anteriore di una vela
- TRIRADIALE è una tecnica costruttiva in cui i pannelli radiali partono dai tre angoli della vela
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GRASSO è la profondità di forma di una vela cioè è la terza dimensione di una vela.