Волокна и ткани для парусов: сравнение материалов и их свойства

Материалы взяты и переведены с официального сайта North Sail

Современные парусиновые ткани изготавливаются из промышленных волокон и плёнок. Некоторые из этих материалов хорошо известны яхтсменам по торговым маркам конкретных производителей. Однако во многих случаях свойства парусных тканей изучены недостаточно подробно. Более глубокое понимание характеристик используемых волокон помогает сделать правильный выбор парусного материала для конкретной лодки.

Идеальная парусиновая ткань должна служить десятилетиями, выдерживать суровые условия эксплуатации (обладать высокой прочностью и структурной устойчивостью), не растягиваться под нагрузкой (модуль упругости и хорошее сохранение формы) и при этом оставаться доступной по цене. В реальности же существующие волокна демонстрируют различные сочетания этих качеств: одни материалы обладают крайне низкой растяжимостью при малом весе, но уступают в прочности, тогда как другие отличаются высокой прочностью, но имеют большую эластичность.

Ключ к тому, чтобы остаться довольным парусной тканью, — найти оптимальный баланс характеристик, соответствующий вашему стилю плавания и бюджету.

Начнём с рассмотрения волокон, наиболее широко используемых в высококачественных парусных тканях, а затем перейдём к более редким и экспериментальным материалам, которые появлялись (а в некоторых случаях со временем исчезали) в парусном производстве.

На протяжении десятилетий полиэстер остаётся самым распространённым волокном для изготовления парусов, поскольку он прочен, долговечен и относительно недорог. Тканые полиэстеровые паруса часто называют «дакрон», по аналогии с торговой маркой Dacron, присвоенной компанией DuPont пряже типа 52, которая была разработана специально для парусных тканей и на протяжении многих лет являлась отраслевым стандартом.

Со временем другие производители представили высококачественную полиэстеровую пряжу, хорошо подходящую для изготовления парусины. Такая пряжа намеренно имеет очень высокую усадку при нагревании в процессе отделки. Высокая усадка в сочетании с очень плотным плетением позволяет получить парусную ткань с плотной и стабильной структурой без необходимости добавления избыточных (и менее долговечных) смол для обеспечения стабильности.

Полиэстеровая ткань используется как в виде самостоятельного тканого полотна, так и в качестве компонента ламинатов. Полиэстеровая пряжа также обладает хорошей устойчивостью к воздействию ультрафиолетового излучения.

Нейлон широко используется для спинакеров и асимметричных спинакеров (геннакеров™), поскольку он недорог, лёгок для своей прочности и обладает хорошей устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. Нейлон достаточно эластичен (что во многом объясняет его высокую прочность), и это не является недостатком при использовании парусов на попутных курсах, где определённая эластичность материала даже желательна.

Однако следует учитывать один важный момент: несмотря на свою прочность, нейлон очень восприимчив к повреждениям от воздействия хлора. Никогда не используйте отбеливатель при стирке или ополаскивании нейлоновых парусов и не замачивайте их в бассейне.

Арамидные волокна лёгкие, обладают высокой устойчивостью к растяжению и большой прочностью на разрыв. Неудивительно, что арамиды часто являются предпочтительным материалом для гоночных парусов. Они также могут применяться в ламинированных круизных парусах при условии надлежащей защиты от избыточного ультрафиолетового излучения и многократных изгибов.

Kevlar®, а также Twaron® и Technora® — одни из наиболее широко используемых арамидных волокон в парусном производстве. Арамидные волокна нередко комбинируются с углеродными волокнами, обладающими ещё меньшей растяжимостью и более высокой прочностью, в одном гоночном парусе.

Хотя арамидные волокна нельзя назвать дешёвыми, их стоимость остаётся умеренной по сравнению с наиболее экзотическими типами волокон.

Волокна Ultra PE (UHMWPE) изначально были представлены как конкурент кевлару. Торговые марки Dyneema® и Spectra® хорошо известны многим яхтсменам. Эти волокна представляют собой высокотехнологичные полиэтилены, обладающие отличной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, очень низкой растяжимостью и высокой прочностью на разрыв.

При этом волокна Ultra PE имеют определённую склонность к «ползучести» — постепенному удлинению при длительной высокой нагрузке. В результате содержание Ultra PE в парусной ткани должно быть относительно высоким по сравнению с ожидаемыми нагрузками на парус.

Материалы Spectra® / Dyneema® чаще всего применяются на крупных круизных яхтах, где первостепенное значение имеют разумный вес, прочность и долговечность. Волокно Ultra PE является дорогим, однако очень долгий срок службы парусов обеспечивает высокую ценность таких изделий.

Углеродное волокно появилось в парусах во время Кубка Америки 1992 года и с тех пор получило широкое распространение в парусном спорте класса «Гран-при», а также на круизных яхтах высокого класса.

Углеродные волокна невосприимчивы к ультрафиолетовому излучению и обладают чрезвычайно высоким модулем упругости (то есть очень низкой растяжимостью), однако достаточно чувствительны к изгибу. Если взять необработанный жгут углеродного волокна (пряжу) и сложить его пальцами, он может порваться уже после одного–двух сильных сгибов.

В зависимости от содержания углерода и конструкции парусного полотна экипажу необходимо соблюдать особую осторожность, избегая резких рывков и сильных складок при складывании и разворачивании паруса.

Заметным прорывом в применении углеродного волокна стало его сочетание с волокнами Ultra PE. В таких комбинациях взаимодополняющие свойства двух материалов эффективно работают вместе, обеспечивая высокую прочность, минимальную растяжимость и повышенную долговечность.

Из лабораторий нефтехимических компаний периодически появляются новые волокна, которые нередко оказываются мало пригодными или вовсе непригодными для использования в парусах. Подход компании North к новым материалам заключается в том, чтобы сначала тщательно изучить их лабораторные характеристики, определить потенциальные области применения, разработать корректную конструкцию ткани и выбрать соответствующий диапазон размеров парусов.

Затем требуется продолжительный период практических испытаний, чтобы убедиться, что новое волокно действительно соответствует своим — зачастую весьма оптимистичным — заявленным характеристикам.

Волокно PEN, известное под торговой маркой Pentex™, доступно в относительно ограниченном диапазоне размеров пряжи. Волокна PEN являются родственными полиэстеру (PET), однако обладают примерно вдвое меньшей растяжимостью, при этом их прочность лишь примерно на 20 % выше.

Это относительное несоответствие между показателями растяжения и прочности означает, что парусная ткань на основе PEN не может быть по-настоящему лёгкой в реальной эксплуатации. Стоимость PEN находится между полиэстером и арамидными волокнами.

Использование PEN в основном обусловлено ограничениями классовых правил и рейтинговых систем, в которых применение арамидных волокон запрещено. Волокно PEN обладает низкой усадкой при нагревании в процессе отделки, поэтому его невозможно плотно сплести, как полиэстер. По этой причине PEN применяется исключительно в сочетании с PET (также известным как «майлар») в ламинированных парусных тканях панельной конструкции. В тканом виде PEN не используется.

LCP (жидкокристаллический полимер) — это лёгкое волокно, обладающее хорошими характеристиками по растяжимости и гибкости, но при этом более чувствительное к воздействию ультрафиолетового излучения, чем арамиды. Vectran — наиболее распространённое торговое название волокна LCP.

Компания North Sails не использует LCP в парусных материалах, поскольку соотношение стоимости, долговечности и эксплуатационных характеристик не является убедительным.

PBO — пример широко разрекламированного сверх высокоэффективного волокна, которое на практике оказалось неудачным материалом для парусов. Произведённое компанией Toyobo в Японии, оно превосходит большинство других волокон (за исключением наиболее экзотических углеродных) по показателям растяжимости и прочности при равном весе.

Однако PBO крайне восприимчиво к воздействию солнечного света и повреждениям от изгиба, поэтому паруса на основе PBO оказались очень недолговечными.