Dentro ai Materiali di Bordo

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AniMateriali-Le barche a vela, queste stupende "macchine del vento" sono forse il mezzo di trasporto più antico del Mondo! Fin dai primi tempi della loro costruzione l'uomo ha sempre trovato nuovi metodi e nuove strade per costruire le barche, che dovevano fronteggiare la furia del mare e l'enorme peso del vento sulle vele. Tutti questi anni di storia e di progresso, hanno portato a perfezionare sempre più questi fantastici mezzi e l'esperienza ha fatto abbandonare qualche tecnica costruttiva, mentre ne ha fatte sopravvivere altre, facendole arrivare ai giorni d'oggi tali e quali come un tempo, fondendole ed arricchendone le qualità con i moderni materiali.

Il fascino della navigazione a vela e quello che lega barche antiche e moderne, a nostro modo di vedere, deriva proprio da questo mix...

di storia e perfezionamento dei materiali, incredibilmente semplici, ma se combinati secondo una logica fisica ben precisa, diventano un tutt'uno e "collaborano" trà loro per garantire integrità ed affidabilità al mezzo. Il legno, la canapa, il lino e la seta, il ferro e l'acciaio, la pece, ecc.. sono state sostituite dalla vetroresina, dal carbonio, dal kevlar, dal dacron, dal maylar, dall' acciaio inox 316, dal poliestere, dalle antivegetative e dai materiali compositi in generale. Le tecniche costruttive ed i metodi marinareschi invece sono rimasti tali e quali e vengono utilizzati per combinare al meglio i nuovi materiali.

I MATERIALI COMPOSITI

Come dice la parola stessa i materiali compositi sono qui tipi di materiale che da soli non servirebbero a nulla, ma se messi insieme ad altri materiali (anche di struttura chimica differente), acquistano una loro caratteristica ben precisa. I piu' antichi materiali compositi erano proprio i mattoni che erano formati da fili di paglia e fango che una volta induriti davano forma al mattone. I due materiali che formano il composito, presi singolarmente sono detti costituenti, i costituenti a loro volta prendono il nome di Matrice o Rinforzo a seconda del loro utilizzo. Altri esempi di materiali compositi sono: il cemento armato (formato da calcestruzzo e tondini di ferro), il compensato (formato da fogli di legno e colla) e cosi' discorrendo... Nel mattone la matrice era il fango ed il rinforzo ovviamente la paglia intrecciata, nel cemento armato la matrice e' il calcestruzzo ed il rinforzo la gabbia in ferro al suo interno e via discorrendo. La Matrice e' quindi il corpo omogeneo e fluido che ha il compito di racchiudere il rinforzo e di garantirne l'omogenea dispersione di sforzo. Il Rinforzo e' la parte interna che ha il compito di assorbire la maggior parte dello sforzo su di esso, secondo una resistenza meccanica data dal tipo di intreccio e dal materiale che compongono le sue parti. L'unione di queste parti e' in grado di garantire un' elevatissima proprietà meccanica, accompagnata da un basso volume e massa, ecco perchè i materiali compositi sono utilizzati in campi dove la leggerezza è fondamentale! (macchine sportive, aereonautica, nautica).

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IL SARTIAME

Le sartie sono quei cavi che servono a sorreggere l'albero di una barca a vela, un tempo venivano costruite intrecciando cime di canapa di piccolo diametro, fino ad arrivare alla misura del cavo desiderata, la canapa garantiva una notevole resistenza anche alle basse temperature dei poli. Oggi come potete vedere dalle fotografie la tecnica e' molto simile nel sartiame classico a forma spiroidale, si attorcigliano 19 fili di acciaio inossidabile a spirale attorno ad un unico filo centrale, le dimensioni dei fili piu' piccoli danno il diametro finale della sartia. Da 2mm. fino a 16mm. il rapporto e' sempre 1 a 19. Per le drizze di un tempo (sempre in acciaio, ma che dovevano essere più morbide ovviamente) i fili che le componevano erano 133 che guardacaso scatturivano da 7 fili di 19 elementi = 133. Al giorno d'oggi, dai diametri contenuti ma dalle più elevate tenute (per barche più grandi) esistono anche le sartie a Tondino, composte da un unico filo grande d'acciaio, le Dyform a forma esagonale, e le modernissime e leggere sartie in Kevlar, Dynema e PBO per barche da regata.

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IL CARBONIO

Il primo tessuto in fibra di Carbonio al Mondo risale al 1969, mentre la prima fibra di carbonio di alta qualità fu inventata undici anni prima, soperte eclatanti per questi periodi storici che avrebbero spalancato le porte al moderno utilizzo di questo materiale per gli usi più innumerevoli (acciaio, orologi, auto sportive, aerei, barche ecc..) Esistono diversi tipi di fibre di carbonio, dalle proprietà più resistenti o più flessibili, queste qualità meccaniche vengono date alle fibre secondo diversi tipi di trattamenti termici. Il Carbonio infatti viene creato dal riscaldamento in particolari condizioni di aria e gas di polimeri utilizzati anche per produrre materie plastiche, varie fasi di riscaldamento ed ossidazione (con temperature che arrivano anche a 3000°C) creano filamenti di carbonio nel raffreddarsi. Il tessuto in carbonio viene creato dall' intreccio di filamenti di carbonio, questi filamenti sono formati da decine di migliaia di filamenti più piccoli di un capello (5/8 micrometri o micron). Questi tessuti creati ovviamente da macchinari appositi, una volta terminati si presentano sotto forma di rotoli che vanno maneggiati con piu' cautela possibile (specialmente nella zona dei tagli) proprio per evitare di far disintrecciare questi microscopici "filini" dalle proprietà estremamente resistenti e dalla densità bassissima che rendono il Carbonio un materiale molto resistente meccanicamente ed allo stesso tempo molto leggero, (altre proprietà del carbonio sono isolamento termico, resistenza a cambi termici, resistenza ad agenti chimici, proprietà ignifughe).

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IL KEVLAR

Questo materiale dalle sorprendenti qualità di resistenza alla trazione, e' stato inventato nel 1965 e brevettato dopo migliorie nel 1973, il kevlar offre fin da subito una notevole resistenza meccanica e dopo i vari miglioramenti del caso arriva ad essere 15 volte più resistente dell' acciaio (a parità di peso e per prestazioni meccaniche, non di usura). Particolarmente resistente anche alle alte temperature ed al fuoco, viene impiegato in una miliardata di utilizzi; giubbotti anti proiettile, attrezzi sportivi, tute da sport estremo, ovviamente per scafi e vele di barche da regata e infinite altre cose, stoppini per fuoco, elmetti per corpi speciali, rinforzi per abbigliamento ed anti infortunistica, copertoni per biciclette, lenza da pesca, canoe, accessori per motociclistica ecc. ecc... Come nel carbonio, anche il kevlar viene prodotto in tessuti venduti a rotoloni e viene utilizzato come materiale composito di rinforzo, grazie alla sua particolare proprietà meccanica.

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IL TESSUTO

 

Molto più economico, meno leggero, meno resistente ma comunque composto da migliaia di filamenti di fibre di vetro intrecciati trà loro a formare una trama di rinforzo, il tessuto è comunemente usato nelle strutture composite come rinforzo meccanico identicamente ai suoi cugini carbonio e kevlar. Il tessuto di resina risulta essere un' ottimo materiale per costruire oggetti e pezzi in vetroresina, infatti i filamenti che vengono tessuti secondo un' ordine preciso, risultano essere molto più resistenti dei più sottili fogli in vetro a filamenti casuali.

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IL VETRO LEGGERO

Il vetro, nell' immaginario collettivo risulta essere un materiale fragile, se viene opportunamente lavorato in fibre sottilissime più d'un capello (07/08 decimi di millimetro) sostituisce alle fragili caratteristiche ed alla poca resistenza statica, nuove e migliori qualità di resistenza meccanica e una particolare dote di resistenza alle sollecitazioni improvvise. Mettendo opportunamente insieme quindi queste fibre di vetro compatte e molto resistenti, formando trà di loro un intreccio più o meno compatto e fitto in ordine casuale (o anche in tessuto) si ottengono fogli di vetro più o meno resistenti per formare la struttura di rinforzo del materiale composito. E' questa la base di partenza quindi, aggiungendo ora più strati di vetro l'uno sull' altro legati da una matrice, si crea un materiale più spesso e molto resistente secondo questo processo chiamato stratificazione. Le fibre di vetro hanno un' ampio pazio d'utilizzo nella nautica, nell' automobilistica, in campo aerospaziale, nell' edilizia.

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LA RESINA EPOSSIDICA

La resina epossidica è un' ottimo esempio di matrice per materiali compositi in ambito Nautico e non solo, dall' aspetto più o meno viscoso (da liquido a solido, dovuto dalla percentuale di vetrosità presente al suo interno), che contiene l'anello epossidico a trè atomi (in grado di creare interazioni forti trà gli atomi in minor tempo di reazione e con caratteristiche meccaniche più solide, rispetto alle resine poliesteri). Vengono diluite con appositi prodotti per semplificare l'applicazione di impregnaggio delle fibre, i gruppi epossidici contribuiscono inoltre a contribuire alla resina particolari caratteristiche di resistenza al calore ed all' acqua oltre alla rigidità.

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