I primi materiali utilizzati per la navigazione erano di origine vegetale, sulle prime imbarcazioni più di 5000 anni fa, oltre ai remi vi era il desiderio di sfruttare il vento così si iniziarono ad adoperare delle “frasche eoliche”, una sorta di vela rudimentale realizzata utilizzando delle foglie di palma issate su alberi a prua, era un rudimentale inizio, ma le sole foglie di palma non potevano essere sufficienti, si provò quindi a lavorarle, intrecciandole con le stesse tecniche utilizzate per la realizzazione di ceste, per creare strutture più grandi in grado di catturare maggiormente il vento.
Con l’evoluzione della civiltà, e l’utilizzo delle fibre in forma lavorata, iniziarono ad affacciarsi le prime vele tessute principalmente in lino o canapa, fibre che venivano utilizzate anche per fare gli indumenti.
Tessuto in canapa
Tessuto in Lino
Ma questi materiali avevano un grosso problema, le vele erano molto pesanti, soprattutto quando si inzuppavano, inoltre se deposte umide, marcivano facilmente diventando inutilizzabili, erano inoltre realizzate in maniera artigianale e fino all’introduzione delle prime macchine tessili industriali, la qualità dei tessuti era scarsa.
Tutto cambiò con la rivoluzione industriale e l’espansione dei commerci.
L’utilizzo del cotone
Con l’espansione dei commerci, le contaminazioni culturali ebbero il vantaggio di diffondere nuovi materiali e lavorazioni, permettendo una rapida crescita, e fu intorno all’800 che il cotone venne importato in Europa.
La storia del cotone è antichissima e risale ad oltre 7000 anni fa, si
pensa infatti che questa fibra venisse utilizzata già dagli Aztechi.
La disponibilità di nuove materie prime unita alla rivoluzione industriale, e l’introduzione delle prime macchine, decretò la svolta nella realizzazione delle vele realizzate con la fibra del cotone, permettendo infatti di realizzare vele molto più resistenti e con pesi molto inferiori di quanto non fosse possibile fare in precedenza.
L’utilizzo del cotone nella nautica restò in auge fino agli anni cinquanta, e si possono vedere ancora oggi riproduzioni storiche di barche con affascinanti vele bianche in cotone.
Il salto tecnologico
Il salto tecnologico dopo la rivoluzione industriale è avvenuto con l’affermazione dei primi materiali di sintesi, che hanno svoltato nuovamente la situazione creando nuovi scenari.
infatti grazie a macchine sempre più performanti e nuovi materiali, i limiti tecnici dei materiali vennero portati ad un altro livello, eliminando dapprima i problemi legati alle muffe che logoravano velocemente qualunque vela fosse realizzata in materiale naturale, ma disponendo di macchinari e tecnologie sempre più innovative, fù resa possibile la realizzazione di prodotti sempre più rifiniti e da costi sempre più bassi.
Le fibre sintetiche
L’evoluzione non poteva arrestarsi, e con il progresso industriale fecero la comparsa le prime fibre sintetiche, il primo materiale sintetico utilizzato per confezionare le vele fu il Nylon, un materiale tutt’ora utilizzato in tantissimi prodotti di tutti i giorni.
Il Nylon è una poliammide alifatica, composta da una catena aperta di atomi di carbonio, sintetizzato la prima volta da Wallace Carothers nel 1935, fu brevettato nel 1937 dalla DuPont, azienda in cui Carothers lavorava come dipendente.
La ricerca fù spinta, per sopperire alla mancanza di seta dalla Cina, a causa del blocco di esportazione richiesto dal Giappone, la seta infatti tra le altre cose, veniva utilizzata per la realizzazione dei paracadute militari, e iniziando a scarseggiare la materia prima per realizzarli, si sviluppò un materiale sintetico adatto allo scopo.
Esistono varie tipologie di Nylon, quello scoperto da Carothers è il Nylon 6.6, vi è il Nylon 6 scoperto dalla IG Farben nel 1938 brevettato poi nel 1941 e commercializzato sotto il nome di Perlon, il Nylon 3 scoperto sempre in Germania, il Nylon 7 nato nell’ex URSS, il Nylon 12 negli USA e il Nylon 11 sintetizzato in Francia a partire dall’olio di ricino.
Il Nylon nella tipologia 6.6, è un materiale igroscopico, è particolarmente sensibile ai raggi UV, ma sotto carico tende a deformarsi.
Non è adatto a realizzare ad esempio una randa, ma viene comunque tutt’ora utilizzato per tutte quelle vele che necessitano di molta leggerezza e non risentono della deformabilità del tessuto, come spinnaker e gennaker, oltre che negli accessori di tutti i giorni come ombrelli, zaini, borse, chiusure a velcro, lenze, reti da pesca, e molto altro.
Ha subito una grande rivoluzione in epoca recente, grazie alle microfibre e le ultramicrofibre, due tessuti sintetici prodotti con fibre micronizzate di poliestere e Nylon 6.6.
I tessuti creati con queste microfibre hanno la caratteristica di rimuovere lo sporco molto facilmente, oltre ad essere idrorepellenti.
Visto il progresso tecnologico, presto il Nylon fu sorpassato da una nuova fibra sintetica: il Tetrapolietilene, un polietilene ricavato dalla sintesi del petrolio, brevettato nel 1951 sempre dalla DuPont sotto il nome di Dacron.
E’ caratterizzato da una buona durata nel tempo, una maggiore resistenza ai raggi ultravioletti, ed ha una elevata resistenza all’umidità, è il materiale più utilizzato nelle vele moderne per quanto riguarda il diporto, è un materiale economico, e di lunga durata, nonostante abbia il difetto di essere molto elastico per questo motivo tende a deformarsi fin dal primo utilizzo compromettendo la forma
della vela, che diviene sempre più “potente” spostando il centro velico man mano verso poppa.
Viene utilizzato dagli anni 50, e nel corso del tempo le lavorazioni si sono evolute rendendo sempre migliore questo materiale.
Per quanto riguarda la fascia economica, viene utilizzato principalmente in porzioni di tessuto che vengono cucite assieme e rinforzate nei tre punti di fissaggio ovvero: Mura, Penna e Scotta per realizzare vele di ogni forma e dimensione.
il Dacron è tuttora tra i materiali più utilizzati ed economici e da il suo massimo nei laminati.
I laminati
Parliamo ora dei laminati,
fino ad ora i materiali riportati sopra erano principalmente tessuti, rinforzati con cuciture e orli di materiale sovrapposto.
Nella continua corsa verso prestazioni sempre maggiori, si è iniziato a sviluppare una tecnologia di lavorazione, in grado di portare i materiali disponibili ad un altro livello, sto parlando della laminazione.
Il processo di laminazione viene eseguito su speciali macchine plastificatrici che vanno a fondere il tessuto o la lamina di supporto, integrando al suo interno le fibre di rinforzo che vengono stese orientate lungo l’asse di lavoro, per permettere alla vela di raggiungere prestazioni altissime mantenendo pesi molto contenuti, realizzando vele anche 5 o 6 volte più leggere delle classiche in solo tessuto.
I compositi a membrana
Un’altro salto tecnologico è stato offerto dalla lavorazione in composito delle vele,
Questa tecnica di lavorazione adottata per le vele a più alto livello tecnologico presenti sul mercato, permette di realizzare delle vere e proprie appendici alari leggerissime, rigide e indeformabili, capaci di sfruttare con la massima efficienza il vento.
Per realizzare una vela con questa tecnologia è necessario uno stampo monolitico, vi è pertanto uno stampo per ogni taglio di vela che si vuole costruire, aumentando notevolmente i costi di produzione per le realizzazioni fuori serie.
A differenza della laminazione, non vi è un materiale di base per realizzare un sandwich, ma vi è una disposizione fitta di fibre che vengono pettinate per essere sottilissime, preimpregnate di resina e polimerizzate con stampo in sottovuoto, un procedimento molto simile alla realizzazione dei manufatti in carbonio.
Grazie a questo procedimento le vele a membrana non sono soggette a delaminazione, inoltre avendo le fibre disposte appositamente in tutte le direzioni di sforzo della vela, non necessitano di ulteriori rinforzi permettendo la realizzazione delle vele più leggere in assoluto, esenti da deformazione anche sotto carichi elevati.
Di seguito una serie di materiali utilizzati nella laminazione e nelle membrane
Il Mylar è un poliestere, (polietilene tereftalato), realizzato in Film, è trasparente, viene utilizzato come base di supporto nelle vele laminate, allo stesso modo del Dacron, per fibre nobili come il kevlar o carbonio, per realizzare laminati leggeri e molto performanti, ma anche in accoppiata a filati in Dacron, per realizzare vele sempre molto resistenti ma ad un prezzo più basso.
Il Mylar inoltre non essendo soggetto a deformabilità, viene anche utilizzato per copiare le forme di vele esistenti, e trasferirle fedelmente su un’ altro materiale più pregiato.
Taffetà e carbonio
Il Taffeta è un tessuto molto leggero, veniva realizzato inizialmente in seta, poi in seguito in dacron leggero, utilizzato al posto del Mylar, per realizzare vele laminate ancora più leggere e resistenti, ha il compito di mantenere le fibre tecniche orientate correttamente e proteggerle dai raggi UV, può andare dai 60gr/mq fino a 100gr/mq, viene utilizzato sulle vele molto performanti, in abbinata a molti filati tecnici ad alta tecnologia.
Scoperto in Giappone nel 1974, dai laboratori della Teijin è una fibra para-aramidica, ha subito un’intensa fase di ricerca e sviluppo, nel tentativo di realizzare un materiale performante e resistente alla fiamma, è stato registrato nel 1986, ha un’elevata resistenza all’abrasione, al calore e agli agenti chimici e una bassa infiammabilità, ha una resistenza paragonabile a quella del carbonio, ma con un maggiore allungamento.
Il carbonio è la fibra più utilizzata nel mondo delle prestazioni elevate, unita alle resine e cotta in autoclave permette di realizzare manufatti compositi con pesi molto ridotti e prestazioni elevatissime, è la fibra con il più alto modulo elastico, ha una resistenza alla trazione tra i 2000 e 4500 Mpa, ha un’ ottima resistenza a trazione e compressione, un filo di 3 o 4 mm può reggere centinaia di chili in trazione ma non resiste se viene piegato al di sotto di un raggio minimo, facendo ad esempio un nodo e tirando per stringerlo, questo si spezza come un capello.
Nei compositi, essendo integrato nella resina che non ne permette i movimenti, questa peculiarità è praticamente irrilevante, cosa però molto diversa nella realizzazione di laminati per le vele, che essendo comunque flessibili, se piegate male, possono spezzare le fibre al suo interno rendendo la vela molto fragile, e soggetta a lacerazioni improvvise.
Scoperto dalla DuPont negli anni 60, da parte di Stephanie Kwolek, è una fibra aramidica utilizzata in moltissimi settori.
Ha un modulo 5 volte superiore al poliestere e 10 volte superiore all’acciaio, grazie alla caratteristica di resistenza delle sue fibre, queste vengono filate così strettamente da rendere praticamente impossibile separarle, donando un’alta resistenza all’abrasione, al taglio e alla perforazione, di contro è molto sensibile ai raggi UV e alla piegatura.
Il Dyneema è un polietilene ad alta densità, particolarmente utilizzato per la produzione di cime e cordame, ha una resistenza a trazione paragonabile o addirittura superiore all’acciaio, ma con un’ ottima resistenza a torsione.
Scoperta per caso nel 1963, dal chimico Dr. Albert Pennings, dipendente della DSM, un’azienda olandese che si occupava di fertilizzanti, venne subito reputata una sciocchezza non essendo utilizzabile in ambito aziendale, fù poi ripreso molto più avanti, venendo commercializzato in seguito verso gli anni 80.
Il Dyneema ha il più basso allungamento a rottura di tutte le fibre sintetiche, ha una buona resistenza ai raggi uv, e una dote di galleggiabilità, avendo un peso specifico inferiore a quello dell’acqua, viene utilizzato anche per la realizzazione di cavi a trazione e corde per gli archi compound.
E’ un polietilene ad alto peso molecolare, viene prodotto dalla
Allied signal corporation, e dopo il carbonio è il materiale con il più
alto modulo elastico, è estremamente flessibile e malleabile, ha un’alta
resistenza ai raggi uv e alle abrasioni, ma è più costoso del Kevlar, a
livello di caratteristiche è un gradino sotto al Dyneema
Nasce nel 1985 dalla Hoechst-Celanese come resina termoplastica da impiegare per plastiche ad elevate prestazioni, nel 1989 venne realizzata anche la fibra, è un copoliestere a cristalli liquidi, e per la fibra fa la differenza la tecnica di lavorazione, infatti nei poliesteri le catene molecolari sono flessibili e hanno disposizione casuale, e per ottenere le necessarie proprietà tessili la fibra deve essere orientata, ed appunto il processo di lavorazione entra in gioco per realizzare l’allineamento delle molecole attraverso l’ estrusione delle fibre ad alta temperatura, queste vengono orientate lungo l’asse della fibra, donando elevate proprietà di resistenza.
In accoppiata al Dyneema viene utilizzato anche per la realizzazione delle corde per archi compound.
tra le principali caratteristiche troviamo:
- E’ un materiale stabile e resistente a molti agenti chimici,
- ha eccellenti caratteristiche di smorzamento delle vibrazioni
- Alta resistenza all’abrasione ( inferiore alle fibre polietileniche ad alto peso molecolare)
- tenacità e modulo elastico molto elevati
- basso assorbimento di umidità
Fibra poliestere di naftalato di polietilene, (PEN), possiede due volte il modulo del poliestere e del Dacron, ha un ottima resa in lamina migliorando la resistenza agli UV, ha inoltre una buona resistenza al calore, e agli agenti chimici, nel futuro si prevedono applicazioni al posto del silicio nei substrati di circuiti integrati per la realizzazione di circuiti economici e flessibili
Il Twaron è una fibra para-aramidica con elevata resistenza al calore e al taglio,
è prodotta dalla Giapponese Teijin
è una fibra molto simile al kevlar, ma con una resistenza alla fiamma 20 volte superiore, Decompone a 500° C senza fondere, e ha una bassissima infiammabilità, viene utilizzata per la realizzazione di giubbotti antiproiettile, tute per vigili del fuoco e per piloti di macchine da corsa.
Brevettato dalla Du-pont e commercializzato a partire dal 1967, sviluppato nella continua ricerca di materiali anti fiamma.
Questo materiale ha alte capacità dielettriche, è la fibra sintetica con maggiore resistenza al calore e alla fiamma, i tessuti realizzati in Nomex vengono principalmente utilizzati per creare indumenti di protezione individuale, come indumenti dei vigili del fuoco, tute antifiamma dei piloti automobilistici.
In campo acustico inoltre ha la peculiarità di riflettere i suoni ad alta frequenza e rinforzare suoni di media e bassa frequenza, e viene utilizzato per la realizzazione di parti di altoparlanti di fascia alta.
E’ il materiale più recente della lista, la sua scoperta infatti è del 2004.
E’ un allotropo cristallino del carbonio, costituito da un singolo strato di grafite, essendo molto recente ha ancora moltissime possibilità e viste le sue caratteristiche ha un enorme potenziale in molteplici applicazioni: è in grado di assorbire, trasmettere e dissipare il calore più velocemente dei materiali tradizionali, è 200 volte più resistente dell’acciaio, 6 volte più leggero, è impermeabile ai gas, è un conduttore elettrico migliore del rame, ha un enorme potenziale nel futuro delle batterie, e recentemente è stato adoperato anche in ambito nautico per realizzare la prima vela al mondo in grafene, realizzazione tutta Italiana, da parte dell’ IIT Istituto italiano di tecnologia.
Ma veniamo alle vele
Di seguito una serie di vele realizzate combinando i vari materiali.
Vela Mylar/Dacron
Vela Mylar, kevlar ,technora
Dacron Mylar Dacron
Poliestere Dineema Spectra
Vele in membrana
Vela in grafene
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