돛단배
Sailcloth |
범포는 아마, 삼베, 면 등 다양한 형태의 범포에서 나일론, 폴리에스테르, 아라미드, 탄소 섬유 등 다양한 직물, 방적 및 성형 섬유에 이르기까지 다양한 소재를 포함합니다.
역사
서양의 전통
바이킹 롱십은 돛단배로 양털을 사용했다.이 천은 지역 및 전통에 따라 세 가지 방법 중 하나로 짜여졌다. 즉, 개별 실을 서로 교차시키는 평직, 두 개의 실을 교차시키는 3축 트윌, 두 개의 실을 한 번에 두 개씩 엮은 4축 트윌이다.11세기부터 [1]14세기까지 이런 관습이 있었다.
Doek는 네덜란드어로 천을 뜻하며, 돛 캔버스를 가리키는 영어 단어 "duck"로 발전했다.오리는 일반적으로 면이나 아마포로 만들어졌으며, 약간의 삼베를 사용했다.이러한 천연 섬유는 부패, 자외선, 수분 흡수가 잘 되지 않습니다.린넨이 더 강하지만 면은 더 가볍다.린넨은 19세기에 면으로 대체되기 전까지 전통적인 돛 섬유였다.처음에 목화는 토착종이었기 때문에 미국에서 필수품으로 사용되었고 아마의 공급은 1812년 전쟁과 같은 전쟁으로 인해 주기적으로 중단되었고, 이 기간 동안 군사용으로 돛대에 대한 수요가 높았다.돛의 크기가 커짐에 따라 린넨이 너무 무거워서 실용적이지 못했기 때문에 면화가 더 인기를 끌게 되었다.면화는 돛의 시대가 끝날 때까지 세계적으로 린넨을 실질적으로 대체하지 못했지만, 어떤 경우에는 린넨의 강도가 돛의 종류에 따라 선호되었다.20세기 후반이 되어서야 천연섬유가 주류에서 합성섬유로 대체되었다.면 범포는 여전히 운동복, 이불, 옷감에 사용되고 있다.미국의 전통적인 면 범포 폭은 23인치(58cm)인 반면, 영국 표준 폭은 24인치(61cm)[2]였습니다.
기타 전통
캐롤라인 제도의 와프로아는 전통적으로 판다누스 매트를 [3]돛줄로 사용했다.
최신 섬유
돛의 특징은 돛의 천을 만들기 위해 짜여진 디자인, 구조, 섬유의 특성 때문이다.다음 항에서는 양호한 설계와 신중한 구조를 전제로 한 파이버의 속성에 대해 설명합니다.Mahr에 따르면, 돛단 [4]천을 짜는 데 적합한지 여부를 평가할 때 6가지 핵심 요소가 있다고 합니다.
- 초기 계수 – 스트레칭 저항 능력.저항이 높을수록 역풍 항해에 좋다.
- 파단 강도 – 섬유 단면적당 힘으로 측정됩니다.돛은 높을수록 좋다.
- 크리프 – 섬유 또는 패브릭의 장기 스트레칭을 나타냅니다.크리프가 있는 재료는 우수한 계수를 가질 수 있지만 시간이 지남에 따라 모양이 사라집니다.
- 자외선에 대한 저항성 – 표준화된 노출 테스트에 의해 측정된 태양의 자외선에 대한 노출로 인한 강도 손실.
- 굽힘 강도 – 굽힘, 접힘 또는 채찍으로 인한 강도 손실. 업계 표준 50회 접힘 테스트를 통해 자주 측정됩니다.
- 비용 효율 – 재료의 초기 비용과 내구성에 따라 시간 경과에 따른 비용 효율이 결정됩니다.
대부분의 경우 한 속성이 증가하면 다른 속성의 매력이 떨어지기 때문에 완벽한 해결책은 없습니다.스트레칭이 감소하면 유연성이 저하되어 성능과 내구성이 균형 있게 유지됩니다.두 가지 문제를 모두 해결하면 대부분의 선원들에게 가격은 일반적으로 범위를 벗어납니다.
나일론
나일론은 가벼운 무게, 높은 인장 강도, 뛰어난 내마모성 및 유연성 때문에 스피너커에 사용됩니다.하지만, 그것은 계수가 낮아서 역풍 돛에 적합하게 너무 많이 늘어나게 됩니다.나일론은 폴리에스테르보다 자외선과 화학적 분해에 더 민감하며 수분 흡수에 의해 물리적 특성이 변할 수 있습니다.
폴리에스테르(PET)
폴리에스테르 중 가장 흔한 종류인 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 범포에 가장 많이 사용되는 섬유입니다. 또한 일반적으로 데이크론이라는 상표명으로도 불립니다.PET는 뛰어난 내장해성, 높은 내마모성, 높은 자외선 저항성, 높은 유연 강도, 저렴한 가격을 가지고 있습니다.흡수율이 낮기 때문에 섬유가 빨리 마를 수 있습니다.PET는 대부분의 심각한 레이싱 용도로 더 강한 섬유로 대체되었지만 저렴한 가격과 높은 내구성으로 인해 가장 인기 있는 돛단 천으로 남아 있습니다.Dacron은 Dupont의 52형 고모듈러스 섬유의 브랜드명.얼라이드 시그널은 데이크론보다 27% 높은 내구성을 가진 섬유 1W70 폴리에스테르를 생산했다.다른 상표로는 테릴렌, 테토론, 트레비라, 디올렌 등이 있다.
PEN 파이버(Pentex)
허니웰의 상표명 '펜텍스'로 통칭되는 PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트)도 폴리에스테르 섬유로 일반 PET 섬유보다 40% 늘어나지만 케블라 29보다 약 2배 늘어난다.PET의 3분의 1 정도만 줄어들기 때문에 PEN은 촘촘하게 짜여지지 않기 때문에 PEN에 수지를 함침시켜 부적절한 사용 및 취급으로 인해 돛이 손상되기 쉽습니다.PEN은 강도를 높이기 위해 섬유를 똑바로 깔고 안정성을 위해 필름 시트(예를 들어 PET 필름)에 접합하는 적층 범포를 제작하는 데 적합하며, PET 필름을 보호하는 적층체의 타페타 외층으로서도 적합합니다.PEN 라미네이트는 고성능 항해를 위한 경제적인 대안입니다.
케블라
아라미드 섬유인 케블라는 1971년 DuPont에 의해 도입된 이래 경주용 돛의 주요 섬유로 자리 잡았다.강철보다 강도가 높고 중량 대비 강도가 높으며 PET보다 5배, PEN보다 약 2배 높은 계수입니다.Kevlar에는 두 가지 인기 있는 종류가 있습니다.타입 29 및 타입 49. 후자의 초기 계수는 타입 29보다 50% 높지만 플렉스 손실은 낮습니다.DuPont는 129, 149 및 159의 모듈러스 타입을 개발했지만, 일반적으로 모듈러스가 증가함에 따라 굽힘 강도가 감소하기 때문에 돛에서는 거의 사용되지 않았다.DuPont는 최근 Kevlar 49보다 25% 높은 굽힘 강도와 높은 계수를 가진 돛을 위해 특별히 개발된 섬유인 Kevlar Edge를 발표했습니다.케블라는 다른 아라미드 섬유와 함께 자외선 저항력이 떨어지고(케블라는 PET보다 햇빛에서 약 2배 정도 빨리 강해진다) 휘기, 접기, 채찍으로 빠르게 강도의 손실을 일으킨다.최소한의 채찍질과 신중한 취급으로 케블라 돛의 수명을 크게 연장할 수 있습니다.
테크노라
테크노라는 일본에서 테이진사가 생산하는 아라미드로 케블라 29보다 모듈러스 강도가 약간 낮지만 굴곡 피로에 대한 저항성은 약간 높다.천연 금색 섬유를 검은색으로 염색함으로써 섬유의 낮은 자외선 저항성이 향상됩니다.Technora는 라미네이트 범포에서 바이어스 지지대(X-ply)로 가장 많이 사용됩니다.
트와론
Twaron은 네덜란드에서 Teijin에 의해 생산되는 아라미드로, 화학적으로나 물리적으로 DuPont의 Kevlar와 유사하다.Twaron HM(고모듈러스)은 Kevlar 49와 유사한 신축성, 인장 강도 및 UV 저항성이 우수합니다.Twaron SM은 Kevlar 29와 비슷하다.케블라처럼 섬유는 밝은 금색이다.
스펙트럼
Spectra는 Honeywell사가 만든 초고분자 폴리에틸렌(UHMWPE)으로, 우수한 자외선 저항성(PET와 동일), 매우 높은 초기 계수 수(고모듈러스 탄소 섬유 다음으로 높음), 뛰어난 파괴 강도, 높은 굴곡 강도를 제공한다.그러나 지속 하중(AKA: 크리프) 하에서는 영구적이고 연속적인 신장도 보입니다.이것은 돛이 나이가 들면서 모양에 변화를 일으킨다.이 때문에 Spectra는 정기적으로 돛을 교체하는 고성능 보트의 스피너커에서만 사용됩니다.
다이나마
Spectra에 해당하는 Dyneema는 네덜란드 DSM사가 생산하는 매우 강한 섬유입니다.유럽 범포 제조업체에서 자주 사용하며 Spectra보다 더 다양한 크기의 실을 사용할 수 있으며 인기가 높아지고 있습니다.Dyneema DSK78은 일반적인 고강도 대 중량비, 뛰어난 저신장, 마모, 자외선 저항성을 결합한 새로운 기준을 세웠지만 Dyneema SK75에 비해 3배, Dyneema SK90에 비해 2배 가까이 뛰어난 크리프 성능을 추가했다.
Certran
Hoechst Celanese는 Spectra와 유사한 Certran 폴리에틸렌을 생성하며, 스펙트럼의 모듈러스 정격의 약 절반이다.굴곡 피로 및 UV 열화에 대한 뛰어난 내성을 포함하여 Spectra와 유사한 특성을 가지지만 크리프도 보인다.
Zylon (PBO)
PBO(Poly (p-phenylene-2, 6-benzobisoxazole))는 일본 토요보가 Zylon이라는 상표명으로 개발한 액정 폴리머입니다.아라미드를 포함한 다른 고모듈러스 실보다 현저하게 높은 초기 계수를 가진 금 섬유입니다.PBO의 바람직한 특성으로는 높은 열 안정성, 낮은 크리프, 높은 내화학성, 높은 절단 및 내마모성, 반복 접기 후 신축성이 우수하다는 점이 있습니다.PBO는 유연성이 뛰어나고 촉감이 부드럽습니다.그러나 PBO는 자외선과 가시광선에 대한 저항력이 약하다.
벡트란
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벡트란은 티코나에서 생산하는 폴리에스테르계 고성능 LCP(액정 폴리머)입니다.천연 금색이며, 케블라 29와 비슷한 계수를 가지고 있지만, 굴곡으로 인한 강도 손실이 적다.이는 내구성이 중요한 내구성 분야와 순항 항해에 도움이 됩니다.Vectran 파이버의 추가적인 장점은 10,000시간 후 최대 부하의 30%에서 0.02% 크리프, 높은 내화학성 및 내마모성 및 높은 인장 강도입니다.UV 내구성은 PET 및 PEN에 비해 떨어지지만, 아라미드와 스펙트럼은 약 400시간 노출 후 저하 수준이 낮아지고 있다.
탄소 섬유
탄소섬유는 탄소원자로 만든 고모듈러스 합성섬유다.사실상 UV 노출의 영향을 받지 않으며 스트레칭이 매우 낮습니다.변형은 아라미드 돛보다 약간 더 늘어나면서 신축성이 없는 연약함에서 극한의 내구성/유연성까지 연속체를 따라 균형을 맞출 수 있다.
직조
스피너커나 헤드 돛에는 높은 개수의 빗질 싱글 실 범포가 사용되고 있습니다.대부분의 경우 카운트는 148x160으로 패브릭은 100cm(40인치) 폭에서 마감되며 길이 대 질량비는 약 13.10m/kg(6)입니다.1⁄2 yd/lb)[2]짜임새의 질과 무게는 섬유의 선택보다 더 중요할 수 있습니다. 왜냐하면 짜임새가 좋지 않으면 신축성이 높고 돛 모양이 좋지 않을 수 있기 때문입니다.무게는 온스 단위로 표시됩니다(예: "8온스 천").즉, 72cm × 91cm(28+1⁄2인치 × 36인치) 면적의 무게는 230g(8온스)입니다.
돛단배는 균형잡힌 것과 언밸런스한 것의 두 가지 형태로 짜여져 있다.균형 잡힌 천의 실은 세로 방향('뒤틀림')과 가로 폭('채움')이 동일합니다.언밸런스란 무거운 실을 한 방향으로 사용하는 것을 의미합니다.대부분의 현대식 돛은 "크로스 컷"으로, 무거운 실이 채워지는 불균형한 기술입니다.이를 통해 클루(뒷면 하단 모서리)에서 거머리(뒷면 가장자리)를 따라 더 많은 부하를 방출할 수 있습니다.이는 특히 메인메일과 하이애스펙트 지브에 해당됩니다.
직물 범포는 신축 저항성에 내재된 문제가 있습니다.직조할 때, 경사와 성사는 서로 교차하고 또 교차한다.하중을 가하면 실을 곧게 펴려고 하면 일반적으로 "크림프(crimp)"라고 불리는 패브릭이 늘어납니다.신축성이 강한 섬유는, PET등의 유연성이 높은 섬유만큼 촘촘하게 짜여지지 않기 때문에, 원단의 압착에 의한 영향이 커집니다.
영화들
필름은 합성 폴리머에서 압출된 얇은 시트 재료이며 일반적으로 적층된 천과 함께 사용됩니다(아래 라미네이트 참조).
애완동물
PET 필름은 라미네이트 범포에 가장 많이 사용되는 필름입니다.PET 파이버의 압출 및 2축 배향 버전입니다.미국과 영국에서 가장 잘 알려진 상호는 마일러와 멜리넥스입니다.
PEN 필름
PEN 필름은 PEN 파이버의 압출 및 2축 배향 버전입니다.PEN 파이버가 PET 파이버보다 강하듯이 PEN 필름도 PET 필름보다 강합니다.그러나 PEN 필름은 PET보다 더 빨리 수축하고, 남용에 대한 저항력이 떨어지며, 돛의 작업 수명을 단축하기 때문에 표준 범포 스타일에서는 거의 사용되지 않습니다.
스크림 및 스트랜드
가닥은 섬유로부터 결합됩니다.이것들은 종종 좁은 플랫 밴드나 고강도 소재의 리본입니다.스크림(Scrim)은 가닥의 느슨한 짜임새 또는 격자이며, 일반적으로 격자 패턴을 유지하기 위해 교차하는 곳에서 결합됩니다.가닥과 스크림은 돛대를 강화하거나 보강하는 데 사용됩니다(아래 라미네이트 참조).
라미네이트 범포
1970년대에 돛 제조사들은 서로 다른 특성을 가진 여러 재료를 적층하여 각각의 품질을 높였습니다.PET 또는 PEN 시트를 사용하면 모든 방향의 스트레칭을 줄일 수 있으며, 나사선 방향으로 짜는 것이 가장 효율적입니다.라미네이션에 의해서, 파이버를 직선의 중단 없는 패스에 배치할 수도 있습니다.다음과 같은 네 가지 주요 구성 스타일이 있습니다.
직물 필름 직조
필름이 짜여진 타페타의 두 층 사이에 끼여 있어 대부분의 신축 저항성을 제공하며 타페타는 내열성 및 내마모성을 강화합니다.이 방법의 고급 버전에서는 직조된 Spectra 또는 Kevlar taffeta를 사용합니다.일부 새로운 스타일에서는, 실이 없는 아라미드 실도 라미네이트에 넣어집니다.비용 및 중량 절감을 위해 두 번째 층의 타페타가 제거되는 경우도 있습니다.
필름 스크림 필름 또는 필름 삽입 필름(필름 온 필름)
이 구조에서는 필름 층 사이에 스크림 또는 스트랜드(삽입물)가 끼워져 있다.따라서 내하중 부재는 직선으로 배치되어 섬유의 높은 계수를 최대화하며, 직물은 직물에 고유한 신축성이 있습니다.스트랜드 주위에 필름을 적층하여 매우 강하고 신뢰할 수 있는 접착제를 형성하여 필요한 접착제의 양을 줄입니다.고품질 천에서는 적층 공정 중에 스트랜드 또는 스크림을 팽팽하게 한다.
단점은 필름은 직물처럼 마모나 굴곡에 강하지 않고 구조용 섬유를 자외선으로부터 보호하지 못한다는 것입니다.경우에 따라 자외선 차단 기능이 추가될 수 있습니다.
직필름-스크림-필름 직조
필름 온 필름에 UV와 마모 방지 기능이 높은 직물을 첨가했습니다.이것은 위의 장점을 겸비하고 있지만 비싸고 무겁고 딱딱합니다.이것은 UV 저항성이 낮은 고모듈러스 섬유를 조합하는 매력적인 방법입니다.
직물/스크림/직물
스크림 양쪽에 필름 층이 없는 웨븐.문제는 샌드위치에 고모듈러스 실을 충분히 넣어도 좋은 접착력을 얻을 수 있다는 것입니다. 왜냐하면 이종 원단은 잘 접착되지 않기 때문입니다.이 기술은 실용적이기보다는 실험적이지만, 시간이 지나면 결과가 나올 수 있습니다.
레퍼런스
- ^ "Wool sailcloth". Vikingeskibsmuseet i Roskilde. Retrieved 2021-05-23.
- ^ a b Tortora, Phyllis G.; Merkel, Robert S. (1996). Fairchild's dictionary of textiles (7th ed.). New York: Fairchild Publications. p. 484. ISBN 0-87005-707-3. OCLC 34019003.
- ^ McCoy, Michael (1973). "A Renaissance in Carolinian-Marianas Voyaging". Journal of the Polynesian Society. Auckland University.
As of 1973, all canoes on Satawal were using dacron sails sewn by the men themselves. Most Carolinian canoes had used canvas acquired during the Japanese presence in the islands. The people of Satawal, however, were reluctant to switch from the cumbersome pandanus-mat sails, probably because canoes and voyaging were included in the elaborate pre-Christian taboo system. Christianity took hold on Satawal during the decades after World War II, and the islanders then used canvas. When I and Gary Mount, as Peace Corps volunteers, demonstrated the obvious superiority of dacron over canvas with only a 4-inch square sample, the men agreed to purchase sails for the canoes of the island. As word of the superiority of dacron spread, the people of Ifalik, Elato, Woleai, Pulusuk, Pulap and Puluwat have equipped at least one canoe on each island with dacron.
- ^ Textor, Ken (1995). The New Book of Sail Trim. Sheridan House, Inc. p. 228. ISBN 0924486813.
추가 정보
- 역사적인 Balclutha 돛과 오늘의 옵션 by James Brink
- 오리의 위대한 시대, 세일럼 해양 국립 유적지, 국립공원 관리국 웹사이트
- 요트 돛대, 줄, 돛의 역사: 1900-현재 제임스 길리엄 지음
- 탄소 섬유 만들기, 남미시시피 대학 폴리머 과학부
- 최대 돛 출력: The Complete Guide to Sails, Sail Technology and Performance by Brian Hancock, Nomad Press, 2003 (이 링크의 발췌)
- 카돌프, 새라 J. 안나 L. 랭포드직물, 제9판Pearson Education, Inc. 2002어퍼새들리버, 뉴저지 주
- D. Tanner; J. A. Fitzgerald; B. R. Phillips (1989). "The Kevlar Story - an Advanced Materials Case Study". Angewandte Chemie International Edition in English. 28 (5): 649–654. doi:10.1002/anie.198906491.
- E. E. Magat (1980). "Fibres from Extended Chain Aromatic Polyamides, New Fibres and Their Composites". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 294 (1411): 463–472. doi:10.1098/rsta.1980.0055. JSTOR 36370. S2CID 121588983.
