Πλαστικά - πολυεστερικά σκάφη. Τα υλικά κατασκευής τους.

Κείμενο – φωτογραφίες Δημήτρης Καραγεωργίου

Ότι μετά τον πόλεμο, τα πρώτα φουσκωτά σκάφη πέρασαν στα χέρια ιδιωτών, κανείς δεν μπορούσε να προβλέψει την εξέλιξη τους. Από τότε, έχουν μεσολαβήσει λίγα περισσότερα από πενήντα χρόνια. Και βέβαια οι εικόνες από εκείνα τα πρώτα φουσκωτά σχέση με τα σημερινά, δείχνουν πως έχει συντελεστεί πραγματική κοσμογονία. Και για να μην περιοριστούμε στον στενότερο χώρο των φουσκωτών σκαφών, κάτι αντίστοιχο ίσως και σε μεγαλύτερο βαθμό έχει συντελεστεί και σε αυτά που ονομάζουμε πλαστικά η πολυεστερικά σκάφη.

 

ΠΛΑΣΤΙΚΑ – ΠΟΛΥΕΣΤΕΡΙΚΑ ΣΚΑΦΗ.
ΤΑ ΥΛΙΚΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΤΟΥΣ

Ότι μετά τον πόλεμο, τα πρώτα φουσκωτά σκάφη πέρασαν στα χέρια ιδιωτών, κανείς δεν μπορούσε να προβλέψει την εξέλιξη τους. Από τότε, έχουν μεσολαβήσει λίγα περισσότερα από πενήντα χρόνια. Και βέβαια οι εικόνες από εκείνα τα πρώτα φουσκωτά σχέση με τα σημερινά, δείχνουν πως έχει συντελεστεί πραγματική κοσμογονία. Και για να μην περιοριστούμε στον στενότερο χώρο των φουσκωτών σκαφών, κάτι αντίστοιχο ίσως και σε μεγαλύτερο βαθμό έχει συντελεστεί και σε αυτά που ονομάζουμε πλαστικά η πολυεστερικά σκάφη.
Οι δύο λέξεις είναι εντελώς διαφορετικές. Αφορούν όμως το ίδιο ακριβώς αντικείμενο. Το αποτέλεσμα της μεθοδευμένης κατασκευής με τη χρήση υλικών, που και μόνο οι χημικές τους ιδιότητες επιτρέπουν να γίνει κάτι τέτοιο εφικτό. Όσο για τις μεθόδους κατασκευής που το κάθε ναυπηγείο εφαρμόζει, όπως ανέφερα και στο προηγούμενο σημείωμά μου, είναι κοινοί όσον αφορά στις γενικές αρχές κατασκευής, όμως οι επιμέρους λεπτομέρειες που διέπουν τις ειδικές ιδιότητες των υλικών και που το κάθε ναυπηγείο εφαρμόζει, επιτρέπουν να μιλάμε για διαφορετική τεχνογνωσία που διαμορφώνει και το προϊόν αναλόγως. Το τελικό αποτέλεσμα μπορεί να μοιάζει ίδιο, όμως μια πιο προσεκτική ματιά, μπορεί να αποκαλύψει πολλά στοιχεία, για τον τρόπο που το κάθε ναυπηγείο αντιλαμβάνεται και εφαρμόζει, για την κατασκευή των προϊόντων του.
Όπως είναι γνωστό, ένα πλαστικό σκάφος κατασκευάζεται από υλικά τα οποία βρίσκονται σε ρολά, κουβάδες, βαρέλια, μπουκάλια. Η βάση πάνω στην οποία χτίζεται ολόκληρο το οικοδόμημα, είναι οι διαφορετικής μορφής και τύπου ίνες. Όπως συμβαίνει και σε αντίστοιχες ομάδες με ομοειδή υλικά, δεν υπάρχει ένα το οποίο να μπορεί να εφαρμοστεί παντού, να έχει μόνο άριστα αποτελέσματα, να είναι οικονομικό και να έχει απεριόριστη την διαχρονική αντοχή. Αυτή η διαφορετικότητα στις επιμέρους ιδιότητες των ινών, είναι εξαιρετικά ωφέλιμη για τη ναυπηγική, αφού επιτρέπει την ανάδειξη των επιμέρους ιδιοτήτων και χαρακτηριστικών σε εφαρμογές που χρειάζονται ακριβώς αυτό, καθώς είναι διαφορετική η συμπεριφορά στα επιμέρους σημεία του σκάφους, όπως στους νομείς, τις βάσεις του μηχανοστασίου, τα καπάκια στα αμπάρια, το κουτί της κονσόλας.
Μια βασική παράμετρος, που θα καθορίσει νέα, αυστηρότερα κριτήρια για τις επιμέρους προδιαγραφές, είναι ο τρόπος χρήσης και η προοπτική της κατασκευής. Αν πρόκειται δηλαδή για ένα σκάφος, που προορίζεται για τουριστική η αγωνιστική χρήση. Για την πρώτη περίπτωση, θα πρέπει κυριολεκτικά να ψάξουμε στο εμπόριο και να βρούμε υλικά τα οποία δεν καλύπτουν τις προδιαγραφές μιας τέτοιας κατασκευής. Για τα αγωνιστικά σκάφη, τα πράγματα αλλάζουν ριζικά, καθώς αυτό που απλά ονομάζουμε αντοχή είναι μια συνθήκη, η οποία προκύπτει από πολύ πιο αυστηρή επιλογή υλικών. Ένα κοινό χαρακτηριστικό που αφορά και στις δύο περιπτώσεις, είναι το κόστος που συνοδεύει τα υλικά και προκύπτει από τα επιμέρους χαρακτηριστικά ανά μονάδα βάρους. Είναι προφανές ότι στα αγωνιστικά σκάφη, όπου και η παραμικρή απόκλιση βάρους έχει σημασία, αυτά τα ακριβότερα υλικά θα πρέπει και τις αυστηρότερες προδιαγραφές να τηρούν και το βάρος να διατηρούν μικρότερο από τις αντίστοιχες συμβατικές κατασκευές.
Όπως ανέφερα πριν, ολόκληρο το οικοδόμημα χτίζεται πάνω σε διαφορετικής μορφής και τύπου ίνες, που ορίζονται στις πιο κάτω κατηγορίες. Τα υαλονήματα, που πολλοί αποκαλούν και γυαλιά, κατασκευάζονται από διοξείδιο του πυριτίου, αλουμίνα, ασβέστη, μαγνησία, οξείδια των τιτανίου, καλίου και νατρίου. Υλικά με ξεχωριστές επιμέρους ιδιότητες, που η αναλογία τους, διαμορφώνει και τα χαρακτηριστικά του προϊόντος. Η κατασκευή γίνεται σε ειδικές εγκαταστάσεις και σε θερμοκρασία που ξεπερνάει τους 1500 βαθμούς Κελσίου. Οι διάφορες ποιότητες που προκύπτουν από την αναλογία των επιμέρους υλικών, χαρακτηρίζονται με τα γράμματα του λατινικού αλφαβήτου με τυχαία σειρά. Ενδεικτικά αναφέρω ότι τα R και S, που έχουν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες χρησιμοποιούνται περισσότερο στην αεροναυπηγική. Πριν η χημεία συντελέσει τόσο καταλυτικά στην εξέλιξη των υλικών, στη ναυπηγική χρησιμοποιούνταν κυρίως τα τύπου Α. Γρήγορα όμως αντικαταστάθηκαν από τα πολύ καλύτερα τύπου Ε, που εκτός των άλλων διακρίνονται για το πολύ χαμηλότερους κόστος τους. Αλλά χαρακτηριστικά που τα προκρίνουν για την ευρύτατη χρήση στη ναυπηγική, είναι πως ποτίζονται πολύ εύκολα από τις ρητίνες, κόβονται και σχηματοποιούνται εύκολα. Και για να γίνει πιο εύκολα αντιληπτό το μέγεθος της αντοχής που προσφέρουν, αξίζει να αναφερθεί πως είναι ίδιας η και μεγαλύτερης αντοχής και από σίδηρο, αν αυτό το υλικό εφαρμοζόταν στο ίδιο σημείο.
Επόμενη κατηγορία, είναι οι πολυεστερικές ίνες, που διακρίνονται για την μικρή τους ικανότητα και την μεγάλη αντοχή στις κρούσεις, καθώς και τη μεγάλη ελαστική παραμόρφωση που επιδέχονται, όταν βέβαια χρησιμοποιούνται και με αντίστοιχου τύπου ρητίνες. Αυτός ο συνδυασμός, ινών και ρητινών και η μεγάλη παραμόρφωση, είναι πλέον αντικείμενο έρευνας, για την ανάδειξη νέων, περισσότερο βελτιωμένων χαρακτηριστικών. Αξίζει εδώ να σημειώσω, πως υπάρχει και μια επιμέρους κατηγορία, οι φυσικές ίνες, με πολύ περιορισμένη εφαρμογή, που χαρακτηρίζεται από το μικρού της κόστος. Δεν υπάρχει όμως ευρύτερο πεδίο εφαρμογών, λόγω της υδροφιλίας που παρουσιάζουν, και λειτουργούν σαν αποθήκες νερού.
Το πολύ γνωστό Kevlar, είναι ο πιο διάσημος εκπρόσωπος της ομάδας των αραμιδίων. Η πολύ γνωστή χημική ένωση, ανακαλύφθηκε το 1970, από τη γνωστή εταιρεία χημικών Du Pont. Η πρώτη φορά που χρησιμοποιήθηκε σε κατασκευή σκάφους, ήταν το 1975 από τον Fabio Buzzi. Η ευρύτερα γνωστές εφαρμογές του, είναι στη ναυπηγική, όπου χρησιμοποιείται ο τύπος 49 και για την κατασκευή σχοινιών με προδιαγραφές, όπου χρησιμοποιείται ο τύπος 29. Για την εποχή του, θεωρήθηκε ένα πρωτοποριακό υλικό που οι εξαιρετικές του ιδιότητες το είχαν κάνει περιζήτητο. Επανέρχομαι ξανά στην πρόοδο της χημείας, που αφού αναδείχθηκαν κάποια μειονεκτήματα στο υλικό αυτό, προσέφερε στην κατανάλωση υλικά που το ξεπέρασαν, όπως θα δούμε πιο κάτω. Μια ιδιότητα του, που υπό όρους θα δημιουργούσε προβλήματα, είναι πως πρόκειται για υδρόφιλο υλικό, καθώς οι ίνες του έχουν την τάση να κατακρατούν νερό. Στην πράξη αυτό μπορεί να αντιμετωπιστεί, με τη χρήση ειδικών ρητινών, που προσφέρουν καλύτερη αδιαβροχοποίηση. Μάλιστα, αυτή η υδροφιλική τάση του υλικού, μπορεί να αποβεί μοιραία για την κατασκευή, ακόμα και όταν συμβαίνει μια απλή θερμοκρασιακή διαφορά, ανάμεσα στο χώρο αποθήκευσης και το χώρο επεξεργασίας. Άλλο ένα μειονέκτημα, είναι πως η υπεριώδης ακτινοβολία επηρεάζει την ελαστικότητά του, οπότε θα πρέπει να βρίσκεται προστατευμένο από κάποιο λεπτό στρώμα χρώματος ή άλλου υλικού. Επίσης, παρουσιάζει μειωμένη πρόσφυση, όταν χρησιμοποιείται σε παράλληλα στρώματα. Για τον προηγούμενο λόγο, αλλά και επειδή οι ίνες του δεν πρέπει να τρίβονται, οι στρώσεις με kevlar δεν πέφτουν πρώτες στα καλούπια. Για το κόψιμο του, χρειάζονται ειδικά ψαλίδια και ανάλογη τεχνική. Βεβαίως, στην παράγραφο αυτή, δεν έγινε προσπάθεια απομυθοποίησης του υλικού, που εξακολουθεί και χρησιμοποιείται ευρέως. Γι' αυτό αξίζει να αναφέρω και κάποια πολύ σημαντικά χαρακτηριστικά, όπως η εξαιρετική αντοχή του στις τάσεις εφελκυσμού σε σχέση με το τύπου Ε υαλόνημα που ανέφερα πιο πριν κατά 300%, ενώ συγκεντρώνει και το ίδιο ποσοστό υπεροχής σε ακαμψία. Έχει εξαιρετική συμπεριφορά στις κρούσεις και χρησιμοποιείται ευρέως σε αλεξίσφαιρες επιφάνειες, ενώ υπερτερεί κατά 60 % περίπου στη σχέση βάρους με αντίστοιχες ατσάλινες. Για τη ναυπηγική, η γενική άποψη είναι πως πρόκειται για ένα πολύ καλό υλικό, λίγο ακριβό, που απαιτεί ιδιαίτερες δεξιότητες και γνώσεις για τη χρήση του.
Επόμενη κατηγορία τα ανθρακονήματα, που αν και τα ακούμε συχνά, εν τούτοις δεν χρησιμοποιούνται συχνά στην ναυπηγική. Ευρύτερο πεδίο εφαρμογών υπάρχει στην αεροναυπηγική, καθώς τα κύρια χαρακτηριστικά του, που είναι η μεγάλη αντοχή σε φορτία, τη διάβρωση, και την αντοχή σε μηχανική κόπωση, επιτρέπουν την αντικατάσταση ακόμη και των μεταλλικών μερών. Τα χαρακτηριστικά του που ενδιαφέρουν τη ναυπηγική, είναι οι πολύ καλές του μηχανικές ιδιότητες και ο εξαιρετικός δείκτης εφελκυσμού. Όπως και τα προηγούμενα υλικά, χωρίζονται και αυτά σε επιμέρους κατηγορίες με αναφορά στην ποιότητα. Οι περισσότερο γνωστές είναι με τα διακριτικά ΗΑ και ΗΜ. Τα επιμέρους χαρακτηριστικά τους, επιτρέπουν μόνο στο δεύτερο, που παρουσιάζει αυξημένο δείκτη ακαμψίας, να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή γάστρας. Στις αρχές της δεκαετίας του ‘70, είχαν γίνει πολλές κατασκευές, κυρίως σε αγωνιστικά σκάφη, με τέτοιο υλικό. Η συμπεριφορά τόσο σε επιδόσεις όσο και αντοχή ήταν, εξαιρετικά καλή. Η μειωμένη ελαστικότητα όμως, είχε σαν αποτέλεσμα έπειτα από αρκετές προσκρούσεις, τα υλικά να αποκολλούνται. Έτσι και εδώ εμφανίζεται να υπερισχύει το υαλόνημα Ε. Δεν εγκαταλείφθηκε όμως σαν υλικό και η λύση δόθηκε και πάλι με την πρόοδο της χημείας, μέσα από ειδικού τύπου εποξικές ρητίνες. Αν και λύθηκαν τα προβλήματα αποκόλλησης όμως, εκείνα που αφορούσαν στην υπερβολική ακαμψία και την ως εκ τούτου διασπορά των κραδασμών που γίνονταν αισθητοί παντού και συνεχώς, οδηγούσαν εκ νέου στον αποκλεισμό του υλικού από την ευρεία χρήση. Γι' αυτό και συνδυάστηκαν με άλλα υλικά, αποδίδοντας μόνο τα πλεονεκτήματα που διαθέτουν για την κατασκευή. Αυτό, ο συνδυασμός δηλαδή, γίνεται μονόδρομος εξαιτίας και άλλων χαρακτηριστικών, όπως του μαύρου τους χρώματος, που δυσκολεύει την αναγνώριση για τον σωστό εμποτισμό με ρητίνη, ενώ επίσης υπάρχει και μια σχετική η δυσκολία στο κόψιμο. Σημαντικό επίσης στοιχείο στη χρήση τους, είναι πως όταν χρησιμοποιούνται, πρέπει να πέφτουν στο καλούπι απολύτως ευθυγραμμισμένα, οι ίνες δηλαδή πρέπει να είναι παράλληλες και εντελώς ίσιες μεταξύ τους, αλλιώς τα “ καλά “ τους χαρακτηριστικά πάνε περίπατο. Μια καλή τεχνική που χρησιμοποιείται για την ευθυγράμμιση τους, είναι αυτή της πλαστικοποίησης σε κενό, σε συνδυασμό και με την θέρμανση της κατασκευής, περίπου στους 60 βαθμούς. Είναι προφανές, πως χρειάζονται πολύ καλές εγκαταστάσεις στο ναυπηγείο που θα γίνουν εργασίες με ανθρακονήματα, όσο και μεγάλη εμπειρία από το τεχνικό προσωπικό. Ο στόχος για ένα άκαμπτο και ελαφρύ σκάφος, είναι εφικτός, κάτω όμως από συγκεκριμένες προϋποθέσεις.
Δύο υλικά τα οποία είναι συνώνυμα με την τελευταία κατηγορία που θα αναφερθούμε, τις ίνες πολυαιθυλενίου, είναι τα Spectra και Dyneema. Είναι υλικά υψηλών επιδόσεων και γνωστά ήδη από το 1979. Κύριο χαρακτηριστικό τους η εξαιρετική ακαμψία και το ειδικό βάρος, που είναι μικρότερο και από του νερού, με ένδειξη 0,97. Το Spectra, με το χαρακτηριστικό μπλε χρώμα, βρίσκει εφαρμογές κύρια στα πανιά των ιστιοπλοϊκών σκαφών. Συγκριτικά, είναι πολύ καλύτερο από το Kevlar, το οποίο έχει εκτοπίσει στις περισσότερες εφαρμογές. Το Dyneema από την πλευρά του, εμφανίζεται με εξαιρετική ικανότητα απορρόφησης των κραδασμών, κάτι που το καθιστά ιδανικό για χρήση στο χτίσιμο σκαφών. Η ευρύτερη εφαρμογή του όμως, δεν έχει ξεκινήσει ακόμη, καθώς στα μεγάλα ναυπηγεία παρατηρείται δισταγμός, καθόσον ελέγχεται η απόλυτη συμβατότητα του με τις ρητίνες που ήδη χρησιμοποιούνται. Ο δείκτης του ειδικού βάρους που αναφέρθηκε πιο πριν, μπορεί να φαντάζει εντυπωσιακός, όμως δεν είναι μόνο πλεονέκτημα. Επειδή οι ίνες μπορούν και επιπλέουν, είναι δύσκολο να ” παντρευτούν “ με τις ρητίνες στο στρώσιμο και ειδικά όταν επικαλύπτεται από άλλα υλικά. Για να μπορεί λοιπόν να υπάρχει ο θετικός έλεγχος της εφαρμογής, χρησιμοποιείται μόνο στις εξωτερικές στρώσεις.
Αντί επιλόγου. Είναι προφανές, ότι κάθε ναυπηγείο έχει συγκεκριμένες προτεραιότητες, που υπαγορεύονται από τις ναυπηγικές δομές των προϊόντων του. Επίσης είναι προφανές, ότι για να πληρούνται οι προδιαγραφές που απαιτούνται τόσο από τη σχεδίαση όσο και από την πιστοποίηση, η κάθε μονάδα εφαρμόζει την τεχνογνωσία που κατέχει και χρησιμοποιεί τα καλύτερα προς τούτο υλικά. Πιο πάνω αναφερθήκαμε σε υλικά, ιδιότητες και χαρακτηριστικά, που δεν είναι απαραίτητα για κατασκευές γάστρας φουσκωτών, όπως τις γνωρίζουμε. Όπως καταδείχθηκε όμως και στο προηγούμενο σημείωμα, σε κάθε περίπτωση, η τήρηση των προδιαγραφών χώρου και χρήσης υλικών μέσα από τα επιμέρους χαρακτηριστικά τους, είναι το άλφα και το ωμέγα για μια επιτυχημένη κατασκευή.