Nahtfestigkeit bei Drachenstoffen

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  • Autor: Jürgen Ebbinghausen

    Auslöser für die im folgenden beschriebenen Versuche war eine etwas diffuse Diskussion in der Newsgroup de.rec.drachen über die am höchsten belastbare Naht bei (Lenk-) Drachensegeln. Während der Diskussion stellte sich schnell heraus, das niemand etwas genaues wusste. Da ich mich im normalen Leben zwecks Broterwerb mit der Programmierung von Festigkeitsprüfgeräten für die Textilindustrie beschäftige, lag der Gedanke zu ein paar Klarheit schaffenden Versuchen nahe.

    Michael Stegherr (User StegMich) war spontan bereit, die nötigen Proben zu nähen. Um das ganze in einem überschaubaren Rahmen zu halten, beschränkten wir die Versuche auf die 3 am meisten benutzten Nähte und 2 gängige Stoffarten. Geprüft wurden die 1-fache Kappnaht, die 2-fache Kappnaht und die verklebte Segelmachernaht. Gerade letztere wird bei vielen modernen Sportlenkdrachen eingesetzt. Als Stoffarten wurden das leichte Icarex PC 31 und das etwas schwerere Chikara ausgewählt. Um die Messungen statistisch abzusichern, wurden jeweils 3 gleiche Proben geprüft.



    Die Probenform ergibt sich aus der entsprechenden ISO Norm zur Prüfung von Nähten. In der Textilindustrie interessiert aber in der Regel nicht die Höchstzugkraft der Naht, sondern die Nahtöffnung bei einer bestimmten Kraft bzw. die Kraft für z.B. 2 mm Nahtöffnung. Sieht eben hässlich aus, wenn das Hemd über den Muskeln (oder dem Bauch) spannt und die Nähte schon auseinander klaffen. Da das aber bei Drachen im Flug sowieso niemand sieht, wurden die Messungen auf die Höchstzugkraft der jeweiligen Stoff/Nahtkombination beschränkt.

    Die Proben wurden mit einem automatischen Festigkeitsprüfgerät STATIMAT ME der Firma TEXTECHNO (www.textechno.com) mit speziellen Gewebeklemmen geprüft.



    Die insgesamt 18 Proben wurden mit einer Geschwindigkeit von 200mm/min bei einer Einspannlänge von 100 mm bis zur Zerstörung belastet.


    Aufgrund der Probenform ergab sich bei den Versuchen als erstes ein überraschendes Ergebnis:



    Die Nahtausführung aller 3 Nahttypen ist für die Haltbarkeit ziemlich egal!

    Der Stoff reißt immer an der schwächsten Stelle! Das war bei der gewählten Probenform die Ecke im Übergang vom schmalen, eingespannten Probenteil auf den breite Probenteil mit der Naht.



    Um bewusst die Naht zu testen, wurde an einigen Proben der breitere Überhang vor der Belastung abgeschnitten. Es ergab sich das erwartete Bild. Irgendwo neben der Naht beginnt der Stoff durch die Perforation mit der Nähnadel zu reißen. Das Nähgarn hält eigentlich immer.

    Die Ergebnisse der Versuche im einzelnen:

    Chikara


    Chikara, 1-fache Kappnaht


    ChikaraDehnung (%)Kraft (N)Kraft/Länge (N/cm)
    1-fache Kappnaht16,32152,6730,53
    2-fache Kappnaht18,50174,0834,82
    Segelmachernaht20,51178,0035,6


    Wer die Kräfte noch in kg umrechnen möchte: 1kg entspricht 9,81 N.

    Icarex PC31


    Icarex PC31, 1-fache Kappnaht


    Icarex PC31Dehnung (%)Kraft (N)Kraft/Länge (N/cm)
    1-fache Kappnaht6,9796,2819,26
    2-fache Kappnaht7,06120,3224,06
    Segelmachernaht5,68112,2922,46


    Wer die Kräfte noch in kg umrechnen möchte: 1kg entspricht 9,81 N.



    Zusammenfassung


    Die beiden Stoffsorten verhielten sich wie erwartet. Das elastische Chikara ist deutlich kräftiger, aber natürlich auch schwerer. Um das ganze auch auf andere Nahtlängen umrechnen zu können, ist jeweils noch die Höchstzugkraft bezogen auf 1 cm Nahtlänge angegeben.


    Obwohl die Proben (fast) alle nicht an der Naht zerstört wurden, ergeben sich je nach Nahttyp Unterschiede in den Höchstzugkräften. Diese lassen sich durch die bessere und gleichmäßigere Kraftverteilung bei den "besseren" Nähten erklären. Zur Zerstörung der Probe führt immer ein relativ geringer Schaden an der Aussenkante. Dann reißt es einfach weiter.


    Als Beispiele für die bei den Versuchen anfallenden Daten die Kraft/Dehnungskurven der Versuche mit Chikara und Icarex bei einfacher Kappnaht. Die Chikara-Probe bricht bei ca. 150 N und danach gibt es dann kein Halten mehr. Sehr schön sind die für Ripp-Stop Gewebe typischen Zacken in der abfallenden Kurve zu erkennen. Es waren ca. 12 Stoffkästchen.


    Die einfache Kappnaht ist bei beiden Stoffsorten eindeutig die am wenigsten belastbare. Bei Chikara scheint die Segelmachernaht noch etwas haltbarer als die 2-fache Kappnaht zu sein. Bei Icarex ist es umgekehrt. Die Segelmachernaht ist nicht ganz so haltbar. Die Beliebtheit der Segelmachernaht bei den modernen Sportlenkdrachen ist so nicht ganz nachvollziehbar. Erst wenn man in die Überlegungen die einfache Herstellung der Naht (Teile vorher durch Kleben fixiert) und die Eignung für nahezu beliebig geformte Segelpaneele einbezieht, wird klar, warum die Hersteller bei der Verarbeitung von Icarex auf die Seglermachernaht setzen.


    Ein weiterer Vorteil hat mit der Dicke der fertigen Naht zu tun. Die Seglermachernaht ist die dünnste und hat damit die besten aerodynamischen Eigenschaften.


    Die Versuche bestätigten die langjährige Praxis: für komplizierte Segelzuschnitte die Segelmachernaht, und wenn es ohne Kleben verarbeitet werden soll, die einfache Kappnaht. Die Kräfte reichen allemal. Der Tod jeden Drachensegels ist sowieso nicht die platzende Naht, sondern der Stab etc., der sich durch das Segel bohrt. Dort reißt es dann unhaltbar weiter. Die Qualität des Nähgarnes sollte allerdings auch stimmen. Wenn das Garn durch Beanspruchung (Vibration, Reibung) reißt, geht die Naht mit Sicherheit auf.


    Immer die richtigen Nähte,
    Jürgen Ebbinghausen, September 2002
    Gruß
    Dominik

    Meine Drachentasche: Hab den Überblick verloren 8|

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