Polyestertau

Polyestertau er tau av polyestertråder. De kan være flettet eller slått. Trådene legges slik at de blir heliksformet.

Det brukes innen skipsfart og på oljeplattformer til forankring og fortøyning (trosser), og som klatretau. Polyestertau blir ofte foretrukket framfor kjetting og ståltau på grunn av den lave vekten.

Polyester er et kunstig plastmateriale, som vitenskapelig omtales som poly(ethylene-terephthalate) eller forkortet PET. Polyester ble først kommersialisert i produktene terylene og dacron, som tidligere har vært brukt som generelle navn for polyester. Det finnes også andre mer kompliserte typer av polyester, men de brukes ikke i fibertau.^[1]

Egenvekten på polyestertauet er litt høyere enn sjøvann (1,38 vs. 1,03 tonn per kubikkmeter),^[2] slik at den vil synke i sjø.

Polyester har en smeltetemperatur på 258 grader.^[3] Polyester anbefales ikke brukt ved temperaturer over 90 grader Celcius. Langvarig eksponering for høye temperaturer i vann eller vanndamp kan medføre gradvis styrketap.^[4]

De har god motstandsevne mot ultrafiolett stråling og syrer. Sterke svovelsyrer (H₂SO₄) kan likevel være skadelige.^[5] De har derimot dårlige motstandsevne mot alkaliske stoffer som kaustisk soda ved høye temperaturer.^[2] Fenoler er også skadelige.^[6]

Flere produsenter blander tråder av polyester med tråder av andre materialer som polyetylen, vectran, nylon eller aramider for å oppnå spesielle egenskaper.^[7] Ulempen er at en får materialer med ulike egenskaper som skal virke sammen, og som kan svikte før polyesteren svikter, som for eksempel:

• Nylon har ca. 10% større styrke, strekker seg mer under belastning, er mer slitesterkt i luft men slitasjestyrken reduseres i sjøvann,^[8][9] den er dårligere mot ultrafiolett lys.^[10]
• Styrken i polyetylen svekkes med tiden,^[11] og har lavere smeltetemperatur enn polyester.
• Aramider tåler dårlig bøyespenninger^[12] og slitasje.^[13]

Det er også mulig å kombinere polyestertråder med ståltråder.^[14]

Bruddspenningen er i størrelsesorden 750MPa^[14]-1130MPa.^[15] Bruddstyrken faller med 30-40% med temperaturer fra 20 grader til 100 grader Celcius.^[16] Tau i luft og tykke tau har lettere for å bli opphetet. Det er kjent at trosser har røket på grunn av oppheting i dårlig vær på grunn av hyppige strekklaster.^[17].

Bruddforlengelse er om lag 12%.^[14] Bruddforlengelsen øker og stivheten minker med temperaturen.^[18]

Det brukes gjerne polyestertråder som er 0,01 til 0,05mm tykke.^[19]

På grunn av forlengelsen er den lite egnet dersom en er avhengig at lengden på tauet ikke skal endre seg nevneverdig. Forlengelsen kan forebygges ved å strekke opp tauet gjentatte ganger før en tar tauet i bruk (kalles stabilisering). Forspenningen av linene vil medføre kryp (forlengelse under konstant strekk), slik at linene blir lengre og stivheten endres. Linestrekket vil da kunne avta over tid, eller bli overført til andre liner. Det er vanskelig å fastsette stivhet og forlengelse med stor nøyaktighet.^[20] Polyester har likevel relativt gode krypegenskaper i forhold til andre kunstfibre.^[14][21]

Trykkstyrken for polyestertråder er lav. Bøying vil kunne medføre at enkelte tråder kommer i trykk. Det kan føre til at tråder buler ut fra tauet på trykksiden (kinker). Trådene vil kunne ryke under gjentatt strekklaster.^[22] En vil likevel oftest se bort fra bøying i analyser, unntatt der en får kinker.^[23]

Vridning eller rotasjon (engelsk twist) i motsatt retning av hvordan trådene eller kordelene er slått, vil kunne føre til at kordelene åpner seg. Styrken vil da bli redusert. I et vevd tau vil rotasjon føre til at halvparten av trådene bli trykket sammen og halvparten vil åpne seg opp. Begynner trådene å ryke, kan tauet tape halve strekkstyrken. Rotasjonen som er nødvendig for å tape halve strekkstyrken er proporsjonal med bruddtøyningen i tauet. For å få betydelig effekt (50% tap av styrke) må vridningen være mer enn en runde per meter. Vridning er mer skadelig på eldre tau enn på nytt.^[24] Polyestertau har lav torsjonsstivhet. Dersom torsjonen fra et ståltau overføres til en fiberline med lav torsjonsstivhet, vil fiberlinen svive rundt. Avhengig av fiberlinens endeavslutninger kan den sende vridningen tilbake til ståltauet,^[25] men i motsatt retning. Det kan åpne opp ståltauet, og bidra til brudd.

Polyestertau vil ikke få utmatting som i metaller. Det er likevel bruddformer under gjentatte laster som strekkutmatting, kryp, oppheting på grunn av friksjon, bøyeutmatting, trykkutmatting, overflatesprekker og slitasje.^[26] Dersom lasten holdes konstant over et visst nivå, er det bare et tidsspørsmål når tauet vil ryke på grunn av kryp.^[27]

Våte polyestertau som fryser, vil i frosset tilstand miste noe av sin styrke, men som den vil få igjen etter tining.^{[trenger referanse]}

På grunn av vekten må lastvirkningene i liner med tau basere seg mer på strekkstivheten til tauet enn den geometriske stivheten en får i liner med stor vekt som i kjetting.^[28]

For å redusere friksjonen i tauene kan det brukes vegetabilske eller animalske oljer (engelsk marine coating). I sjø er det viktig å hindre at det blir vasket bort.^[29]

Et polyestertau er oppbygd av individuelle polyestertråder, som er satt sammen. Det er to hovedmåter tauene kan være bygd opp på (slått eller flettet):

• Et antall kordeler (engelsk strand) er satt sammen (slått) til et ferdig tau på samme måte som for ståltau og naturfibertau. Kordelene er lagt i spiralform om hverandre. De er ikke torsjonsnøytrale. Det er i skipsnæringen vanligst å bruke tre eller åtte kordeler.
• For produksjonsplattformer er det vanligst å bruk fra sju til tretti parallelle tau, som er vevd eller flettet sammen til et stort tau.^[30] Disse regnes som torsjonsnøytrale, men i praksis vil også disse utsettes for noe vriding.^[31]

Diameteren blir målt utenpå kordelene, der tauet er tykkest. Standardiserte tau har diameterne opp til 265mm.^[32] For flytende plattformer er det spesiallaget opp til 295mm for norsk sokkel.

Tauene er gjerne bygget opp om en kjerne med kordelene rundt. Kjernen vil få den største strekkbelastningen. Siden kordelene er mer utsatt for ytre slitasje og slitasje mellom trådene er det ofte ønskelig at kjernen er stor. Best effekt oppnår en ofte ved å ha om lag halvparten av fibrene i kjernen.^[33].

Et tau er oppbygd av individuelle tråder, sammensatt til en kordel eller part (engelsk strand). Et antall kordeler er slått (spunnet) rundt en senterkjerne til et ferdig tau.

Tauene sies å være kryss- eller langslåtte – se figuren. Krysslåtte ståltau er vanligst, da er trådene og kordelene tvinnet hver sin vei.

En beskriver tauene ofte med bokstavene s og z, som viser til om spinningen av tråder er mot høyre eller venstre,^[34] og for å fortelle om spinningen av kordelene er mot høyre eller venstre brukes S og Z.^[35]

Slåtte tau vil når den blir trukket begynne å rotere. Det vil også ha en tendens til å åpne opp tauene, i motsatt retning av tvinneretningen på tauene. I tillegg til problemene med å håndtere rotasjonen, vil styrken reduseres permanent. Det er likevel ikke et problem dersom tauene er sikret mot rotasjon i endene. Tau som utsettes for rotasjon i motsatt retning av tvinneretningen for eksempel fra et ståltau i samme line, og så strukket vil tauet bli svekket.^[36]

Tauene har en tendens til å danne kinker (engelsk loops eller hockles) dersom de ikke er i strekk. Dersom en strekker et tau med kinker kan en ødelegge hele tauet.^[37].

Her er enkelttråder flettet sammen til en kordel. Kordelene er her lagt annen hver vei. En tilstreber momentbalanse for å unngå rotasjon, der momentet er summen av hver enkelt tråds areal ganger spenning, multiplisert med avstanden til kjernen. Momentet for hver tråd legges så til eller trekkes fra avhengig av hvilken vei trådene går. Varierende friksjon mellom trådene, sammenpressing av trådene eller kordelene, avvik i produksjonen, slitasje eller skader kan endre momentballansen. Påføring av beskyttelseskapper kan også endre balansen.^[38].

En legger ofte et filterlag utenpå polyesteren for å beskytte mot inntrengning av marin groe, sand-, silt- og leirpartikler.^[39] Forsøk viser at de produktene en har i markedet, ikke alltid klarer å holde leirpartikler ute.

En kan legge et beskyttende plastlag, ståltråder eller kevlar aller ytterst mot ytre skader (engelsk jacket).^[40] Laget bør være permeabelt for vann, for å unngå luftlommer inne i tauet.^[41] Polyetylen er det mest brukte, men gjør tauet stivt. Polyuretan er mest brukt for heldekkende kapper (engelsk coating). Polyuretan brukes for å varmeisolere bygninger og utstyr. Dersom polyestertau utsettes for innvendig varmeoppbygging, kan polyuretankappen medvirke til skadelig varmeoppbygging inn i tauet.

Kvaliteten på beskyttelseslaget variere mye. Det forskes, tas ut patenter og det drives produktutvikling for å få bedre løsninger.^[42]

De fleste polyestertau kan spleises. En god skjøt vil redusere styrken med om lag 10%. Det er mange måter å spleise tauene på med ulike virkningsgrader.^[43]

En knute vil redusere styrken av tauet, noen ganger betydelig. Dette tapet er forårsaket av skarpe svinger og komprimeringen i knutene. Hvor stor del av tauet som vil bli svekket og hvor stor svekkelsen vil være, vil avhenge av knuten, type tau, og materialet som den er laget av.^[43]

I hver ende lages tauene normalt om til et øye for å koble de mot andre deler av forankringslinen.^[30][44] Endeavslutningene er svakere enn resten av tauet.^[45] Mens tauet lages maskinelt, så er avslutningene håndarbeid. Hver leverandør har sin måte å gjøre det på. Endeavslutningene er et potensielt svakt punkt (engelsk weak link), og kvalifiseringen av endeavslutninger med aktuelle dimensjoner er ikke lett å få til.^[46] De svakeste punktene i et øye er der en fletter sammen de to tauene, og der tauet kommer inn på og forlater øyet. Tau med store dimensjoner har størst tap av styrke.^[47] En må passe på at filteret og det ytre beskyttelseslaget virker i det flettede området.^[48]

Ved spleising av eksisterende polyestertau er det viktig at en også installerer filter og beskyttelseskapper i spleisen, slik at spleisen ikke blir et svakt punkt.^[49]

Dersom det i stedet brukes endeavslutninger med socketer, mener noen at det skal være mulig å unngå styrkereduksjoner i endekoblingen.^[50] Andre angir styrketap på 20-25% i socketer.^[51] Å lage socketer som gir gode og forutsigbare resultater er ikke lett. Det er lettere å lage små (12-24mm tau) socketer enn store. Socketene blir også ofte store og tunge i forhold til øyespleiser.^[52] Fyllmassen i socketen påføres ved en høy temperatur, som kan påvirke tauet. Det er spesielt krevende ved tykke tau.^[53]

Tauene kan gå gjennom ett eller flere ledehjul eller skiver. Hjulet sikrer at tauet kan endre retning uten å skade tauet. Når tauet beveger seg i ledehjulet, vil en tape energi på grunn av friksjon i tauet selv, deformasjoner i kontaktsonen av tauet og ledehjulet, og av ledehjulets bæring. Strekklasten på drasiden vil derfor alltid være større enn trekklasten på andre siden av ledehjulet. Strekktapet minker dersom forhold mellom diameteren på ledehjulet og tauet øker.

Tauet er her også utsatt for slitasje og skader:

• For å bevege seg fritt bør sporet i ledehjulet være litt større enn diameteren på tauet.
• Dersom ledehjulet ruster fast eller kiler seg vil det kunne medføre betydelig skade på tauet.
• En vinkel mellom tauets lengderetning og ledehjulets akse gir vriding av tauet, og slitasje både på tauet, ledehjulet og sporet i ledehjulet. For stor vinkel mellom ledehjulet og ytterste posisjon av tauet på trommelen kan medføre slitasje og rotasjon. Vridningen kan forebygges ved å øke vinkelen på de innvendige sidene av ledehjulet.
• Diameteren på ledehjulet bør være betydelig større enn diameteren på tauet (typisk >8-10x).^[12]
• Dess lengre tid tauet er i ledehjulet, dess kortere vil levetiden være.
• Ledehjul med slitasjemerker bør byttes ut.
• Ledehjulene må smøres godt både i hjulakslingen og lager.

Typiske skader er

• kuttskader, som kan føre til at kordelene går i oppløsning. Det kan være kontakt med fiskeredskap,^[54] ROV,^[54] skader under installering,^[55] kontakt med ståltau,^[56] bøyer eller kontakt med andre skarpe gjenstander.^[55]
• sand eller leire som legger seg inn i tauet bidrar til slitasjeskader innvendig. En har ved tester fått redusert utmattingslevetiden med 13-40%.^[57]
• slitasje ved gjentatte bevegelser av tauet på ru flater kan gi utvendige skader.
• høy temperatur på grunn av friksjon kan føre til at trådene smelter. Friksjonen kan være utvendig, eller innvendig mellom trådene.
• bøying av tau over skiver i ledehjul eller trommel med feil geometri. Tauet påvirkes ikke mye av enveisbøying, men gjentatte fram- og tilbakebøyinger på samme sted kan gi skadelig varmeoppbygging og uventede feilmoder.^[58]
• marine organismer som trenger seg inn i tauet og ødelegger det. Noen er svært skarpe i kantene og bidrar sammen med trådenes bevegelser til skader. Dette problemet kan reduseres ved ikke å bruke polyestertau i den øvre delen av vannsøylen, der begroing er sterkest.^[59]
• tau som er konstant belastet med mer enn ca. 70% av bruddstyrken vil ryke etter en tid.^{[trenger referanse]}
• nedbryting på grunn av sollys. Tynne tau er mer utsatt enn tykke tau.^[60]

Ved overlast i strekk vil endene av tauene typisk bli koniske.^[61] Ved kuttskader vil en ha tydelige skarpe bruddflater.^[61]

I skadetilfeller^[62][63] der en innvendig kordel ryker, vil kordelen som ryker, bevege seg hurtig inne i tauet og flette seg inn i de andre. Det vil bli en betydelig friksjon og slitasje med en kraftig temperaturøkning inne i tauet. Styrken på de gjenværende kordelene vil bli kortvarig svekket, og hele tauet kan ryke selv om bortfallet av en enkelt kordel i seg selv (uten temperaturendringer) ikke skulle ha svekket tauet så mye. Tapet av en kordel kan også føre til at tauet blir ubalansert, og får vridninger med mulighet for at tauet åpner seg og blir ytterligere svekket.