Mokrá a zmrzlá lana mohou být nebezpečná!

Gigi Signoretti, C.A.I.
Materials and Techniques Commission

Původně publikováno: La Rivista del Club Alpino Italiano, Jan.-Feb 2001
Překlad textu: Radek Fáborský

Obsah

Předmluva

Je velmi dobře známo, že moderní horolezecká lana jsou vyráběna z velmi tenkých průběžných vláken z polyamidu 6, známého také jako nylon. Toto syntetické vlákno je charakterizováno vynikajícími mechanickými vlastnostmi, jako např. vysoká pevnost, vysoká tažnost při přetrhu a dobrá elasticita. Je však méně známo, že pevnost při přetrhu značně klesá po absorpci vody. Nebezpečí, které hrozí uživateli polyamidového lana bylo prostudováno a výsledky jsou prezentovány níže.

Ztráta původních vlastností mokrých nebo zmrzlých lan byla poprvé prostudována koncem šedesátých let španělským horolezcem, Prof. José A. Odriozolou a dále po několika letech firmou Teufelberger. Dále pak také Pitem Schubertem, předsedou BK DAV. Výsledky, které získali tito pánové jsou podobné těm, které vám prezentuje autor tohoto článku. Navíc, ve dvou testech p. Odriozoly na statickou pevnost mokrých a zmrzlých lan byl zjištěn pokles statické pevnosti o 30% v porovnání k suchým lanům. Toto zjištění popohnalo rakouskou firmu Teufelberger (lana Edelweiss) a Pita Schuberta k dalšímu zkoumání toho, do jaké míry by mohlo namočení lan snížit jejich odolnost v dynamickém režimu. Test byly provedeny na pádové věži. Výsledek: lana, která jako nová a suchá vydržela 2 pády (což bylo minimum požadováno tehdejšími standardy) vydržela po namočení pád jeden nebo žádný. Je to zvláštní, že tak závažný problém nebyl studován po více než 30 let, ačkoli ztráta vlastností u mokrých lan může být stejně důležitá nebo i důležitější než ztráta vlastností lan poškozených dlouhým používáním při horolezectví.

Za účelem zjištění více faktů na dané téma, Materiálová a Technická komise (CMT) Italského horolezeckého svazu (CAI) provedla množství laboratorních testů. Do testů byla zahrnuta nová a použitá lana, lana standardní (bez úpravy) i s vodo-odpudivou (dry, everdry) úpravou. Cílem testů bylo zjistit dynamickou odolnost mokrých, zmrzlých a mokrých/usušených lan v porovnání s referenčními vzorky lan.

Popis testů

Testy byly provedeny na vzorcích lana od tří různých výrobců (I, II, III). Od každého lana byly tři vzorky s následujícími charakteristikami:
nové lano, 10,5mm; normální verze (bez dry úpravy)
nové lano, 10,5mm; verze everdry (pozn. překlad.: vodo-odpudivá úprava na opletu i na jádře)
použité lano, 10,5mm; normální verze (bez dry úpravy)
Níže popsané vzorky byly podrobeny pádovým testům dle normy EN 892 a UIAA 101 pro dynamická lana.

  • neupravený vzorek (referenční)
  • mokrý (ponoření do vody na 48 hodin při normální teplotě)
  • zmrzlý (upravený jako mokrý vzorek, poté držen minimálně po 48 hodin v mrazničce při -30°C)
  • mokrý a normálně sušený (upravený jako mokrý vzorek, poté položený do stínu na vzdušné místo, jako by každý udělal se svým lanem)
  • mokrý a extra sušený (upravený jako mokrý vzorek, poté odstředěn, vysušený při pokojové teplotě ve větrané místnosti, a nakonec vakuově sušený v přítomnosti chemického vysoušedla)

Několik testů bylo provedeno na vzorcích s kratším namáčením, za účelem simulace horolezeckého prostředí - ponoření do vody na 2 hodiny a krátké postříkání lana pod sprchou. Také byly studovány účinky vícenásobného sušení a namáčení, sušení lan pod krytem a sušení lan na přímém slunci. Po každé manipulaci se vzorky byly tyto zkontrolovány na hmotnost a délku, aby bylo možnost dát toto do pozdějších souvislostí s dynamickými testy.

Výsledky

Neupravené - referenční

TEST Lano I Lano II Lano III
Standard ,nové Everdry, nové Standard, použité
Pády na věži (No.) 8 11 4
Rázová síla (daN) 886 946 950

Mokré (48 hodin ve vodě)

TEST Lano I Lano II Lano III
S tandard ,nové Everdry, nové Standard, použité
Pády na věži (No.) 2 3 2
Rázová síla (daN) 926 1022 1052
Odchylka pádů -71% -73% -62%
Odchylka ráz. síly +5% +8% +11%
Odchylka hmotnosti +45% +42% +59%
Odchylka délky +4% +2% +5%

Mokré (namáčené po 2 hodiny)

TEST Lano I Lano II Lano III
Standard ,nové Everdry, nové Standard, použité
Pády na věži (No.) 3
Rázová síla (daN) 984
Odchylka pádů -73%
Odchylka ráz. síly +1%

Mokré (postříkané vodou)

TEST Lano I Lano II Lano III
Standard ,nové Everdry, nové Standard, použité
Pády na věži (No.) 5
Rázová síla (daN) 990
Odchylka pádů -55%
Odchylka ráz. síly +2%

Mokré a normálně sušené

TEST Lano I Lano II Lano III
Standard ,nové Everdry, nové Standard, použité
Pády na věži (No.) 6 9
Rázová síla (daN) 867 812
Odchylka pádů -25% -15%
Odchylka ráz. síly -2% -4%
Odchylka hmotnosti -1%
Odchylka délky -4%

Mokré a extra sušené

TEST Lano I Lano II Lano III
Standard ,nové Everdry, nové Standard, použité
Pády na věži (No.) 9 10 3
Rázová síla (daN) 785 826 861
Odchylka pádů +12% -9% -25%
Odchylka ráz. síly -11% -13% -9%
Odchylka hmotnosti -3% -3% -3%
Odchylka délky -7% -8% -3,5%

4 opakování namočení a sušení pod krytem

TEST Lano I Lano II Lano III
Standard ,nové Everdry, nové Standard, použité
Pády na věži (No.) 12
Rázová síla (daN) 860
Odchylka pádů +9%
Odchylka ráz. síly -7%

4 opakování namočení a sušení na slunci

TEST Lano I Lano II Lano III
Standard ,nové Everdry, nové Standard, použité
Pády na věži (No.) 8
Rázová síla (daN) 860
Odchylka pádů -27%
Odchylka ráz. síly -9%

Zmrzlé (namočené a 48 hod v -30_C)

TEST Lano I Lano II Lano III
Standard ,nové Everdry, nové Standard, použité
Pády na věži (No.) 4 5 3
Rázová síla (daN) 805 898 819
Odchylka pádů -50% -64% -25%
Odchylka ráz. síly -9% -5% -14%

Poznámka: výše uvedené hodnoty jsou průměrné hodnoty ze tří vzorků.

Komentáře k výsledkům

Mokrá lana
Testy odhalily alarmující vliv obsahu vody na lana. Počet pádů na věži byl zredukován na 1/3 původní hodnoty. Tento pokles byl zjištěn na nových i použitých lanech a také překvapivě na lanech standardních a everdry. Zjevně, vodo-odpudivé úpravy zabraňují vodě přilnout na opletu, ale nezabrání vodě po delším namočení k proniknutí do celé struktury lana. Je zvláště zajímavé, že vliv vody na lano je zaznamenán i po relativně krátkém namočení (2 hodiny) a také po postříkání lana vodou.

Takové chování je v souladu s literaturou. Voda je polární rozpouštědlo s relativně silnými vodíkovými vazbami. Ovlivňuje přednostně amorfní část polymeru, jelikož aby došlo k vazbě v krystalické části, je na to potřeba vynaložit vyšší vazebnou sílu – překonat vazby v krystalové mřížce, což v případě amorfní části odpadá (krystalická mřížka není). Voda reaguje vratně s amidovou vazbou, dochází částečně k hydrolýze a tím k regeneraci meziproduktů polymeru, tím pádem k oslabení amidových vazeb a ztrátě pevnosti lana.

Také bylo zaznamenáno, že rázová síla u prvního pádu je znatelně vyšší (5-10%), jako kdyby se mokré lano stalo více tuhé než lano suché. To by také mohlo být způsobeno třením mezi vlákny a také prodloužením lana. Lano, které je již protaženo je více odolné namáhání, je více "tuhé". Protažení, v průměru 3-5%, měřené na mokrých lanech ihned po vytažení z lázně není zanedbatelné když se porovná s protažením, ke kterému dochází při namáhání u pádové zkoušky (30-35%).

Další neočekávaný výsledek: objem vody nasáknutý novými lany byl 40-45% hmotnosti suchého lana a to bez vlivu úpravy lana (standard nebo everdry). Pravděpodobně dlouhý namáčecí čas způsobil, že úpravy lan byly neefektivní. V případě použitého lana bylo nasáknutí ještě větší tedy 60%; to je pravděpodobně kvůli velkému počtu přetržených vlasových vláken na povrchu lana (pozn. překl.: domnívám se, že dalším vlivem u použitého lana je ztráta chemické ochrany tzv. spin finish, se kterým se vlákna vyrábějí).

Zmrzlá lana
Před uvedením výsledků testů autor varuje čtenáře: lano není možno udržet zmrzlé po celé trvání testu. Je to jednak kvůli času, který zabere uchycení lana do pádové věže a také kvůli dlouhému času který zabere test (5 minutové intervaly mezi jednotlivými pády). Lano je také zahříváno energií generovanou jednotlivými pády a vyšší okolní teplotou. Jako důsledek všech těchto jevů byla lana zmrzlá pouze při prvních pádech. Výsledky našich testů musí být chápány ve světle těchto faktů a chování skutečně zmrzlých lan v reálném terénu může být pouze odhadováno. I přes všechny výše uvedená fakta, pádová zkouška se zmrzlými lany dokazuje mírně lepší chování zmrzlých lan než lan mokrých. Zaznamenali jsme menší odchylku pádů ("jenom" okolo -50%) a dokonce zápornou odchylku rázové síly (okolo -10%) při prvním pádu. Vyvozujeme tedy domněnku, že kdybychom byli schopni udržet lana zmrzlá po celou dobu trvání testu, výsledky se zmrzlými lany by mohly být ještě lepší.

Mokrá lana sušená normálně
Tady je pro horolezce alespoň jedna dobrá zpráva. Po namáčení a sušení experimentální výsledky dokazují, že lana znovu nabývají své původní charakteristiky, což je ostatně uváděno v literatuře popisující chování nylonových vláken. Počet pádů při testech dosahuje původních hodnot zatímco rázová síla mírně klesá, jelikož lano se lehce srazilo (-4%). Je také zajímavé, že navrácení původních charakteristik lana je zaznamenáno i při různých cyklech namáčení a sušení, pokud ovšem je lano sušeno v chladnějším, vzdušném a stinném místě. U lan sušených na přímém slunci byl však zaznamenán pokles dynamické odolnosti na pádové věži z důvodu negativního vlivu UV záření. Při našem testu byla lana ponechána na slunci 4 týdny, tedy dost na to abychom mohli zaznamenat záporný účinek UV záření.

Mokrá lana extra sušená
Výsledky těchto testů potvrzují výsledky popsané v předchozím odstavci. Důkladné vysušení sníží váhu lana o 3% při porovnání s referenčním vzorkem. Důkladné vysušení u těchto laboratorních testů vedlo k dosažení původních dynamických charakteristik lana s minimálním nebo žádným rozdílem. A je lhostejné jedná-li se o lano standardní, everdry, nové nebo použité. Důkladné vysušení také způsobilo snížení rázové síly při prvním pádu o 10-12% (lana byla po namočení + sušení kratší o 4-8%).

Závěr

Přítomnost vody (zmrzlé nebo kapalné) způsobuje důležité posuny v mechanicko fyzikálních vlastnostech horolezeckých lan, jako například:

1. Dynamická odolnost (neboli počet pádů při pádové zkoušce) mokrých lan rapidně klesá až na 30% původní hodnoty, je lhostejné jsou-li lana nová, použitá, standardní nebo everdry.

2. Po namočení ve vodě se lano protáhne o 4-5% což může způsobovat 5-10% nárůst rázové síly při prvním pádu na pádové věži.

3. Negativní účinky vody na dynamickou odolnost lan jsou zaznamenány i při velmi krátkém působení vody (postříkání lana pod sprchou - simulace deště).

4. Změna chování mokrých lan je způsobena reakcí vody s polyamidem.

5. Redukce odolnosti lana je zaznamenána po dobu, kdy je lano mokré. Po následném vysušení (chladnější, vzdušné a stinné místo; jak doporučováno výrobci) se odolnost lana téměř navrátí do původních hodnot, i po několikrát opakovaných cyklech namáčení a sušení.

6. V závislosti na úrovni sušení, se lano může zkrátit (4-8%) což se zdá mít závislost na poklesu rázové síly (6-12%) při prvním pádu na pádové věži.

7. Také v případě namočených a poté zmrzlých lan klesá rázová odolnost, ale ne tolik jako u lan mokrých.

8. Existuje vztah mezi zbytkovou dynamickou odolností a průměrem lana (viz. Příloha 1).

Je také možno říci, že použité suché lano v dobrém stavu může vydržet 4-5 UIAA pádů a může také vydržet 1-2 UIAA pády je-li ovlivněno náhlým deštěm, což je situace, ke které v horách často dochází. Nemůže docházet k závažnějším problémům na cvičných skalách, kde jsou pády méně nebezpečné (předvídané) a v případě deště zabere málo času stáhnout lano a jít domů. Ale horolezci musí požadovat od svého lana maximum bezpečnosti, i když je lano mokré, jelikož se může lano přetrhnout přes drsnou hranu během pádu. Toto riziko je sníženo když je lano v dobrém stavu (pozn. překl.: za účelem zjištění stavu lana prostudujte Instrukci pro provádění prohlídek lana, www.singingrock.com oddíl Technet). Jako závěr se dá říci: vyměňme svá lana častěji za nová!

Příloha 1
Vztah mezi průměrem lana a zbytkovou dynamickou odolností mokrých lan

68608

Vztah mezi účinky nasákavosti vodou a průměrem lana si zaslouží důkladnější studium; viz obrázek 1.

Na tomto obrázku je možno sledovat porovnání lan A a B z našeho testu s daty laskavě zaslanými Michelem Bealem. Jeho data porovnávají tři různé typy lan a nabízejí myšlenku, že může existovat závislost průměru lana (a tedy i hmotnosti použitého materiálu) a pevnosti mokrého lana. Data, naměřená firmou Beal jsou velmi podobná s našimi, i když uvažujeme, že čas namáčení u Bealu (1 hodina) je kratší než náš (48 hodin). Tato dodatečná informace nabízí názor, že lana většího průměru poskytnou větší bezpečnost při špatném počasí. Na závěr ještě upozornění. Studie Bealu ukazuje jasně, že závěry naší studie nemohou být obecně přeneseny na lano jakéhokoli typu.

Poznámka překladatele: Na základě výše uvedených faktů není možno doporučit používání lehkých jednoduchých lan (informativně např. cca 65 g/m, okolo 6-ti pádů) pro takové aplikace horolezectví, kde je reálná hrozba, že lano namokne a kde se lezci věnují zdolávání vertikálních délek způsobem prvolezec/druholezec. Tato lana jsou konstruována na spodních hranicích požadovaných pádů dle EN 892. Působení vody může velmi lehce tuto zranitelnou konstrukci ještě více oslabit. Tato lana by měla být používána pro skalkaření, kde se často zakládá průběžné jištění, dráha lana je přímá a nehrozí nebezpečí zůstat ve stěně s mokrým lanem v celodenním dešti.