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玻璃钢?碳纤维?关于游艇材料的一点小知识

20世纪40年代末之前,几乎所有的休闲艇都是用木头建造的。如果没有花费心思和持久的维护保养,这些游艇往往会漏水腐烂甚至瓦解。

 

                                             

 

美国欧文斯科宁公司(一家建筑材料和玻璃纤维复合材料的世界500强跨国公司,全球销售额逾50亿美元,在全球30多个国家和地区建立了生产、销售和研究机构。)

 

虽然在20世纪30年代发明了玻璃纤维是一种优质的绝缘材料,但直到第二次世界大战之后,才有工厂将这种材料创新应用于游艇建造。通过将玻璃纤维与树脂合理的层叠,用来建造船体、甲板和各种组件。

 

 

天域TY360玻璃钢游艇

 

我们日常俗语所说的玻璃钢(FRP),中文意思是玻璃纤维增强塑料,是一种以玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂为基体材料的复合塑料。

 

玻璃纤维增强塑料(FRP)相对密度小,只有碳钢的1/5~1/4,但拉伸强度却接近甚至超过碳钢,比强度(比强度=物理机械强度/比重)甚至达到高级合金钢的水平。所以这也是日常我们称为“玻璃钢”的原因。

 


船振FMA 36尺玻璃钢海钓艇

 

玻璃钢除了相对密度小,比强度高的优点外,还有介电性能好,不反射无线电波、微波透过性好、耐酸碱、成型工艺简单、隔音、绝缘、导热系数低等优点,有夹层结构的玻璃钢绝热和隔音性能更加优越,如美国猎豹LEOPARD双体船体使用的就是夹层结构。

 

LEOPARD 50双体帆船

 

早期的玻璃钢游艇存在一些问题,主要与工厂所使用的树脂有关,但到二十世纪五十年代后期,更好的合成树脂被开发出来,游艇的质量也相应得到了提高。从那时起,材料和生产工艺一直在改进,游艇工厂喜欢玻璃钢的原因是因为游艇是用模具制造的,模具是可重复使用的,这也意味着造工厂可以更轻松、更便宜地生产一系列的游艇,另外这对于统一级别的竞赛帆船很重要。

 

两种玻璃纤维对比: 左侧的玻璃纤维明显更薄和更轻,但刚度比右侧的小

 

虽然玻璃钢游艇外观看起来似乎都一样,但其实就算是玻璃纤维和树脂也有很多种,现代材料技术的发展,使得E玻璃纤维、S玻璃纤维、碳纤维更高强度的材料也开始在游艇上得到应用。

 

树脂主要有三种,一种是不饱和聚酯树脂,一种是乙烯基树脂,一种是环氧树脂。不饱和聚酯树脂成本稍微低廉,乙烯基酯的价格是其的两倍,而环氧树脂成本最高是乙烯基酯的价格的三倍。

 

目前市场普遍使用的是不饱和聚酯树脂。而树脂和材料的匹配度也是有讲究的,比如乙烯基树脂是和S玻璃纤维最好的搭配材料,而不适合E玻璃纤维搭配。相对以前采用人工手糊的建造方式,目前工厂采用多是抽真空树脂灌注建造方法,来减轻船体重量和增加强度。

 

Ocqueteau船厂使用树脂灌注的玻璃纤维和强芯毡制造出超轻量级船体

 

所以为什么外观看起来一样的船型,价格相差很大,抛去品牌不讲,材料和设备是重要的一部分。当你看到高性能船型使用聚酯树脂材料时,其实你可以扭头走开了。

 

碳纤维是一种优良的造船材料,尤其是在优先考虑轻船体的情况下,可以代替传统的玻璃纤维使用并与不同的树脂粘合。飞机制造商(波音公司)、汽车制造商(兰博基尼公司)和一些造船厂例如阿兹慕游艇在高性能产品中所使用的材料。碳纤维在游艇的使用的优点是更轻、更坚固、更高性能、更省油。

 

飞桥结构采用碳纤维的阿兹慕AZIMUT游艇

 

意大利阿兹慕游艇的游艇上层建筑大部分采用了碳纤维建造,不仅在扩展飞桥空间后依然能保持游艇低重心的航行舒适性,另外减轻重量也对游艇的性能有大幅度的提升。

 

黑色部位为碳纤维材料

 

碳纤维用于游艇的主要缺点是成本高。且碳纤维不容易弯曲,这使其不适用于需要弯曲的产品。而信号屏蔽也是一个问题,玻璃纤维对无线信号透明,但碳纤维可以将Wi-Fi信号降低多达95%,所以有时会建议将电子产品与碳纤维分开至少4英寸,以消除任何会抑制信号的接地效应。



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