复合材料在船坞中的应用
增强塑料在任何市场的新应用都会引起人们的兴趣，而玻纤增强塑料和木塑复合材料正在船坞领域逐渐取代传统的木材、钢材和水泥材料，这一情况当然值得我们去探讨，尽管这一基础设施领域并不需要很高的科技。George Marsh对此进行了调研。
从前，游艇或船艇拥有者通常都是靠着小舢板到达自己的船上的，他们划得筋疲力尽，而且还弄得湿淋淋的。而现在，可能大多数船艇拥有者都不用弄湿脚，而是通过大量的浮码头和细长的泊位确保船体的安全，并与陆地连接。乘船的人越来越依赖小船坞，目前仅在英国就有大约700个小船坞，而且数量还一直在增加。大多数这样的基础设施是由传统材料建造的，但复合材料已开始抢占市场。目前市场上活跃着几家制造商和供应商，他们进行新船坞的建造和船坞的改建以及浮码头的重建。
码头平台/人行道的总长有数千英里，其市场潜力显而易见。虽然木材用途广泛，容易加工，可生物降解，具有令人喜爱的怀旧感，但它们质量参差不齐，使用寿命有限。木材外表光滑，弄湿后容易打滑。木材还会腐烂，遭受海洋有机物的侵蚀，也可能为海藻的生长提供有利条件。人行道上铺设的厚木板可能会下陷，出现不均匀的卷曲，行人就可能有绊倒的危险。人行道常用的硬木板材也会出现这种情况，需要定期更换。
另外，硬木的获取越来越困难，因此变得更加昂贵，特别是那些具有环保意识的小船坞使用者们更希望这些木材来自可持续管理的森林中。在重建和翻新项目中，在将所有东西移到或重新系泊到船上时，小船坞运营者必须接受这个过程造成的破坏，及其所造成的直接花费。因此，所有可以延长人行道使用寿命的承诺都会得到重视。
近，英国布莱顿码头安装了一种Grating公司生产的防滑的低维护玻纤增强塑料船用甲板，这是码头燃油泊位大型改建工程的一部分。这个例子证明了增强塑料对这一行业的贡献。船坞基础设施专家Walcon公司采用玻纤制品替换浮码头以及与其相连的人行道的木质甲板。虽然初始采购价格很贵，Walcon还是选择了GRP格栅，因为它们在侵蚀性的沿海海洋环境中具有较长的使用寿命，维护少，甚至在被弄湿或沾上溅出的燃油后仍然具有良好的防滑性。
这些甲板由2 m×3 m×1 m的板材制成，这些板材不是普通的厚木板，而是由添加了标准E玻纤和阻燃、抗紫外添加剂的不饱和聚酯树脂成型而成的，其中所使用的是连续的单向纤维束增强材料。Walcon公司总经理Andrew Heseltine表示，近人们对GRP甲板，以及小船坞结构（例如梯子、平台、入口斜坡等）的兴趣越来越浓。保守数据显示，其销售额已经是去年的两倍。[-page-]
“顾客已逐渐意识到复合材料的优势。”他说，“这些材料非常耐用，可以永久使用。它们不会受海水或淡水、酸和燃油的影响，可以承受较重的载荷。我们发现，由于耐久性和可持续性的原因，木材的用量正在减少。”
Grating公司的小网眼板材孔径较小，水和其他液体可以通过，但小的颗粒物质则被挡住。该公司也供应大网眼GRP格栅，可以取代镀锌钢平台，台阶和其他结构。14-38 mm厚的板材是从和印度的工厂运来的，拉挤型材是从欧洲进口的。顾客可以指定板材的颜色为绿色、灰色或沙色。
Heseltine补充说，英国市场和欧洲大陆的不同之处在于，一般来说英国人喜欢砂石表面，而欧洲人喜欢内嵌形式的，以使其具有防滑性。Heseltine还指出，GRP不像木材那样可以生物降解，玻璃纤维可以不必以片材形式送往垃圾掩埋场，而是在其生命终端进行粉碎处理。
另一家公司Dura复合材料公司（之前的Fibreglass Grating公司）的创立者Colin Burns指出了GRP在甲板和格栅领域的更多优势。
“它比其它材料要轻，因此在现场安装设备时更加容易。两个人就可以轻松处理所有的板材，无需提升设备。该材料具有较高的抗冲击性能，可以反复弯曲，但不会永久变形。人们可以光着脚在GRP甲板上行走，它们不像木材会开裂。”
Burns说，他的公司与所有的主要浮码头制造商有合作，他相信GRP与木材的价格很快就会相差无几。Dura复合材料公司与Grating公司一样，提供小网眼和大网眼的格栅。这些产品初是从远东进口来的。这些产品非常坚固，预计使用寿命长可达50年。该公司称，内嵌的石英砂为行走表面提供了出色的附着力，特别是在湿的或结冰的条件下。
Dura复合材料公司还提供完整的浮码头解决方案。Dura Dock是一个全复合材料浮码头，可以按照客户要求定制。据说其同样适用于新建船坞和现有浮码头的替换。Dura Dock可以用Marina Deck或Dura Deck来装备，这取决于优先考虑的是附着力还是美观。在Dura Deck中，防滑板材是内嵌形式的。
木塑复合材料
近推出的Dura Deck是由一种木材/塑料复合材料制成的，通常称之为木塑复合材料（WPC）。WPC由木材粉末和树脂混合而成，因此可以看作一种颗粒增强型塑料。其中的树脂起密封剂的作用，防止潮气进入，而且增加了强度，形成了一种硬质的防刮擦表面。
根据材料成分性质的不同和木材/塑料比例的不同，可以得到性能广泛的木塑复合材料。WPC适用于船坞，可以像木材一样采用木材加工工具切割或运输，具有长期的尺寸稳定性。但是，它们比木材更耐湿，不会发生腐烂、发霉、虫蛀、断裂和开裂等情况。它们不需要砂纸打磨、密封和染色等维护工作。WPC制品的质保期长达25年。[-page-]
一家专业生产WPC的公司TimberTech所生产的产品与木材类似，可以制成类似于硬木的厚木板。据该公司称，在高交通流量条件下，实心板材比空心板材更耐用，尽管后者具有较低的重量。这家公司表示，制造过程中必须注意优化木材/树脂的混合比例，因为塑料过量可能会使终材料在炎热气候和阳光直射条件下发生塌陷和卷曲。
TimberTech主要采用硬木地板和家具行业的工业废料制造其复合材料木制品。每年该公司都要使用超过45000吨的废料，否则这些废料将被当作垃圾进行掩埋处理。装饰板中所用的树脂混合有抗紫外的颜料，因此可以生产出不同颜色的产品。这些颜料是具有高反应活性的无机物质，吸热性能较差。据说该产品几乎不褪色。
除了甲板，TimberTech还生产一种用于码头、船坞和人行道的材料DockSider。1.25英寸（约3.2厘米）厚的木板比常用的1英寸（约2.5厘米）厚的木板更具有结构完整性，可以架设中心跨度为2英尺（约60厘米）的桥梁，而且长期使用后仍然很稳定。这些板材的宽度为5.5英寸（约13.5厘米）。在该公司看来，木塑复合材料的整体成本并不高。“尽管初始成本比较高，但在产品的生命周期内，通过减少每年的维护成本和延长替换的时间间隔就可以很轻松的收回其初始采购成本。”
竞争对手KindaGroup公司销售总监Steve Barnes同样热情地说道：“随着硬木价格、质量和供应问题越来越难以解决，WPC就是未来的发展趋势。从这方面考虑，船坞管理者和浮码头供应商更乐意使用那些看起来更好、低维护、环保和投资收益率更高的材料。”
以KindaDek Marine WPC产品而知名的KindaGroup公司，采用添加剂技术为地中海和中东市场开发了一种改良产品，以用在非常炎热的天气条件下。另一种为中东市场开发的WPC产品来自于爱尔兰Earthwood复合材料板材公司的板材，其在英国和欧洲也有应用。
甲板和人行道虽然是复合材料应用多的领域，但并不是唯一的基础设施元素。玻纤增强格栅还被用于泊位、人行道、台阶和浮码头。玻纤增强水泥还用于一些浮码头的浮台。整个浮码头结构是由复合材料拉挤型材（例如Dura Dock）制成的。美国的Lee复合材料公司使用GRP制造防波堤、船舱壁、船桩、甲板护栏和管架。如果某些现有结构状态仍然良好，且将防滑视作要条件，那么可以在现有装饰板上安装一层薄的复合材料格栅板。FibreGrid公司的SlipGrid是一种由聚酯预浸的玻璃纤维毡制成的4 mm厚的板材。它可以用作英国东海岸船坞入口桥的桥板，其防滑性能受到了船坞顾客的高度青睐，特别是在霜冻天气。
竞争
在环保意识强烈的时代，FRP和WPC必须应对其他硬木替代材料所提出的环境要求。例如英国南安普敦市附近的Solent Marine公司分销的一种新型合成板材SolDeck是由高密度聚乙烯（HDPE）制成的。这种塑料可以回收利用，并与WPC具有许多相同的优势：耐磨损、坚固耐用、不开裂、耐腐蚀、抗紫外、阻燃。由于其表面有纤维状花纹，看起来就像木头一样。缺点就是它比硬木要重。Solent Marine公司还在其Stranraer浮码头系统中使用Dura复合材料公司的玻纤增强格栅。该公司总经理Marc Simmonds认为，船坞所有者的环保意识越来越强，并开始考虑维护和替换的长期成本。 [-page-]
“这说明复合材料板材的使用越来越多，而热带硬木的用量在减少。”他说，“先进材料可以抵抗紫外线以及海水和生物侵蚀，因此可以确保船舶甲板的使用寿命更长，在整个试用期内看起来都像是新的。”
德国Lankhorst回收制品公司使用回收的塑料粒子生产其KLP Deck产品，并表示使用30多年后，产品也不会开裂，弄湿后也不会打滑。采用KLP-S系列钢纤维增强塑料梁，可以使桥梁的单跨度达到5米，这对浮码头结构来说是非常有益的。公司总经理Sjouke Tjalsma说，人们对环境问题的关注越来越多，在塑料板材中使用回收塑料不失为一个良好的解决方案。
位于比利时边界的Govaerts回收公司称，其采用回收材料制成的GovaDeck板具有相同的优势，可以用于装饰浮码头、防波提、人行道和挡水板。
法国船坞系统供应商Poralu Marine虽然以铝质基础设施结构知名，但在其Ecostyle板材产品中也使用100%的回收聚丙烯。这种材料的一大独特优势是，可以使光线透过并照射到海底的动物群和植物群上。Poralu还可以在该材料中添加纤维增强材料使其成为复合材料，如果将来的载荷需要更高的刚度和强度，就可以这么做。
加拿大ThruFlow公司已经这么做了，其连锁板材系统就是以玻纤增强聚丙烯为材料基础的。增强的热塑性塑料解决了热固性FRP的唯一缺陷――不可回收性。
Poralu还销售一种WPC制品Ecotek，它是由70%的木材和30%的高密度聚丙烯（HDPP）制成的，可以100%回收。据说其摸起来既软且温暖，就象刚刚砍下来的木头。
回收塑料可能并不适用所有场合。新西兰奥克兰市的一个船坞管理者就对回收塑料产生了怀疑，因为新西兰的紫外线强烈，会导致材料变脆。对于WPC，在其具有更多的使用经验前，他将保留自己的意见。一般来说，他更相信那些经过了考验的木材和混凝土板材，以及类似的传统材料。
客观来说，这是大多数船坞所有者和运营者的观点。传统材料所带来的风险大家都很清楚，不会给管理者和保险公司带来新的问题。很少有船坞经营者希望通过新系统确立他们的行业地位，因为这些系统出现的时间都不长。但幸运的是，有些公司准备尝试了。
例如，荷兰Port Zelande码头公司总经理Co Schot认为，硬木浮码头“不是终点”，他相信行业的未来要依赖于其他解决方案。该公司的特殊项目经理Monica de Vast认为，大多数的板材替代材料都比硬木更环保，从可持续角度考虑，它们将更受欢迎。
英国一家的船坞开发商的一位消息人士透漏 ：“目前我们正考虑在东海岸的一个大型重建项目中使用复合材料板材。我们希望这种材料看起来像木头，并具有相同的美观性，而且可以使用25年或更长时间，而不仅仅是10年或12年。”
这简单总结了复合材料要进入这个利润巨大的潜在市场所面临的挑战。
从前，游艇或船艇拥有者通常都是靠着小舢板到达自己的船上的，他们划得筋疲力尽，而且还弄得湿淋淋的。而现在，可能大多数船艇拥有者都不用弄湿脚，而是通过大量的浮码头和细长的泊位确保船体的安全，并与陆地连接。乘船的人越来越依赖小船坞，目前仅在英国就有大约700个小船坞，而且数量还一直在增加。大多数这样的基础设施是由传统材料建造的，但复合材料已开始抢占市场。目前市场上活跃着几家制造商和供应商，他们进行新船坞的建造和船坞的改建以及浮码头的重建。
码头平台/人行道的总长有数千英里，其市场潜力显而易见。虽然木材用途广泛，容易加工，可生物降解，具有令人喜爱的怀旧感，但它们质量参差不齐，使用寿命有限。木材外表光滑，弄湿后容易打滑。木材还会腐烂，遭受海洋有机物的侵蚀，也可能为海藻的生长提供有利条件。人行道上铺设的厚木板可能会下陷，出现不均匀的卷曲，行人就可能有绊倒的危险。人行道常用的硬木板材也会出现这种情况，需要定期更换。
另外，硬木的获取越来越困难，因此变得更加昂贵，特别是那些具有环保意识的小船坞使用者们更希望这些木材来自可持续管理的森林中。在重建和翻新项目中，在将所有东西移到或重新系泊到船上时，小船坞运营者必须接受这个过程造成的破坏，及其所造成的直接花费。因此，所有可以延长人行道使用寿命的承诺都会得到重视。
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| TimberTech公司的DockSider木塑复合材料 可用于码头、船坞和人行道。 （图片致谢：TimberTech） |
近，英国布莱顿码头安装了一种Grating公司生产的防滑的低维护玻纤增强塑料船用甲板，这是码头燃油泊位大型改建工程的一部分。这个例子证明了增强塑料对这一行业的贡献。船坞基础设施专家Walcon公司采用玻纤制品替换浮码头以及与其相连的人行道的木质甲板。虽然初始采购价格很贵，Walcon还是选择了GRP格栅，因为它们在侵蚀性的沿海海洋环境中具有较长的使用寿命，维护少，甚至在被弄湿或沾上溅出的燃油后仍然具有良好的防滑性。
这些甲板由2 m×3 m×1 m的板材制成，这些板材不是普通的厚木板，而是由添加了标准E玻纤和阻燃、抗紫外添加剂的不饱和聚酯树脂成型而成的，其中所使用的是连续的单向纤维束增强材料。Walcon公司总经理Andrew Heseltine表示，近人们对GRP甲板，以及小船坞结构（例如梯子、平台、入口斜坡等）的兴趣越来越浓。保守数据显示，其销售额已经是去年的两倍。[-page-]
“顾客已逐渐意识到复合材料的优势。”他说，“这些材料非常耐用，可以永久使用。它们不会受海水或淡水、酸和燃油的影响，可以承受较重的载荷。我们发现，由于耐久性和可持续性的原因，木材的用量正在减少。”
Grating公司的小网眼板材孔径较小，水和其他液体可以通过，但小的颗粒物质则被挡住。该公司也供应大网眼GRP格栅，可以取代镀锌钢平台，台阶和其他结构。14-38 mm厚的板材是从和印度的工厂运来的，拉挤型材是从欧洲进口的。顾客可以指定板材的颜色为绿色、灰色或沙色。
Heseltine补充说，英国市场和欧洲大陆的不同之处在于，一般来说英国人喜欢砂石表面，而欧洲人喜欢内嵌形式的，以使其具有防滑性。Heseltine还指出，GRP不像木材那样可以生物降解，玻璃纤维可以不必以片材形式送往垃圾掩埋场，而是在其生命终端进行粉碎处理。
另一家公司Dura复合材料公司（之前的Fibreglass Grating公司）的创立者Colin Burns指出了GRP在甲板和格栅领域的更多优势。
“它比其它材料要轻，因此在现场安装设备时更加容易。两个人就可以轻松处理所有的板材，无需提升设备。该材料具有较高的抗冲击性能，可以反复弯曲，但不会永久变形。人们可以光着脚在GRP甲板上行走，它们不像木材会开裂。”
Burns说，他的公司与所有的主要浮码头制造商有合作，他相信GRP与木材的价格很快就会相差无几。Dura复合材料公司与Grating公司一样，提供小网眼和大网眼的格栅。这些产品初是从远东进口来的。这些产品非常坚固，预计使用寿命长可达50年。该公司称，内嵌的石英砂为行走表面提供了出色的附着力，特别是在湿的或结冰的条件下。
Dura复合材料公司还提供完整的浮码头解决方案。Dura Dock是一个全复合材料浮码头，可以按照客户要求定制。据说其同样适用于新建船坞和现有浮码头的替换。Dura Dock可以用Marina Deck或Dura Deck来装备，这取决于优先考虑的是附着力还是美观。在Dura Deck中，防滑板材是内嵌形式的。
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| Poralu公司为船坞市场提供Ecotek和 Ecostyle两大系列产品。 （图片致谢：Poralu Marine） |
木塑复合材料
近推出的Dura Deck是由一种木材/塑料复合材料制成的，通常称之为木塑复合材料（WPC）。WPC由木材粉末和树脂混合而成，因此可以看作一种颗粒增强型塑料。其中的树脂起密封剂的作用，防止潮气进入，而且增加了强度，形成了一种硬质的防刮擦表面。
根据材料成分性质的不同和木材/塑料比例的不同，可以得到性能广泛的木塑复合材料。WPC适用于船坞，可以像木材一样采用木材加工工具切割或运输，具有长期的尺寸稳定性。但是，它们比木材更耐湿，不会发生腐烂、发霉、虫蛀、断裂和开裂等情况。它们不需要砂纸打磨、密封和染色等维护工作。WPC制品的质保期长达25年。[-page-]
一家专业生产WPC的公司TimberTech所生产的产品与木材类似，可以制成类似于硬木的厚木板。据该公司称，在高交通流量条件下，实心板材比空心板材更耐用，尽管后者具有较低的重量。这家公司表示，制造过程中必须注意优化木材/树脂的混合比例，因为塑料过量可能会使终材料在炎热气候和阳光直射条件下发生塌陷和卷曲。
TimberTech主要采用硬木地板和家具行业的工业废料制造其复合材料木制品。每年该公司都要使用超过45000吨的废料，否则这些废料将被当作垃圾进行掩埋处理。装饰板中所用的树脂混合有抗紫外的颜料，因此可以生产出不同颜色的产品。这些颜料是具有高反应活性的无机物质，吸热性能较差。据说该产品几乎不褪色。
除了甲板，TimberTech还生产一种用于码头、船坞和人行道的材料DockSider。1.25英寸（约3.2厘米）厚的木板比常用的1英寸（约2.5厘米）厚的木板更具有结构完整性，可以架设中心跨度为2英尺（约60厘米）的桥梁，而且长期使用后仍然很稳定。这些板材的宽度为5.5英寸（约13.5厘米）。在该公司看来，木塑复合材料的整体成本并不高。“尽管初始成本比较高，但在产品的生命周期内，通过减少每年的维护成本和延长替换的时间间隔就可以很轻松的收回其初始采购成本。”
竞争对手KindaGroup公司销售总监Steve Barnes同样热情地说道：“随着硬木价格、质量和供应问题越来越难以解决，WPC就是未来的发展趋势。从这方面考虑，船坞管理者和浮码头供应商更乐意使用那些看起来更好、低维护、环保和投资收益率更高的材料。”
以KindaDek Marine WPC产品而知名的KindaGroup公司，采用添加剂技术为地中海和中东市场开发了一种改良产品，以用在非常炎热的天气条件下。另一种为中东市场开发的WPC产品来自于爱尔兰Earthwood复合材料板材公司的板材，其在英国和欧洲也有应用。
甲板和人行道虽然是复合材料应用多的领域，但并不是唯一的基础设施元素。玻纤增强格栅还被用于泊位、人行道、台阶和浮码头。玻纤增强水泥还用于一些浮码头的浮台。整个浮码头结构是由复合材料拉挤型材（例如Dura Dock）制成的。美国的Lee复合材料公司使用GRP制造防波堤、船舱壁、船桩、甲板护栏和管架。如果某些现有结构状态仍然良好，且将防滑视作要条件，那么可以在现有装饰板上安装一层薄的复合材料格栅板。FibreGrid公司的SlipGrid是一种由聚酯预浸的玻璃纤维毡制成的4 mm厚的板材。它可以用作英国东海岸船坞入口桥的桥板，其防滑性能受到了船坞顾客的高度青睐，特别是在霜冻天气。
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| 大多数船坞基础设施是由传统材料制成的 ，但复合材料的应用变得越来越广泛。 （图片致谢：TimberTech） |
竞争
在环保意识强烈的时代，FRP和WPC必须应对其他硬木替代材料所提出的环境要求。例如英国南安普敦市附近的Solent Marine公司分销的一种新型合成板材SolDeck是由高密度聚乙烯（HDPE）制成的。这种塑料可以回收利用，并与WPC具有许多相同的优势：耐磨损、坚固耐用、不开裂、耐腐蚀、抗紫外、阻燃。由于其表面有纤维状花纹，看起来就像木头一样。缺点就是它比硬木要重。Solent Marine公司还在其Stranraer浮码头系统中使用Dura复合材料公司的玻纤增强格栅。该公司总经理Marc Simmonds认为，船坞所有者的环保意识越来越强，并开始考虑维护和替换的长期成本。 [-page-]
“这说明复合材料板材的使用越来越多，而热带硬木的用量在减少。”他说，“先进材料可以抵抗紫外线以及海水和生物侵蚀，因此可以确保船舶甲板的使用寿命更长，在整个试用期内看起来都像是新的。”
德国Lankhorst回收制品公司使用回收的塑料粒子生产其KLP Deck产品，并表示使用30多年后，产品也不会开裂，弄湿后也不会打滑。采用KLP-S系列钢纤维增强塑料梁，可以使桥梁的单跨度达到5米，这对浮码头结构来说是非常有益的。公司总经理Sjouke Tjalsma说，人们对环境问题的关注越来越多，在塑料板材中使用回收塑料不失为一个良好的解决方案。
位于比利时边界的Govaerts回收公司称，其采用回收材料制成的GovaDeck板具有相同的优势，可以用于装饰浮码头、防波提、人行道和挡水板。
法国船坞系统供应商Poralu Marine虽然以铝质基础设施结构知名，但在其Ecostyle板材产品中也使用100%的回收聚丙烯。这种材料的一大独特优势是，可以使光线透过并照射到海底的动物群和植物群上。Poralu还可以在该材料中添加纤维增强材料使其成为复合材料，如果将来的载荷需要更高的刚度和强度，就可以这么做。
加拿大ThruFlow公司已经这么做了，其连锁板材系统就是以玻纤增强聚丙烯为材料基础的。增强的热塑性塑料解决了热固性FRP的唯一缺陷――不可回收性。
Poralu还销售一种WPC制品Ecotek，它是由70%的木材和30%的高密度聚丙烯（HDPP）制成的，可以100%回收。据说其摸起来既软且温暖，就象刚刚砍下来的木头。
回收塑料可能并不适用所有场合。新西兰奥克兰市的一个船坞管理者就对回收塑料产生了怀疑，因为新西兰的紫外线强烈，会导致材料变脆。对于WPC，在其具有更多的使用经验前，他将保留自己的意见。一般来说，他更相信那些经过了考验的木材和混凝土板材，以及类似的传统材料。
客观来说，这是大多数船坞所有者和运营者的观点。传统材料所带来的风险大家都很清楚，不会给管理者和保险公司带来新的问题。很少有船坞经营者希望通过新系统确立他们的行业地位，因为这些系统出现的时间都不长。但幸运的是，有些公司准备尝试了。
例如，荷兰Port Zelande码头公司总经理Co Schot认为，硬木浮码头“不是终点”，他相信行业的未来要依赖于其他解决方案。该公司的特殊项目经理Monica de Vast认为，大多数的板材替代材料都比硬木更环保，从可持续角度考虑，它们将更受欢迎。
英国一家的船坞开发商的一位消息人士透漏 ：“目前我们正考虑在东海岸的一个大型重建项目中使用复合材料板材。我们希望这种材料看起来像木头，并具有相同的美观性，而且可以使用25年或更长时间，而不仅仅是10年或12年。”
这简单总结了复合材料要进入这个利润巨大的潜在市场所面临的挑战。
