新材料在船舶内装中的研究与应用_张晓青.pdf

第 31 卷 第 1 期2023 年 1 月Vol.31 No.1Jan.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言进入 21 世纪以来，我国的经济社会、科学技术等发展水平显著提高且仍在高速发展，迈步进入小康社会，国民生活水平显著提高，也对社会发展提出更高的要求。随着船舶业的发展，接触到船舶业产品的人群逐渐扩大，船舶也不仅为船上长期停留、生活的船员提供住所，居住舒服、高品质的船舶内装也使较多的乘客、游客将其作为出游的首要选择。而随着人们对船舶产品需求的扩大，船舶业的竞争要素也不再局限于产品、营销，服务也成为影响人们进行选择的关键要素。高品质的船舶内装作为提升船舶业服务水平的硬件基础，也愈加受到重视。此外，随着我国进入新发展阶段，如何在经济发展的同时减少或者不对环境产生危害，也要求船舶业改进生产生活方式，提高对自然环境的保护能力。由于我国船舶业内装设计方面的发展时间较短，在这一块与欧美等海洋发达国家还存在较大差距，相关行业的发展比较落后，在船舶内装设计和建设方面的重视度也不够，造成我国船舶业内装水平较低、发展较慢。本文分析我国目前船舶业内装方面存在的问题和发展倾向，探寻新材料在内装设计和施工过程中的运用与作用，以期为发展高质量的船舶内装行业提供参考。1 船舶的内装节点船舶业的内装包括船员和乘客生活、工作、休闲等多个区域，设计装修类型和住房装修相似，从里到外、新材料在船舶内装中的研究与应用张晓青（黄海造船有限公司，山东 荣成 264309）摘 要：船舶内装在我国发展时间较短，内装材料研发和应用已满足不了社会对船舶业产品的需求。本文将从船舶内装的安装节点出发，展现船舶内装设计与施工中要重点关注的部分，列举一些已应用和适合运用在船舶内装中的新材料，探寻新材料的运用机制，并论述如何更好地提高新材料的研发能力和在船舶内装中的应用比例和效率。关键词：船舶内装；新材料；舱室设计中图分类号：U671.91 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.01.001引用格式 张晓青.新材料在船舶内装中的研究与应用 J.船舶物资与市场,2023,31(1):01-03.收稿日期：2022-08-30作者简介：张晓青（1980-），女，本科，工程师，研究方向为船舶内装。从常备和装饰内容需要考虑到 10 多个节点的安装工作。船舶内装中几个比较重要的安装节点有：甲板敷料的安装，需要选用轻质不易着火的材料；绝缘材料的安装，需要考虑材料和板材的隔热、隔音和挡风效果；白铁皮的安装，需要考虑安装区域是否有甲板，甲板延伸处是潮湿还是干燥，都需要选用不同的材料和不同的安装方式；根据防火需求，需要考虑电缆、螺旋风管、矩形风管等的不同安装区域和方式，在防火门的安装上，还需要考虑材料板材是否需要复合使用；独立围壁和辅助门框的安装主要起缓冲装饰作用；定门器安装要根据防火门是否可以使用普通定门器来选择，闭门器选择比较简单，防火门适合使用轻型闭门器，钢质门则适合使用重型定门器；踏步板安装；眉毛板安装；围板壁、天花板的安装；转椅和普通椅子的防浪钩安装方式也不相同；在船舶各类内走道以及驾驶室内平台的防浪扶手也有不同的安装方式选择；窗户可以分为焊接式钢窗、螺栓式铝质窗等；以及坐便器、洗脸盆等生活日常所需设施设备的安装1。2 我国在船舶内装中使用的材料类型船舶内装中使用的材料大体包括结构材料、绝缘材料、装饰材料、家具材料等。随着我国经济社会发展，船舶业的内装材料经历了简单到复杂、没有标准到细化规范类型的发展过程。结构材料的应用过程主要分为木材结构、塑面材料结构、硅酸钙板结构，再到复合岩棉板结构时期；家具材料的使用与结构材料大致相同，主船舶物资与市场第 31 卷 第 1 期 02 要分为贴塑板木质家具、钢质家具、硅酸钙板家具、复合岩板家具，在家具材料选用上往往贴合结构材料的使用选择。船用绝缘材料往往都是具备多种绝缘性能，因为不同区域的防火、隔热、隔音要求不一样，比如雷达室、报务室等对材料的隔音性能要求比较高；油柜、机舱等又要求保证绝对的防火防热；冷库等只需要绝缘材料有良好的隔热性能，所以要根据使用区域和绝缘要求去选择合适的绝缘材料；装饰材料的选择在 4 种材料选择里是最复杂的，装饰面对的不是一个区域，而是小到各类小五金，大到各种纺织品材料，比如窗帘、地毯、沙发、椅子、扶手、楼梯、床铺帘等，都需要经过精挑细选之后，选择风格相近、性能更佳、舒适度更高的装饰材料，虽对装饰材料的安全性能要求不及其他三类材料的要求高，但也要求装饰选用的纺织品具备不燃性或者低燃性，所以一般船用的纺织品大多选用在生产制造时加入了阻燃剂的化纤纺织品，符合船舶内装要求。我国在船舶内装材料的使用类型上，已经经过一段时间的发展，从低级到高级美观发展，不断在性能和价格上做出更适合市场需要的改变，以此来满足不同船舶的内装设计和施工需要。2.1 立体三维增强复合材料立体三维增强复合材料属于夹心材料，也被称为三明治结构。立体三维增强复合材料的核心组成部分是碳纤维、玻璃纤维、芳纶以及芳砜纶等纤维织造物。又由于其三明治结构，内部结构上通过“Z”字母形向纤维整体连接各部分纤维织造物的上下 2 个层次，使其具有内部径向呈现“8”数字形，沿纬度向呈现“I”字母形的结构特征。除了以上结构，立体三维增强复合材料使用多经制造法，还能制造生产出多种结构的立体增强复合材料，比如“V”字母形、蜂窝形、工字型、“X”字母形等绗架形结构。当然，在船舶内装的实际使用中，不同结构类型的立体三维增强复合材料由于其各自的特殊性，可以满足不同的设计和施工要求。这种具有多种结构特征和多种纤维织造物的相互作用制造生产的立体三维增强复合材料，不仅突破了传统蜂窝、泡沫等传统夹芯复合材料的缺点，也更加结实、耐冲击性能更高、复合材料更紧密，提高了船舶内装的整体质量和安全性能2-5。2.2 复合岩棉板复合岩棉板是一种由镀锌薄钢板、PVC塑料装饰薄膜、胶粘剂、岩棉组合而成的复合材料，就是在 2 层 7 mm 厚的镀锌钢板中间，衬入相对厚度的岩棉，采用 A 板型或者 C 板型连接起来。除了粘连层，复合岩棉板的组成部分还有保温层、饰面层及其装饰配件、抹面层。粘连层位于底面层之间，上下 2 层通过胶凝材料紧紧粘连，其中填充物主要是无机物，以更好达到粘连效果。保温层主要是岩棉纤维和一定的有机物、水和粘连物，可以更好地避免和减弱汽轮机的热量被环境吸收。饰面层主要选用的是饰面砂浆、点缀灰浆等轻质的功能性涂层材料或者透气性更高的水性外墙涂料，既增加了复合岩棉板的轻型特色，同时也提高了美观度。配件一般选用的是各种涂料，多是具有防水、保温和能起到一定程度阻燃作用的涂料，也让复合岩棉板能够应对更加多样化、个性化的市场需求。2.3 挤塑聚苯保温材料挤塑聚苯保温材料是一种内部为独立密闭气泡结构的保温材料，具有热导率低、防潮、不吸水、耐腐蚀、高抗压等特点，正常使用周期长，是一种环保型保温材料。这种材料还兼具稳定的化学、物理结构，是目前表现比较优秀的隔热材料之一。由于其自身完全的闭孔发泡结构形成均匀的蜂窝结构，具有硬度高、脆度低，变形状态下抗压强度大的特点，所以也塑造了不易破碎、易搬运、安装轻便、容易切割等优点，在作为舱室天花板和地板进行保温时，不会影响整体结构的承重能力。同时，挤塑聚苯保温材料的制造生产原料为聚苯乙烯分子，本身不吸水，板材具有紧密的闭孔结构，正反面之间没有缝隙，浸泡吸水率小于 0.1%，防潮和防水能力也很优秀，兼具防潮防水性、保温性、耐腐蚀、抗冲击力强等特点，使得挤塑聚苯保温材料具有高效的耐老化性能，正常使用寿命可以达到 30 年左右，对于船舶内装来说，是一种性价比较高的应用材料6。3 提高新材料在我国船舶业内装中的应用比例3.1 培养专业人才，加强研发能力要想提高新材料在我国船舶业内装中的应用比例，需加大新材料的使用投入，使新材料的市场占比远超于传统材料的占比。但是市场上大多符合使用标准的新型材料价格都普遍偏高，如果在船舶内装中提高新材料的使用比例或者全部使用新材料，将会大大增加设计施工成本。因此，如果想要提高新材料的使用比例，最关键的步骤是降低新材料设计、销售、购进成本，从源头上解决成本太高的问题。而如何降低购进新材料的成本，关键是要降低新材料的制造成本，二者需要在科研上下功夫。高校开发相关专业，按照社会经济发展、船舶业发展的需要，培养一批兼具新材料研发和应用与船舶制造业专业知识技能的高技术人才，着力培养其研发能力和实践能力，通过组建一支专业的研发团队，研究、制第 1 期 03 造多种价格更低、更能满足市场多样化需求、更环保的新材料，同时，培养更加专业、更具研发能力的专业人才来保障新材料的大范围应用。3.2 制定完善内装相关标准，提高新材料使用效率在进行船舶内装过程中，船舶内装设计和施工可能会面临理念上的相左，这时一套关于内装的标准规范将会规避这样的情况发生。在船舶内装设计与施工过程中，需要对市场上的相关材料进行仔细对比，选用最适合、性价比较高的材料，适当选取一些可以选用但还未使用过的新材料，提高新材料在内装施工中材料使用的比例7。3.3 加强对设计施工队伍的管理船舶内装设计和施工队伍的管理工作直接影响着船舶内装的验收和使用效果与质量，对于船舶内装和航行安全至关重要。绝大多数的船舶内装在后期出现问题，不仅有材料选用和使用、后期维护上的问题，在初期设计和施工时的不规范也会对其产生很大影响。因此，在船舶内装设计和施工过程中，要考虑选用新材料的性能、质量是否能承受在船舶内装实际施工和使用过程中的种种考验。在内装设计和施工完成后，相关检验、验收部门需要确认施工结果和设计方案是否一致，材料使用是否符合规范，内装结构是否处于有效工作状态。3.4 提高新材料使用检验规范的可操作性船舶内装设计和施工结果是否合格的首要保障是要提高船舶建造者和设计施工团队的合同守约能力，制定更多相关的内装检验规范。由于新材料的选用是内装的关键一环，不同的材料使用效果不同，所以对于不同类别的材料使用，应当有相应的检验规范，来规定不同部位和区域的材料使用效果应当达到什么样的标准。当然，这样的检验规范的制定和实施需要一定的时间来检验不同材料的特性，这一环节可以在新材料的研发过程中进行，配合船舶建造团队，联合成立相关实验室，联合作业进行实验，在此过程中，听取研发、制造、船舶业建造团队等不同方面的各种意见，使其对新材料的使用检验规范具有更高的可操作性，不断调整检验规范以达到更符合实际使用的要求8。3.5 改进内装设计团队设计方式随着船舶业的快速发展和世界航海的发展，船舶内装设计的概念不断被充实和更新，设计要求也从前期的孤立分离的手工专业设计，进入更高难度的联合多种专业进行综合性设计。新形势下的内装设计，各个专业部分的设计要求根据不同的专业背景信息形成巨大体量的有效信息，且在分析和输出信息工作的过程中，几方作业同时进行，这就需要设计团队及时迅速的反应和提供各个专业数据变动的图形信息，经过对设计图纸的不断修改和变动适应性参数得出最后的设计方案。这样快速变化和需要及时应对修改的设计要求和方式，已不再适用传统的设计方式，因此对设计方法和设计团队提出了更高、更强烈的要求。如今，已出现了一些高效可用的船舶内装设计软件。类似的专业工作软件可以对性能、结构、布置和装饰等进行强大的计算和图形设计，在应用过程中，不仅可以完成专业的内装设计图纸，设计图的呈现效果也更具有创意、更加直观。4 结语船舶内装的设计直接影响船舶内部人员及乘客的乘坐体验。为了保证船上人员的生活质量，在进行船舶内装时，选材一定要严格选择能够达到最高品质和舒适度、安全度的新型材料。船舶内装工作的精细设计和严格选材，可以更好地促进船舶行业的发展。参考文献：1 张建平.船舶内装设计工艺与材料应用 J.船舶物资与市场,2022,30(3):58-60.2张波,张呈博,郭丽丽.新材料在船舶内装中的研究与应用J.船舶物资与市场,2021,29(11):1-2.3 尚绪同,吴屹飞