George Marsh在本文中的报道，解释了一些船艇制造商开始在其生产过程中采用预浸料的原因

预浸料的拥护者认为，采用树脂浸渍过的高性能纤维，是制造质量稳定的纤维增强塑料制品的可靠途径。飞机制造商在不久之前已经承认了这一点，而船艇制造商也已开始效仿，因为高档船艇和一些商业化船艇的用户都在寻找具有超轻、超坚固结构的一流船艇性能。
预浸料已经成为一流性能和结构的主要实现方式。这种材料可以避免传统FRP工艺中不均匀的问题，特别是采用不一致的材料组合，在不同条件下，由不同的层压工人，在不同的时间内，生产出的不同质量的产品。在可控的工况条件下生产出的材料，可以确保预浸料具有高度一致的纤维/树脂比，以及固化过程中均匀的纤维浸润性。从制造商的角度讲，他们很高兴摒弃了麻烦的湿法手糊和喷射操作，以及与之相伴的挥发性物质的排放。他们不必太担心树脂的粘度，因为这作为固化过程的参数的之一可以控制；同时，也不用担心催化剂、促进剂和树脂的混合精确度问题。树脂的浪费减少了，并且，层压工人也可以在更加清洁和健康的工作环境中进行操作。多层材料简化了铺放过程，因为一些铺放过程在材料制造过程中已经完成了，是材料本身自带的。

最近几年，尽管碳纤维环氧树脂复合材料在已经成为船艇行业的主流材料，但是，玻纤和芳纶纤维预浸料也是与聚酯、乙烯基酯或环氧树脂一起常用的材料。过去，预浸料必须在高温（飞机结构通常需要175℃）条件下固化，这阻碍了其在船艇行业的发展，因为大多数船艇制造商既不希望，也没有足够的资金采购或使用大型的高压釜。
但是，低温固化材料的出现，再加上真空袋，只需要牺牲固化制品很小的一部分性能和质量，就使得预浸材料能够应用在高端船艇上。低温预浸料现在可以在低至65℃的温度下，在大气压力（真空袋加压）下固化，无需使用高压釜，从而降低了固化循环中的能量需求。树脂的化学处理使得这一过程成为可能。预浸料供应商采用不同制造商的树脂，有些供应商开发了他们自有的定制配方，以满足特定客户的需求。

高端应用
预浸料首次用于高端赛艇是通过美洲杯帆船赛这类著名赛事。在这种高级应用中，只有最高的结构性能才可以。作为军备竞赛的工程设计部分，仅有少数几个制造商在这一前沿领域通过投资高压釜来满足船艇行业的发展趋势。

一个著名的例子就是Hall Spars & Rigging公司，这家公司专门为世界上速度最快的帆船制造桅杆和部件，包括美洲杯冠军BMW Oracle队的赛艇。Eric Hall在1980年公司成立伊始（那时公司还叫Hall Spars），就梦想着制造航空等级的先进复合材料桅杆。十年之后，一个重大的转变就是，湿法手糊被高压釜固化预浸料取代了。而该高压釜在1992年被一个航空等级的高压釜取代，那时，Hall Spars开始为美洲杯的参赛艇America 3制造张帆杆、大三角帆杆和其他部件。然后就是一系列顶级赛艇，当瑞士Alinghi队夺得2003年的美洲杯冠军之后，他们将部分胜利归功于Hall由碳纤维预浸料制成的超轻超坚固的桅杆、张帆杆、大三角帆杆和侧帆杆。Alinghi在这次胜利之后，在2007年又一次赢得了的美洲杯。
Hall已经参与到下一届美洲杯系列船艇的制造中，交货日期为2011-2012年。它一直选用坚固的高温固化碳管制造超快的AC45碳纤维双体船的横梁和其他部件。AC45是后来真正参加美洲杯比赛的72英尺赛艇的前身。
Hall通过在一个铝制阳模周围铺设非定向的碳纤维预浸料来生产无缝桅杆和管子。然后在高压釜中，以120℃ 的温度和6巴的压力进行固化，之后，铝制芯轴被移除。每层碳纤维预浸料都在铺设过程中仔细压实，即使在厚壁管中，也可以确保层压材料是没有褶皱的。因此，外表层是足够光滑的，在面漆涂覆之前，不需要使用任何会增加重量的填料。20世纪90年代晚期，Hall安装了一个大型的新型高压釜，以适应后来为超级赛艇制造的长达46米的桅杆。但是，当Hall开始生产更长的桅杆时，这个高压釜就容纳不下了，例如为沃利Wally 148 Saudade生产的59.5米长的碳纤维无缝桅杆。

在最近的高科技制造过程中，Hall的单体式无缝桅杆制造方法结合了Zyvex开发的碳纳米管技术。Zyvex公司的Arovex材料是通过混合碳纳米管和树脂制成的，然后再与碳纤维结合制成预浸料。采用纳米管增强树脂提高了最终制品的强度，而无需额外的增强纤维或昂贵的高模量碳纤维。源自J/Boats的J/111新帆船是最早采用Hall/Zyvex碳纳米管桅杆技术的地方。
预浸料不一定都是织物；正如另一个桅杆制造商Selden Mast举例证明的，它可以是预浸渍的缠绕纤维。Selden说，他们的定制纤维缠绕系统消除了重叠和交叉，以及织物基产品常见的树脂积聚问题。据说碳纤维的使用效率很高，纤维可以在任何角度上铺放。该公司船艇建造师John Butler热衷于这种方法所具有的减轻重量和提升质量的能力，他相信，如果可以避免所有的湿法手糊工艺，这一传递系统的精确度和灵活性就是首屈一指的。他还指出，由于预浸料纤维比织物需要的树脂更少，最终产品的重量是可以进一步减轻的。
设计师对于高性能帆船中桅帆装置重量的最小化极度关注，因为对于给定的排量来说，减轻重量意味着有更多的重量可以匀给龙骨，这样，满帆状态的扶直力矩就能得以提高。所以说，高科技碳纤维桅杆中的创新，也得到了固定索具的技术创新的匹配，这些索具被用于桅杆的支撑。
然而，不锈钢桅杆索具曾经盛行，帆船运动员现在追求的是碳纤维，其中一部分就是以预浸料开始的。例如，瑞士的Carbo-Link公司为履带起重机生产的创新型拉伸膜和其他土木工程部件以及赛艇，都使用了他们自己制造的预浸料。
从碳纤维丝束开始，在平板层上铺放纤维进行预浸渍。然后将所得到的预浸料带缠绕到一个圆形碳棒上，再在一个长形固化釜内固化。
但是，由于卷绕固态棒的运输存在着困难，因此该公司还开发了一种现场固化的方法，使得树脂可以在柔韧的Beta状态进行缠绕和运输。到达现场后，在一种被称作Ohmic固化的工艺中，Carbo-Link的专家通过在棒内通入电流来进行固化。电阻产生的热量将树脂基体固化。这一技术已经使得一些顶级赛艇受益，包括美洲杯和沃尔沃环球帆船赛的赛艇。

主要结构
预浸料还可以减轻主要结构的重量。越来越多的船艇制造商受到高端赛艇行业的激励，同时为了回应客户的需求，开始在船身和甲板上采用碳纤维结构。尽管湿法手糊仍然有着广泛的应用，但有许多制造商渴望利用这种新工艺的优势。
向新的生产系统的过渡是一个重大事件，生产商倾向于首先在试验规模下进行技术上的尝试，然后再采取进一步行动。英国的豪华机动艇制造商圣斯克国际有限公司（Sunseeker International Ltd）举例说明了这种做法。
Sunseeker在2009年与复合材料和解决方案供应商琥珀复合材料有限公司（Amber Composites Ltd）共同开发了一种超轻的雪橇，其中大量采用了预浸料。这种雪橇帮助Help for Heroes（慈善机构）探险队的受伤人员在攀登乞力马扎罗山后顺利回到地面。
这种由碳纤维/芳纶纤维制成的雪橇采用了Amber的8020预浸料技术。在这一项目之后，Sunseeker开始在它的游艇制造过程中引入更多先进的复合材料。2010年，其Manhattan 63赛艇首次使用了一个预浸料部件。
升降舱口通常采用玻纤增强塑料（GRP）制成，因此是相当重的，Sunseeker希望可以使它变得更轻。在Amber公司，采用其8020系统制造的一个原型向该赛艇制造商的开发团队展示了10%的减重，但是该团队希望进一步减轻重量，并询问采用碳纤维表面以获得更好的外观质量的可能性。第二个舱口是采用Amber的E520非高温固化系统制成的，它只需要在90℃的温度下固化。新的复合材料结构由两个表面对称的夹层结构泡沫芯材构成。每一个表面由245 g/m2 2×2斜纹碳纤维表面织物层和三层245 g/m2双层粘接材料组成，外侧则涂有对紫外稳定的面漆。
在2010年的英国南安普顿船艇展（2010 Southampton Boat Show）上，这一新的舱口第一次亮相，并受到了客户的欢迎。随后，其表面层压板中的两层245 g/m2织物层被一层400 g/m2的织物层取代，从而缩短了铺放时间。最终的解决方案将原本的GRP舱口重量减轻了一半。
自从那时起，Sunseeker就为其新的Manhattan 73游艇主结构中的重要部件，采用了碳纤维预浸料。Manhattan 73是其全新的flybridge系列产品中的一款。
这个部件是一个侧“环”，在超结构的高点提供强度和刚度，这个位置是特别需要减重的。这个环是一个空心梁，在两个成套的乙烯基酯阴模中成型。总表面积为9平方米。并且，也是一个对称的泡沫夹层结构，只是表皮更加牢固，表皮是通过在一层650g/m2的预浸料两侧各加一层245 g/m2的表面层组成的。一种高性能的结构泡沫也被采用，以达到最大的刚度和强度。
Amber复合材料公司与游艇制造商合作开发了一种最适宜的铺放和加工工艺。Amber E520系统材料在经受90℃的高温固化之前，首先要手工铺设、真空袋加压成型并压实。一个25公斤重的碳纤维环大约是GRP环的四分之一重。Manhattan 73也具有一个碳纤维升降舱口。
Sunseeker是一家长期推崇GRP和手工铺放的制造商，虽然最近他们只是使用了一些碳纤维附件和真空灌注工艺，但也体验到了与其他知名赛艇制造商一样的客户所期望的碳纤维复合材料所带来的“性感”。该公司的研发团队正与Amber合作，进一步开发预浸料的应用。

今天，大量的高性能船艇设计者和所有者都选择在整个船艇上采用轻质的复合材料。因此，预浸料在主要的船身和甲板结构中的应用越来越多。例如，图标制造商沃利游艇（Wally Yachts）就非常擅长碳纤维/环氧预浸料在这一方面的应用。例如，在制造其中一艘赛艇时，他们采用了分开的阳模，然后将成型好的两半船身在中心线处粘结在一起。每一半模具都包括一个以±45°角铺放在层板结构上的船用层压板条，并用Duratec材料对碳纤维环氧树脂表层进行了表面修饰。
船身的内表层铺放在脱模剂上，采用预浸料带制成，范围从多轴向400 g/m2、0-90°和±45°标准模量预浸料带，到300-450 g/m2的高模量单向预浸料带。后者主要用于桅侧支索牵条的底部和甲板结构中。表皮是通过真空成型后在70℃下固化12小时得到的。
接下来是高应力撞击区域内芯材的铺放，以及Nomex芳纶纤维蜂窝和CoreCell苯乙烯丙烯腈（SAN）的预切部件。这些是采用环氧薄膜胶粘剂粘结在一起的。碳纤维片材和纤维带的外表层铺放在芯材之上，然后真空成型，在87℃固化八小时，再于92-95℃固化四小时。
预浸料是先进复合材料公司（ACG）和固瑞特公司（Gurit AG）的船艇业务部门SP-High Modulus提供的。SP-High Modulus也为一艘新型VOR 70赛艇供应预浸料。该赛艇目前是阿布扎比2011-12沃尔沃环球帆船赛系列的参赛船，该赛事于今年10月下旬开始。这些复合材料被送往一家意大利的制造商Persico处，由其负责船艇的制造。该公司自2004年借助美洲杯参赛队Luna Rossa展示其复合材料技术起，开始进入高端赛艇市场。
Persico采用SP High-Modulus SE70预浸料制造所有的部件，从小型的精细组件到船体。这种材料采用无溶剂的热熔技术制成，并具有低温固化性能，良好的力学性能和极高的强度。Persico位于意大利贝加莫市（Bergamo）的工厂配备有大型的铣床，可以快速而精确地生产各种形状和尺寸的部件。模块化的加工理念使得该公司可以为预浸料部件生产出各种工具，满足不同几何形状的精度要求，而且不会出现准备生产工具时经常出现的延期现象。
另一艘采用预浸料复合材料的著名赛艇是获得了国际大奖的54英尺的Oystercatcher XXVIII，她是去年在新西兰的惠灵顿下水的。船的船身和甲板是由Hakes船艇有限公司采用ACG经过劳氏船级社认证的VTM260系列碳纤维预浸料制成的。这种材料可以选择低压低温（最低65℃）工艺进行加工。采用阴模成型的泡沫夹层结构具有最佳的表面质量，材料的消耗量也最小，因此使得该赛艇具有了获胜的能力。Southern Spars公司提供的帆具采用ACG的MTM57系列超高模量碳纤维预浸料制成。

突破
当游艇行业不断增加先进复合材料的应用，那么，在大型船身上突破性的应用可能就为时不远了。目前，阻碍复合材料在船艇中的应用的一个障碍是防火安全法规。
当飞机制造商在客舱内饰件中使用酚醛树脂阻燃系统时，加工这些材料的成本和较差的力学性能已经阻碍了它在船艇上的使用，因为船艇的制造标准都是有规定的。但是，新型阻燃环氧树脂的出现可能有助于打破这一僵局。SP-High Modulus的ST70FR无卤素阻燃热熔产品就是这样一种产品，它是SPRINT预浸料系列的一个组成部分。这种材料的固化温度低至70℃，据说非常适合具有阻燃要求的厚重部件的生产。其姐妹产品ST90FR是一种类似的热熔系统，具有相对良好的力学性能，可以在90℃以上固化，已通过MVSS302和FAR25.853（60秒和12秒垂直燃烧）阻燃标准的测试。该公司说，这种产品非常适合结构组件的制造，使最终制品同时具有高载荷能力和自熄能力。
ST70FR较早的应用是英国怀特岛考兹市Superyacht Tenders公司所制造的一艘新型超级游艇。该船根据劳氏标准进行了测试，以便达到英国海事和海岸警备局（Marine and Coastguard Agency，简称MCA）的防火实验要求。阻燃的无Duron环氧树脂被用在以聚氯乙烯（PVC）为芯材、GRP为表皮的船身层压板的外表层中。
诸如这类的材料（包括其他材料供应商开发的类似产品）将帮助复合材料深入大型船艇的建造领域。特别是船身超结构重量的减轻将有助于提高海上运输的燃油效率，同时提高船体的稳定性。在这样的突破发生之前，发展的主要方向还是高性能超级赛艇行业，他们可能会加速预浸料的使用，探求复合材料的优越性。