Журнал "Композитный Мир" №2 (65) 2016 by Композитный Мир

Колонка редактора НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ «КОМПОЗИТНЫЙ МИР»

Дорогие друзья!

# 2 (65) 2016 Дисперсно- и непрерывнонаполненные композиты: стеклокомпозиты, углекомпозиты, искусственный камень, конструкционные пластмассы, пресс-формы, матрицы, оснастка и т. д. — ТЕХНОЛОГИИ, РЕШЕНИЯ, ПРАКТИКА! Регистрационное свидетельство ПИ № ФС 77-35049 Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций от 20 января 2009 г. Учредитель: ООО «Издательский дом «Мир Композитов» www.kompomir.ru Директор: Сергей Гладунов gladunov@kompomir.ru Главный редактор: Ольга Гладунова o.gladunova@kompomir.ru Вёрстка и дизайн: Виктор Емельянов По вопросам подписки: podpiska@kompomir.ru По вопросам размещения рекламы: o.gladunova@kompomir.ru Advertising: Maria Melanich maria.melanich@kompomir.ru Номер подписан в печать 5.04.2016 Отпечатано в типографии «Премиум Пресс» Тираж 3000 экз. Цена свободная Адрес редакции: 191119, г. Санкт-Петербург, ул. Звенигородская, д. 9/11 Телефон/Факс: +7 (812) 318-74-01 info@kompomir.ru Адрес для корреспонденции: 191119, г. Санкт-Петербург, а/я 152 Научные консультанты: Лысенко Александр Александрович доктор технических наук, лауреат Государственной Премии в области науки и техники, профессор кафедры Наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов Государственного Университета Технологии и Дизайна, г. Санкт-Петербург Красновский Александр Николаевич доктор технических наук, доцент, зав. кафедры композиционных материалов Московского Государственного Технологического Университета «Станкин» Ветохин Сергей Юрьевич, исполнительный директор Союза производителей композитов, ведущий специалист по техническому регулированию и стандартизации.

За прошедшие с начала года три месяца в стране и мире прошли две главные выставки по композитной тематике: Композит-Экспо в Москве и JEC World в Париже. В этом, на мой взгляд, кроме всех прочих, есть ещё один позитивный момент, а именно то, что прошедшие в начале года выставки задают тренд на весь год. Становится понятным, какие идеи и тенденции будут превалировать, какие материалы и технологии получили новое развитие, движется ли отрасль вперёд, топчется ли на месте или стагнирует? Конечно, состояние композитной отрасли, как и любой другой неразрывно связано с общим состоянием экономики. И если экономика в целом испытывает трудности, сложно ожидать, что изделия из композитных материалов будут востребованы более, чем какие-либо другие. Однако, именно композитная отрасль, по моему мнению, могла бы стать если не самой приоритетной, то наиболее инновационной. Отраслью, способной на реализацию ярких, прорывных проектов, готовой продемонстрировать то будущее, к которому мы хотим прийти. Однако, на сегодняшний день я таких проектов не вижу. Нет ни одного крупномасштабного проекта, реализованного в серии. Только кессоны композитного крыла, перевозимые с места на место и непонятно, когда взлетящие в небо, прототипы композитных автобусов и трамваев, никак не могущие выехать из заводских цехов на улицы наших городов, да одинокий тральщик. А так все больше по мелочи. Основным трендом, продемонстрированным в Париже, стали автоматизация производства композитных материалов и рециклинг. Производить много, быстро, серийно. И, как следствие, решать проблему с утилизацией. Это говорит о том, что мировая композитная отрасль готовится к качественно новому рывку.

Читайте с пользой! C уважением, Ольга Гладунова

*За содержание рекламных объявлений редакция ответственности не несет. При перепечатке материалов ссылка на журнал «Композитный Мир» обязательна.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Содержание ВЕСТНИК СОЮЗКОМПОЗИТ

ИНТЕРВЬЮ Малый высокотехнологичный бизнес в решении стратегических задач

ОТРАСЛЬ Carbon Studio переводит продажи в онлайн

Конференция «Применение композитных материалов в судостроении»

СОБЫТИЕ Отчёт по итогам 9-й международной специализированной выставки «Композит-Экспо 2016»

Союзкомпозит на Композит–Экспо 2016

Отчёт по итогам конференции Союза производителей композитов

МАТЕРИАЛЫ Бесстирольные смолы для метода релайнинга

примеры применения продуктов Scott Bader

Araldite — знаменитый, проверенный, надёжный

Модельные пасты RAKU-TOOL®

Содержание ОБОРУДОВАНИЕ Режущий инструмент GARANT для обработки композитных материалов

Контрольно-диагностическое оборудование на международной выставке Композит–Экспо 2016

ПРИМЕНЕНИЕ Dots — новый способ светового оформления и дизайна

Арматура базальтопластиковая: характеристики, производство, применение

Горно-шахтное оборудование из композитов

Материалы кузова автомобиля Chevrolet Corvette — от стекловолокна к углеволокну

ТОЧКА ЗРЕНИЯ НАШИХ ЧИТАТЕЛЕЙ

КОМПОЗИТНЫЙ КАЛЕНДАРЬ

РЕКЛАМА В НОМЕРЕ

Официальное издание Союза производителей композитов при поддержке журнала «Композитный мир»

КОМПОЗИТНЫЕ

МАТЕРИАЛЫ

ВЕСТНИК О Т РАС Л И

# 02 (109) 2016 # 03 (110) 2016

В НОМЕРЕ: 1. Деятельность Союза: Актуальные вопросы стандартизации трубной продукции композитной отрасли России 2. Новости отрасли: Автобусы, созданные при участии «Холдинговой компании «Композит», получили международную премию JEC Innovation Award; углеродными лентами усилили мосты в Башкирии; «ВЕРТОЛЕТЫ РОССИИ» запустили роботизированный комплекс обработки изделий из полимерных композитных материалов; доля композитных материалов в самолете МиГ-35 выросла до 25%; в Минобороны России ведется разработка автодорожных разборных мостов-невидимок; композитный кессон для МС-21-300 прошёл испытания на прочность 3. Мировые новости: В Париже на православном храме установлен центральный купол, выполненный из композитного материала 4. Анонс: WORLDSKILLS RUSSIA 2016, отраслевые мероприятия Союзкомпозита на 2016 год

ВЫ РАБОТАЕТЕ. МЫ СОЗДАЕМ УСЛОВИЯ

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ

1. ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СОЮЗА Актуальные вопросы стандартизации трубной продукции композитной отрасли России 2 марта 2016 года в Санкт-Петербурге состоялась научно-практическая конференция «Актуальные вопросы стандартизации и контроля качества отечественной трубной продукции, арматуры и насосного оборудования». Мероприятие организовано ЗАО «Промышленный Форум» при поддержке Комитета по энергетике и инженерному обеспечению Правительства СанктПетербурга, Подкомитета по развитию индустрии оборудования трубопроводных систем, Научно-Промышленной Ассоциации Арматуростроителей и Российской ассоциации производителей насосов. В конференции приняли участие: председатель Комитета по энергетике и инженерному обеспечению Правительства Санкт-Петербурга Бондарчук Андрей Сергеевича, первый заместитель председателя Комитета по энергетике и инженерному обеспечению Правительства Санкт-Петербурга Колесникова Ольга Васильевна, исполнительный директор Научно-Промышленной Ассоциации Арматуростроителей Тер-Матеосянц Иван Тигранович, руководитель Департамента технического регулирования и метрологии Объединения юридических лиц «Союз производителей композитов» Гералтовский Александр Владимирович, а также представители основных коммунальных предприятий города Санкт-Петербурга и производителей трубопроводной арматуры и насосного оборудования. Гералтовский Александр Владимирович, в рамках расширенного заседания Рабочей группы по вопросам реализации мероприятий по импортозамещению, локализации и мерам поддержки петербургских и российских производителей оборудования для энергетического комплекса, представил доклад на тему: «Создание системы нормативных технических документов, регламентирующих производство и применение труб и деталей трубопроводов из полимерных композитов». Он рассказал о ключевых задачах деятельности Союза производителей композитов, в частности о работе, которая ведется Союзом совместно с заинтересованными организациями по созданию системы нормативных технических документов, регламентирующих производство и применение изделий из композитных материалов. Поскольку применение труб и деталей трубопроводов из полимерных композитов является одним из приоритетных направлений развития композитной отрасли и отраслей-потребителей, то еще в 2008–2009 гг. Союзом была проведена большая предварительная работа по созданию комплекса национальных стандартов на трубы и ёмкости из реактопластов, армированных волокнами, гармонизированных с международными и региональными стандартами на аналогичные виды продукции.

В результате была подготовлена программа разработки национальных стандартов. Общее название системы стандартов — ГОСТ Р «Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных волокном». В рамках реализации настоящей программы в 2010–2015 годах были разработаны 39 проектов стандартов и 7 проектов сводов правил, регламентирующих производство и применение труб и деталей трубопроводов из полимерных композитов. В целом Союзом производителей композитов проводится масштабная планомерная работа по созданию благоприятных условий для производителей инновационной продукции композитной отрасли, направленная в том числе и на преодоление «барьеров», связанных с отсутствием нормативных технических документов, регламентирующих производство и применение изделий из композитов.

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | март–апрель | 2016

www.uncm.ru, www.npa-arm.org

www.uncm.ru

2. новости отрасли Автобусы, созданные при участии «Холдинговой компании «Композит», получили международную премию JEC Innovation Award

Нанотехнологический центр композитов (НЦК), входящий в «Холдинговую компанию «Композит», и венгерская компания Evopro получили престижную международную награду JEC Innovation Award за разработку композитного кузова для городского автобуса. Награждение победителей состоялась 8 марта на международной выставке JEC World 2016 в Париже. На церемонии позолоченная статуэтка — символ премии — была передана гендиректору НЦК Михаилу Столярову, техническому директору наноцентра Петеру Молнару и главе Evopro group Чабе Месарошу. На выставке также был продемонстрирован один из автобусов, созданный в рамках проекта. Композитный автобус самостоятельно проделал большой путь на крупнейшую в мире выставку в области композитов — JEC Composites из Венгрии во Францию. Передвижение транспортного средства можно было отслеживать в социальных сетях. Там же размещено видео об испытаниях автобуса в разных погодных условиях, на заснеженных трассах и в ливень. Проект производства композитных корпусов для автобусов был запущен в октябре 2014 года, когда венгерская инжиниринговая компания Evopro и НЦК договорились о совместной работе. Инженеры венгерской компании спроектировали автобусы семейства MODULO, а их коллеги из наноцентра разработали и внедрили технологию производства уникального самонесущего композитного кузова для них. Использование композитов позволяет значительно упростить производство, снизить массу автобуса, а значит сократить расход топлива и объем выбросов. Композитные кузовы производят на площадке НЦК в Технополисе «Москва», а окончательно автобусы собирают в Венгрии. Сейчас завершается поставка в Венгрию пилотной серии из 50 кузовов. За этот проект НЦК и Evopro получили премию Innovation Awards JEC World за 2016 год в номинации «Городской транспорт». Настоящая награда была учреждена в 1998 году.

Углеродными лентами усилили мосты в Башкирии В Республике Башкортостан 12 автомобильных мостов усилили углеродными лентами FibArm для провоза многотонного оборудования, которое будет установлено на площадке ОАО «Газпром Нефтехим Салават». Производством данных углеродных лент занимается компания «Препрег-СКМ», входящая в структуру «Холдинговой компании «Композит». Осенью 2015 года ОАО «Газпром нефтехим Салават» совместно с ООО «Транстерминал» осуществили провоз и доставку регенератора R-1103 весом в 410 тонн и стриппинг-реактором R-1102 весом в 275 тонн по территории Республики Башкортостан на площадку завода «Мономер», где создается новый комплекс акриловой кислоты и акрилатов. Груз весьма объемный — 9 метров в диаметре и до 10 метров в высоту. Одним из ключевых условий успешного прохождения груза до пункта назначения стало усиление пролетных строений 12 путепроводов и мостов. С целью повышения несущей способности конструкций автомобильных мостов была применена разработка компании «Препрег-СКМ» — Система внешнего армирования на основе углеродных лент FibArm. Для усиления мостов было использовано рекордное для данного региона количество углеродной ленты — более 10 км. Необходимость и эффективность применения Системы внешнего армирования для увеличения несущей способности балок пролетных строений были доказаны и обоснованы проектной документацией и проведением оценочных расчетов, выполненных ООО «ПИК» (г. Омск). Для определения эффективности усиления пролетных строений композитными материалами были проведены испытания двух мостов на воздействие временной нагрузки до и после усиления (длина пролетных строений 21,5 м). По данным расчетов и испытаний эффект от усиления составил 12–15%. Проектная документация по усилению мостовых конструкций прошла Государственную экспертизу. Усиление пролетных строений путепроводов на участке автомобильной дороги Р-240 «Уфа–Оренбург» в рамках реализации проекта перевозки крупногабаритного груза выполнила компания «УралКомпозит».

www.hccomposite.com

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | март–апрель | 2016

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ

«Двенадцать мостов были усилены в рекордно короткие сроки, благодаря уникальным характеристикам композитных материалов: удобству пропитки ткани, высокой адгезии к бетонным поверхностям и быстрому схватыванию. В нашей работе были использованы высокопрочная углеродная лента FibArm Tape 530/300, а также эпоксидный двухкомпонентный состав FibArm Resin 530+», —

рассказал генеральный директор компании «УралКомпозит» Максим Калимуллин. «Применение Системы внешнего армирования на основе углеродных лент FibArm для усиления несущих конструкций мостов позволило в короткие сроки обеспечить необходимую несущую способность для пропуска по ним сверхнормативных нагрузок», — рассказал директор по развитию бизнеса Михаил Столяров. При транспортировке тяжеловесных грузов сотрудниками ООО «ПИК» был осуществлен мониторинг напряженно-деформированного состояния мостовых сооружений в момент прохождения грузов. По результатам измерений определено, что все пролетные строения мостов работали в упругой стадии. Величины фактических прогибов не превышали значений теоретических прогибов, полученных расчетным путем. www.plastinfo.ru «ВЕРТОЛЕТЫ РОССИИ» запустили роботизированный комплекс обработки изделий из полимерных композитных материалов В Арсеньевской авиационной компании «Прогресс» им. Н.И. Сазыкина (ААК «Прогресс») холдинга «Вертолеты России» (входит в Госкорпорацию Ростех) завершили монтаж и ввели в эксплуатацию современный роботизированный комплекс обработки изделий из полимерных композитных материалов (ПКМ). Предполагается, что наличие новой установки повысит эффективность заготовительного производства примерно на 70%. Номенклатура деталей, производимых на роботизированном комплексе, составляет более 250 позиций из 23 видов композитных материалов. Комплекс для обработки деталей из ПКМ был создан инженерами авиационной компании «Прогресс» при участии Дальневосточного федерального университета (ДВФУ). Работу нового комплекса проинспектировали представители холдинга «Вертолеты России» и ректор ДВФУ Сергей Иванец, прибывший на предприятие с рабочим визитом. Резка материала осуществляется гидроабразивным способом: через сопло под очень высоким дав-

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | март–апрель | 2016

www.uncm.ru

лением (4000 атмосфер) подается вода с примесью абразивного материала, образуя высокоэнергетический поток. Поток воды и абразивных частиц, направленный со скоростью, превышающей скорость звука в три раза, с высокой точностью обрабатывает заготовку по заданной траектории, не создавая нагрева. Комплекс состоит из ряда систем: робота, который при резке деталей работает в шести координатах; системы создания высокого давления и подачи абразивного порошка; отдельной системы подготовки и фильтрации воды; пульта управления и системы управления технологическим комплексом, которая хранит информацию о типах деталей и видах материалов. По словам управляющего директора ААК «Прогресс» Юрия Денисенко, «ДВФУ является одним из главных партнеров в рамках проекта по реализации программы модернизации производственных процессов завода». «В 2016 году мы инициировали новый проект по автоматизации литейного производства на ААК «Прогресс» и подали совместную заявку на конкурс Министерства образования и науки», — подчеркнул Юрий Денисенко. Работы по созданию роботизированного комплекса проводились в рамках гранта, выигранного по постановлению правительства РФ № 218 «О мерах государственной поддержки развития кооперации российских вузов и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства». www.minpromtorg.gov.ru Доля композитных материалов в самолете МиГ-35 выросла до 25% Для организации серийного производства самолета МиГ-35, корпорация «МиГ» проводит комплексную модернизацию производства в подмосковных Луховицах. Так в рамках реализации Федеральной целевой программы развития оборнно-промышленного комплекса на Производственном комплексе № 1 — филиале корпорации — завершили реконструкцию и модернизацию действующего цеха полимерных композитных деталей и агрегатов. Там происходит зарождение детали самолета: элеронов, закрылок, рулей, стабилизаторов, дефлекторов. Специальная автоматизированная раскройная

машина изготавливает заготовки. Затем с помощью лазерных проекций на оснастку детали происходит выкладка заготовок. Так, слой за слоем, собирается обшивка самолета. После этого деталь «запекают» в вакуумном мешке под высоким давлением в специальном автоклаве, рассказал начальник отдела композиционного производства. Окончательная сборка самолета и проверка оборудования под током проходит в специальном сборочном цеху. Сегодня в нем запущены сразу две линии. Один поток — самолеты, которые собираются для иностранного заказчика. Вторая — линия сборки МиГ-35 в интересах Министерства обороны РФ. По данным экспертов, на самолете МиГ-29 доля композитных материалов составляла менее 1%, в то время как в современном МиГ-35 доля композитных материалов – до 25%. www.plastinfo.ru В Минобороны России ведется разработка автодорожных разборных мостов-невидимок Военное ведомство России совместно с предприятиями промышленности ведет разработку новых автодорожных разборных мостов-невидимок. Об этом рассказал в беседе с журналистами заместитель Министра обороны генерал армии Дмитрий Булгаков. Мосты должны быть невидимыми для современных средств обнаружения в целях повышения живучести мостовой переправы. Новые конструкции мостов создаются из композитных и других инновационных материалов, что позволит снизить их общую массу, увеличить грузоподъемность и длину пролетов, а также уменьшить временные показатели по сборке. Кроме того, создание таких мостов должно снизить затраты на их обслуживание и увеличить сроки эксплуатации. Предприятия промышленности ведут научно-исследовательские работы по улучшению тактикотехнических и эксплуатационных характеристик автодорожных разборных мостов без привлечения государственных бюджетных средств. В работах по созданию автодорожных разборных мостов будут задействованы специалисты Военной академии материально-технического обеспечения имени генерала армии А. В. Хрулева. www.function.mil.ru Композитный кессон для МС-21-300 прошёл испытания на прочность Силовой кессон стабилизатора самолета МС-21-300 с успехом прошёл сертификационные прочностные испытания. ФГУП «ЦАГИ» подтвердил высокую надёжность конструкции, комплектующие для которой произведены на ОНПП «Технология» имени А. Г. Ромашина».

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | март–апрель | 2016

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ

Самолет МС-21 — уникальный для России проект, подразумевающий разработку и внедрение технологий нового уровня, поскольку в этом авиалайнере доля конструкций из композитных материалов (ПКМ) составит от 30 до 40%. www.plastinfo.ru «Препрег-СКМ» наращивает производство

В ходе сертификационных статических испытаний кессон стабилизатора МС-21-300 с основой из крупногабаритных панелей из полимерных композитных материалов производства ОНПП «Технология» проверялся на птицестойкость, также была определена несущая способность исследуемой конструкции с нанесенными нормированными повреждениями, вплоть до разрушения. «В рамках кооперации по созданию авиалайнера МС-21-300 предприятие Холдинга освоило серийное производство деталей кессонов киля и стабилизатора из полимерных композитных материалов, изготовив более 4000 образцов и фрагментов хвостового оперения. Отличительной особенностью стало широкое внедрение автоматизированных технологий при изготовлении деталей из ПКМ на основе углеродных наполнителей», — подчеркнул генеральный директор «РТ-Химкомпозит» Кирилл Шубский.

«Препрег-СКМ», входящая в структуру «Холдинговой компании «Композит», в течение 2016 года планирует увеличить на 50% производство высокотехнологичной продукции — разных номиналов технических тканей и препрегов на основе углеродного волокна для использования в авиастроении, судостроении и строительстве. В настоящее время на предприятии разработано более 200 наименований тканей из углеродного волокна и 25 артикулов препрегов. Предприятие «Препрег-СКМ» по итогам 2015 года произвело 500 000 погонных метров равнопрочных и однонаправленных углеродных тканей, дизайнерских тканей, стеклоткани, углеродных сеток, а также 40 000 погонных метров мультиаксиальных тканей и 2500 кг препрегов. В течение 2016 года компания планирует увеличить объемы производства на 50% в рамках реализации программы импортозамещения, а также планов по реализации продукции на экспорт. В 2015 году доля экспорта в структуре продаж компании составляла 6%. В 2016 году этот показатель планируется увеличить до 30%. Углеродные полотна, мультиаксиальные ткани и препреги в составе композитных материалов отличаются необычайной легкостью, прочностью и коррозионной стойкостью. Благодаря уникальным характеристикам эти материалы востребованы в авиастроении, судостроении, автомобилестроении, строительстве, энергетике, трубопроводном транспорте, в производстве товаров народного потребления. «Препрег-СКМ» располагает современным парком оборудования, соответствующим международным стандартам. Возраст производственных установок не превышает 5 лет. В числе конкурентных преимуществ компании также технологии производства европейского уровня и качества, низкая стоимость энергоресурсов и высококвалифицированный персонал. Эти составляющие успеха позволяют на равных конкурировать на международном рынке. Продукцию компании в своих изделиях уже используют производители яхт из Италии — компания Sanlorenzo и ее субподрядчики, а также итальянский дистрибьютор в судостроительном секторе компания T&T Metalli i Compositi, и дистрибьютер из Австрии компания Polychem. В прошлом году «Холдинговая компания «Композит» организовала в Чехии в городе Кладно склад 20 основных артикулов продукции, доступных к поставке в любую страну Евросоюза в течение 3–4 рабочих дней. www.hccomposite.com

3. МИРОВЫЕ НОВОСТИ центральный купол храма в париже из композитного материала 19 марта 2016 года во французской столице состоялась торжественная церемония по случаю освящения и установки центрального купола и креста на новый кафедральный храм Корсунской епархии, расположенный на набережной Бранли. Традиционный для православной архитектуры купол «луковичной» формы представляет собой многослойную конструкцию из стеклокомпозита, изготовленную бретонской компанией Multiplast и позолоченную парижским ателье Gohard. Композитная технология позволила не только существенно ускорить ход работ, но и более чем в пять раз снизить вес конструкции. При использовании традиционного деревянного или металлического каркаса вес 12-метрового главного купола составил бы более 42 тонн, композитный же весит 8 тонн. Все пять куполов покрыты тончайшим слоем золото-платинового сплава, имеющего светлый и чуть матовый оттенок, известный специалистам как «Лунное золото». Для их позолоты потребовалось более 90 тыс. листочков, размером 8х8 см., каждый из которых наносился вручную. www.tass.ru

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ

4. АНОНС

УважаемыЕ коллеги! С 23 по 27 мая 2016 года в Москве, в МВЦ «Крокус-Экспо» пройдет Финал IV Национального Чемпионата «Молодые профессионалы» (WORLDSKILLS RUSSIA 2016). На чемпионате будет представлена новая компетенция № 71 ТЕХНОЛОГИИ КОМПОЗИТОВ. В 2016 году по инициативе Союза производителей композитов и МГТУ им. Н. Э. Баумана совместно с заинтересованными организациями и экспертами композитной отрасли введена в перечень профессий (компетенций) WorldSkills Russia новая презентационная компетенция № 71 ТЕХНОЛОГИИ КОМПОЗИТОВ. Компетенция ТЕХНОЛОГИИ КОМПОЗИТОВ представляет собой набор инженерных, производственных, технологических и организационных приёмов, инструментов и навыков, задействованных в проектировании, технологической подготовке, изготовлении и испытании изделия из композиционных материалов (композитов) командой взаимодополняющих специалистов. Компетенция ТЕХНОЛОГИИ КОМПОЗИТОВ моделирует работу опытного композитного производства, сочетающего компетенции инженерных и рабочих кадров. К участию в WORLDSKILLS RUSSIA 2016 приглашены: Президент Российской Федерации В.В. Путин, представители Правительств субъектов РФ, органов исполнительной власти, Союза «Ворлдскиллс Россия», ведомств Московской области и регионов, учреждений профессионального образования Московской области и субъектов РФ, международные эксперты и др.

Для справки: WorldSkills International (WSI) — международное некоммерческое движение, целью которого является повышение престижа рабочих профессий и развитие профессионального образования путем гармонизации лучших практик и профессиональных стандартов во всем мире посредством организации и проведения конкурсов профессионального мастерства, как в каждой отдельной стране, так и во всем мире в целом. КОМПЕТЕНЦИЯ — профессия, по которой проводятся соревнования по стандартам WorldSkills для выявления и оценки способностей участника успешно действовать на основе умений, знаний и практического опыта при выполнении конкурсного задания и решении задачи профессиональной деятельности. Россия присоединилась к движению WorldSkills в 2012 году, которое сразу получило широкое развитие в Московской области. Сегодня движение WorldSkills Russia в Московской области — это: более 28 ресурсных центров и ответственных площадок; 93 компетенции, из них 17 — JuniorSkills; более 800 участников; более 300 квалифицированных экспертов; 4 международных эксперта. Отраслевые мероприятия Союзкомпозита на 2016 год В 2016 году Союзом производителей композитов запланирована организация и проведение не менее 5-ти отраслевых мероприятий, в том числе проводимых по заказу Министерства и промышленности и торговли Российской Федерации в рамках реализации подпрограммы «Развитие производства композиционных материалов (композитов) и изделий из них» государственной программы Российской Федерации «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности». К участию в мероприятиях приглашаются все заинтересованные организации и специалисты композитной отрасли и отраслей-потребителей. Информация о предстоящих мероприятиях будет размещена на сайте Союза (www.uncm.ru), в отраслевом вестнике и ключевом издании отрасли – журнале «Композитный мир». Редактор: Пунина Мария manager_mp@uncm.ru 117292, г. Москва, а/я 49 Телефон/факс: +7 (495) 786-25-36 www.uncm.ru

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | март–апрель | 2016

Поставщик сырья, оборудования и расходных материалов для производства композиционных материалов

Смолы и отвердители � Полиэфирные смолы для

RTM и инфузии � Трудногорючие полиэфирные смолы � Полиэфирные смолы общего назначения � Винил эфирные смолы � Эпоксидные смолы � Перекиси � Эпоксидные отвердители

Адгезивы

� Полиэфирные клеящие пасты � Эпоксидные клеи � ММА адгезивы

Гелькоуты и пигменты � Полиэфирные гелькоуты для напыления и нанесения кистью � Трудногорючие полиэфирные гелькоуты � Эпоксидные гелькоуты для напыления и нанесения кистью � Пигментные пасты

Разделительные составы � Полупостоянные

разделители � Грунты для форм � Грунты для мастер моделей � Очистители для форм

ООО Банг и Бонсомер, Москва Отдел композиционных материалов Телефон: +7 (495) 258 40 40 доб. 116 Факс: +7 (495) 258 40 39 e-mail: rus-composites@bangbonsomer.com

Армирующие материалы � Флоу маты для RTM и

инфузии � Стекло и углеродные мультиаксиальные ткани � Стекло и углеродные ткани � Рубленные стекломаты � Ровинги для напыления, пултрузии и намотки

Оборудование

� RTM машины � Оборудование для

вакуумной инфузии � Вакуумные насосы � Комплектующие для RTM форм � Пленки и расходные материалы для вакуумирования � Ножницы и режущий инструмент

Материалы для сандвич конструкций � Наполнители для закрытого формования

� Наполнители для ручного формования

� Ровинговый наполнитель � Пробковый наполнитель

Материалы для производства форм � Полиэфирные смолы для форм

� Эпоксидные смолы для форм � Эпоксидные пасты для форм � Гелькоуты и скинкоуты для форм

� Модельные плиты � RTM формы

ЧАО Банг и Бонсомер, Киев Отдел композиционных материалов Телефон: +380 44 461 92 64 Факс: +380 44 492 79 90 e-mail: composites@bangbonsomer.com

Интервью

Малый высокотехнологичный бизнес в решении стратегических задач

info@compositesolutions.ru 8 (800) 500-76-93 www.compositesolutions.ru

Правительство России утвердило перечень 90 крупнейших российских компаний («Газпром», РЖД, «Аэрофлот», «Уралвагонзавод», «Русгидро», «Ростелеком» и другие), которые будут обязаны закупать инновационную и высокотехнологичную продукцию у субъектов малого и среднего предпринимательства. Впрочем, интеграционные процессы в данном направлении уже давно ведутся самими участниками рынка. Один из примеров — петербургская компания «ИК-Технологии», реализующая ряд значимых проектов в области судостроения для предприятий ОПК, а также энергетики.

Подробнее о развитии высокотехнологичного производства рассказал директор «ИК-Технологии» Артём Маланюк. — «ИК Технологии» — представитель развивающегося сегмента высокотехнологичных компаний малого и среднего бизнеса. Расскажите, пожалуйста, подробнее о деятельности компании. — Компания «ИК-Технологии» входит в Группу компаний «Композитные решения» и представляет её производственно-инжиниринговое направление. Область деятельности компании — от разработки полимерных композиционных материалов (ПКМ) с заданными свойствами по тех. заданию заказчика, до производства готовых изделий (деталей и узлов машин и механизмов) из высокотехнологичных ПКМ. Сегодня «ИК-Технологии» — это компания полного цикла, имеющая возможности как для самостоятельной реализации проекта под ключ, так и для участия в реализации при партнёрстве с ответственными организациями.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

В настоящее время компания обладает опытом работы по всем существующим технологиям переработки композиционных материалов (углепластиков, органопластиков, стеклопластиков на основе различных высокомодульных волокон с термопластичными и термореактивными связующими): от вакуумной инфузии и RТМ-технологии до процесса формования методом горячего прессования, при котором обеспечивается удельное давление прессования 100 кг/см2 и подогрев форм до 350°С. Развивая деятельность на основе собственных экспериментальных данных и научных разработок, специалисты компании, используя новейшие достижения, добились уникальных результатов в области механической обработки полимерных композиционных материалов (ПКМ). В частности, на сегодняшний день мы производим высокоточную обработку изделий из ПКМ при производстве подшипников — 6–7 класса точности и шероховатости поверхности Ra 0,8. Хотя, всем известно, что добиться таких результатов на композиционных материалах крайне сложно.

Интервью Сформированные компанией компетенции позволяют нам производить различные детали и узлы из высокотехнологичных ПКМ для аэрокосмического сектора, судостроения и специального машиностроения. — Портфель заказов компании является примером успешной интеграции в производственную цепочку крупнейших предприятий ОПК и энергетики. Расскажите о наиболее значимых проектах. — В настоящее время среди заказчиков компании такие структуры, как: ОАО «Производственное объединение «Севмаш», ОАО «Пролетарский завод», ЦНИИ «Электроприбор», АО «Интеграл» (ГК «РОСТЕХ»), ПАО «РусГидро» и другие. Одним из перспективных направлений работы с предприятиями судостроения и гидроэнергетики является применение углепластиков УГЭТ и ФУТ. Это высокопрочные, износостойкие материалы, одним из важных преимуществ которых является геометрическая стабильность в воде и других агрессивных средах. То есть, они, в отличие от многочисленных материалов класса полиамидов и зарубежных материалов на полиуретановой основе, при длительной эксплуатации в воде не набухают и не изменяют свои размеры и свойства. Плюс, применение деталей трения из полимерных композитов со смазкой водой взамен металлических со смазкой маслом позволяет повысить их ресурс, упростить обслуживание, ликвидировать сложную систему смазки и исключить загрязнение воды. Если говорить о гидроэнергетике, то и здесь рынок большой в связи с заменой и модернизацией гидроагрегатов 50–60 годов, с использованием новых деталей и узлов, с применением более прогрессивных композитных материалов. В частности, это и подшипники цапф лопаток направляющего аппарата гидравлических турбин, и втулки рычагов, и упорные планки механизма поворота лопаток направляющего аппарата (НА), и втулки сервомоторов гидротурбин, и сегменты подшипника вала гидротурбины, и сектора торцевых уплотнений вала гидротурбины, и подшипники вала и кольца торцевых уплотнений вала насосов и другие. По данному направлению среди заказчиков — АО «Гидроремонт» (входит в струтуру ПАО «РусГидро») и другие. — Артём, столь высокий статус заказчиков — это высокая ответственность «ИК-Технологии» как исполнителя, в том числе в плане оснащённости необходимым под определённые задачи оборудованием. — Компания имеет высокотехнологичную производственную базу и всё оборудование подготовлено для обработки ПКМ. Наш парк включает высокопроизводительный вертикальный обрабатывающий центр, способный обрабатывать заготовки до 2500 кг из стали, алюминия, композитных материалов, графита. Высокоскоростной фрезерный обрабатывающий центр позволяет обрабатывать заготовки весом до

500 кг из труднообрабатываемых ПКМ. Высокоскоростной токарно-фрезерный центр позволяет обрабатывать точные детали сложной формы из ПКМ, преимущественно подшипники скольжения. Промышленная печь для отверждения всех типов препрегов и постотверждения готовых изделий объёмом 4,5 м³ имеет систему контроля Supervision Software для полного технологического контроля производственного цикла. Она также имеет возможность подключения нескольких вакуумных мешков и контроля температуры на изделии. Также имеется оборудование напыления силикона FirstAlanHarper для производства многоразовых мембран формообразующей технологической оснастки. Модель рассчитана для нанесения силиконов платинового отверждения. Возможна плавная (бесступенчатая) регулировка подачи материала — от 10 до 2000 см3/минуту с помощью моноблочного резервуара подачи материла. Оборудование с контролем расхода для дозировки и смешивания двухкомпонентных полимерных материалов имеет дозирующие насосы высокой точности, снабжено специальной смешивающей головкой LC5 и обладает производительностью готового состава от 0,5 до 1,5 кг/мин. Также производство оснащено экспериментальной установкой для склейки материалов, позволяющей производить нагрев до 200°С и обеспечивающей давление до 3-х бар. Таким образом, технологическая и техническая базы позволяют предприятию производить изделия из ПКМ методами: • вакуумные процессы формования горячим отверждением в печи; • прямое горячее прессование на гидравлических прессах; • намотка с последующей полимеризацией, • вакуумная инфузия холодным отверждением; • классический процесс RTM (инжектирование в форму) и (SQ)RTM; • процесс формования методом горячего прессования (удельное давление прессования 100 кг/см2, подогрев форм до 350°С), работа ведётся только с эпоксидными связующими; КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Интервью — Для снижения негативного воздействия на экологию и улучшения условий труда компания предпринимает ряд превентивных мероприятий. Во-первых, в рамках разработки технологических процессов по каждому изделию ставка делается на снижение его материалоемкости. То есть, ещё на стадии разработки будущих изделий и форм решается задача по обеспечению производства заготовок с минимальными объёмами для механической обработки. Во-вторых, процесс механической обработки по возможности производится с применением СОЖ. Где нет такой возможности, используется специальная система вытяжки с фильтрацией воздуха, позволяющая выводить из области обработки взвешенные частицы материала.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ «ИК-ТЕХНОЛОГИИ» • препреговое формование в печи; • механическая обработка ПКМ с различным армированием с повышенной точностью, с размером изделий 2000х1000 мм.; • разработка и производство форм для процессов формования (RTM и SQRTM). — Артём, Вы отметили, что компания предоставляет инжиниринговые услуги, можно на этом остановиться подробнее? — Инжиниринговые услуги в области производства изделий из полимерных композиционных материалов на развивающемся высокотехнологичном рынке — одно из актуальных направлений, призванных развивать новые эффективные производства на базе современных технологий. С нашей стороны оно обеспечивается парком оборудования и компетенцией специалистов. В комплекс услуг, оказываемых техническим отделом, входит: • Подбор технологии изготовления изделий из ПКМ по эскизам и чертежам заказчика; • Подбор материалов и оборудования для изготовления изделий из ПКМ; • Предварительное консультирование по характеристикам и технологическим особенностям материала; • Доработка 3D-моделей изделий; • Разработка производственного цикла изделия и оформление технической документации; • Изготовление мастер-моделей; • Проектирование и изготовление оснастки. В рамках данного направления «ИК-Технологии» сотрудничает с ведущими мировыми и российскими компаниями и институтами. — Производство изделий из композиционных материалов, впрочем, как любое производство, сопряжено с нагрузкой на экологию и высокими требованиями к охране труда. Как решаются данные вопросы?

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

•

Решение задач имортозамещения в области разработки и создания современных ПКМ для судостроения, авиастроения, энергомашиностроения.

•

Испытания новых материалов на базе собственной лаборатории (физикомеханические и триботехнические свойства) с возможностью дальнейшей сертификации.

•

Производство многослойного материала на основе тканей, нетканых материалов, сот.

•

Производство изделий из ПКМ (экспериментальные разработки, серийное производство): различные технологии.

•

Механическая обработка и производство изделий из композиционных материалов.

•

Механическая обработка в металлообрабатывающем производстве.

Отрасль www.carbonstudio.ru

переводит продажи в онлайн

Компания CarbonStudio, входящая в состав ГК «Композитные решения», объявляет об открытии собственного интернет-магазина, где доступна широкая линейка композитных материалов. Онлайн-магазин доступен по адресу www.carbonstudio.ru, здесь представлены конструкционные, углеродные и стекломатериалы, а также арамидные ткани, эпоксидные смолы и гелькоуты, имеется большой выбор вспомогательных товаров для различных технологий формования. В первую очередь, продукция может быть интересна физическим лицам, которые занимаются авто и мототюнингом, спортом, созданием катеров и различных аксессуаров. Также представленные в интернетмагазине композитные материалы могут применяться в медицинской сфере, авиа- и судостроении, ветроэнергетике, космической промышленности. «Сектор интернет-торговли, несмотря на кризисные явления в стране, продолжает расти. Мы предлагаем своим клиентам экономию их времени при покупке, а также удобство пользования новым сервисом. По нашей оценке, уже в этом году объем реализованной продукции в интернет-магазине будет составлять треть от Дополнительная общего оборота компании», — говорит Мария Савостьянова, информация: генеральный директор CarbonStudio. Основными клиентами интернет-магазина на первой ста- Компания CarbonStudio предлагает на российском дии его развития станут жители Москвы и Санкт-Петербурга. рынке инновационные материалы и оборудование Тем не менее, возможность приобрести товар есть, в том для производства композитных изделий. числе, и у представителей ближнего зарубежья. Важным мо- Основное направление — это углепластики, оргаментом, который выделяют создатели интернет-магазина, нопластики и высококачественные стеклопластики для различных областей их применения. Материалы является возможность получения полноценной технической успешно используются в авиации, судостроении, веконсультации по всем категориям товаров, а также по про- троэнергетике, космической промышленности, меизводственным процессам при их применении. Ассортимент дицинской индустрии, авто- и мототюнинге. Ассортимент компании: различные армирующие представленных товаров в онлайн-магазине CarbonStudio с материалы на основе углеродных, арамидных и стетечением времени будет расширяться. кловолокон, эпоксидные системы для всех методов Отметим, что по данным Ассоциации компаний интернет- формования и применения, сэндвич-панели, комторговли, в 2015 году рынок e-commerce в России вырос на 7% позитные структуры, препреги. Оборудование: вапо сравнению с 2014 годом и в денежном выражении достиг куумные насосы, вакуумные станции для процесса RTM и RTM-LIGHT и вакуумной инфузии, автоклавы 760 млрд рублей. В композитной отрасли тренд на реализацию для композитов, гидравлические пресса для горячетоваров и материалов в интернете стал активно развиваться в го формования и многое другое. последний год.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Отрасль

Конференция «Применение композитных материалов в судостроении» объединение государства, бизнеса и науки в решении задач по развитию компетенций в высокотехнологичных отраслях 14 апреля в Санкт-Петербурге в рамках «Российской недели современных материалов и технологий» («Ленэкспо», 12–15 апреля 2016 г) пройдет Научно-практическая Конференция «Применение композитных материалов в судостроении». Мероприятие нацелено на обсуждение актуальных вопросов развития наукоемких отраслей экономики и решение стратегических задач обеспечения технологической независимости страны. В его работе примут участие представители Минпромторга России, Экспертного совета при Коллегии Военно-промышленной комиссии, Комитета по промышленной политике и инновациям Санкт-Петербурга, а также ведущих организаций в области композитных материалов и судостроения: ОАО «ОСК», ФГУП «Крыловский государственный научный центр», ОАО «Средне-Невский судостроительный завод», ИВС РАН, ГК «Композитные решения, ЗАО «НТЦ Прикладных нанотехнологий», Завод по переработке пластмасс имени «Комсомольской правды» и многие другие. Конференция ставит перед участниками конкретные задачи — выработать стратегию в рамках отрасли и санкт-петербургского композитного кластера по внедрению композиционных материалов и изделий из них в гражданском и военном судостроении; определить научно-технические направления по разработкам, исследованиям и применению полимеров и композитных материалов для решения инновационной индустриализации современного судостроения и импортозамещения; выявить основные проблемы, препятствующие увеличению спроса на применение композитных материалов и изделий и совместно определить возможные пути их решения. ВАДИМ ЗАЗИМКО Генеральный директор УК «Композитный Кластер Санкт-Петербурга» Возрастающие потребности таких наукоемких направлений, как авиастроение, судостроение, атомная промышленность, освоение космоса, Арктики, да и традиционных сфер жизнедеятельности — строительство, ЖКХ, благоустройство — выявляют общемировую тенденцию по широкому применению композиционных материалов. Для России же развитие компетенций в данной области пока ограничивается возможностями проведения соответствующих исследований, экспериментов, испытаний и дальнейшей сертификации материалов. Это сказывается на активности внедрения перспективных материалов в новых видах техники, строительстве и других сферах. Также информационная политика государственных структур, государственных компаний и бизнеса не имеют единой направленности и не позволяет в полной мере отражать возможности композиционных материалов в различных областях и, самое главное, не дает четкого представления об имеющихся у нас компетенциях. Поэтому крайне важно сейчас, чтобы специалисты, ученые, представители власти, про-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

мышленники, малый и средний бизнес объединились в обсуждении стратегии развития композитного направления в судостроении, используя огромный потенциал организаций Санкт-Петербурга, имеющих большие компетенции в этой сфере. Именно скоординированность, системность развития композитного направления позволят добиться высокого эффекта в судостроении. ВЛАДИМИР СЕРЕДОХО Генеральный директор АО «СНСЗ» Доля композитных материалов в перспективных проектах как гражданского, так и военного судостроения перешагнула определенную границу, после чего это стало одним из основных направлений развития. Роль инновационных материалов для нас — это повышение эффективности перевозок водным транспортом, снижение эксплуатационных затрат и повышение срока службы судна. Композитные материалы, по сравнению с «традиционными» сталью и алюминием, при тех же прочностных характеристиках существенно выигрывают по массогабаритным. Плюс, легкая надстройка из композитных материалов — это не только снижение собственного веса судна и обеспечение более высокой грузоподъемности, но и, что в морской навигации очень важно — более высокие мореходные качества. К сожалению, более активному развитию внедрению композиционных материалов в судостроении и привлечению бизнеса в разработки для судостроительной отрасли в настоящее время препятствует ряд моментов. Это отставание нормативно-правового обеспечения, регламентирующего применение композитов в судостроении; это высокая зависимость от ряда импортных материалов, обеспечить которыми отечественная химическая промышленность пока не может; а также это несоответствие образовательных программ запросам отрасли.

Отрасль Научно-практическая Конференция «Применение композитных материалов в судостроении» состоится 14.04.2016 в 11:00 в Конференц-зале Ленэкспо (Большой проспект В.О. д. 103, павильон №4). Для участия в конференции необходимо пройти регистрацию на сайте www.compositesolutions.pro, либо связаться с оргкомитетом Конференции: 8(911)9716641, pkv@groupcs.ru — Ксения Пантелеймонова

ДМИТРИЙ КОЛОДЯЖНЫЙ Вице-президент Объединенной судостроительной корпорации по техническому развитию Композитные материалы уже нашли широкое применение в судостроении, однако сохраняется большой потенциал дальнейшего роста. Это ставит ряд вопросов, которые требуют обсуждения и решения с ключевыми игроками отрасли: методы проектирования материалов с заданными свойствами, методы производства деталей из композитов, минимизация ущерба окружающей среде на этапах производства и утилизации деталей из композитов. Есть и проблемы. Например, одна из них, имеющая общий характер, в том, что новые технологии, с точки зрения их готовности к применению, всегда обгоняют нормативную базу для их использования. Если нам удастся преодолеть, или хотя бы минимизировать этот разрыв, то сфера применения и объемы композитных материалов в отрасли существенно возрастут. Полагаю, что обсуждение на конференции указанных вопросов и поиск решений даст большой эффект для отрасли. АЛЕКСЕЙ ЗАОСТРОВСКИЙ Исполнительный директор ГК «Композитные решения» Сейчас стало очевидно — необходимо развивать компетенции внутри страны, в том числе с привлечением малого и среднего бизнеса. На это нацелена и стратегия, реализуемая руководством страны. В частности, в конце марта Правительство России утвердило список из 90 компаний и организаций, которые обязаны закупать инновационную и высокотехнологичную продукцию у предприятий

малого и среднего бизнеса. Но чтобы обеспечить данный спрос, действительно качественной инновационной продукцией необходима консолидация и развитие центров компетенций на условиях объединения бизнеса, корпораций, науки и органов власти вокруг отдельных отраслевых задач. Внедрение композитных материалов в судостроение — как раз одна из них. В дальнейшем данный проект из пилотного сможет тиражироваться на другие отрасли и направления. СЕРГЕЙ ЛЮЛИН Директор ИВС РАН, д.ф.–м.н., профессор РАН Тема конференции чрезвычайно актуальна, поскольку своевременное внедрение новейших полимерных композиционных материалов с контролируемыми свойствам определяет успех инновационного развития большинства отраслей индустрии, и, в первую очередь, автомобилестроения, кораблестроения и ракеторстроения. Внедрение полимерных композитов является основным приоритетом инновационного развития таких компаний, как «Объединенная судостроительная корпорация». Подчеркну, что требует внимания не только внедрение новых технологий, но и разработка отечественных полимерных связующих. На федеральном уровне необходима поддержка более глубокой переработки добываемого сырья, главным образом, добываемых углеводородов. Основные отрасли нефтехимии основаны на такой переработке. При таком подходе станут востребованы не только прикладные знания, но и достижения фундаментальной науки, что в конечном счете приведет к решению проблем импортозамещения основных материалов, необходимых для производства композитов. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Событие

115533, Россия, Москва, Хлебозаводский проезд, 7, стр.10 Тел./факс 8 495 988-16-20 | E-mail: info@composite-expo.ru | www.mirexpo.ru

Отчёт по итогам 9-й международной специализированной выставки «Композит-Экспо 2016»

Девятая международная специализированная выставка «Композит-Экспо», организованная Выставочной Компанией «Мир-Экспо» совместно с Союзом производителей композитов, прошла с 17 по 19 февраля 2016 года в МВЦ «Крокус Экспо».

Событие Несмотря на сложившуюся экономическую ситуацию и колебания валютного курса, рынок композитных материалов и оборудования в России продолжает динамично развиваться. На сегодняшний день перед отечественным производством встаёт задача улучшения своей конкурентной позиции с целью возможного импортозамещения, а высокий валютный курс только подстёгивает компании к достижению данной цели: идёт активный поиск альтернативных материалов, новых ниш, освоение новых продуктов. Ошибочно было бы думать, что курс на импортозамещение отменяет импорт оборудования, так как одной из главных трудностей развития компаний в России является его нехватка, а также отсутствие технологии производства инновационных продуктов. «Композит-Экспо» — это ведущее мероприятие композитной отрасли в России, на котором широко представлен полный спектр производителей сырья, оборудования и готовых изделий из композитных материалов. В 2016 году по количеству занимаемых площадей выставка выросла на 5%, а также привлекла на 7% больше посетителей, чем в прошлом году: около 9 000 специалистов. В выставке приняли участие 123 компании из 19 стран (Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Испания, Италия, КНР, Литва, Люксембург, Македония, Нидерланды, Польша, Республика Беларусь, Россия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швеция, Япония). Среди постоянных экспонентов выставки: «Институт новых углеродных материалов», «Композитные решения» ООО (Карбон Студио), «СТЕВИК CAC», ООО «Эрбас Груп Инновейшнс Ск», «Акзо Нобель Н.В.», «Банг и Бонсомер», «Джуши групп», «МИКРОСАМ А.Д.», «Ларчфилд Лтд.», «Эйртех Юроп Сарл», БауТекс, ОАО «П-Д Татнефть-Алабуга Стекловолокно», ООО «Эвоник Химия», ООО «Дугалак», ЗАО «Электроизолит», ОАО «ОСВ Стекловолокно», ЗАО «Институт новых углеродных материалов», ОАО «СветлогорскХимволокно», ООО «ИНТРЕЙ Химическая Продукция», ОАО «КАМТЭКС-ПОЛИЭФИРЫ», ООО «Полимерпром», ЗАО «Авиационный Консалтинг-ТЕХНО», ООО «СКМ Полимер», «Ступинский завод стеклопластиков», «Лавесан Срл», «БИК Хеми ГмбХ», «БМП Технолоджи», «Мелитэк», «Шандонг Файбергласс Групп Корп», и др. Впервые приняли участие в выставке ООО «Нева Технолоджи», «Смоленский композитный кластер», ЗАО «Хоффманн Профессиональный Инструмент», ОАО «Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения», ООО «Аттика», «Бретон», ООО «Волгоградпромпроект», АО «Гамбит», «Завод герметизирующих материалов», «Коатема Коутинг Машинери ГМБХ», «ИНТЕРДЕК», ФГУП «Крыловский государственный научный центр», «Курганхиммаш» и другие. Полный список участников выставки можно найти на сайте www.composite-expo.ru Ряд участников представил новые технологии и образцы продукции: «Крыловский Государственный Научный Центр» — один из ведущих российских инжиниринговых центров в области судостроения, представил на выстав-

ке новую разработку конструкции грузовой ёмкости мембранного типа для хранения и перевозки морем сжиженного природного газа, обеспечивающей повышение теплоизоляционных свойств ёмкости и надёжности конструкции. Были представлены принципиально новая конструкция виброизолирующих соединительных композитных муфт с повышенным вибропоглощением и композитные опорные фундаментных рамы под энергооборудование с высокими демпфирующими характеристиками. «Смоленский композитный кластер» — федеральный отраслевой научный, образовательный и промышленный центр по изделиям из композитных материалов, объединяет промышленные предприятия, научно-образовательные учреждения, государственные структуры, инжиниринговые и сервисные организации, взаимодействующие в сфере разработки и создания изделий из композитных материалов. Предприятиями кластера на выставке были представлены следующие уникальные технологии производства для различных отраслей промышленности: • технология производства трёхмерных, тканых и нетканых текстильных структур и полимерных композитных материалов на их основе, преформ для производства элементов ветрогенераторов, изделий для автомобильной промышленности и судостроения; • технология получения и производства деталей и конструкций из полимерных композитов для дымовых труб, эксплуатируемых в условиях агрессивной среды; • технология и конструктивные решения для производства крупногабаритных ударопрочных изделий для использования в транспортной и пищевой промышленности. Завод углеродного волокна «АЛАБУГА-ВОЛОКНО», КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Событие

построенный по заказу Госкорпорации «Росатом» в особой экономической зоне «Алабуга», в Республике Татарстан, (входит в состав Холдинговой компании «Композит») представил на выставке образцы сырья, полуфабрикатов, а также готовые изделия на основе углеродного волокна. Углеродное волокно в составе лёгких и прочных композиционных материалов востребовано не только в атомной, но и многих других отраслях промышленности: космической индустрии, авиастроении, автомобилестроении, энергетике, судостроении, нефтегазовой индустрии, строительстве. Компания Airtech Europe Sarl — один из ведущих в мире производителей и поставщиков вспомогательных материалов для вакуумной формовки и материалов для изготовления композитной оснастки для композитной, клеевой и формостроительной промышленности — представила на выставке вакуумную пленку, используемую без дренажного волокна и снижающую время производственного цикла. Многофункциональные обрабатывающие центры Breton задуманы как высокоскоростные, производительные и универсальные станки. Из производственной линейки компании на выставке были представлены станки, сконструированные специально для мехобработки композиционных материалов, которые эксплуатируются на ведущих предприятиях аэрокосмической отрасли России и по всему миру. Также одна из инноваций была представлена запатентованным решением по сверлению отверстий под заклёпки. Система позволяет радикально сократить время обработки и повысить её точность. В рамках экспозиции выставки компания «Интердек» представила новую разработку американской корпорации Safas — жидкий кварцевый камень. Данный напыляемый кварцевый агломерат, который сочетает в себе экономичность и супер-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

прочность, широко может быть использован в производстве мебели, автомобилестроении, судостроении и строительной отрасли. 17 февраля в Конференц-зале №2, павильона №1, прошла 9-я научно-практическая конференция «Современное состояние и перспективы развития производства и использования композитных материалов в России», организаторами которой выступают Союз производителей композитов совместно с ООО «Выставочной Компанией «Мир-Экспо». Конференция привлекла внимание более 550 слушателей. Столь внушительное количество было достигнуто не только благодаря web-трансляции мероприятия в режиме реального времени (для справки: около 250 слушателей в зале и еще 350 онлайн), но и насыщенной программе конференции. В рамках мероприятия были рассмотрены вопросы, касающиеся развития отрасли производства и применения композитных материалов, системы подготовки исследовательских инженерных и технических кадров для задач развития отрасли композитных материалов, а также обозначены основные проблемы развития российского рынка композиционных материалов и пути их возможного решения. На конференции выступили специалисты ООО «МИЦ МГТУ ИМ. Н.Э. БАУМАНА», ЗАО «АэроКомпозит», ООО «Блу Кьюб Раша» (Олин Россия), ОАО «ОСВ Стекловолокно», ООО «Evonik Chimia», АО Холдинговая компания «Композит», ООО «Би Питрон СП», Компания «BYK-Chemie GmbH», ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ, ОАО «ЦНИИСМ», ИФТТ РАН, НИТУ «МИСиС», ООО «РЕАМ-РТИ», ООО «ИНЖИНИТИ», ООО ГК «РУСКОМПОЗИТ», АО «ЭНПЦ Эпитал». 18 февраля в Конференц-зале №3, зала №2, павильона №1, состоялся Информационный семинар «Северный Рейн-Вестфалия: нанотехнологии и композитные материалы — шансы для российских компаний и вузов», организаторами которого выступили Министерство инноваций, науки и исследований федеральной земли Северный Рейн-Вестфалия и NRW.INVEST (г. Москва, Россия). В рамках Семинара были рассмотрены возможности сотрудничества российских и немецких компаний и ВУЗов в области новых материалов (композитов) и нанотехнологии в различных сферах их применения. На семинаре выступили представители Посольства Германии (Отдела науки, Департамент науки и экономики), Германского дома науки и инноваций в Москве, NRW.INVEST (г. Дюссельдорф, Германия), Кластера нано-, микрои новых материалов и фотоники земли Северный Рейн-Вестфалия, Института текстильной техники (Рейнско-Вестфальский технический университет, г. Ахен, Германия), Института испытания новых материалов (Технический Университет, г. Дортмунд, Германия) и Высшей школы Хамм-Липпштадт. 18 февраля в Конференц-зале №2, павильона №1, прошли семинары и презентации компаний композитной отрасли: Семинары компании «BYK Additives & Instruments» и «BYK-Gardner GmbH» — «Добавки для систем холодного и горячего отверждения на основе полиэфирных, эпоксидных, полиуретановых

Событие смол», «Контроль внешнего вида полимерных материалов», «Добавки для полимерных полов», «Добавки для пултрузии». Компания «Коатема Коатинг Машинери ГмбХ» (г. Дормаген, Германия) представила презентацию: «Промышленные не вакуумные способы нанесения тонкослойных и толстослойных покрытий для производства препрегов»; компания WACKER CHEMIE RUS ООО (г. Москва, Россия) — «Клея и Герметики на основе гибридных материалов» и ЗАО «Хоффманн Профессиональный Инструмент» (г. Санкт-Петербург, Россия) — «Современные инструменты для механической обработки композиционных материалов». Одновременно с «Композит-Экспо» прошла 8-я международная специализированная выставка «Полиуретанэкс», что обеспечило ознакомление широкого круга посетителей-специалистов с инновационными технологиями и образцами готовой продукции полиуретановых материалов и изделий из них для различных отраслей, а также отрасли производителей и потребителей клеевых и герметизирующих материалов. В этих выставках приняло участие 59 экспонентов из 15 стран (Великобритания, Венгрия, Германия, Италия, КНР, Латвия, Нидерланды, Польша, Республика Беларусь, Республика Корея, Республика Молдова, Россия, США, Литва). В 2016 году, согласно данным независимой международной аудиторской проверки статистических показателей на выставках «Композит-Экспо» и «Полиуретанэкс», на площади около 6000 кв. м, разместились 182 экспонента, в том числе 109 отечественных и 73 зарубежных из 19 стран мира. Выставки посетило более 15 400 посетителей, в их числе 93% специалистов различных отраслей промышленности. Это свидетельствует о возросших потребностях российского рынка в использовании современных инновационных материалов и технологий в различных отраслях промышленности. Отзывы участников выставки «Композит-Экспо 2016»: «Компания «Нева Технолоджи» впервые принимала участие в выставке «Композит-Экспо», но сразу вызвала очень сильный интерес среди посетителей, представив целый комплекс готовых решений для композитного производства. Все три дня работы выставки стенд был в центре внимания представителей компаний самых различных направлений так или иначе связанных с композитами. За период выставки наш стенд посетили специалисты более 100 различных предприятий. Сейчас специалисты компании «Нева Технолоджи» ведут активные переговоры со многими из них уже более детально, помогая найти более точные решения для их задач, так как у каждого производства есть своя специфика. Выставка является действительно флагманской в своём направлении, объединяющая в себе все основные компании, отрасли и их специалистов. Желаем Вам наращивать обороты и развиваться в том же направлении! (Беляев Андрей, Отдел развития, ООО «Нева Технолоджи»).

«По результатам общения с посетителями я понял, что именно на тематической выставке совсем другое качество клиентов. Если на крупных выставках идёт поток и трудно оценить ценность клиента для себя, то здесь посетители только по своей тематике, нет потока, и ты можешь больше времени уделить клиенту для общения, понять и вникнуть в суть его задач, а не просто взять контакт с ответом «потом перезвоню». На больших выставках многие клиенты просто физически не успевают дойти до твоего стенда — либо не хватает времени, либо его уже перехватили, да и времени на общение, если посетитель не пришёл конкретно к тебе, очень мало, ведь надо везде успеть, всё посмотреть. На маленькой выставке у посетителя есть время обойти всю экспозицию и посетить все заинтересовавшие его стенды и уделить время общению «по душам», когда посетитель не торопясь выкладывает тебе насущные проблемы своего производства, и вы вместе ищете точки соприкосновения интересов». (Александр Любич, руководитель направления «Ленточноотрезные станки», ЗАО «Росмарк-Сталь»). Другие отзывы участников выставки «КомпозитЭкспо» можно увидеть в соответствующем разделе сайта мероприятия. С учётом мнения экспонентов и посетителей выставки, организаторами принято решение о проведении следующей выставки «Композит-Экспо» в ЦВК «Экспоцентр» г. Москва. Десятая международная специализированная выставка «Композит-Экспо» пройдёт с 28 февраля по 2 марта 2017 года в павильоне №1, ЦВК «Экспоцентр». КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Событие

Союзкомпозит на Композит—Экспо 2016 Пунина Мария Андреевна, Объединение юридических лиц «Союз производителей композитов» • углеродное волокно марки Umatex производства АО «Холдинговая компания «Композит»;

С 17 по 19 февраля 2016 года в Москве, в МВЦ «Крокус Экспо» состоялась 9-я международная специализированная выставка «Композит-Экспо 2016». Это ключевое мероприятие композитной отрасли России, на котором традиционно представляется полный спектр производителей сырья, оборудования и конечных изделий из композитных материалов. 17 февраля 2016 года в рамках выставки «Композит-Экспо 2016» Союз производителей композитов при поддержке Министерства промышленности и торговли Российской Федерации совместно с ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ, Выставочной компанией «Мир Экспо», МГТУ им. Н. Э. Баумана, Холдинговой компанией «Композит», провел ежегодную научнопрактическую конференцию «Современное состояние и перспективы развития производства и использования композитных материалов в России». Помимо организации деловой программы, Союз производителей композитов совместно с Издательским домом «Мир композитов» приняли участие в выставке в качестве экспонентов. На стенде Союза была представлена продукция компаний композитной отрасли России, входящих в состав объединения: 1. Исходные компоненты для производства изделий из композитов: • высокопрочные высокомодульные стеклянные волокна и ровинг, крученые нити из кварцевых волокон, а также полые стеклянные микросферы производства ОАО «НПО «Стеклопластик»; • базальтовое волокно и базальтовая фибра, производимые ООО «Русский базальт»;

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

2. Изделия из композитов: • стеклокомпозитная арматура, выпускаемая ООО «Бийский завод стеклопластиков» и ООО НПК «Армастек»; • стеклокомпозитные трубы, муфты и отводы производства ООО НПП «Завод стеклопластиковых труб»; • базальтокомпозитные гибкие связи, производимые ООО «Гален»; • продукция из углерод-углеродных композитных материалов для железнодорожных транспортных средств производства ООО «Балаково Карбон Продакшн»; • антикоррозионное покрытие АП-1, разработанное в ОАО «НПО «Стеклопластик» и предназначенное для защиты газонефтепродуктопроводов; • лента гибкого рулонированного стеклокомпозита «ГАРС», применяемая для ремонта в полевых условиях газонефтепродуктопроводов, производства ОАО «НПО «Стеклопластик»; • СВМПЭ-композиты конструкционного и баллистического назначения, производства ОАО «НПО «Стеклопластик». На стенде Союза производителей композитов также была представлена молодая и динамично развивающаяся компания ООО «ИНЖИНИТИ», вошедшая в состав Союза в начале 2016 года. Основная специализация компании — изделия и конструкции из углекомпозитов и современных полимеров. На стенде были представлены: планер беспилотного летательного аппарата, кронштейн роботизированной системы видеосъемки Robycam, панель зеркала телескопа «Миллиметрон», спинальный щит для иммобилизации и переноски пострадавших, воздухозаборник для McLaren SLR, а также упругий элемент протеза стопы, разработанные ООО «ИНЖИНИТИ». Представленная на стенде Союза производителей композитов продукция композитной отрасли вызвала большой интерес среди посетителей выставки. Всего мероприятие посетили около 9 000 специалистов из 19 стран мира. С отдельными стендами в выставке «КомпозитЭкспо 2016» приняли участие следующие организации, входящие в состав Союза: ООО «АйПиГрупп»

(Композитные решения), АО «Холдинговая компания «Композит», Группа компаний «РУСКОМПОЗИТ», ОАО «ОСВ Стекловолокно», ОАО «Полоцк-Стекловолокно», ООО «Радуга Синтез», ООО «Суперпласт», ООО «Эвоник Химия», а также Airtech Sarl и STEVIK SAS. Во время работы выставки на стенде Союза был проведен ряд деловых переговоров с Исполнительным директором Объединения юридических лиц «Союз производителей композитов» Ветохиным Сергеем Юрьевичем. Заинтересованные участники выставки смогли задать животрепещущие вопросы, касающиеся развития композитной отрасли России и получить на них емкие и развернутые ответы.

Событие

«Избушка, избушка, повернись к трубе задом, а к композитам передом!»

17 февраля 2016 года в Москве в рамках 9-й Международной специализированной выставки «Композит-Экспо» состоялась традиционная ежегодная научно-практическая конференция «Современное состояние и перспективы развития производства и использования композитных материалов в России». Мероприятие организовано и проведено Союзом производителей композитов при поддержке Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, совместно с ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ, Выставочной компанией «Мир Экспо», МГТУ им. Н.Э. Баумана, Холдинговой компанией «Композит». В конференции приняли участие представители федеральных и региональных органов исполнительной власти, инфраструктурных монополий и компаний с государственным участием, научных и

образовательных учреждений, представители отечественных и зарубежных производителей сырья, полуфабрикатов, конечных изделий из композитов, оборудования и программного обеспечения для моделирования и проектирования изделий и технологий композитной отрасли, а также представители отраслей-потребителей. С приветственным словом на мероприятии выступили заместитель директора Департамента металлургии и материалов Минпромторга России Серватинский Павел Вадимович, заместитель начальника Управления научно-технических исследований и информационного обеспечения Росавтодора Кургузов Василий Борисович, генеральный директор Выставочной компании «Мир-Экспо» Банников Владимир Алексеевич, директор МИЦ МГТУ им. Н.Э. Баумана Нелюб Владимир Александрович, генеральный директор АО Холдинговая компания «Композит» Хлебников Владимир Викторович, а также генеральный директор ЗАО «АэроКомпозит» Гайданский Анатолий Иосифович. Вел конференцию исполнительный директор Объединения юридических лиц «Союз производителей композитов» Ветохин Сергей Юрьевич. В своей вступительной речи он сообщил, что для всех от ечественных «композитчиков» нынешний кризис — это не столько время проблем и трудностей, сколько время новых возможностей, причем предприятия композитной отрасли представляют собой тех участников экономической деятельности, которые обеспечивают здесь и сейчас реальное импортозамещение и изменение структуры экономики России с

Участники конференции

Президиум конференции (слева направо: Нелюб В. А., Хлебников В. В., Ветохин С. Ю., Серватинский П. В., Кургузов В. Б., Гайданский А. И.)

Президиум конференции (слева направо: Нелюб В. А., Хлебников В. В., Ветохин С. Ю.)

Пунина Мария Андреевна, Объединение юридических лиц «Союз производителей композитов»

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Событие

Нелюб Владимир Александрович, ООО «МИЦ МГТУ ИМ. Н.Э. БАУМАНА»

Кургузов Василий Борисович, Федеральное дорожное агентство

Серватинский Павел Вадимович, Минпромторг России

Гайданский Анатолий Иосифович, ЗАО «АэроКомпозит»

сырьевой на инновационную не на словах, а на деле. Для того чтобы отрасль решала эти государственные задачи наиболее эффективно, предприятиям необходимо помочь встроиться в цепочки поставщиков крупных компаний в машиностроении, нефтегазовом секторе, энергетическом и строительном комплексе, а также транспортной инфраструктуре. Необходимо стимулировать спрос на продукцию отрасли в рамках «госзаказа», снять еще остающиеся, особенно в строительной отрасли, административные «барьеры» и обеспечить реальную доступность к финансовым ресурсам в текущих рыночных реалиях. Именно тогда предприятия композитной отрасли смогут эффективно работать, давая при этом максимальную отдачу для экономики страны. Одной из ключевых задач конференции является представление новых разработок в области конструирования и производства композитов и изделий из них, обзор современных и перспективных материалов и технологий, а также определение основных направлений развития отрасли композитных материалов в России. О смене лидерских позиций на мировом рынке производителей эпоксидных смол рассказали представители компании Olin — владельца эпоксидного бизнеса Dow Chemical с 2015 года. Представили информацию об инновационных продуктах компании и поделись планами развития на будущее Жан Лук Гиём и Белобородов Дмитрий Михайлович. Новые продукты PipeStrand™ S2300 и PipeStrand™ S2500, производства ОАО «ОСВ Стекловолокно» представил Макаров Глеб Евгеньевич. Он рассказал о технических характеристиках нового армирующего

стекломатериала и о его преимуществах при производстве труб на основе эпоксидного связующего. Продолжил тему разработки и производства исходных компонентов для производства изделий из композитов Ярославский Владислав Игоревич, рассказав слушателям о новинке ООО «Эвоник Химия»: Vestanat PP — полиуретановом (ПУ) матричном материале на базе алифатических диизоцианатов для производства полиуретановых препрегов. Об эпоксидных системах для теплостойких композитов с низкими вязкостью и температурой отверждения на конференции был представлен доклад генерального директора АО «ЭНПЦ Эпитал» Лапицкой Татьяны Валентиновны. Об истоках создания углеродного волокна отечественного производства, а также о текущих и перспективных продуктах на его основе сообщили представители Холдинговой компании «Композит» Кишилов Семен Михайлович и Свистунов Юрий Сергеевич. В докладах была представлена информация о результатах НИОКР по производству ПАНпрекурсора и углеродного волокна на его основе, прочность которого в настоящее время уже составляет 4,2–4,5 ГПа. С помощью оптимизации процессов компания планирует увеличить прочностные характеристики и получить углеродное волокно, прочностью 5,5 ГПа и выше. Помимо работы над усовершенствованием углеродного волокна, компания также уже производит углеродные ленты и ткани различного плетения, а также препреги и конечные изделия. О возможностях применения углекомпозитов в России и мире, а также о перспективных добавках КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Событие

Банников Владимир Алексеевич, Выставочная компания «Мир-Экспо

Милейко Сергей Тихонович, ИФТТ РАН

в композиты, производств компании BYK–Chemie GmbH рассказали Саша Хуберс и Лариса Стрижова. Начальник лаборатории углепластиков и органитов ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ Гуляев Иван Николаевич сообщил слушателям о разработках полимерных композитов нового поколения для аэрокосмической техники на базе ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ. Продолжая тему разработки новых материалов и технологий, представитель ЦНИИСМ Тренин Александр Владимирович представил разработку и метод изготовления новых композиционных намоточных материалов с повышенной межслоевой прочностью. О композитных материалах на основе эластомерных матриц и углеродных наполнителей различной морфологии, являющихся совместной разработкой НИТУ «МИСиС» и ООО «РЕАМ-РТИ», рассказал старший научный сотрудник НИТУ «МИСиС» Степашкин Андрей Александрович. Одним из наиболее ярких и приковывающих к себе внимание слушателей было выступление профессора Института физики твердого тела Российской академии наук Милейко Сергея Тихоновича. В своем докладе он рассказал об истории создания, преимуществах, целесообразности применения и перспективах развития композитов с металлической матрицей и жаропрочных композитов. Он также выделил две стратегические задачи развития отрасли, в числе которых необходимость догнать Запад и Восток в применении углекомпозитов в авиастроении, а также выход на передовые мировые позиции по разработке и применению конструкционных композитов с металлической матрицей и жаропрочных композитов. Завершил свое выступление Сергей Тихонович фразой, озарившей лица слушателей улыбками и незамедлительно ставшей крылатой: «Избушка, избушка, повернись к трубе задом, а к композитам передом!», тем самым еще раз акцентировав внимание на важности участия органов государственной власти в развитии композитной отрасли. Любой компетентный специалист композитной отрасли отчетливо понимает то, насколько важную роль при производстве изделий и конструкций из композитов играет компьютерное моделирование, которое позволяет определить поведение материала в условиях нагруженного состояния. Об особенностях применения методов компьютерного моделирования для решения задач проектирования и технологической подготовки производства изделий

из композитов рассказала Демкович Наталья Александровна, представитель компании Би Питрон СП. Дальнейшие выступления участников были посвящены вопросам проектирования и изготовления конечных изделий из композитов. Заместитель начальника НИО «Полимерные композиционные материалы нового поколения» ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ Раскутин Александр Евгеньевич представил слушателям проект быстровозводимого арочного моста с применением углекомпозитных арочных элементов. О композитной арматуре, как одной из наиболее актуальных инноваций сегодня, а также о ее основных преимуществах и особенностях, в том числе об экономической эффективности ее применения, рассказал руководитель направления «Композитная арматура» ООО ГК «РУСКОМПОЗИТ» Борисов Андрей Викторович. Директор по развитию ООО «ИНЖИНИТИ» Суворов Герман Германович в своем докладе представил информацию о специальных свойствах композитов, а также об опыте проектирования и производства изделий из полимерных композитов. В целом программа мероприятия получилась яркой, насыщенной и интересной. На конференции была представлена общая обзорная информация о текущем состоянии композитной отрасли России и перспективах ее развития, информация о конкретных разработках и новинках в области производства сырья, вспомогательных материалов, программных продуктов и конечных изделий из композитов, а также опыт производства и применения продукции из композитов в различных секторах экономики. По ставшей уже доброй традиции Союз производителей композитов вел онлайн-трансляцию конференции, посмотреть которую можно было в любом уголке земного шара. Всего в конференции приняли участие более 250 участников в зале и 262 онлайн-участника. В 2016 году Союзом производителей композитов запланирована организация и проведение еще не менее 5-ти отраслевых мероприятий, к участию в которых приглашаются все заинтересованные организации и специалисты композитной отрасли и отраслей-потребителей. Информация о предстоящих мероприятиях будет размещена на сайте Союза (www. uncm.ru), в отраслевом вестнике и ключевом издании отрасли — журнале «Композитный мир».

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Материалы

Автор: William Moore, NASTT–No Dig, Ft. Lauderdale, FL USA Переводчик: Леонид Райхлин, руководитель направления Полиэфирные смолы и гелькоуты в ООО «ЕТС-Логистика»

Бесстирольные смолы для метода релайнинга Предпочтительным связующим для метода релайнинга* являются содержащие стирол полиэфирные и эпоксивинилэфирные смолы. Однако бывают случаи, когда такие смолы по каким либо причинам не подходят или напрямую запрещаются к использованию заказчиком. В этой статье мы обсудим бесстирольные связующие для релайнинга, а также расскажем о преимуществах и ограничениях каждого из вариантов. Кроме того мы обязательно приведем пример использования таких смол — при ремонте ливневой канализации в Торонто, Канада.

* Санация повреждённой или старой трубы, протягиванием предварительно пропитанного смолой чулка с последующим его отверждением горячей водой, паром или ультрафиолетом

Материалы Впервые ненасыщенные полиэфирные смолы были синтезированы в 19-ом веке, но значительный прогресс был достигнут только в 1920-х годах в работе Wallace Carothers. В оригинальном исследовании были получены низкореактивные материалы, твёрдые или очень высоковязкие, практически неподвижные жидкости. Прорыв, который привёл к появлению полиэфирных смол в том виде, как мы их знаем, был осуществлён Carlton Ellis, которая добавила жидкий ненасыщенный мономер (стирол), что позволило увеличить скорость полимеризации в 20–30 раз, и значительно снизить вязкость, что сделало полиэфирные смолы более лёгкими в переработке. Стирол оказался оптимальным мономерным разбавителем, но первоначально это было дорогое решение. Экономические сложности исчезли, когда во время Второй Мировой войны было обнаружено, что содержащие стирол полиэфирные смолы, армированные стекловолокном, дают высокую прочность при низкой массе, а также демонстрируют относительно высокую проницаемость для лучей радара. В то же время было построено несколько крупных заводов, где получали стирол для производства бутадиен-стирольного каучука. Сегодня стирол это высокопотребляемое во всём мире химическое соединение в объёме около 50* млрд фунтов в год. Инситуформ разработала данный метод релайнинга на основе содержащих стирол полиэфирных смол и провела первый ремонт в 1971 году. Сегодня десятки километров внутреннего защитного слоя на основе полиэфирных или эпоксивинилэфирных смол устанавливаются каждый день при ремонте труб во всём мире. Тестирование показало, что подобные смолы не оказывают существенного влияния на здоровье работников. Уровень содержания стирола в воздухе при релайнинге оказался значительно ниже минимально допустимых значений установленных Управлением по охране труда в США. Однако есть случаи, когда релайнинг на основе стиролсодержащих смол не рекомендован или прямо запрещён заказчиком. Две основных причины для подобных требований заказчика: потенциальный запах в жилых домах или бизнес-центрах от ремонтируемой трубы и пределы выбросов стирола или иных летучих органических соединений или загрязняющих атмосферу веществ. Также стиролсодержащие смолы не рекомендованы для ремонта труб питьевого водоснабжения. В этой статье мы рассмотрим некоторые альтернативы стиролсодержащим смолам, их применение, преимущества и ограничения.

Альтернативы стиролсодержащим смолам Есть две основные альтернативы стиролсодержащим смолам. Первая — это заместить стирол в ненасыщенной полиэфирной или эпоксивинилэфирной смоле на другой разбавитель. Вторая — это использование эпоксидной смолы вместо стиролсодержащей полиэфирной или эпоксивинилэфирной смол.

* 1 фунт = 0,454 кг

Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки, и окончательное решение определяется на основе анализа множества факторов. Существует широкий ряд потенциальных реактивных мономеров, которые могут заместить стирол. Выбор конкретного мономера будет зависеть от требований текущего применения смолы или от оснований, по какой причине заказчик не разрешает использовать стиролсодержащую смолу для релайнинга. Некоторые факторы, влияющие на выбор мономера, замещающего стирол, рассмотрены ниже: Адекватные химостойкие свойства Любая смола, используемая в методе релайнинга, должна иметь химостойкие свойства, описанные в стандартах ASTM или, в ряде случаев, в индивидуальных требованиях муниципалитетов. Адекватная скорость отверждения и стабильность Некоторые из реактивных мономеров или их комбинаций могут значительно снизить скорость отверждения смолы, что может быть потенциальной проблемой при ремонте методом протяжки чулка. Реактивные мономеры могут также иметь различные характеристики, влияющие на их стабильность при использовании их в некоторых видах релайнинга. Ослабление запаха Выбор мономера будет иметь влияние на запах в жилых домах или бизнес-центрах при ремонте труб методом релайнинга. Необходимость того, чтобы смола не содержала летучих или загрязняющих атмосферу соединений Не все реактивные мономеры, используемые для замены стирола, могут соответствовать требованиям по отсутствию летучих соединений или отсутствию влияния на атмосферу. Соответствие стандартам по питьевой воде NSF/ANSI 61 Не все реактивные мономеры позволят синтезировать смолу, которая будет соответствовать стандартам по питьевой воде NSF/ANSI 61 в области релайнинга. Цена Стоимость различных реактивных мономеров может значительно отличаться друг от друга, но все они будут выше, чем стоимость стирола. Эпоксидные смолы могут быть заменой стиролсодержащим полиэфирным и эпоксивинилэфирным смолам. Коммерческое производство и широкое применение эпоксидных смол началось в конце 1940-х и для релайнинга они применяются на протяжении последних 25 лет. Эпоксидные смолы образуют термореактивный полимер посредством каталитической гомополимеризации или формируя гетерополимер путём реакции их функциональных эпоксидных групп с различными вулканизирующими веществами, называемыми отвердителями. В ходе эпоксидной реакции гетерополимеризации отвердитель химичеКОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Материалы Таблица 1. Механические свойства отливок бесстирольных смол. Наполненная изофталевая смола с винилтолуолом

Наполненная бесстирольная эпоксивинилэфирная смола

Не наполненная бесстирольная эпоксивиниэфирная смола

Эпоксидная смола 1

Эпоксидная смола 2

Предел прочности при изгибе, МПа

74,8

86,8

105,2

86,9

107,6

Модуль упругости при изгибе, ГПа

4,55

4,9

3,52

3,05

51,3

60,6

51,7

69,7

Модуль упругости при растяжении, ГПа

4,62

4,61

3,24

2,66

3,15

Линейное удлинение при растяжении, %

1,7

1,9

2,5

11,5

3,9

Температура тепловой деформации, °С

113

117

105

Предел прочности при растяжении, МПа

ски связывается в трёхмерную структуру, которая сильно влияет на конечные свойства продукта. Как существуют различные варианты реактивных мономеров взамен стирола, существует большое число комбинаций эпоксидных смол и отвердителей. Одна и та же смола, отверждённая различными отвердителями, демонстрирует кардинально разные свойства и перерабатываемость. Также важно следить за подходящим стехиометрическим соотношением между отвердителями и смолой, в случае, когда используются мультифункциональные со-реагенты. В данной статье мы ограничимся комбинациями эпоксидной смолы и отвердителей, используемых в релайнинге. При выборе эпоксидной смолы для релайнинга необходимо рассмотреть в основном те же позиции, что были описаны выше при рассмотрении альтернативных стиролу растворителей.

Требования к смоле для использования её в релайнинге Определение того, отвечает ли бесстирольная смола требованиям релайнинга, часто зависит от того, по какой причине необходимо использовать иной растворитель, а не стирол. Общие требования остаются одинаковыми, что для стиролсодержащей, что для бесстирольной смолы. Однако индивидуальные требования могут быть более специфичны и из-за них смола, соответствующая общим требованиям, может быть запрещена к использованию. Требования к смоле и её использованию оцениваются в каждом случае индивидуально.

Механические свойства Дизайн и требуемая толщина рукава для релайнинга определяется на основе его прочности на изгиб и растяжение, а также модуля упругости при изгибе. Под понятием рукав, в данном случае, мы имеем в виду уже отвержденный композитный рукав. Модуль упругости при изгибе обычно является определяющим фактором для круглой трубы, прочность при изгибе — для плоской (прямоугольной) трубы, прочность при растяжении — для трубы, работающей под давлением. Минимальные расчётные значения этих параметров для безнапорных и напорных труб, изло-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

жены в стандартах ASTM F1216 и F1743. Поскольку модуль упругости композита является определяющим фактором для безнапорной трубы, то часто повышают модуль упругости смолы, что позволяет спроектировать более тонкий рукав, что, в свою очередь, увеличивает скорость течения сточных вод по трубе и снижает затраты на сам рукав. Механические свойства бесстирольных и эпоксидных смол, используемых в релайнинге, показаны в таблице 1 Смолы, приведённые в таблице 1, отвечают требованиям ASTM стандарта. Механические свойства смол, в составе отверждённого войлочного чулка, демонстрируют меньшие значения предела прочности на изгиб и растяжение, те же значения модуля упругости и значительно меньшее значение линейного удлинения, по сравнению со свойствами не армированной смолы. Более низкая температура тепловой деформации и более высокое линейное удлинение для эпоксидной смолы 1, приводит к тому, что данный продукт демонстрирует низкую температуру эксплуатации и более низкую стойкость к ползучести.

Химостойкие свойства Стандарты ASTM F1216 и F1743 описывают одномесячное воздействие водой, бензином, растительным маслом, тремя разными кислотными растворами, мыльным раствором и раствором моющего средства. Стандарт ASTM D5813 описывает одногодичный тест, который включает в себя 6 химических растворов, таких же, как в одномесячном тесте, но более низких концентраций, но не включает в себя воду и фосфорную кислоту. В дополнение к этим тестам муниципалитеты имеют собственные требования по химостойкости и ряд требований, которые могут быть лишь простыми вариациями вышеописанных стандартов. Химостойкость смол, синтезированных на не стирольных реактивных мономерах, может сильно отличаться от стандартных. Выбор эпоксидной смолы и отвердителя также даёт большой вклад в разнообразие химостойких смол. Любая выбранная для релайнинга смола должна соответствовать индивидуальным требованиям, вызванными данным конкретным ремонтом.

Материалы Свойства отверждения и стабильность При релайнинге рукав (внутренний слой ремонтируемой трубы), пропитанный смолой, отверждается горячей водой, паром или ультрафиолетом. В некоторых случаях отверждение осуществляется при температуре окружающей среды, но в таких случаях размер рукава лимитирован временем работы по точечному ремонту внутреннего слоя, боковых соединений или линии в целом. При использовании горячей воды или пара, стабильность отверждаемой системы есть функция температуры. Для рукавов, требующих многих часов на пропитку и установку, от смолы требуется достаточная стабильность, чтобы успеть пропитать рукав перед его загрузкой в грузовик-холодильник с последующей транспортировкой к месту установки. Охлаждение пропитанного рукава повышает стабильность с точки зрения транспортировки и установки. Рукав внутри трубы отверждается посредством подачи тепла и важно, чтобы смола могла эффективно отвердиться по всей толщине и длине рукава и особенно на внешней стороне рукава, которая прилегает к ремонтируемой трубе. Сополимеризация стирола с полиэфирными или эпоксивинилэфирными смолами — крайне эффективна. При замещении стирола на реактивный мономер или комбинацию мономеров необходимо обеспечить эффективную реакцию и в той манере, которая позволит получить качественный композит. Для выбора наиболее эффективного мономера следует учитывать коэффициент реактивности. Выбор реактивного мономера влияет на стабильность смолы при хранении, а также на отверждение смолы при температурах, применяемых в релайнинге. Некоторые из возможных альтернатив стиролу демонстрируют низкие характеристики в присутствии воды, что может быть важным для метода релайнинга. Отверждение и стабильность эпоксидных смол зависят от выбора отвердителя. Также важно достичь точного стехиометрического баланса между смолой и отвердителем. Значение грамм-эквивалента отвердителя определяется путём деления молекулярной массы отвердителя на количество реактивных свободных атомов водорода. Это будет теоретический уровень, необходимый для реакции с одной единицей эквивалентной массы эпоксидной смолы. Поставщики эпоксидных смол предоставляют информацию о требуемом соотношении смола/отвердитель и производителю важно придерживаться этого соотношения. Поскольку окончательные свойства эпоксидных смол обеспечиваются циклом и временем отверждения, а также температурой, то производителю необходимо контролировать и эти параметры, согласно рекомендациям поставщика. Эпоксидные смолы обладают более низкой усадкой в процессе отверждения, нежели полиэфирные или эпоксивинилэфирные. Выбор реактивного мономера будет влиять на усадку полиэфирной или эпоксивинилэфирной смолы в процессе полимери-

зации, и применение наполнителей может снизить величину усадки. Эпоксидные смолы демонстрируют усадку около 3%, у полиэфирных и эпоксивинилэфирных смол усадка составляет 6–7% . После введения отвердителя эпоксидные смолы имеют каталитическую стабильность около 7 часов. И, в любом случае, меньше 24 часов даже в небольшой массе. Каталитическая стабильность большинства полиэфирных и эпоксивинилэфирных смол, используемых для релайнинга, составляет 48 часов и более. Выделение тепла в ходе экзотермической реакции в эпоксидных смолах в основном происходит до момента желатенизации, против полиэфирных и эпоксивинилэфирных, у которых это происходит после. Выделение тепла до желатенизации делает эпоксидные смолы очень чувствительными к объёму (массе) реакционной смеси. Большая масса эпоксидной смолы не может эффективно рассеивать тепло от экзотермической реакции, температура растёт и стабильность снижается. Чувствительность к массе реакционной смеси у эпоксидных смол ограничивает размер или длину рукава, который может быть пропитан и установлен без значительного риска преждевременной желатинизации и потери рукава. Время хранения предварительно пропитанного эпоксидной смолой рукава лимитировано из-за низкой стабильности смолы. Часто, для снижения рисков, сама пропитка осуществляется прямо на строительной площадке.

Ослабление запаха Одной из основных проблем, связанных с применением стиролсодержащих смол, является запах стирола, который может попасть в атмосферу в процессе отверждения или установки рукава. Стирол обладает чрезвычайно низким порогом чувствительности запаха, большинство людей могут ощутить его даже при количестве 0, 5 частей на 1 миллион. Были случаи, когда незначительные количества стирола, ниже уровня каких-либо опасных загрязняющих атмосферу соединений, попадали в дома или бизнес-центры при ремонте дренажных или канализационных труб методом релайнинга. По этой причине существуют нормативные акты, согласно которым в некоторых случаях стиролсодержащие смолы запрещено использовать. Для удовлетворения этих требований исполнители работ релайнинга используют эпоксидные смолы или полиэфирные или эпоксивинилэфирные смолы, содержащие иной мономер вместо стирола. Эпоксидные смолы обычно имеют очень низкий уровень запаха и не должны вызывать какие-либо проблемы при их применении в релайнинге. При использовании реактивного мономера вместо стирола, выбор этого мономера влияет на возможность снижения выделения запаха в процессе отверждения и установки рукава. Способность реактивного мономера выделять запах, который может быть замечен, зависит от его давления пара, температуры кипения и порога чувствительности к его запаху. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Материалы Таблица 2. Порог запаха, частей на миллион

Давление пара, мм ртутного столба

Температура кипения, °С

0,32

145

Стирол

10–60

1,1*

168

Третичный бутил стирол

Винилтолуол

Не доступно

0,18*

219

Диаллилфталат

Не доступно

0,0002**

329

Триметилолпропал триакрилат

Не доступно

0,000005**

381

113

117

105

Температура тепловой деформации, °С * Измерено при 20°С

**Измерено при 25°С

Чем ниже порог чувствительности к запаху, тем ниже концентрация в воздухе, достаточная для обнаружения его человеком. Чем ниже давление пара и выше температура кипения мономера, тем ниже шанс, что мономер выделится в атмосферу. Давление пара жидкости — это равновесное давление пара над поверхностью жидкости в закрытом объёме. Температура кипения — это температура, при которой давление пара равно атмосферному давлению. Жидкости с низким давлением пара, а затем жидкости с высокой температурой кипения с трудом испаряются в атмосферу.

Смолы без выделения летучих или опасных соединений Летучие органические соединения (VOC по английски) определяются различными государственными органами разных стран по-разному. Агентство по Защите Окружающей Среды в США определяет VOC, как «любое соединение углерода, за исключением окиси углерода, двуокиси углерода, угольной кислоты, металлических карбидов и карбонатов и карбоната аммония, которое участвует в атмосферных фотохимических реакциях, за исключением тех, которые указаны данным агентством, как обладающие незначительной фотохимической реакционностью». Агентство по Защите Окружающей Среды в Канаде определяет VOC, как «любой VOC, который участвует в атмосферных фотохимических реакциях» со списком исключенных соединений. Европейский Союз в целом определяет VOC, как органическое соединение, имеющее начальной точкой кипения менее или равную 250°С, измеренную при стандартном атмосферном давлении 101,3 кПа. На основании определения температуры кипения VOC, химические соединения, указанные в таблице 2 — стирол, винилтолуол и третичный бутиловый стирол — являются VOC. В то же время, как диаллилфталат и триметилолпропантриакрилат ими не являются. В Законе О Чистом Воздухе с поправками от 1990 года перечислены 187 веществ названные, как Опасные Загрязнители Воздуха (поанглийски HAP), которые описаны, как «те загрязняющие вещества, которые вызывают или могут вызвать рак или другие серьёзные последствия для здоровья, такие как репродуктивные эффекты или врождённые дефекты, или неблагоприятные экологические последствия». Из веществ, указанных в

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

таблице 2, только стирол относится к HAP. Эпоксидные смолы, используемые в релайнинге, не относятся к VOC или HAP. В тех случаях, когда в релайнинге запрещено использовать HAP, содержащие смолы, тогда запрещены и стиролсодержащие смолы, но можно использовать эпоксидные смолы или смолы с иным мономером, не стиролом. В тех же случаях, когда запрещены и VOC и HAP, производители ограничены в применении смол, в которых применяется реактивный мономер с температурой кипения выше 250°С — температура определена на основе определений VOC. Закон США о безопасности питьевой воды NSF/ ANSI 61 это стандарт, который «устанавливает минимальные требования влияния на здоровье химических загрязнений и примесей, которые косвенно попали в питьевую воду из продуктов, компонентов и материалов, используемых в системах питьевого водоснабжения». Все компоненты, контактирующие с питьевой водой, включая отверждённый рукав, используемый в релайнинге для ремонта трубы, обязаны быть протестированы на безопасность организацией NSF или иным аккредитованным органом. Стиролсодержащие смолы для контакта с питьевой водой в методе релайнинга, согласно NSF/ANSI 61 должны быть 100% отверждёнными, чтобы соответствовать нормативу 0,1 массовая доля стирола на 1 миллион долей. Для такого требования отремонтированная труба должна пройти постотверждение. В релайнинге, где тепло идёт изнутри трубы сквозь рукав, добиться уровня отверждения в 100% крайне сложно. Эпоксидные смолы, используемые в релайнинге могут соответствовать стандарту NSF/ANSI 61, также как и некоторые эпоксивинилэфирные смолы, содержащие альтернативный стиролу мономер. Важно отметить, что такие смолы не должны содержать в своей рецептуре соединений, способных выделиться из уже отверждённого рукава в питьевую воду.

Цена Стирол на настоящий момент, наиболее массово используемый реактивный мономер при производстве полиэфирных и эпоксивинилэфирных смол, дающий наилучшее соотношение механических свойств и переработываемости. В связи с объёмами производства стирола — более 50 миллиардов фунтов в год — является наиболее экономичным реактивным мономером.

Материалы Винилтолуол является максимально близким к стиролу с точки зрения качественных характеристик и его стоимости. Объём производства винилтолуолоа составляет небольшую долю от объёма стирола, и цена на виниллтолуол значительно выше, чем на стирол. Смолы на основе этого мономера на 50 и более % дороже стиролсодержащих смол. Другие варианты реактивных мономеров ещё дороже. Некоторые альтернативные реактивные мономеры требуют применения более дорогих винилэфирных смол (по сравнению с полиэфирными), чтобы получить необходимые для метода релайнинга механические характеристики. Смолы, изготовленные на основе иных мономеров, не винилтолуола, могут стоить в 3-4 и более раз выше, чем стиролсодержащие смолы.

Бесстирольный релайнинг — примеры применения В Торонто необходимо было отремонтировать около 200 метров труб ливневой канализации и отводов, проложенных под полем для гольфа. Стоки из данной трубы впадали в реку Дон, которая, в свою очередь, впадала в озеро Онтарио. Диаметр труб, нуждавшихся в ремонте, составлял от 750 до 1200 мм. Отказ одной из секций трубы диаметром 750 мм привёл к затоплению жилого здания и поля для гольфа. Инспекция компании CCTV показала, что вся труба имела следы ржавчины и разрушения, что послужило причиной утечки и могло привести к полному разрушению трубы. Компания Capital Sewer Services, INC., of Hamilton, Ontario заключила контракт на ремонт трубы методом релайнинга. Поскольку ливневые стоки из трубы впадали в реку, город Торонто одобрил применение бесстирольной, не содержащей VOC соединений, эпоксивинилэфирной смолы. Ремонт трубы стал частью пилотной программы Торонто по снижению эмиссии VOC соединений. Войлочный рукав был поставлен компанией National Liner LLC и пропитан на заводе Capitol Sewer. Затем пропитанный рукав в фурах-холодильниках был поставлен на строительную площадку. В результате, по окончании работ, был получен новый бесшовный внутренний слой, отличающийся высокой долговечностью и химостойкостью с нулевой эмиссией VOC соединений в процессе пропитки и отверждения.

Выводы В большинстве случаев при применении метода релайнинга для ремонта трубы, используются стиролсодержащие полиэфирные и эпоксивинилэфирные смолы. Эти смолы доказали, что они безопасны, надёжны и идеально подходят для релайнинга. Существуют ситуации или требования заказчика, которые исключают возможность использования стиролсодержащих смол. В этих случаях нужно использовать альтернативные смолы. Винилтолуол наиболее экономичная альтернатива

стиролу, и смолы на его основе демонстрируют максимально близкие характеристики и качество, по сравнению со стиролсодержащими. С более высоким порогом запаха, более высокой температурой кипения и с более низким давлением пара эти смолы больше подходят к применению в случае, если стиролсодержащие смолы запрещены по причине запаха. Однако винилтолуол хотя и не НАР соединение, но относится к VOC, а, следовательно, не подходит к применению, если есть контакт с питьевой водой. Есть альтернативные реактивные мономеры, способные заменить стирол и не относящиеся к НАР или VOC соединениям. Некоторые из них успешно прошли испытание на соответствие стандарту NSF/ANSI 61. Выбирая замену стиролу и подбирая смолу необходимо обращать внимание на механические и химостойкие требования для конкретного ремонта методом релайнинга. Альтернативный мономер и его комбинация со смолой должны хорошо перерабатываться методом релайнинга, качественно отверждаться и не иметь проблем при контакте с водой. Альтернативные мономеры значительно дороже стирола и смолы на их основе также дороже стиролсодержащих. Эпоксидные смолы могут заменить стиролсодержащие полиэфирные или эпоксивинилэфирные смолы. Эпоксидные смолы имеют меньше проблем с запахом, чем стиролсодержащие и они не НАР и не VOC, они могут применяться в релайнинге. Некоторые эпоксидные смолы одобрены по стандарту NSF/ANSI 61. Использование эпоксидных смол в релайнинге может быть лимитировано по причине их низкой стабильности и чувствительности к объёму. Эпоксидные смолы для релайнинга также значительно дороже стиролсодержащих полиэфирных и эпоксивинилэфирных смол. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

www.scottbader.com/adhesives

Ведущий производитель кузовов автобусов, компания Busmark 2000 Group, применяет адгезивы Crestabond® для повышения качества продукции, эффективности производства и снижения веса готовых продуктов компания Busmark 2000 Group (Южная Африка)

Применение адгезивов Crestabond®

Ведущий производитель кузовов автобусов, ремонтное предприятие и поставщик запчастей в Южной Африке со штатом более 500 специалистов. Компания, основанная в 1973 году, состоит из следующих четырех подразделений: • Busmark 2000: Поставляет на рынок новые и подержанные автобусы, в том числе CAIO и Busaf • Cadcor: Производитель кузовов автобусов • Busmex: Организация по ремонту и модернизации • CAIO Buses Africa: Мелкоузловая и полная сборка автобусов, а также импорт междугородных автобусов.

CRESTABOND® M1-20

Компании Cadcor и Busmex производят широкий ассортимент внутренних и наружных элементов автобусов из армированного стеклопластика (передние и задние своды потолка, кузовные панели, потолочные секции, напольное покрытие, запирающиеся ящики, багажные полки и оконные рамы). В число их OEM-клиентов входят следующие компании: HINO Trucks SA, ISUZU Trucks SA, Iveco, MAN Truck & Bus, VW, Mercedes Benz SA, UD Trucks SA, Scania, VDL Bus & Coach и Volvo SA.

Для повышения эффективности производства адгезивы Crestabond были успешно опробованы при соединении различных стеклопластиковых и металлических деталей. Компания искала продукт, который бы подходил для использования в условиях рабочего цеха, позволял избежать применения механических крепежей и значительно повысил скорость производства. Применение • Использование адгезива Crestabond M1-20 для скрепления деталей из армированного стеклопластика и мягкой/нержавеющей стали. • Из процедуры сборки было исключено использование механических крепежей, вместо которых стал использоваться адгезив Crestabond. • Для более точного нанесения адгезива используются ручные и пневматические пистолеты с 400 мл картриджами, благодаря чему достигается гибкость производства. • Передние и задние своды потолка и наружные боковые панели из армированного стеклопластика для автобусов Mercedes Benz.

На протяжении многих лет компания Scott Bader Pty была основным поставщиком сырья для Busmark. Они значительно переработали конструкцию композитных деталей для получения возможности применения структурных адгезивов и использования всех преимуществ благодаря более экономичному методу изготовления.

Свойства • Отличная прочность склеивания достигается при минимальной обработке поверхности детали из армированного стеклопластика и нержавеющей стали. • Эластичность структурных адгезивов обеспечивает отличную износостойкость и ударопрочность изделий. • Благодаря большему рабочему времени адгезив M1-20 подходит для различных целей.

отзыв клиента

преимущества

Продукция Scott Bader, ее надежное качество и клиентская поддержка сыграли важную роль в техническом развитии компании Busmark 2000 в области производства и ремонта кузовных деталей автобусов. Это можно заметить по значительному улучшению качества продукции, эффективности производства и общему времени производственного цикла. Практичная поддержка клиентов компанией Scott Bader и рекомендации их специалистов помогли компании Busmark 2000 с уверенностью внедрить более совершенные методы производства деталей из композитных материалов, такие как адгезивная фиксация, благодаря чему сегодня наша компания занимает лидирующую позицию на автобусном рынке в Южной Африке.

• Снижение веса изделий благодаря усовершенствованному и более гибкому производственному процессу • Повышение производительности более чем на 15% благодаря уменьшению времени сборки • Необходимость минимальной обработки поверхности деталей для достижения превосходной прочности склеивания • Точное нанесение адгезива с помощью ручных и пневматических пистолетов • Один адгезив повышает производительность и позволяет склеивать самые разные материалы • Технология разработана и полностью поддерживается компанией Scott Bader • Адгезив превосходит по эксплуатационным характеристикам другие аналогичные продукты

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

www.scottbader.com

Комфортабельные кресла для китайских высокоскоростных поездов производства компании Shanghai Cedar Composites Co. Ltd компания Shanghai Cedar Composites Co. Ltd (ШАНХАЙ, КИТАЙ) Основанная в 2006 году компания Shanghai Cedar Composites Technology Co. разрабатывает и производит композитные изделия для спортивного досуга, медицинского оборудования и транспорта.

Применение смол Crestapol® Crestapol® 1212 Сфера применения: комфортабельные кресла для китайских высокоскоростных поездов Стандарт пожаробезопасности: Немецкие стандарты DIN 5510, S4/SR2/ST2 Содержание тригидрата алюминия: 100 частей ON904 Производственный процесс: Литьевое прессование с помощью вакуума Конструкция пресс-формы: Это кресло имеет очень сложную конструкцию и состоит из 3 элементов, для изготовления которых требуется несколько оформляющих вставок.

преимущества • Низкое дымовыделение и токсичность при горении • Соответствие самым строгим мировым нормам пожарной безопасности стандартов M1/F0, HL2,S4/ SR2/ST2 • Чрезвычайно низкая вязкость • Идеально подходит для вакуумной инфузии, а также для использования в системах селективного литьевого прессования • Подходит для использования с различными армирующими добавками, от традиционно применяющегося стекла до кевлара и углерода • Представляет собой огнестойкие системы высочайшего качества для транспортной, строительной и железнодорожной отрасли

отзыв клиента Мы очень довольны смолой Crestapol® 1212, поскольку ее можно использовать при литье в закрытые формы. Благодаря ее быстрому отверждению производственный цикл значительно ускоряется. Мы пробовали использовать смолу DSM 9001 FR (ненасыщенную полиэфирную смолу, модифицированную метилметакрилатом) для отлива этих деталей, но она имела плохие механические свойства, легко трескалась и имела большее время отверждения. Смола Crestapol® 1212, напротив, очень жесткая даже при высоком содержании тригидрата алюминия и обладает очень хорошими механическими свойствами.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Материалы

знаменитый, проверенный, надёжный

ПОЛОЖИТЕСЬ НА НАС В ВОПРОСАХ СКЛЕИВАНИЯ Клеевые системы ARALDITE широко известны Потребителям уже несколько десятилетий. Более того, за это время, применяя материалы HUNTSMAN в своем производстве, эти Потребители сами стали также широко известны по всему миру. Выбирая структурные клеевые продукты этого Производителя, Потребитель получает уверенность в долговременном соединении практически любых субстратов (или их сочетаний) с конструкционной прочностью. Методы структурного склеивания играют ключевую роль в современной промышленной сборке. Особенно это касается новых, композитно-полимерных материалов, монтаж которых зачастую невозможен классическими видами соединений (сварка, пайка, разборно/ неразборные механические соединения). Более того, прослеживается явное увеличение доли их применения во всех производственных сферах. Рынок требует лёгких и прочных видов монтажа и соединений, клеевые решения максимально близко подходят для этого: всё чаще и чаще Потребитель выбирает промышлен-

ные адгезивы, как лучший вариант для реализации комплексных задач при проектировании. Основываясь на более чем 60-летнем наследии пионеров в области высокоэффективных адгезивных технологий, HUNTSMAN разработал широкий диапазон клеев для обеспечения решения спектра вопросов, с которыми инженеры ежедневно сталкиваются в процессе проектирования. В основе этих решений лежат три основные химические системы — эпоксидная (EP), полиуретановая (PU), метилметакрилатная (MMA). Все они объединены под брендом Araldite® и обеспечивают превосходные результаты для структурного монтажа пластмасс, металлов, композиционных материалов и других поверхностей. МЫ ПОСТАВЛЯЕМ БОЛЬШЕ, ЧЕМ ПРОСТО ПРОДУКТЫ Ноу-хау и многолетний опыт Производителя, как всемирно известной команды экспертов в области адгезивных технологий — это гарантия наиболее подходящих рекомендаций для любой клеевой задачи. Кроме того, это также: 1

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Компания HUNTSMAN ADVANCED MATERIALS один из известных производителей готовых специализированных решений в области композитных полимеров. Особое место в ассортименте Производителя занимают структурные клеевые композиции под брендом ARALDITE.

www.huntsman.com/advanced_materials www.korsil.ru

Материалы

• техническая поддержка для каждого отдельно взятого применения, • оперативные рекомендации под конкретные требования проекта, • снижение производственных и финансовых затрат за счёт сокращения времени процесса, • улучшение качества и долговечности Ваших конечных изделий за счёт улучшения их физико-механических свойств, эстетики внешнего вида, стойкости к внешним воздействиям, • оперативное удовлетворение потребностей в клеевых материалах. СИЛА В СКЛЕИВАНИИ Наиболее востребованные клеевые решения структурированы Производителем в виде брошюры, ознакомиться с которой можно как на сайте Производителя1, так и на электронном ресурсе официального дистрибьютора HUNTSMAN в России, компании КОРСИЛ ТРЕЙД2. В этой брошюре можно найти следующие клеевые материалы: • Адгезивы с долгим временем жизни, для удобства работы с большими площадями, и клеевые составы с коротким циклом отверждения, для обеспечения быстрого и прочного монтажа небольших соединений. • Клеевые составы, способные отклеиваться только от определённого воздействия. • Адгезивы, устойчивые к высокой температуре, воздействию воды и химических веществ. • Жидкие клеи, а также тиксотропные клеи (в виде пасты), для заполнения швов или вертикального нанесения.

Ориентируясь на физико-химические свойства адгезивов, можно выбрать жёсткий, наполненный клеевой состав для твёрдых оснований или с определённой степенью эластичности для компенсации тепловых расширений разнородных субстратов, а также клей с оптимальным сочетанием упругости и прочности, что позволит применить его в задачах с ударными и динамическими нагрузками. Клеевые материалы имеют различные фасовки: начиная от картриджей различных объёмов. В качестве промежуточной упаковки, мы можем предложить банки и вёдра. Для значительных производственных потребностей материалы фасуются в бочки и контейнеры. Данный диапазон адгезивов постоянно дополняется новыми клеевыми системами с учётом новейших требований инновационного дизайна, а также увеличения доли клеевых технологий в общем объёме производств. Если Ваша задача является инновационной и требует особых подходов и материалов, то лабораториям Производителя под силу разработать клеевой состав строго под требования Вашей задачи. Для этого Вам нужно только чётко сформулировать технические требования. РАЗНООБРАЗИЕ КАК ПРЕИМУЩЕСТВО Каждая из указанных выше систем обладает набором ключевых свойств. Эпоксидные: • Превосходная адгезия к металлам и термореактивным композитам • Высокая жёсткость и прочность КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Материалы Отсутствие текучести в отверждённом состоянии Высокая усталостная прочность Высокая теплостойкость Превосходная стойкость к химическим реагентам Долговечная надёжность.

Полиуретановые: • Превосходная адгезия к большинству композитных материалов • Хорошая адгезия к металлам • Широкий диапазон механических свойств: от эластичного до жёсткого • Высокая усталостная прочность • Долговечная надёжность. Метилметакрилатные: • Превосходная адгезия к металлам, термореактивным композитам и большинству видов пластика • Минимальная подготовка поверхностей перед склеиванием вплоть до её отсутствия • Высокая прочность в сочетании с высокой жёсткостью • Высокая усталостная прочность • Долговечная надёжность • Короткое время склеивания, вплоть до минимальных значений (быстрый и прочный монтаж).

Эпоксиды Полиуретаны Метакрилаты

Модуль упругости / прочность

• • • • •

Удлинение на разрыв

Вот уже много лет материалы HUNTSMAN представлены в России благодаря компании КОРСИЛ ТРЕЙД. Наши потребители — это как известные компании, так и предприятия, которые только пробуют свои силы в реализации проектов с применением клеевых технологий. Также немалую долю составляют Заказчики ищущие, в силу возросших требований к выпускаемым изделиям, более совершенные адгезивы. Мы помогаем, и у нас они находят искомое. Приходите, мы поможем и Вам!

Материалы

Модельные пасты RAKU-TOOL® от RAMPF Tooling Solutions

Янович Александр «СКМ Полимер» www.skm-polymer.ru

Производство крупногабаритной оснастки всегда требует высочайшего качества материалов и точнейшего соблюдения технологий. Немецкая компания RAMPF Tooling Solutions — мировой лидер в области разработок новых и самых современных продуктов для изготовления оснастки, представляет свою линейку эпоксидных модельных паст RAKU-TOOL Close Contour Pastes. Технология нанесения автоматических эпоксидных модельных паст имеет ряд существенных преимуществ перед традиционными методами производства оснастки: • простота и скорость работы: паста легко наносится при помощи специальной смешивающей установки, которая обеспечивает правильную и точную пропорцию смешивания компонентов. • большой выбор материалов для конструкционной поддержки — паста может наноситься практически на любой материал: модельные плиты, полистирол, пенопласт, дерево, алюминий. Вне зависимости от выбранного материала, паста имеет прекрасную адгезию с основой. • сокращение затрат и времени на производство: механическая обработка и отход материала сводятся к минимуму, поверхность не имеет швов, которые необходимо дополнительно дорабатывать. Эпоксидные пасты имеют ряд больших преимуществ перед полиуретановыми. Полиуретановые пасты отличаются нестабильностью при транспортировке, хранении и использовании материала. Изоцианат, являющийся отвердителем для полиуретановых смол, вступает в реакцию с влагой, что приводит к образованию воздушных пузырей и может заблокировать установку для нанесения. Кроме того, это приведёт к образованию пузырей на поверхности оснастки после отверждения. В случае нанесения пасты на уже отверждённую часть (метод создания оснастки путём нанесения пасты в несколько слоев, чтобы избежать усадки), полиуретановая паста имеет посредственную адгезию между слоями. Также при нанесении полиуретановая паста не обеспечивает надёжной фиксации на вертикальных и, особенно, на отвесных поверхностях. Кроме того, самый большой недостаток ис-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Материалы Характеристики основных видов модельных паст RAKU-TOOL: RAKU-TOOL®

единица измерения

Цвет Плотность

г/см3

Твёрдость по шору d

CP-6050 R CP-6050 H

CP-6070 R CP-6070 H

CP-6070 R CP-6072 H

CP-6080 R CP-6080 H

CP-6100 R CP-6100 H

Бежевый

Коричневый

Серый

Голубой

0.5

0,75

0,85

1,3

45–50

55–60

65–70

85–90

Коэффициент Теплового расширения

10-6K -1

75–80

70–75

65–70

35–40

Температура тепловой деформации

°C

60–65

70–75

Температура стеклования

°C

70–75

N/A

70–75

Компрессионная прочность

МПa

10–15

18–20

13–18

35–40

110–120

Компрессионный модуль

МПa

450–500

900–1000

600–800

2500–3000

6500–7500

Прочность на изгиб

МПa

10–15

16–18

13–18

18–23

60–70

Модуль упругости

МПa

480–530

800–900

600–800

2300–2800

6500–7500

Толщина слоя

мм

Обработка после (при 25°c)

час

пользования полиуретановой пасты состоит в том, что при каждом выключении и последующем включении установки в процессе работы, нарушаются пропорции смешивания компонентов, вследствие чего изменяются физические и механические свойства наносимого материала. Одна из последних новинок в линейке — паста RAKU-TOOL CP-6131. Этот материал использовался для производства тестовой оснастки под препрег, для производства автомобильного капота. После проведения постотверждения, паста имеет термоустойчивость до 170°C, позволяя создавать оснастку для препрегов с высочайшими механическими свойствами. Применение этой пасты позволяет создавать матрицы для прямого формования препрегов и сократить время производства (не требуется создание оригинальной модели). Не требуется применение каких-либо порозаполнителей — за счёт высокой плотности поверхность материала ровная и гладкая, может подвергаться полировке. Нагрев распределяется быстро и ровно по всей оснастке, без какихлибо ограничений в сложности геометрии оснастки. На сегодняшний момент аналогов этому материалу не существует. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Материалы

Мы приглашаем Вас посетить производственный центр компании RAMPF Tooling Solutions в Графенберге (Германия), где Вы сможете лично убедиться в преимуществах применения эпоксидных модельных паст, увидеть весь процесс применения паст, прояснить все вопросы по технологии, увидеть последние разработки в области производства композитной оснастки, познакомиться с примерами использования модельных паст в различных сферах производства. Детальную информацию о представленных в статье продуктах и других материалах Вы можете получить у наших специалистов по телефону: +7 (495) 508-37-18 или по электронной почте: info@skm-polymer.ru

Оборудование

Режущий инструмент GARANT для обработки композитных материалов В настоящее время все более широкое применение в различных отраслях промышленности находят композитные материалы. Это объясняется ужесточением требований к прочности, легкости конструкций, их устойчивости к коррозии, а также к продолжительности срока службы. Пластики, армированные углеродным волокном, применяются в первую очередь в авиационной промышленности (например, для вертикального оперения, распорок, аэродинамических тормозных устройств) или в машиностроении, где выдвигаются такие требования, как пониженная инерция массы или оптимальная демпфирующая способность (динамические компоненты машинного оборудования). Другой областью применения этих материалов является спорт и сфера досуга (например, они используются при изготовлении теннисных ракеток, досок для сёрфинга, велосипедных рам). К инструменту для механической обработки пластиков и композитных материалов, например стеклопластика, углепластика, сэндвич-панелей, предъявляются высокие и разнообразные требования. В процессе обработки этих материалов, производители сталкиваются с такими проблемами как расслоение, перегрев, образование заусенцев, абразивный износ режущего инструмента. При работе с композитными материалами, приходится учитывать свойства всех компонентов, входящих в состав. Например, если выбрать слишком большую скорость резания, связующие смолы расплавятся и налипнут на режущую кромку, а при более низкой скорости резания не произойдет разрезания армирующих волокон. Кроме того, при сверлении, материал очень легко расслаивается, и образуются заусенцы. Для обработки композитных материалов, следует использовать специальные инструментальные материалы, обладающие высокой устойчивостью к абразивному износу. К таким материалам наряду с твёрдыми сплавами (сорт K) относятся кубический нитрид

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

бора (КНБ) и поликристаллические алмазы (PKD). Альтернативу инструментам с режущими кромками из поликристаллических алмазов, с их сравнительно высокой стоимостью, представляют твердосплавные инструменты с алмазным покрытием. Компания Hoffmann Group, европейский лидер в области комплексных поставок профессионального инструмента, совместно с ведущим инженерным центром Германии институтом им. Фраунхофера IWU на протяжении последних лет интенсивно занималась изучением новых материалов и разработкой методов их обработки. Благодаря этому сотрудничеству был разработан целый ряд специализированных высокопроизводительных режущих инструментов GARANT. На сегодняшний день Hoffmann Group предлагает широкий ассортимент специальных фрез и сверл GARANT для обработки пластиков и композитных материалов. В данную линейку инструмента входят как инструменты из твердого сплава с алмазным покрытием, так и фрезы с поликристаллическим алмазом. Для черновой обработки можно использовать различные роутеры (арт. 209410‑209445*), данный тип инструмента имеет разнонаправленные зубья и в зависимости от конструкции может удалять стружку как вверх (правая спираль), так и вниз (левая спираль) (Рисунок 1). Чистой и точной кромки при резании углепластика можно добиться, например, с помощью твердосплавной фрезы с алмазным покрытием GARANT (арт. 209515*).

Роутер с правой спиралью

Роутер с левой спиралью

Рисунок 1. Роутеры для обработки армированных пластмасс.

Оборудование Особая форма режущей кромки данной фрезы позволяет обрезать листовой углепластик или сэндвич-панель без образования заусенцев на нижней и верхней кромках. Расслоению материала препятствует специальная вогнутая форма режущей кромки (рисунок 2). Скорости резания при этом находятся в диапазоне от 150 до 350 м/мин, подача от 0,06 до 0,1 мм/зуб.

Для предотвращения расслоения при сверлении волокнистых композитных материалов рекомендуется использовать сверла с алмазным покрытием нового поколения (арт. 122512-122534*). Универсальные сверла и сверла для обработки металлов имеют слишком большой угол при вершине, что негативно сказывается на процессе сверления, так как режущие кромки сверла оказываются неспособны срезать волокна без образования заусенцев (рисунок 5). Сверла для композитов GARANT с углом при вершине 90° и специальной геометрией режущих кромок препятствуют расслоению материала.

Рисунок 2. Фреза 209515* препятствует расслоению материала.

Для обработки арамидных материалов, таких как кевлар, используются специальные фрезы с пилообразной режущей кромкой (арт. 209510*), которая позволяет эффективно разрывать арамидные волокна (рисунок 3). Скорость резания 110 м/мин. Особая геометрия этих фрез препятствует расслоению сплетенных волокон и стекловолокна.

Рисунок 3. Режущая часть фрезы для обработки арамидов.

Для обработки термопластичных материалов, таких как акрил, полиэтилен и подобные, разработаны специальные однозубые фрезы (арт. 209310-209315*) с правой и левой спиралью (рисунок 4), идеально подходящие для прорезки и контурного фрезерования пластмасс. Большие канавки обеспечивают беспрепятственный отвод стружки.

Угол при вершине 140° Угол при вершине 90°

Рисунок 5. Сверление волокнистых материалов.

Hoffmann Group, одна из немногих компаний на рынке, предлагает полную линейку инструмента для обработки различных типов композитных материалов и дает подробные рекомендации по выбору оптимальных режимов для их обработки. Получить подробную информацию об этих и многих других продуктах GARANT, а так же заказать уникальный каталог HOFFMANN GROUP можно, обратившись в центральный офис.

209310

209315

Рисунок 4. Однозубые фрезы с глубокими стружечными канавками и разнонаправленными спиралями.

ЗАО «Хоффманн Профессиональный Инструмент»: 193230, Санкт-Петербург пер. Челиева 13, БЦ «Мак Тауэр» Тел.: (812) 309- 11- 33, E-mail: info@hoffmann-group.ru Большой объем технической и маркетинговой информации доступен также на сайте www.hoffmann-group.com

* — артикулы по каталогу Hoffmann № 46 действует с 01.08.2015 по 31.07.2016

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Оборудование

В. И. Матвеев ЗАО НИИ Интроскопии МНПО «Спектр», Москва

Контрольнодиагностическое оборудование на международной выставке «КОМПОЗИТ – ЭКСПО 2016» 9-я Международная специализированная выставка КОМПОЗИТ–ЭКСПО 2016 состоялась в Москве 17–19 февраля в выставочном комплексе «Крокус Экспо». В мероприятии приняли участие более 120 российских и зарубежных компаний.

Список литературы 1. Матвеев В. И. Форум «Территория NDT — 2015». Мир измерений, №2, 2015, с.55-61. 2. Матвеев В. И. «ЭКСПО КОНТРОЛЬ — 2015». MEGATECH, №2-3, 2015, c.68-76. 3. Матвеев В. И., Клейзер П. Е. Дефектоскопия — 2015. Территория NDT, №4, 2015, с.14-19. 4. Клюев В. В., Матвеев В. И., Артемьев Б.В. Выставки «Testing&Control — 2015» и «NDT Russia – 2015». Приборы, №12, 2015, с.47-55.

Оборудование Неметаллические материалы: пластмассы, резина, полиуретан, композиты, — получают всё большее развитие и применение в авиационно-космической отрасли, судостроении, гражданском строительстве, на объектах ядерной и химической промышленности и т.д. Их использование в ряде случаев позволяет оптимально решать технологические проблемы, связанные с устранением коррозии, уменьшением веса, улучшением физико-механических свойств и т.п. На выставке российскими и иностранными компаниями достаточно полно были представлены инновационные технологии изготовления конструкций из современных композиционных материалов, производственное оборудование и образцы изделий. В качестве примера можно привести российскую компанию ОАО «ЦНИИСМ», показавшую стендовое входное устройство для испытаний турбореактивных двигателей, металлокомпозитный бак высокого давления, адаптер полезной нагрузки, спицы силового каркаса рефлектора космической антенны, а также возможности композитов в изделиях ОПК. При формировании материала в основе используются углеродные либо стекловолокна, пропитанные эпоксидным связующим. В других случаях применяют порошковые композиции для термореактивных пенопластов конструктивного назначения. А в последнее время осуществляются перспективные разработки с применением нанокомпозитов (АО «Ижевский электромеханический завод «Купол») для повышения прочности стеклопластиков, адгезионной прочности компаундов холодного отверждения, создания радиопоглощающих покрытий и материалов, а также реализации других многочисленных возможностей. В любом случае качество готовых изделий оценивают различными испытаниями и применением приборов неразрушающего контроля и технической диагностики, основанных на различных физических методах: радиационных (рентгеновских), акустических (ультразвуковых), электромагнитных, тепловых и оптических. Данные методы и приборы традиционно демонстрируются на ежегодных международных выставках контрольно-диагностического оборудования [1–4]. Естественно, ряд компаний предложили разнообразное контрольно-измерительное и диагностическое оборудование для использования в производственных технологических процессах и испытаниях конечной продукции. Так, компания МЕЛИТЭК представила целую линейку рентгеновских спектрометров и дифрактометров, оптико-эмиссионных спектрометров, анализаторов газов и элементов для проведения химического и структурного анализа. Например, новейший рентгенофлуоресцентный спектрометр S1 TITAN (в ручном исполнении) позволяет проводить быстрый и точный количественный анализ пластика, стекла и керамики при готовой калибровке типа Restricted Materials. Рентгеновские дифрактометры модели D2 PHASER решают задачу анализа структуры веществ. Данное оборудование (от фирмы Bruker Materials) является весьма надёжным и получило широкое признание. Всё большее распространение

находит материалография с использованием оптико-цифровых микроскопов, например, универсального инвертированного микроскопа GX71 (фирмы OLYMPUS) или электронных микроскопов, например, модели Verios (компании FEI). Востребованными остаются приборы измерения твёрдости материалов, в том числе композитов. Здесь компания МЕЛИТЭК предложила ряд модификаций классических твердомеров (от австрийской компании EMCOTEST) для стандартизированных измерений твёрдости по Роквеллу, Бринеллю, Виккерсу и Кнупу. В частности, вызвали интерес портативные твердомеры серии N4 для измерения твёрдости по Роквеллу. Компания MILLAB, в свою очередь, показала возможности новых образцов оборудования известной фирмы Agilent Technologies, например, ИКФурье спектрофотометра «Аджилент» Cary 630 (для измерения оптических свойств жидких составов) и двух моделей гелиевых течеискателей для точного контроля герметичности объектов из композиционных материалов. Большое внимание организаторы выставки уделили испытательному оборудованию. Компания МЕЛИТЭК (от швейцарской фирмы Walter+Bai AG) представила целый модельный ряд универсальных систем для испытания материалов: электромеханические и сервогидравлические испытательные машины, динамические многоцелевые испытательные системы, маятниковые копры, специальные испытательные машины, камеры для климатических испытаний и многое другое. Здесь же можно было увидеть высокочастотные резонансные испытательные системы RUMUL для усталостных испытаний. На стенде ООО «ЭКСИТОН ТЕСТ» можно было ознакомиться с испытательными системами мировых производителей: это универсальные электромеханические или гидравлические машины с комплексным программным обеспечением HORIZON и новые современные видеоэкстензометры для бесконтактного измерения деформации образцов от компании Tinius Olsen, а также машины для испытания материалов на ползучесть, длительную прочность, релаксацию напряжения и деформации фирмы Applied Test Systems Inc. Такое разнообра-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Оборудование

зие испытательной техники позволяет выбрать оптимальные варианты для любых или специальных испытаний при особых условиях. Термический анализ полимеров приобретает всё большее значение при тестировании современных композиционных материалов и их составляющих. Известная компания NETZSCH предложила комплексное решение DSC 214 Polyma для дифференциальной сканирующей калориметрии, позволяющей точно и быстро определять чистоту материалов и фазовые переходы в твёрдых телах. Вызвали интерес современные технологии мониторинга отверждения полимеров путём измерения изменений в их диэлектрических свойствах. Прибор DEA 288 Epsilon позволяет точно определять параметры отверждения, контролируя изменения вязкости и степени отверждения термореактивных смол, клеёв, красок, композиционных и других видов полимеров и органических веществ с помощью измерения изменений в их диэлектрических свойствах. Часто полимеры достигают максимальных эксплуатационных характеристик благодаря смешиванию с активными добавками. Такие добавки служат для целенаправленной корректировки морфологии или архитектуры полимера. С помощью прибора DEA 288 Epsilon можно быстро и надёжно измерить эффективность ускорителей, ингибиторов, антиоксидантов, а также влияние наполнителей, что позволяет значительно сократить производственные затраты в процессе разработки новых материалов. Существенное развитие получила шерография при неразрушающем контроле композитных материалов. Российская компания NEVA TECHNOLOGY показала мобильную установку для демонстрации возможностей шерографии. Шерография — это разновидность интерферометрических методов неразрушающего контроля (методов дефектоскопии), с помощью которого внутренние разрушения или дефекты компонентов могут быть выявлены посредством измерения и анализа поверхностных деформаций. Деформации образуются как ответная реакция внутренней структуры на некоторую внешнюю незначительную нагрузку. Совмещая полученные изображения объекта (например, сотовой конструкции) в ненагруженном состоянии с изображением в нагруженном состоянии, можно определить изменение любой заданной точки изображения. При субмикронной чувствительности даже сравнительно невысокая нагрузка

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

компонента (нагрев лампой накаливания в течение 1-2 секунд) приводит к однозначным результатам измерений при проведении неразрушающего контроля объекта. Данные системы позволяют своевременно обнаруживать такие дефекты материала, как нарушения сцепления, расслоения, воздушные пу-

Оборудование зыри, пористость, замятия заполнителя или включения инородных частиц. Ещё одним важным направлением диагностики материалов и конструкций является применение оптоволоконных систем высокоточных измерений, которые демонстрировались на стендах двух компаний: NEVA TECHNOLOGY и ФГУП «ВИАМ». Чувствительным элементом оптоволоконных датчиков является оптическая решётка Брэгга. При прохождении света по оптоволокну происходит его частичное отражение от неоднородностей в сердечнике оптоволокна, то есть от Брэгговской решётки. Длина волны отражённого света кратна периоду неоднородностей в решётке. При деформации оптоволоконного датчика деформируется решётка Брэгга, изменяя период неоднородностей в решётке и, как следствие, изменяется отражённая длина волны датчика. По величине изменения отражённой длины волны определяется величина относительной деформации. Из множества примеров практического применения можно назвать мониторинг нагрузок в реальном режиме времени и контроль формы крыльев самолёта в режиме полёта. Компания ООО «Совтест АТЕ» (г. Курск) представила оборудование для измерений и неразрушающего контроля в виде стереомикроскопов, цифровых и промышленных микроскопов для проведения оптического контроля изделий из композиционных материалов. Цифровой микроскоп ShuttlePixP-400R (Япония, Nikon) позволяет получать высокое разрешение увеличенных изображений, а также захват изображений с расширенной глубиной фокуса. Кроме того, вызвали интерес системы рентгеноскопии и компьютерной томографии промышленного применения серии XT H Nikon. В связи с этим в компании «Совтест АТЕ» создан Центр технологий неразрушающего контроля, одним из направлений которого стала 4D-томография. В отличие от традиционной компьютерной томографии, где образец должен находиться в статическом состоянии, на образец оказываются различные воздействия с помощью специальной оснастки. Данная технология 4D-томографии позволяет воздействовать на образец, не повреждая его. Таким образом, становится возможным исследование процесса изменения материалов образца во времени. Определённый интерес у посетителей выставки вызвал чешский портативный прибор ATLAS F-11 (фирма VÚTS, a.s.), предназначенный для динамичного измерения и регулирования тягового усилия утка, основы и нити при производстве нитей и тканей разного назначения, что лежит в начале процесса изготовления большинства композиционных материалов. Выставка показала перспективу и возможности развития производства современных композиционных материалов с целью их более широкого применения во всех отраслях промышленности.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Применение

Лысенко А. А. Заведующий кафедрой наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов им. А.И. Меоса

Dots — новый способ светового оформления и дизайна

Точки — звёзды на ночном небе, светящийся планктон в Средиземноморском прибое, светлячки в папоротнике. Это сказочные огоньки ёлочной гирлянды на Рождество и отметки новых этапов жизни!

Применение

Исторически кафедра «Наноструктурных волокнистых и композиционных материалов» СПГУТД* занимается световым дизайном. Развитие пришло с работами таких наших выпускников, как Иван Цибук и Юлия Фёдорова, которые благодаря светопроводящим тканям и исследованиям в области композиционных материалов освоили процессы каталитической очистки водных растворов и технологии дизайнерских панелей в строительных материалах. Более года назад в ходе научного исследования зародилась идея заменить светооптическое волокно на что-то более дешёвое и простое в использовании, чтобы каждый мог создавать световые изображения без подготовки или специальных приспособлений. Новый виток в светописи и светопроводящих материалах произошёл благодаря изобретению Dots (читается: дотц, в переводе с англ. — точки). Это новое поколение световодов, изготовленных из прочного термопластика — поликарбоната. Этот материал очень твёрдый и в то же время абсолютно прозрачный. Заострённая форма позволяет с лёгкостью втыкать Dots в большинство материалов, а специальные насечки удерживают их в нём. Любая ткань, холст, бумага, картон, мебель, подвесной потолок и даже гипсокартон или дерево могут стать поверхностью для вашего самовыражения. * Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Применение

Зачастую Dots можно воткнуть рукой (в зависимости от материала) или воспользоваться шилом. Затем добавить подсветку с обратной стороны, чтобы создать светящийся узор. Поднаторели? Украсьте искусственный камень при помощи Dots, установите в него водонепроницаемую лампу и удивляйте друзей ландшафтным дизайном! Создатели Dots рассчитывают запустить коммерческое производство комплектов, содержащих прозрачные «гвозди» трёх диаметров, и представить на сайте бесплатные тематические шаблоны, которые можно скачать и распечатать, чтобы с их помощью создать световую мозаику или просто «дотзаику», как называют её авторы проекта. По их замыслу, каждый сможет познакомиться с созвездиями, воспользовавшись шаблонами серии «Зодиаки». Эта версия идеальна для начинающих, более того, её можно раскрашивать карандашами, фломастерами и красками. Размер изображения 10х15 см. Изучайте географию, скачав «Карты» 15х20 см (24 области России или одна из 50 стран мира). А пока подумайте, как ещё можно использовать Dots в повседневной жизни? Вот несколько примеров от команды проекта Dots. Ну а для подсветки ваших работ можно воспользоваться любым источником света, либо одним из специально разработанных светодиодных наборов LEDPACK. Последний представляет собой светодиодную водо-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

защищённую ленту с выключателем на шнуре и разъёмом USB, дополненную зарядным устройством. Возможности по внедрению Dots в жизнь бескрайни, и приведённые примеры лишь малая часть того, как их можно использовать в обучении и дизайне, в домашних условиях или для работы. С того момента, как зародилась идея Dots прошло больше года. Это время не прошло даром. Разработчики испробовали разные варианты промышленного дизайна и различные материалы, чтобы объединить лучшие свойства гвоздей и светопроводников в одном продукте. Сейчас они находятся в поиске инвесторов и расширяют области применения своего детища. По словам команды «этот проект лишь первый шаг на пути к созданию абсолютно новых продуктов для детей и взрослых». А мы искренне надеемся, что скоро увидим этот проект на Бумстартере. Ведь их девиз звучит так: «Присоединяйтесь, и да прибудут с вами Dots!».

Применение

Негматуллаев С. Х., академик НИИ Сейсмологии и сейсмостойкого строительства Оснос С. П., д.т.н., «Basalt Fiber Materials Technology Development» Степанова В. Ф., д.т.н., НИИ Бетона и Железобетона

Арматура базальтопластиковая: характеристики, производство, применение Список литературы 1. Оснос М. С. Оснос С. П. Базальтовое непрерывное волокно — вчера, сегодня и завтра. Развитие технологий и оборудования, промышленных производств и сбыта. «Композитный мир» №2. 2015. с. 24–29. См. также раздел «Статьи» сайта basaltm.com 2. 99794 UA «Способ производства композитной арматуры и устройство для его осуществления». Оснос С. П., Оснос М. С. 3. Арматура неметаллическая композитная периодического профиля. ТУ 5769 – 248 – 35354501 – 2007. Научно Исследовательский, Проектно-Конструкторский и Технологический Институт Бетона и Железобетона (НИИЖБ), Москва, 2007 г. 4. Технические рекомендации по применению неметаллической композитной арматуры периодического профиля в бетонных конструкциях. НИИЖБ. Москва, 2004 г. 5. Экспертное заключение о возможности использования арматуры композитной базальтопластиковой АБП для армирования бетонных изделий. ГосдорНИИ Украины. 2009 г. 6. Physical, Mechanical, and Durability Characteristics of Basalt FRP (BFRP) Bars Preliminary Test Results, Canada, Universite De Sherbrooke, April, 2010 7. Степанова В. Ф. ,Степанов А. Ю., Жирков Е. П. «Арматура композитная полимерная», Москва, 2013 8. ДСТУ — Н Б В.2.6-185:2012. Руководство по проектированию и производству бетонных конструкций в неметаллической композитной арматурой на основе базальтового и стеклоровинга. 9. ГОСТ 31938 – 2012. Арматура композиционная полимерная для армирования бетонных конструкций. 10. Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars. Reported by Committee 440. ACI 440. 1R-06. 44 p. 11. Негматуллаев С. Х., Оснос С. П. Применение материалов на основе базальтовых волокон в строительстве и сейсмостойком строительстве. Результаты исследований, заключения и опыт применения материалов БНВ в строительстве. «Строительные материалы и технологии 21 века». № 5-6, с.20 – 24. См. также раздел «Статьи» сайта basaltm.com

Применение В статье подведены некоторые итоги работ по разработке и созданию композитной арматуры на основе базальтовых и стеклянных волокон, представлены типы и классификация, характеристики, достоинства и недостатки арматуры базальтопластиковой (АБП), результаты проведённых исследований, испытаний ведущих научно-исследовательских институтов — НИИ Строительных конструкций, Проектно-Конструкторский и Технологический НИИ Бетона и Железобетона, ГосдорНИИ им. М.П. Шульгина, РосдорНИИ, НИИ КНР, лаборатории Universite De Sherbrooke Canada, НИИ Сейсмологии и сейсмостойкого строительства АН РТ, рекомендации по применению композитной арматуры для строительства, дорожного строительства и сейсмостойкого строительства. Представлена нормативная документация — технические условия (ТУ), государственные стандарты КНР, Украины, РФ на производство и применение композитной арматуры. Намечены пути совершенствования и создания новых типов композитной арматуры на основе базальтовых непрерывных волокон (БНВ). Работы по созданию композитной арматуры на основе непрерывных стеклянных волокон были начаты в 70-х годах в СССР и ведущими компаниями в США, Канаде, Великобритании, Франции и других стран. Были созданы первые пултрузионные линии для вытяжки прутков, арматуры, профилей; изготовлены несколько типов образцов композитной арматуры. В 90-х годах на Украине и РФ начаты работы по композитной арматуре на основе базальтового непрерывного волокна (БНВ). В тот период были заложены основы для создания будущих производств композитной арматуры. Отработаны технологии, оптимальные пропорции ровингов и связующих в составе арматуры, образцы оборудования (пултрузионные линии, узлы навивки, камеры полимеризации, тянущие устройства) для производства композитной арматуры. Изготовлены опытные партии нескольких типов арматуры на основе стекло и базальтовых ровингов: прутков с покрытием крупным песком и отсевом базальтов (фото 1); прутки с навивкой арматурного профиля жгутом ровинга (фото 2); арматура на основе жгутов ровинга с вдавленным профилем (фото 3 и 4); арматура на основе плетёных ровингов с пропиткой связующими. Прочностные испытания образцов арматуры на растяжение (фото 5) и изгиб показали, что образцы арматуры на основе прутков с песчаным покрытием и прутков с навивкой арматурного профиля жгутом ровинга являются более прочными по сравнению с образцами арматуры из пропитанных жгутов ровинга с вдавленным профилем (фото 3 и 4). Вполне очевидно, что сформованный плотный пруток является более прочным основанием (стержнем) для арматуры, чем неплотные жгуты ровингов с вдавленным профилем. Испытания композитной арматуры на вытяжку из бетона (фото 6) показали, что арматура с навивкой арматурного профиля и арматура с покрытиями отсевом крупного песка, или базальтовой крошки, удовлетворяют требованиям стандартов. Арматура на основе жгутов ровинга с вдавленным профилем (фото 3), для получения удовлетворительных результатов испытаний, потребовала дополнительного покрытия её поверхности отсевом базальта (фото 4). Однако, как показала практика, композитная арматура с классическим арматурным профилем более привычна для проектировщиков и строительных компаний. В НИИ Строительных конструкций (НИИ СК) были проведены комплексные испытания, разработаны технические условия на применение композитной арматуры. Прочностные испытания

Фото 1. Образцы композитной арматуры (АБП) с навивкой арматурного профиля на пруток.

Фото 2. Образцы арматуры базальтопластиковой прутки с покрытием отсевом крупного песка.

Фото 3. Образцы арматуры с вдавленным профилем и покрытием отсевом базальта.

Фото 4. Образцы арматуры с вдавленным профилем в жгуты пропитанного ровинга.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Применение

Фото 5. Испытания образца АБП на растяжение.

образцов композитной арматуры на основе базальтового и стекловолокна показали: • прочность на разрыв композитной арматуры на основе стекловолокна составляет бкас = 1000 МПа, а на основе базальтового непрерывного волокна бкаб = 1200–1300 МПа; • прочность на разрыв арматуры базальтопластиковой (АБП) на 20–30% выше арматуры стеклопластиковой (АСП) и в 2,5 раза стальной арматуры А3 — бса = 390 МПа; • модуль упругости стальной арматуры А3 Еса = 200 ГПа в 2,5–3 раза превышает показатель композитной арматуры АБП Ека = 70 ГПа. Композитная арматура полностью соответствует требованиям климатических испытаний и циклических испытаний на замораживание и размораживание. Испытания на химическую стойкость при кипячении в воде, растворах солей, кислоте показали высокую химическую и коррозионную стойкость композитной арматуры. Поскольку бетон является щелочной средой, поэтому особое внимание было уделено испытаниям композитной арматуры на химическую стойкость в щелочной среде. Известно, что стекловолокно, в отличие от базальтового волокна, в щелочной среде подвержено разрушению. При создании АСП была надежда, что стекловолокно может быть защищено эпоксидными связующими от воздействия щелочной бетонной среды. Испытания стеклопластиковой арматуры на химическую стойкость показали, что Е-стекловолокно в составе арматуры гигроскопично и подвержено разрушению щелочной бетонной средой. Разрушение стеклопластиковой арматуры происходит следующим образом. На поверхности арматуры всегда имеются микротрещины. Через эти микротрещины проникает влажная щелочная бетонная среда. За счёт капиллярности стекловолокна щелочная среда проникает вдоль волокон вглубь арматуры. При этом происходит разрушение стекловолокна и ослабление арматуры. По образовавшимся каналам внутрь стеклопластиковой арматуры

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Фото 6. Проведение испытаний образцов АБП.

увеличивается приток щелочной влаги. С течением времени стеклопластиковая арматура разрушается и ослабевает по нарастающей. Процесс разрушения стекловолокна в составе арматуры может занимать несколько лет, в зависимости от влажности бетона. Во влажных средах — фундаментах зданий и опор, дорожных плитах, балках мостов, плотинах, дамбах процесс идёт более интенсивно, по сравнению с разрушением стеклопластиковой арматуры, установленной в сухих местах. На основании результатов испытаний НИИСК запретил применение композитной арматуры на основе стекловолокна в ответственных строительных конструкциях. К аналогичным выводам пришли зарубежные компании. Поэтому арматура на основе стекловолокна не получила распространения также и в зарубежных странах. Испытания АБП показали, что арматура на основе БНВ обладает высокой стойкостью под действием кислот, щелочей, агрессивных сред, солей и окружающей среды. Базальтовые волокна в 6 – 8 раз менее гигроскопичны по сравнению со стекловолокном, не подвержены разрушению в щелочной среде. АБП обеспечивает гарантийные сроки эксплуатации арматуры не менее 50 лет без следов разрушения базальтовых волокон в щелочной бетонной среде, а также при воздействии растворов антиобледенительных солей в дорожных бетонных покрытиях и плитах, циклов замораживания-размораживания. Однако широкого применения в 90-х годах композитная арматура не получила по ряду причин: 1. Ограниченные объёмы производства и высокая себестоимость производства БНВ на единственном тогда в мире заводе «Теплозвукоизоляция» под Киевом. 2. Стоимость погонного метра композитной арматуры на основе БНВ в 5 раз превышала стоимость стальной арматуры. 3. Отсутствие нормативной документации на применение композитной арматуры. Вполне очевидно, что строительные компании не стали широко применять композитную армату-

Применение Таблица 1. Сравнительные характеристики стальной и композитной арматуры. Характеристики Временное сопротивление разрыву, МПа

Композитная арматура ТУ 5769-183-40886723-2004 ТУ 5769-248-35354501-2007

Стальная арматура А3 ГОСТ 5781-82

АСП: бв = 1 000; брасч = 900 АБП: бв = 1 100; брасч = 1 000

бв = 390; брасч = 360

АСП: бв = 1 200; брасч = 1 100 АБП: бв = 1 300; брасч = 1 200 Модуль упругости, МПа

АСП: Ер = 41 000; АБП: Ер = 47 000

Ер = 200 000

АСП: Ер = 55 000; АБП: Ер = 71 000 бв, МПа

бв, МПа

390

1300

Характер поведения арматуры под нагрузкой (зависимость «б и Е»)

1200

Площадка тягучести под нагрузкой

Е, % 14 15

Упруго-линейная зависимость до разрушения

Относительное удлинение, Е, %

2,2

Плотность, γ, г/см3

7,8

1,9

Коррозионная стойкость

Коррозирует с выделением ржавчины

Не коррозирует

Теплопроводность

Теплопроводима

Нетеплопроводима

Электропроводность

Электропроводна

Неэлектропроводна

АБП АСП

Е, % 2,2

Теплостойкость

Испытана в среде горячего асфальтобетона (+ 200°С) и при пропаривонии бетонных изделий (+ 100°С). Потери прочности не выявлено.

Морозостойкость

Испытана в климатической камере в режиме замерзания и оттаивания до температуры -55°С в течении 100 циклов. Потери прочности не выявлено.

ру без нормативной документации и по цене в пять раз выше стальной арматуры. Работы по совершенствованию технологий и оборудования производства БНВ были проведены на Украине, затем украинскими специалистами в КНР и РФ. Достигнутые результаты позволили в 6 раз снизить расход природного газа и в 7 раз электроэнергии на производство БНВ, существенно снизить себестоимость производства, повысить прочностные характеристики БНВ [1]. БНВ по своим характеристикам стали сопоставимы с дорогими углеродными волокнами, а по себестоимости производства с Е-стекловолокном. Специалистами компаний «BFM TD» и «Базальтовые волокна и композитные материалы» были проведены работы по повышению прочностных характеристик АБП. Установлено, что прочностные характеристики АБП зависят от нескольких факторов: 1. Прочности ровингов БНВ — основной армирующей составляющей композитной арматуры, которые в составе композитной арматуры составляют 75–77%. Практика показывает, что наиболее высокими показателями по прочности обладает АБП из ровингов БНВ с диаметрами элементарных волокон 13–15 микрон и прочностью на разрыв не менее 3000 МПа. 2. Замасливатели на первичных базальтовых волокнах должны быть совместимы со связующими для производства арматуры. Переходы волокно за-

связующее должны образовывать масливатель прочную монолитную структуру в составе АБП. 3. Типа и структуры арматуры. Арматура, сформованная на основе плотных стержней, имеет более высокие прочностные характеристики, чем на основе неплотных жгутов ровинга. 4. Технологическое оборудование должно обеспечивать требуемые технологические параметры производства прочной АБП: равные натяжения первичных жгутов БНВ в ровинге и натяжения жгутов ровингов в арматуре, удаления влаги из ровингов перед пропиткой, качество пропитки ровингов связующим, плотность формирования стержня (прутка) арматуры. Технологии и оборудование изготовления композитной АБП с высокими прочностными показателями представлены в патенте 99794 UA «Способ производства композитной арматуры и устройство для его осуществления» [2]. НИИ Бетона и Железобетона (НИИЖБ), НИИ Дорожного строительства, НИИ Строительных конструкций, лабораторией в Канаде были проведены работы по испытаниям композитной арматуры, разработаны технические условия (ТУ) [3, 4, 5, 6]. НИИЖБ были проведены физико-механические испытания композитной арматуры. Характеристики стальной и композитной арматуры приведены в таблице 1 [3]. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Применение Таблица 2. Металлическая арматура А3 ГОСТ 5781-82

Композитная арматура АБП ГОСТ 31938 – 2012

Диаметр 6А3 Fсеч = 28,3 мм2; Ррасч = 10 200 Н

5 АБП Fсеч = 10,2 мм2; Ррасч = 10 200 Н

8 А3 Fсеч = 50,3 мм ; Ррасч= 18 100 Н

6 АБП Fсеч = 18,2 мм2; Ррасч = 18 100 Н

10 А3 Fсеч = 78,5 мм2; Ррасч= 28 300 Н

7 АБП Fсеч = 28,3мм2; Ррасч = 28 300 Н

12 А3 Fсеч = 113,1 мм ; Ррасч= 40 720 Н

8 АБП Fсеч = 40,7 мм2; Ррасч = 40 720 Н

14 А3 Fсеч = 154 мм2; Ррасч= 55 450 Н

10 АБП Fсеч = 55,5 мм2; Ррасч = 55 450 Н

16 А3 Fсеч = 201 мм ; Ррасч= 72 360 Н

11 АБП Fсеч = 72,4 мм2; Ррасч = 72 360 Н

18 А3 Fсеч = 254 мм2; Ррасч= 91 450 Н

12 АБП Fсеч = 91,5 мм2; Ррасч = 91 450 Н

20 А3 Fсеч = 314 мм ; Ррасч= 113 040 Н

13 АБП Fсеч = 113 мм2; Ррасч = 113 040 Н

22 А3 Fсеч = 380 мм2; Ррасч= 136 800 Н

14 АБП Fсеч = 137 мм2; Ррасч = 136 800 Н

Fсеч — поперечное сечение арматуры, мм Ррасч — усилие растяжения арматуры при расчетном временном сопротивлении разрыву, Н. 2

Таблица 3. Композитная арматура АБП БПА, диаметр Ф (мм)

Количество, м./т.

4АБП, Ф 4

48780

6 А3, Ф 6

6АБП, Ф 6

20618

Количество п.м арматуры в тонне 4504

8 А3, Ф 8

2531

10 А2, Ф 10

1620

8АБП, Ф 8

11299

12 А3I, Ф 12

1126

10АБП, Ф 10

7092

14 А3, Ф 14

826

Замена стальной арматуры на композитную Расчёт и конструирование бетонных изделий производятся в соответствии СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения», ГОСТ Украины ДСТУ – Н Б В.2.6-185:2012 [ 7 ]. При проектировании бетонных конструкций с использованием композитной арматуры следует руководствоваться равенством нагрузок, прикладываемых к арматуре. Порядок замены стальной арматуры на композитную приведён в таблице 2. Согласно данным таблицы 2 стальную арматуру А3 диаметром 22 мм по своим прочностным характеристикам можно заменить АБП диаметром 14 мм. Примечание. В реальных бетонных конструкциях замена стальной арматуры на композитную осуществляется на основе расчета по первому и второму предельному состоянию. Сравнение количества погонных метров в тонне АБП и стальной арматуры А3 приведено в таблице 3. Погонный метр АБП имеет в 8–10 раз меньший вес по сравнению с аналогичной по прочности стальной арматурой А3. Отработаны методы соединений композитной арматуры — вязка проволокой также как и стальной арматуры; вязка препрегами ровингов и полимерными фиксаторами.

Сетки из композитной арматуры Сетки изготавливают из стержней композитной арматуры диаметрами от 5 до 12 мм (рисунок 1).

Сравнительно со стальной арматурой А2, А3 Равнопрочная замена на А3 диаметр Ф (мм)

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Крепления стержней сетки производится полимерными фиксаторами, препрегом ровинга, или отожженной металлической вязальной проволокой аналогично вязке сеток из стальной арматуры. Сетки композитной арматуры Ф 5–12 мм, на нагрузки от 50 до 500кН/м (5–50 тонн/м). Прочностные характеристики композитных арматурных сеток проведены в таблице 4 [4]. Преимущества АБП — высокие прочностные характеристики, отсутствие коррозии, вес, низкое энергопотребление при производстве и более низкая себестоимость производства по сравнению со стальной арматурой [7]. Основой АБП является базальтовые непрерывные волокна (БНВ). БНВ производится из природного сырья — магматических базальтовых пород. Основные энергозатраты на подготовку базальтов выполнены природой. АБП производится по «холодным» технологиям. На производство АБП требуется в 30 раз Композитная арматура диаметром 5–12 мм

t — шаг ячейки

Рисунок 1. Сетки композитной арматуры.

Применение Таблица 4. Шаг ячейки сетки, t (мм)

Прочность сетки на растяжение, кН/м

Ф5 мм АСП

200*200

100

6АСП

7АСП

8АСП

10АСП

12АСП

150*150

200*200

300*300

150*150

200*200

300*300

150*150

200*200

200 300 400 500

меньше энергоносителей, чем для производства стальной арматуры. Поэтому себестоимость производства АБП в 2–2,5 раза ниже стальной арматуры. По результатам исследований долговечность бетонных конструкций с использованием АБП составляет не менее 100 лет. Такая долговечность эксплуатации обусловлена высокой химической стойкостью арматуры в агрессивных средах — щелочной среде бетонов, хлористых солях противогололёдных реагентов, морской воде, кислотной среде. АБП по своим характеристикам, энергозатратам, себестоимости производства имеет значительные перспективы роста объёмов производства и применения. К настоящему времени созданы все условия для массового производства и применения композитной арматуры на основе БНВ, созданы эффективные технологии и оборудование для промышленного производства БНВ и АБП, разработана и принята нормативная документация ТУ и ГОСТы. При создании производств композитной арматуры БНВ следует учитывать опыт производства стальной арматуры. Стальная арматура производится крупными металлургическими комбинатами в соответствии с требованиями ГОСТ. Металлургические комбинаты имеют центральные заводские лаборатории — ЦЗЛ и службы ОТК, которые осуществляют научное, технологическое сопровождение производства и контроль качества арматуры. В то же время мелкие производства арматуры из металлолома не всегда соответствуют требованиям качества. Производства АБП также следует создавать на заводах производителях БНВ с контролем их характеристик и качества — от базальтового сырья, производства БНВ, ровингов, до АБП, с контролем партий арматуры. Производители композитной арматуры, которых в последние годы возникло достаточно много (15 в РФ и Украине, около 60 в КНР, создаются производства и в других странах), должны также обеспечивать заводской контроль качества, стремиться к созданию собственного законченного цикла производства от БНВ до АБП. Производства композитной арматуры нужно обеспечивать централизованным контролем технологических процессов, ввести систему контроля образцов выпускаемой арматуры и сертификации соответствия требованиям ТУ и ГОСТов. На основе исследований ведущих НИИ разработаны государственные стандарты ряда стран на производство и применение композитной арматуры. Государственные стандарты на композитную арма-

150*150

туру приняты в КНР, Украине, РФ и рядом стран СНГ. Стандарты имеют различия и дополняют друг друга. Государственный стандарт КНР (принят в 2007 году) содержит основные положения, диаметры арматуры от 6 до 50 мм (6mm, 8mm, 10mm, 12mm,16mm, 20mm, 25mm, 32mm, 40mm, 50mm), таблицы характеристик и допусков. Общий объём стандарта 15 страниц. Государственный стандарт Украины ДСТУ-Н Б В.2.6–185:2012 «Руководство по проектированию и производству бетонных конструкций с неметаллической композитной арматурой на основе базальтового и стеклоровинга» (принят 01.04.2013, объём 32 страницы) [8]. В стандарте представлены сферы применения, характеристики и расчётные данные композитной арматуры (КА), расчётные данные бетонных конструкций с КА, расчёты элементов с КА при действии продольных, поперечных сил, при кручении и продавливании, расчёты и ограничения образования и раскрытия трещин, прогибов. Конструктивные требования: анкерование КА, сеток КА, способы соединения КА и сеток КА. Правила конструирования бетонных элементов с КА: балок, сплошных и безбалковых плит, колонн, стен. Правила изготовления бетонных конструкций с КА, входной контроль качества, способы вязки продольных и поперечных каркасов арматуры. ГОСТ 31938-2012 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций» (введён в действие в качестве национального стандарта РФ 01.01.2014, объём 33 страницы) [9]. В ГОСТе представлены: основные положения, методы и аппаратура контроля прочностных характеристик КА на растяжение, сжатие, срез, прочности сцепления КА с бетоном, предельную температуру эксплуатации. ГОСТ 31938-2012 также принят Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве рядом стран: Азербайджан, Армения, Беларусь, Киргизия, Молдова, Таджикистан, Узбекистан. Проводятся работы по подготовке и принятию стандартов стан ЕС и США [10].

Применение композитной арматуры Применяется в таких сферах, как: строительство, сейсмостойкое строительство (армирование фундаментов, свай, колон, армирование бетонных изделий, сейсмических поясов), гидротехническое строительство (армирование плотин, дамб, русла каналов), КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Применение 7

Фото 7, 8. Применение АБП при строительстве дорог с бетонным покрытием. Фото 9. Армирование пролетов моста АБП. 10. Применение АБП — монолитное строительство жилых зданий*.

дорожное строительство (армирование бетонных дорог, дорожных плит, лотков, опор и перекрытий мостов) [11]. Специальные виды композитной арматуры Полая арматура. Применение полой арматуры больших диаметров позволяет обеспечить высокую прочность арматуры при минимуме расхода материалов и снизить стоимость композитной арматуры (фото 11). Анкеры из полой арматуры. Применение — строительство тоннелей, горных выработок шахт. Анкеры устанавливаются в пробуренные шурфы горных выработок, в отверстие анкера вводится цементно-песчаная смесь, которая затвердевает и анкеры вмуровываются в горную выработку туннеля. К анкерам крепятся композитные арматура и армирующие сетки. Композитные тросы. Вантовые тросы на основе БНВ (фото 12) превосходят по своим характеристикам стальные. Применение вантовых тросов в мостостроении позволяет повысить прочность и несущую способность мостов. Плоская арматура на основе конструкционных лент и ровинговых тканнй БНВ. Применение плоской арматуры БНВ предназначено для повышения прочности, сейсмостойкости

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

* При строительстве жилых зданий композитная арматура, в отличие от стальной, не экранирует помещения здания от магнитного поля Земли, что положительно сказывается на самочувствии и здоровье жителей дома.

зданий и сооружений. Тканые ленты и конструкционные ткани БНВ предварительно пропитываются связующими, при этом получают препреги. Препрегами как бандажом с усилием в натяг обтягивают здания. Затем препреги полимеризуются и образуют плоскую арматуру. Плоская арматура обеспечивает повышение прочности и сейсмической стойкости зданий, сооружений, препятствует образованию и развитию трещин. Плоская композитная арматура применяется для обрамления и усиления зданий и сооружений (вместо металлоконструкций), дополнительного армирования и усиления панелей перекрытий, пролетов мостов, бетонных плотин, дамб. Композитные профили: Т, П, уголки, двутавры, полые квадратные, прямоугольные, треугольные, трубки и других сечений (рисунок 2) могут найти применение для армирования и усиления бетонных конструкций и изделий. Для сцепления с бетоном поверхность армирующих профилей покрывают крупным песком, или отсевом базальта.

Недостатки композитной арматуры и их устранение 1. Основой композитной арматуры являются негорючие волокна: базальтовые, стеклянные и

Применение

Фото 11. Полая БПА, полые анкеры для крепления тоннелей.

Фото 12. Композитный трос на основе ровингов БНВ для вантовых мостов.

Фото 13. Бандажные ленты БНВ.

Фото 14. Армирующая однонаправленная ткань на основе ровинга БНВ.

Рисунок 2. Композитные профили.

углеродные. Однако применение горючих эпоксидных и полиэфирных связующих делает композитную арматуру также горючей. Такую арматуру можно применять под защитой слоя бетона или в фундаментах, основаниях зданий, сваях, дамбах и плотинах, бетонных покрытиях дорог, дорожных плитах, и других местах, где не может быть воздействия открытого пламени. Устраняют этот недостаток применением антипиренов — добавок в связующие, которые делают связующие и композитную арматуру трудногорючей; применением негорючих неорганических связующих, которые делают арматуру полностью негорючей и огнестойкой. Неорганические связующие имеют щелочную реакцию, поэтому производить негорючую и огнестойкую композитную арматуру возможно только на основе БНВ. Работы по созданию негорючей и огнестойкой

базальтовой арматуры проводились ранее - разработаны несколько видов неорганических связующих и в настоящее время. Применение неорганических связующих позволяет производить АБП на температуры длительного применения до 600°С, что на 200°С выше предельных температур применения стальной арматуры. Предельная температура применения АСП до 400°С определяется термостойкостью стекловолокна. 2. Композитную арматуру нельзя гнуть по месту, как стальную арматуру. Этот недостаток устраняется её профилированием и гибкой при её изготовлении; вязкой прутков арматуры, а также применением препрегов — пропитанных связующим жгутов ровинга, узких лент, шнуров, которые по месту применения укладывают, вяжут и затем полимеризируют. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Применение Таблица 5. По форме сечения арматуры

По основе Материал основы

Профиль и покрытие поверхности арматуры

По степени горючести и температуре применения

Арматура круглого сечения (классическая) Арматура круглого сечения, диаметр (мм)

На основе цельнотянутого прутка ровингов БНВ

С навивкой арматурного профиля ровингом — (а)

Трудногорючая с антипиренами до 400°С (тр)

Арматура круглого сечения, диаметр, (мм)

На основе жгутов ровинга БНВ

С вдавленным профилем (в)

Неглрючая на основе негорючих связующих, до 600°С (нг)

Арматура круглая полая, диаметры Ф, ф (мм)

—

Арматура сложного сечения — профильная. Арматура плоская. Профили Т, П, двутавр, квадрат и др. сечений, с указанием размеров (мм)

Ровинг базальтовый (Б), стекловолокно (С), углеродное волокно (У), химволокна (Х)

С покрытием песком, или отсевом базальтов (п), (б)

Горючая на температуры применения до 280°С (г)

Арматура плоская с указанием ширины, (мм)

Ровинг базальтовый (Б), стекловолокно (С), углеволокно (У).

Без покрытия, или с покрытием песком (п), отсевом базальта (б)

Негорючая (нг), или трудногорючая (нг)

Арматура плоская тканевая АБП Т 600

На основе базальтовых тканей

Однонаправленных ровинговых тканей, ширина ткани (мм)

—

Арматура плоская ленточная АБП Л 50

На основе базальтовых лент

С указанием ширины ленты (мм)

—

Классификация композитной арматуры Предлагается следующая классификация композитной арматуры (таблица 5). По волокнам основы арматуры: на основе базальтовых непрерывных волокон — АБП; стекловолокна — АСП; углеродных волокон АУП; химических волокон (арамидных и др.) АХП. По основе. Арматура круглого сечения на основе цельнотянутого прутка; на основе жгута ровингов. Арматура профильная. Арматура плоская на основе однонаправленных лент и тканей. По профилю арматуры и ее покрытию: выступающий арматурный профиль, вдавленный профиль, покрытие поверхности крупным песком, или отсевом базальта. Специальные виды композитной арматуры: полая арматура; плоская арматуры на основе однонаправленных ровинговых тканей, лент, армирующие профили. По степени горючести: арматура на основе горючих связующих (эпоксидных и полиэфирных смол), трудногорючая арматура с добавлением в связующие антипиренов, негорючая композитная арматура на основе негорючих (неорганических) связующих.

Выводы и прогноз развития производства и применения АБП АБП имеет преимущества по сравнению со стальной арматурой по прочностным характеристикам, коррозионной и химической стойкости, весовым показателям, долговечности эксплуатации, электроизоляционным свойствам. Создание производств БНВ и АБП также имеет ряд преимуществ.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

1. Возможности создания производств БНВ на основе местных месторождений базальтов. Инвестиции в создание производств БНВ и АБП требуются относительно незначительные, поэтапные, при сжатых сроках окупаемости. 2. Экономия энергоресурсов при производстве АБП — в 30 раз ниже, чем для производства стальной арматуры. Экологичность производства БНВ и АБП. 3. Низкая себестоимость и высокая рентабельность производства. 4. Возможность создания производств БНВ и АБП, как в странах экспортерах стальной арматуры (создание энергосберегающих и высокотехнологичных производств), так и импортерах стальной арматуры (замещение импорта собственным производством, возможности экспорта АБП). 5. Гарантированный сбыт. Созданы все условия по широкой замене АБП традиционной стальной арматуры — нормативная база для широкого применения АБП, современные технологии и оборудование производства БНВ обеспечивают более низкую себестоимость производства АБП по сравнению со стальной арматурой. Рынок стальной арматуры составляет десятки миллионов тонн в год. Даже частичная замена стальной арматуры на АБП в объемах 5–10% потребует создания десятков–сотен крупных заводов БНВ и АБП. *Примечание. Стальная арматура будет широко применяться в больших объемах в ближайшем и обозримом будущем. Композитную арматуру ни в коем случае нельзя рассматривать как какогото конкурента арматуры из стали. В настоящее время объемы производства композитной арматуры — это капля в море. Только по мере роста объемов производства БНВ АБП будет постепенно и частично заменять стальную.

Применение

Холодников Ю. В. к.т.н., генеральный директор ООО СКБ «Мысль», г. Екатеринбург Таугер В. М. к.т.н., ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет», г. Екатеринбург

Горно-шахтное оборудование из композитов

Список литературы 1. Зайков В. И., Белявский Г. П. Эксплуатация горных машин и оборудования. – М.: МГГУ, 2006. – 256 с. 2. Холодников Ю. В. «Перспективы развития в России производства композиционных материалов и изделий из них». / Вестник машиностроения. – №8 – 2009 г. – с 80 – 83. 3. Холодников Ю.В., Попов Ю. В. «К вопросу о терминологии в технологиях производства промышленных композитов». / Композитный мир. – №4 – 2014 г. – с 40 – 49. 4. Холодников Ю. В. «Промышленные композиты». / Химическое и нефтегазовое машиностроение. – №12 – 2012 г. – с 34 – 36. 5. Холодников Ю. В. «Оборудование из композиционных материалов для горнодобывающих и обогатительных производств». / Горная промышленность. – №4 – 2010 г. – с 2 – 5. 6. Холодников Ю. В., Таугер В. М., Замараев С.Ю. «Совершенствование конструкций осевых вентиляторов главного проветривания шахт». / Горное оборудование и электромеханика. – №9 – 2014 г. – с. 28 – 33. 7. Справочник по композиционным материалам: в 2 кн. / под ред. Дж. Любина. – М.: Машиностроение, 1988 г. – 584 с. 8. Егоров О. Д., Подураев Ю. В. Мехатронные модули. Расчет и конструирование: учеб. пособие. – М.: МГТУ «СТАНКИН», 2004. – 386 с. 9. Таугер В.М. Конструирование мехатронных модулей: учеб. пособие. – Екатеринбург: УрГУПС, 2009. – 336 с. 10. Писаренко Г.С. Справочник по сопротивлению материалов. – Киев: Наукова думка, 1988. – 736 с. 11. Обухов А. С. Расчет на прочность конструкций из стеклопластиков и пластмасс в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. – М.: Машиностроение, 1978. – 142 с. 12. Батаев А. А., Батаев В. А. Композиционные материалы: строение, получение, применение: учеб. пособие. – М.: Университетская книга: ЛОГОС, 2006. – 440 с. 13. Патент РФ №2473424 «Способ изготовления объемных изделий из композитов». Опубл. 27.02.2013 г. Патентообладатель – ООО СКБ «Мысль». 14. Патент РФ № 2513405 «Способ изготовления кожухообразных изделий из композитов». Опубл. 17.02.2014 г. Патентообладатель – ООО СКБ «Мысль».

Применение Экономическое развитие страны базируется на научно-техническом прогрессе, который невозможен без роста эффективности горнодобывающей промышленности, заключающегося в конструктивном совершенствовании и повышении экономичности горно-шахтного (ГШО) и горно-обогатительного оборудования, а также оборудования смежных областей производства. Благодаря научным исследованиям, совершенствованию действующей и проектированию новой техники для добычи полезных ископаемых, качество отечественного ГШО неуклонно повышается. Однако, по таким важным показателям, как стоимость изготовления, сборки, монтажа, трудоёмкость обслуживания и ремонта, существенные сдвиги в положительную сторону не наблюдаются. То же касается и требований, предъявляемых к ГШО в части надёжности, предполагающих безотказную работу техники в течение заданного периода. До настоящего времени показатели надёжности оборудования отрасли остаются весьма низкими. По данным ИГД им. А. А. Скочинского, случайные перерывы в работе ГШО, в основном по причине внезапных отказов, превышают 50% продолжительности смены [1]. Определяющую роль, как с точки зрения стоимости, так и с точки зрения надежности, играют материалы, из которых изготовлены детали машины. Подавляющее большинство деталей ГШО (в России — 98–99% от общего их числа в изделии), выполнено из сталей и сплавов. Необходимо отметить, что добыча полезных ископаемых относится к числу отраслей, использующих наиболее мощные и сложные в конструктивном и эксплуатационном отношении, а потому весьма металлоёмкие, машины и агрегаты. Большим резервом снижения массы, трудоёмкости сборки, монтажа, ремонта, повышения технологичности изготовления, надёжности и долговечности является снижение металлоёмкости ГШО путём полномасштабного использования конструкционных неметаллических материалов. Практика показывает, что широкое применение композитов в машиностроении позволяет достичь: снижения массы изделия в 3–4 раза, трудоёмкости изготовления в 1,5–3 раза, энергоёмкости производства оборудования из композитов в 8–10 раз, увеличения ресурса техники в 1,5–3 раза [2]. Кроме того, отмечается су-

щественное уменьшение расходов на транспортировку и ремонт. Учитывая масштабность и государственную значимость проблемы интенсификации производственных процессов в горной промышленности, следует считать снижение металлоёмкости и повышение эксплуатационной надёжности ГШО путём использования композитов актуальной научнотехнической проблемой. Известно более 250 способов получения изделий из полимерных композиционных материалов [3]. Свойства изделия находятся в сильной зависимости от способа изготовления, качества применяемых материалов, квалификации изготовителя и т.д., в большинстве случаев есть возможность подобрать технологию в соответствии с заданными механическими параметрами и эксплуатационными требованиями к изделию. Технологии, которые могут быть на данном этапе исследования рекомендованы для производства конкретных изделий ГШО, сведены в таблице 1. В таблице 1 отражена принципиальная возможность выполнения изделия конкретным способом. В том случае, если способов несколько, выбор одного из них осуществляется конструктором на основе технико-экономической оценки вариантов. На рисунке 1 представлены образцы изделий из композитов для ГШО. Многовариантность выбора следует считать положительным фактором, т.к. она предоставляет возможность оптимального решения поставленной задачи. Полезно проиллюстрировать это положение следующим примером. Корпусные изделия вентиляторных установок могут быть изготовлены пятью способами из семи указанных в таблице 1. Выбирая способ, конструктор должен учесть, какой именно элемент подлежит изготовлению, изучить предъявляемые к нему требования. В число корпусных изделий главных вентиляторных (осевого типа) установок входят корпус вентилятора, коллектор, обтекатель и диффузор. Высокие требования в части точности размеров к диффузору, коллектору и обтекателю не предъявляются, из нагрузок они воспринимает только собственный вес (если не считать слабого внутреннего давления воздуха при нагнетательной схеме вентиляции). В то же время размеры, а, следова-

Таблица 1. Способы изготовления компонентов ГШО. Способ изготовления Изделие

Контактные способы формования

Прессование

Автоклавное формование

Инжекция

Объёмное формование

Намотка

Полимербетон

Корпусные элементы и рабочие колеса ВУ

–

Лопатки главных ОВ

–

Воздухо-воды

–

Рабочие колёса насосов СО

–

Трубопро-воды СО

–

Ёмкости

–

Защита ГШО от абразивного и хим. воздействия

–

Обозначения: ВУ — вентиляторная установка; ОВ — осевой вентилятор; СО — система водоотлива

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Применение а

Рисунок 1. Элементы ГШО из композиционных материалов: а — коллектор и обтекатель осевого вентилятора главного проветривания, изготовленные контактным способом; б — лопатки рабочего колеса осевого вентилятора ВОД-18, изготовленные прессовым способом; в — рабочее колесо центробежного вентилятора в химстойком исполнении; г — корпус и рабочее колесо химстойкого насоса, изготовленные комбинированным способом.

тельно, и масса этих элементов весьма существенны. Так, в установке ВОД-30М размеры диффузора 4600×4550×4550 мм, а масса 5200 кг, что превышает 15% массы всей установки. Поскольку производство крупных вентиляторов единичное, то по экономическим соображениям для изготовления диффузора (коллектора и обтекателя) не целесообразно использовать способы, требующие громоздких и дорогостоящих приспособлений и оснастки. Поэтому конструктор должен самое пристальное внимание уделить таким способам, как контактное формование и объёмное формование. Корпус вентилятора является цилиндрической оболочкой (для осевых вентиляторов) или улитка (для центробежных вентиляторов). В отличие от диффузора, к точности его размеров предъявляются более высокие требования, т.к. между его внутренней поверхностью и лопатками рабочего колеса должны обеспечиваться строго определенные зазоры. Кроме того, на корпус вентилятора местного проветривания передаётся нагрузка от двигателя, поэтому корпус должен обладать достаточной жёсткостью. Учитывая особенности конструкций корпуса и характер действующих на них нагрузок, а также то, что вентиляторы местного проветривания выпускаются сериями, можно предложить: • изготовление корпусов вентиляторов местного проветривания — методами намотки или инжекции; • изготовление корпусов вентиляторов главного проветривания — методами контактного формования или объёмного формования. Корпус ВОД-30М имеет размеры 4000×3260×3310 мм и массу 6850 кг, или 20% массы вентилятора. Расчёт показывает, что выполнение из стеклопластика только диффузора и корпуса уменьшит массу машины примерно на 7500 кг, или на 22%. Разумеется, при выборе способов изготовления, особенно связанных со значительными затратами на оборудование и оснастку, конструктор должен стремиться к максимальной загрузке средств производства путём выпуска различных элементов по одной технологии, что позволит уменьшить число единиц технологического оборудования и ускорить его окупаемость. Проведённый в ряде работ [4–6] анализ подтвердил выдвинутый ранее тезис о возможности и целе-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

сообразности уменьшения массы, повышения технологичности изготовления, снижения трудоемкости сборки, монтажа, ремонта, повышения надёжности и долговечности ГШО путём широкого использования конструкционных неметаллических материалов, и в первую очередь стеклопластиков на основе полимерного связующего. На пути полномасштабного проведения в жизнь указанного инновационного мероприятия стоят препятствия как субъективного, так и объективного характера. К субъективным препятствиям относится, прежде всего, отсутствие внятной государственной позиции по развитию производства изделий из композитов, прежде всего для промышленного сектора экономики, без которой, к сожалению, реального развития научных исследований и производства в нашей стране ожидать не приходится. Та поддержка, которая в настоящее время осуществляется со стороны государственных органов, приводит, как правило, к оживлению выпуска изделий бытового назначения и лишь в крайне редких случаях — к серийному изготовлению продукции узкого ассортимента, (такой, как трубы различных типоразмеров, ёмкости и строительная арматура) для нужд тяжёлой, химической, добывающей отраслей промышленности. В основном же опыт применения композитов исчерпывается единичными и мелкосерийными изделиями в оборонной отрасли, авиации, транспортном машиностроении и судостроении. Причин сложившейся ситуации много, среди которых следует отметить следующие: • слабая производственная база композитной отрасли производства; • существенный недостаток специалистов по композитам как в области проектирования композитных изделий, так и в производственном секторе экономики; • слабый спрос со стороны производства на композитные изделия промышленно-технического назначения; • отсутствие финансирования НИОКР по композитам; и др. Интересно в этом плане отметить, что, несмотря на несравнимо более широкое использование композитов за рубежом (по различным оценкам, до 25– 30% всех деталей в авто-, судо- и авиастроении), ша-

Применение блонность мышления отмечается и иностранными авторами. В своем фундаментальном труде ([7], ч. 1, с. 23) Дж. Любин пишет: «Существенным препятствием для роста производства КМ (композиционных материалов) является повсеместное использование до сих пор стального проката. В основном это связано с инерцией мышления части конструкторов, не доверяющих новым материалам». Одной из основных причин действия описанного субъективного фактора является фактор объективный, значение которого невозможно переоценить. Речь идёт о недостаточной разработанности теории и методов расчёта, проектирования и изготовления изделий из композитов. Следует признать, что в данной области содержится большое количество неисследованных аспектов. Даже в справочной литературе высшего уровня зачастую невозможно найти определённых сведений о свойствах композита, рецептуре связующего и технологическом режиме, причём это характерно не только для отечественных, но и для зарубежных публикаций. Сложившаяся ситуация требует от конструктора не только специфически конструкторских навыков, но и знаний в области технологии и обработки композитов. Начинать проектирование разработчик вынужден с выбора наполнителя, связующего, метода формования и способа конечной обработки. Многообразие вопросов, которые требуют решения для полномасштабного внедрения в производственную практику изделий из композитов, при скудности и фрагментарности имеющейся информации требует концептуального подхода к решению вышеуказанной проблемы. Концепция снижения металлоёмкости ГШО и повышения эксплуатационной надёжности технологического оборудования путём использования композитов (далее — концепция) представляет собой научно-обоснованный алгоритм по разработке стратегии применения композитов, проектированию новой и модернизации действующей техники в объёмах всей отрасли. Концепция подразумевает несколько вариантов использования композитов: • проектирование и изготовление модернизированных (новых) образцов техники; • замена металлических деталей и узлов выпускаемой техники на изделия из композитов по качествам выше металлических; • применение композиционных материалов и технологий для ремонта и повышения эксплуатационной надежности основного технологического оборудования горного производства. Концепция служит руководством для разработчика и содержит методику, призванную способствовать достижению наивысших результатов в кратчайшие сроки. В основу концепции положены следующие базовые принципы: • экономическая обоснованность; • параллельная разработка и взаимообусловленность конструкции изделия и технологии его из-

готовления; • оптимальное проектирование, подготовка производства, оптимизация технологии изготовления, контроль качества и передовые ремонтные технологии. Экономическая обоснованность является одним из определяющих критериев целесообразности разработки. При обосновании должны быть оценены затраты не только на изготовление, но и на сборку, монтаж, эксплуатацию (в том числе на ремонты). Необходимость параллельности выполнения конструирования и технологической проработки вызвана: • спецификой современного уровня знаний о свойствах деталей из композитов и о влиянии способа изготовления на свойства; • недостаточными объёмами выпуска технологического оборудования для производства изделий из композитов, а также достаточно узким для России перечнем реализованных способов производства. Принцип оптимального проектирования используется повсеместно (см., например, [8]). Он базируется на многовариантности технических решений и выборе из ряда вариантов, отвечающих техническим требованиям, наиболее целесообразного по экономическим критериям. Объекты проектирования: стационарные установки; добычное оборудование; средства для ремонта и обслуживания; технологические коммуникации (воздуховоды, трубопроводы и т.п.); вспомогательное оборудование. Компоненты объекта: корпусные изделия; рабочие детали и узлы (элементы, взаимодействующие с объектом воздействия); узлы в составе приводов; прочие элементы. На рисунке 2 приведена блок-схема алгоритма проектирования в соответствии с концепцией. Техническое задание (ТЗ), или исходные технические требования — исходный документ на проектирование. В ТЗ должны быть указаны: назначение объекта, его основные технические характеристики, показатели качества, технико-экономические и специальные требования. В наиболее информативном исполнении ТЗ перечень исходных технических требований охватывает широкий круг вопросов. В нем приводятся, кроме указанных выше данных, описание наиболее характерных внешних воздействий, которые могут иметь место при эксплуатации, и вызванные этими воздействиями допустимые отклонения от нормальных режимов работы, перечисляются меры, обеспечивающие удобство работы оператора и обслуживающего персонала. Одна из особенностей стоящих перед разработчиком задач на начальном этапе проектирования заключается в необходимости критического подхода к ТЗ. Зачастую требования ТЗ неточны, сформулированы неконкретно. Как правило, они составляют лишь часть материала, который должен быть учтён при проектировании. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Применение Начало Техническое задание Технические требования Вариант i i от 1 до n

Эскизный проект

НЕТ

Соответствие ТТ

Вариант исключить

ДА

Технический проект Конструкторская документация

НЕТ

Соответствие ТТ

ДА

НЕТ

Соответствие ТТ

ДА

Конец

Рисунок 2. Блок-схема алгоритма проектирования объекта ГШО.

Поэтому требования ТЗ необходимо уточнить и дополнить новыми, выявленными на основе самостоятельного анализа взаимовоздействий объекта и окружающей обстановки, а также исходя из соображений производственного, технологического и экономического характера. Результатом доработки ТЗ является составление технических требований (ТТ) на объект. Они включают в себя дополненный перечень требований, дающий разработчику всестороннее и достаточно чёткое представление не только о процессе функционирования изделия, но и о величине эксплуатационных затрат в реальных условиях. ТТ служат основой проектировочных расчётов объекта и поиска наиболее эффективной технологии его изготовления. Другая особенность изучения ТЗ и составления ТТ на изделие из композитов, связанная с многообразием технологий и слабой изученностью влияния способа изготовления на физические свойства материала, состоит в том, что на этой стадии могут потребоваться научно-исследовательские работы, моделирование, промежуточное макетирование, предварительные расчеты и эксперименты. По завершении формулировки ТТ разработчик

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

переходит к следующей стадии проектирования — эскизному проекту. Эскизный проект представляет собой совокупность конструкторских документов, содержащих принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об объекте и технологиях изготовления его элементов из композитов. На данном этапе вступает в действие принцип оптимального проектирования. В соответствии с ТТ выдвигается ряд вариантов исполнения объекта с соответствующими методами изготовления и оборудованием для их реализации (на рисунке 2 — варианты от i до n). Для каждого варианта разрабатываются эскизы. Проработка эскизов завершается чертежами эскизной компоновки. Каждый вариант проверяется на соответствие ТТ, и не удовлетворяющие требованиям исключаются из рассмотрения. Параллельно производится сравнительная оценка экономической целесообразности вариантов. Она имеет предварительный характер и предназначена для «отсева» явно дорогостоящих конструкций. Результаты эскизного проекта служат основанием для дальнейшей разработки объекта — этапу технического проекта. Технический проект представляет собой совокупность конструкторских документов (применительно к продукции машиностроения — чертежи общего вида и расчётно-пояснительную записку), которые содержат окончательные технические решения и дают представление об объекте и технологическом оборудовании, а также исходные данные для дальнейшей разработки. При необходимости технический проект может предусматривать разработку подвариантов отдельных частей объекта. Выбор оптимального подварианта в этих случаях осуществляется на основании испытаний опытных образцов. Расчётно-пояснительная записка составляется в течение всего проектирования и является одним из основных технических документов для выбора окончательного варианта и дальнейшей разработки. Каждый этап сопровождается введением в неё соответствующих разделов и доработкой имеющихся. Итогом технического проекта становится окончательный выбор варианта конструкции объекта и технологического оборудования, в наибольшей степени соответствующий ТТ как в части входных и выходных параметров, так и с точки зрения экономической эффективности. Последний этап проектирования — выпуск конструкторской документации. Именно на этой стадии объект обретает окончательную конструктивную и стоимостную определенность. Разработка завершается финальной проверкой на соответствие ТТ. Принципиальные отличия подхода к проектированию объекта в соответствии со сформулированной выше концепцией от применяющихся в настоящее время и ставших уже традиционными методик разработки новой техники [8, 9], обусловлены следующими факторами: 1. отсутствуют однозначно установленные и ут-

Применение верждённые нормативными документами способы расчёта деталей из композитов на прочность и жёсткость; 2. ассортимент серийно выпускаемого технологического оборудования для производства изделий из композитов крайне узок и не охватывает всех известных способов изготовления. Одна из причин действия первого фактора заключается в неопределённости информации о физических свойствах композитов, другими словами — в слабой на текущий момент изученности рассматриваемых материалов. Приводимый в справочной литературе диапазон прочностных характеристик при конкретном способе изготовления настолько широк, что не даёт возможности с достаточной степенью достоверности установить нагрузочную способность выполненной из композита детали. Указанное обстоятельство вынуждает конструктора вводить в проектировочный расчёт завышенные запасы прочности в ущерб массогабаритным и стоимостным показателям изделия. Другой причиной является абстрактный характер, чрезмерная обобщённость и упрощённость приводимых в технической литературе рекомендаций по прочностным расчётам деталей из композитов. В основу этих рекомендаций положены классические формулы сопротивления материалов [10], которые, как известно, выведены для простейших объектов типа бруса или пластины из изотропного материала и применимы к геометрически и физически подобным деталям. Ряд конструктивных элементов ГШО ни в коей мере не отвечают критериям подобия, что, в свою очередь, снижает достоверность расчетов. В этом плане полезны труды отечественных авторов [11, 12], которые содержат расчёты отдельных типов элементов, но, к сожалению, всего комплекса не охватывают. Конструирование техники традиционными методами требует от разработчика, как правило, общих представлений о технологичности деталей различного назначения. Изготовление же осуществляется по отработанным методикам с использованием типовых технологических процессов и предназначенного для этого серийно выпускаемого оборудования. Процесс проектирования в соответствии с выдвинутой концепцией построен иначе. Второй из указанных выше факторов отличия делает необходимой разработку не только самого объекта, но и средств его изготовления (разумеется, за исключением тех немногих случаев, когда подходящие средства выпускаются и могут быть приобретены). Таким образом, базовый принцип оптимального проектирования распространяется как на сам объект, так и на способ производства и технологическое оборудование. В идеале разработчик обязан искать варианты новых способов изготовления и новых средств их осуществления. Рассмотрение компонентов ГШО как объектов проектирования позволяет наметить направления этих поисков, одно из которых заключается в следующем.

Весьма многочисленная группа компонентов — от корпусов и диффузоров вентиляторов до трубопроводов систем водоотлива — представляет собой оболочки различных размеров в виде цилиндров и конусов, т.е. имеет, по сути, очень простые формы. При этом лишь к немногим из них предъявляются высокие требования точности и прочности. Однако среди известных способов изготовления, несмотря на их разнообразие, нет одновременно дешёвого, высокопроизводительного и универсального, который позволил бы без сложного оборудования выпускать подобные изделия в широком размерном диапазоне. Получение компонентов в виде тонкостенных оболочек с поверхностями сложной конфигурации и плавными переходами от выступов к впадинам связано с такой проблемой, как потребность в индивидуальной пресс-форме. Различия в конфигурации поверхности изделий, равно как необходимость изменения вследствие конструктивного совершенствования кривизны поверхности конкретного изделия, означают изготовление соответствующего количества пресс-форм. Создание универсальной прессформы, позволяющей получать различные детали с поверхностями переменной кривизны, представляет собой другое, в высшей степени перспективное направление развития технологии композитов. Анализ конструкционных и эксплуатационных качеств композитов и описанная концепция оптимального проектирования позволяют сформулировать задачи, требующие решения на пути кардинального повышения надёжности ГШО: • на базе теоретических исследований с использованием положений сопротивления материалов, включая теорию упругости, с учётом экспериментальных данных о свойствах неметаллов, установить расчётные зависимости для определения основных конструктивных размеров композитных деталей и узлов ГШО; • применительно к каждой группе компонентов ГШО в соответствии с предъявляемыми требованиями и условиями эксплуатации определить функционально и экономически целесообразный способ изготовления; • теоретически обосновать возможность получения композитных изделий, имеющих форму тел вращения, методом объёмного формования, а также изделий с поверхностями сложной кривизны — методом прессования на матрице переменной формы; • разработать основное технологическое оборудование для осуществления методов объёмного формования и прессования на матрице переменной формы [13, 14]; • с использованием математического моделирования исследовать процесс изготовления оболочки сложной кривизны прессованием на матрице переменной формы; • выполнить экспериментальные исследования характеристик деталей из композита и работоспособности нового технологического оборудования на физических моделях. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Применение

По материалам сайта www.superchevy.com

Материалы кузова автомобиля Chevrolet Corvette — от стекловолокна к углеволокну

В истории автомобиля Corvette прослеживается новаторское использование легких материалов Мы связываем автомобили Corvette со стекловолокном также как материал «пинстрайп» с униформой янки или красный цвет с банкой Coca-Cola. Так было всегда. Стекловолокно в настоящее время не является основным материалом кузова автомобиля Corvette, однако этот автомобиль продолжает традицию использования нетрадиционной, легкой конструкции кузова, начиная с самого первого автомобиля этой марки, сошедшего со сборочного конвейера в 1953 г. Фактически, причина того, что обычное стекловолокно больше не используется, состоит в том, что его заменили более легкие композиционные материалы.

Применение В целом, автомобиль Corvette давно является пионером применения технологий, позволяющих уменьшить вес автомобиля, начиная с алюминиевых колес и деталей подвески, и кончая силовой передачей, деталями шасси и т.д. Эта традиция продолжилась с выпуском моделей поколения C5, при изготовлении которых использовались материалы (включая бальзу на полу кузова), позволяющие свести к минимуму общую массу этого автомобиля; при создании моделей поколения C6 было сделано еще несколько шагов вперед, связанных с внедрением алюминиевого шасси в модели Z06 и с широким применением изготовленных из углеволокна панелей кузова в модели ZR1. Следует заметить, что автомобиль Corvette не был первым автомобилем, кузов которого был изготовлен из стекловолокна, но он являлся первой моделью массового производства. Сходным образом, другие легкие детали, использованные в его конструкции, проложили себе дорогу в остальной промышленности, вклиниваясь в область между сверхдорогими, мелкосерийными экзотическими моделями и крупносерийными, дешёвыми семейными легковыми автомобилями.

Что было в начале Стекловолокно впервые решил использовать в конструкции транспортных средств компании General Motors (GM) легендарный конструктор Харли Эрл (Harley Earl). Кроме некоторой «экзотичности» этого материала для начала 50-х годов и несомненного весового преимущества, стекловолокно позволяло экономически эффективно производить мелкосерийный автомобиль Corvette без затрат на изготовление дорогостоящих штампов для листовой штамповки. Специалисты компании General Motors в области технологии изготовления деталей получили задание определить сложные требования, предъявляемые к кузову автомобиля Corvette 1953 года выпуска, а поставщик — компания Molded Fiber Glass Company (при содействии компании Owens Corning Fiberglass), получила контракт на изготовление таких кузовов. Удивительно, что эта компания получила заказ в апреле 1953 года и, согласно контракту, должна была поставить кузова к июню 1953 года (конечный срок начала производства), хотя до этого данная компания не занималась изготовлением автомобильных кузовов. Поэтому неудивительно, что при конструировании и изготовлении первых автомобилей Corvette пришлось столкнуться с необходимостью решения ряда совершенно новых задач. Потребовалось проведение испытаний для определения того, сколько слоев стекловолокна необходимо нанести в разных участках кузова, а также на детали салона автомобиля. Для деталей таких больших размеров следовало определить правильное соотношение смолы и отвердителя, не говоря уже о выяснении времени, необходимого для отверждения каждого отфор-

мованного вручную кузова. Кроме того, поначалу было неясно, сколько отдельных деталей потребуется для изготовления каждого кузова, а также какова должна быть степень обработки поверхности, необходимая для получения окраски, пригодной для производственного применения. Детали изготавливали с помощью метода «chop gun» (напыление), при котором рубленое стекловолокно и полиэфирную смолу «вдували» в прессформу для изготовления детали слой за слоем. По прошествии почти 60 лет легко критиковать качество стекловолоконных кузовов первых автомобилей Corvette, однако, учитывая то, что они изготавливались с помощью метода, которого, по сути, ранее не существовало, это являлось достижением, достойным похвалы.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Применение

Появление листового формовочного компаунда (SMC) Начиная с моделей поколения C3, появившихся в 1968 г., детали кузова изготавливались с использованием процесса прессового формования, при котором стекловолокно и смола вводились в оснастку, которая позволяла получать более гладкие детали за более короткий промежуток времени. Это был значительный скачок в технологии формовки, который в 1973 г. положил начало процессу изменения материала для изготовления панелей кузова. В этом году состав изменился с обычного стекловолокна на листовой формовочный компаунд (SMC), который состоял из стекловолокна, смолы и катализатора и получался при высокой температуре и давлении. Соотношение смолы и стекловолокна в SMC было уменьшено, в то время как само стекловолокно было несколько более грубым. Новый материал позволил получать панели, которые были более гладкими даже сразу после извлечения из пресс-формы, а это означало, что они требовали меньше обработки поверхности перед окраской. Это также способствовало получению более качественной чистовой отделки. С технической точки зрения во всех автомобилях Corvette с 1973 г. использовались панели кузова из SMC, однако состав материала претерпел значительные изменения, что привело к появлению более легкого пластика с меньшим содержанием традиционного стекловолокна. Первые детали, изготовленные из SMC, были более прочными и более жёсткими, но также и более хрупкими. По мере совершенствования SMC-технологии и накопления производственного опыта инженеры, участвующие в разработке автомобиля Corvette, смогли изменить состав материала и спецификации деталей кузова таким образом, чтобы снизить собственную массу автомобиля; эти усилия, несомненно, приветствовались в последующие годы производства моделей поколения C3, так как эффективная мощность двигателя снижалась. Главным образом, это выражалось в изготовлении более тонких панелей кузова, так как SMC был более плотным и более прочным по сравнению с обычным стекловолокном. С переводом сборочного завода из Сент-Луиса в Боулинг-Грин в 1981 г. состав, использовавшийся для изготовления панелей кузова из SMC, был изменен на состав с более высоким содержанием

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

пластика. Опубликованные цифры варьируют, поэтому без возможности сопоставления веса моделей, сошедших с конвейера завода в 1980 и 1981 гг., трудно обеспечить правильное сравнение веса автомобилей с кузовом из традиционного стекловолокна и с кузовом из SMC. На основании данных, имеющихся в нашем распоряжении, можно сделать заключение о том, что автомобиль 1981 года выпуска был примерно на 45.3 кг более легким по сравнению с таким же автомобилем 1980 года выпуска. Однако причиной этого является не только использование SMC в конструкции кузова, так как с переходом на стекловолокно использование однолистовой задней рессоры в автомобиле 1981 года выпуска обеспечила уменьшение веса примерно на 15.8 кг. Тем не менее, панели кузова, изготовленные из материала, имеющего новый состав, позволили снизить массу автомобиля Corvette; этот же основной состав использовался при изготовлении всех автомобилей поколения C4.

C5: Всё больше внимания уделяется вопросу снижения веса Выпуск на рынок автомобилей поколения C5 в 1997 г. являлся одним из редких случаев в области автомобилестроения, когда модель следующего поколения весит меньше модели предыдущего поколения. Еще более впечатляющим является то, что автомобиль Corvette 1997 года выпуска был больше и в длину, и в ширину, по сравнению с моделью 1996 года выпуска, и при этом он весил приблизительно 1460 кг (с механической коробкой передач), в то время как собственная масса модели 1996 года выпуска составляла 1496 кг. Снижение веса автомобилей поколения C5 было

Применение достигнуто благодаря разным нововведениям, включая использование панелей кузова из SMC с меньшим, чем когда-либо ранее, содержанием пластика. Материал, который, в основном, является тем же материалом, который использовался в автомобилях поколения C6, состоял приблизительно на 40% из смолы (полиэфирной или винилэфирной), на 33% из наполнителя (карбонат кальция), на 20% из рубленого стекловолокна, и оставшиеся 7% приходились на смолы и отвердители, которые позволяли провести более качественную обработку поверхности детали, извлеченной из пресс-формы. Панели автомобилей поколения C5 были исключительно лёгкими, однако легким было также и совершенно новое шасси автомобиля Corvette, в котором были использованы мощные балки и профили, полученные путем гидроформования с целью обеспечения высокой прочности при меньшей сложности и меньшем весе. Фактически, некоторые участки пола кузова представляли собой структуру типа сандвич, включая легчайшую бальзу, чтобы свести к минимуму массу; эта конструктивная особенность сохранилась в автомобилях поколения C6. В снижении веса и улучшении общего баланса автомобилей поколения C5 немалую роль сыграло использование двигателя с небольшим блоком цилиндров Gen III. По сравнению с традиционным двигателем, имеющим небольшой блок цилиндров, на смену которому пришел этот двигатель, в новом двигателе использовался легкий алюминиевый блок цилиндров и композитный впускной коллектор, вес которого составлял меньше 4.5 кг. В 1999 г. была выпущена модель Corvette «hardtop», в которой снижение веса и технические характеристики достигли нового уровня. В результате замены характерной (и тяжелой) детали – стек-

ла задней двери, на более формально выглядящую секцию крыши, изготовленную из более легкого материала - SMC, собственная масса была снижена приблизительно до 1431 кг. Такого легкого автомобиля Corvette не было со времени появления автомобилей поколения C2, когда сравнительно тяжёлые модули подушек безопасности, электронные системы управления шасси и конструктивные особенности для обеспечения безопасности при столкновении даже не снились инженерам. Модель «hardtop» конечно являлась основой для автомобиля модели C5 Z06, вес которого был снижен до 1415 кг путем устранения некоторых элементов повышенного комфорта, имевшихся в базовой модели, в целях обеспечения более целенаправленного режима езды. Модель Z06 Commemorative Edition 2004 года выпуска была еще более легкой и имела капот из углеволокна, который весил на 4,8 кг меньше стандартного капота из SMC. Учитывая, что снижение веса передней части автомобиля улучшило общий баланс, это послужило отличной рекламой для эффектных и технологически продвинутых автомобилей поколения C5.

C6: Алюминиевое шасси, углеволокно и другие новшества Хотя у автомобилей поколения C5 и поколения C6 основная конструкция шасси является одинаковой, у автомобилей поколения C6 имелись дополнительные изменения с целью уменьшения веса, из которых не последнее место занимало устранение визитной карточки автомобилей Corvette - убирающихся фар и их замена на более простые и более легкие неподвижные фары. Панели кузова из SMC с повышенным содержанием пластика сохранились, хотя, как это ни удивительно, задние крылья были изготовлены из обычной стали. Именно - стальные крылья на автомобиле Corvette! Это было впервые. Базовая модель автомобиля Corvette ‘05 весила 1469 кг, что только примерно 9 кг меньше веса первых моделей поколения C5 1997 года выпуска, несмотря на конструкцию повышенной безопасности и в большинстве случаев более стандартную комплектацию. Годом позднее, с автомобилями модели Z06 поколения C6 появились алюминиевые шасси и изготовленные из углеволокна панели кузова, которые в истории марки Corvette являлись наиболее значительными инициативами, направленными на уменьшение веса автомобилей. При мощности двигателя 505 л. с. и собственной массе менее 1451 кг модель Z06 обладала завидной удельной мощностью, которой не могло похвастаться большинство более дорогих европейских экзотических моделей. Несмотря на кажущееся сделанным из стали шасси базовой модели C6 Z06 автомобиля Corvette его алюминиевая рама весит почти на одну треть меньше. Кроме различия в характере основного материала, эта модель характеризуется уникальным производственным процессом, включающим использование таких технологий как сварка металКОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Применение

лическим электродом в инертном газе и лазерная сварка, а также использование самопроникающих заклёпок, в то время как сборка рамы базовой модели автомобиля Corvette осуществляется с помощью обычной точечной сварки. Кроме того, в раме фундамента двигателя и в некоторых других точках крепления подвески используется магний, что также способствует уменьшению веса. С внешней стороны модель Z06 отличается от базовой модели автомобиля Corvette панелями из углеволокна, использующимися для изготовления передних крыльев, арок передних колес, капота и задних крыльев. Проверка последних имеющихся в прессе данных об этой модели Chevrolet показала, что собственная масса автомобиля составляет минимально 1440 кг. Интересно, что указанный вес базовой модели Corvette составляет 1455 кг, что только на 15 кг больше. Если эта разница кажется небольшой для использованного алюминиевого шасси и изготовленных из углеволокна панелей кузова, то стоит вспомнить, что в модели Z06 применены некоторые более массивные детали, включая тормозные диски, которые приблизительно на 10 процентов больше, и большего размера задний мост. Кроме того, эта модель характеризуется наличием системы смазки с сухим картером, которая имеет отдельный расширительный бачок и вмещает масла приблизительно в два раза больше, чем у базовой модели. Таким образом, легкие конструкционные элементы не только уменьшают вес автомобиля, но также компенсируют вес более тяжелых элементов, обладающих лучшими техническими характеристиками. В автомобиле Corvette модели ZR1 используется алюминиевое шасси такой же конструкции, как и в модели Z06, и содержится даже больше деталей кузова из углеволокна, включая панель крыши; однако она имеет избыточный вес из-за использования

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

системы с промежуточным охлаждением нагнетателя двигателя LS9. Модель ZR1 весит 1512 кг, однако весь избыточный вес обусловлен не нагнетателем. Эта модель имеет корпус дифференциала задней оси, даже большего размера, чем у модели Z06, а также другие предназначенные для работы в тяжёлых условиях детали трансмиссии. Опять же, при удельной мощности 5.22:1, или 1 лошадиная сила на каждые 2,37 кг модель ZR1 может обогнать все автомобили, за исключением нескольких серийных аналогов гоночных автомобилей.

Будущее На случай, если Вы не заметили, обращаем Ваше внимание на то, что автомобили в последнее время становятся неприлично тяжёлыми, при том, что большая часть избыточного веса связана с использованием тяжелой стали, из которой изготовлены средства защиты от аварий, а также с использованием модулей подушек безопасности, которых на первый взгляд, большое множество, и с километрами проводов от систем управления шасси. Новый Camaro SS, имеющий автоматическую коробку передач, весит более 1769 кг, в то время как семейный автомобиль, такой как Buick LaCrosse, весит более двух тонн; и даже страшно себе представить вес популярных кроссоверов, которые весят не меньше танка. То, что и в наши дни автомобиль Corvette является, несомненно, легким автомобилем — это замечательно. Однако, несмотря на имеющееся у компании, являющейся лидером в области технологии, наследие, особенно касающееся использования легких материалов, инженеры автомобиля Corvette испытывают такое же, как и в остальной промышленности, давление, связанное с необходимостью соответствия требованиям более жёстких, чем когда-либо, стандартов обеспечения защиты от аварий,

Применение и не собираются жертвовать какой-либо из высокотехнологичных электронных систем управления, имеющихся в этом автомобиле. В таком случае поддержание репутации легкого автомобиля потребует продолжения использования легких панелей кузова, однако, учитывая, что углеволокно все еще является значительно более дорогостоящим материалом, по сравнению с SMC, следует ожидать, что пластиковые панели будут продолжать использоваться, по крайней мере, в базовых моделях. Что касается шасси, мы были бы удивлены, если бы в условиях нового режима строгой экономии после банкротства компании General Motors в базовых и в более продвинутых моделях было бы оправдано использование разных рам. В случае удачи, которая может означать постепенное увеличение финансирования, в базовых моделях появятся более легкие шасси. Нам кажется, что будет трудно сохранить собственную массу базовой модели с кузовом-купе в районе 1451 кг. Однако, принимая во внимание историю непрерывного совершенствования автомобиля Corvette, особенно за последние 15 лет, мы бы не стали держать пари.

Новаторские лакокрасочные системы автомобиля Corvette Хотя в основном наша статья была посвящена вопросу передовых технологий, связанных с использованием в конструкции автомобиля Corvette легких панелей кузова, мы подумали, что стоит также упомянуть о том, что этот автомобиль являлся также пионером применения материалов, которые покрывают эти панели — то есть красок. Эта история началась с переносом места производства из Сент-Луиса в Боулинг-Грин в 1981 г. Именно в это время лаковое покрытие было заменено на грунтовочные/прозрачные системы на основе

эмали, которые вскоре стали стандартными для промышленности. И когда в 1997 г. вышел на рынок автомобиль поколения C5, то в Боулинг-Грин вновь оказались в авангарде, перейдя на более экологичные краски на водной основе, в которых содержание растворителя уменьшено приблизительно с 60 до 10 процентов. К тому же эти краски обладают более широкой цветовой палитрой. В настоящее время использование красок на водной основе является нормой на сборочных заводах всей Северной Америки.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

ТОЧКА ЗРЕНИЯ НАШИХ ЧИТАТЕЛЕЙ

Мы решили продолжить публикацию ответов на вопросы об импортозамещении, заданные в прошлом номере. Полученные мнения показались нам содержательными и достойными публикации. Тема эта оказалась актуальной и востребованной более, чем мы могли предположить. Тем лучше.

Кто тормозит импортозамещение в промышленном производстве, в том числе композитных материалов? Прошло 4 года после опубликования в газете «Ведомости» от 30.01.2012 г. статьи В. В. Путина «О наших экономических задачах», где указаны приоритетные отрасли развития, в том числе композитные материалы. За это время произошли положительные изменения в этой отрасли в области судостроения (корпуса, надстройки, палуба), авиастроения (крылья, фюзеляж, салон), авто (бамперы, подкрыльники), ЖКХ (ограждения, оборудование детских площадок, контейнера) и только для строительства — производство композитной арматуры. Эти достижения получены за счет развития нормативной и сырьевой баз в вышеуказанных областях. Хуже дело обстоит в строительной отрасли, где отсутствует нормативная база для конструкционных композитных материалов (уголки, швеллеры, двутавры и другие профили для строительных изделий и конструкций). Только в начале этого года вышел в свет учебник Ю. А. Михайлина «Конструкционные полимерные композиционные материалы» и его отправили в 130 технические вузы РФ, где он будет пылиться на полках, за исключением Московского Государственного Технологического Университета «СТАНКИН» и кафедры имени А. И. Меоса в Санкт-Петербургском Государственном университете промышленных технологий и дизайна, так как больше нигде нет кафедры композитных материалов. Это 20 специалистов в год, которых они будут выпускать на всю Россию. А кадры решают ВСЕ, в том числе и ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ в наши суровые будни. Когда в мире идет реиндустриализация — постоянное технологическое обновление различных отраслей промышленности по программам — этот сектор эко-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #2 (2016)

Лагутин Леонид Андреевич | инженер номики увеличивается в США. Китае, ФРГ и занимает более 20% бюджета, у наших соседей в Белоруссии и Казахстане тоже имеется тенденция к увеличению. У нас в 90-е годы произошел развал промышленного производства, что повлекло за собой ликвидацию в России инженерной элиты. Поднялись политическая и экономическая элиты, которые сейчас правят бал в стране. Мало того, происходит превалирование экономической элиты, вернее финансистов и банкиров. Но последние не заинтересованы в развитии промышленности и возрождении инженерной элиты, в том числе и академической, в нашей стране. Создается общество потребления, и оно не учит человека думать и осмысливать. Компьютер снижает технические навыки и не генерирует инженерные идеи. Сейчас требуется умение, а человеку (особенно молодым) нужны знания еще со школы. А для этого требуется ассоциативное мышление. Для России единственный путь это возродить систему образования, отменив ЕГЭ в школе и реформу в РАН. Последним надо решать фундаментальные задачи, а они очень значительны в связи с открытием гравитационных волн и ожидаемым покорением Марса. Что пора менять обучение в школе уже поняли наши нефтяники в г. Сургуте, где появилась ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА. Им надо изучать нефтяные пласты, а у нас нет их оцифрованной модели. Создание инженерной школы приведет к возрождению инженерной элиты, которая затем совместно с РАН, создаст государственную систему научно-исследовательских институтов и лабораторий и приведет к реиндустриализации по новым программам в нашей стране.

Точка зрения Моторин Сергей Васильевич Директор ООО «Балаково Карбон Продакшн»

1. Импортозамещение — экономическая необходимость или политический жест? Проблема импортозамещения в области производства углеродных волокон и композитов на их основе не есть проблема импортозамещения. Это проблема необходимости реанимации научно-технической базы, технологий и производств целенаправленно и «точечно» уничтоженных в 90-е годы прошлого века и продолжавшимися в начале двух тысячных годов. Как следствие отечественная промышленность, в первую очередь, гражданское авиастроение, строительство и т.д. полностью «посажены» на импортную иглу со всеми вытекающими, в том числе из-за санкций, последствиями.

2. Не кажется ли вам, что достижение основной цели импортозамещения, а именно «наращивание местного производства» в отсутствие реальной конкуренции с импортом приведет к возникновению проблемы — «получит ли потребитель качество за свои деньги»? Несмотря на громкие в последние несколько лет заявления об успехах в области обеспечения отечественной промышленности, строительства и других отраслей углеродными волокнами до последнего времени было «забыто» основное — организация производства сырья для углеродных волокон. Для углеродных волокон на основе ПАН-волокн — это производство ПАН-волокон. Основной компонент — НАК, в более чем достаточном количестве производимый в ООО «Саратоворгсинтез». Без этого — производство в «Алабугаволокно» — мертворожденное дитя. Для углеродных волокон на основе гидратцеллюлозы — производство гидратцеллюлозных волокон, в первую очередь по лиоцельной технологии, позволяющей при относительно небольших, в сравнении с вискозной, объемах производства обеспечивать «съедобные» цены и качество. При организации отечественного производства отомрут сложившиеся за последние 15 лет схемы доведения углеродных волокон и препрегов, производимых на их основе до конечного потребителя. Вопрос «цена-качество» снимется сам собой.

3. Что, на ваш взгляд, ожидает композитную отрасль в 2016 году на фоне произошедшего ослабления рубля? Повышение себестоимости композитов на основе углеродных волокон и изделий из них (из-за курса валют и сложности при импорте углеродных волокон) приведет к снижению темпов роста их потребления, возможно усиление тенденций к уходу на старые материалы.

14–15

Конференция «Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях: проблемы и перспективы» | www.conf.viam.ru

ИЮНЬ

15–17

ROSMOULD / ФОРМЫ. ПРЕСС-ФОРМЫ. ШТАМПЫ | www.rosmould.ru

ИЮНЬ

15–17

РОСПЛАСТ. ПЛАСТМАССЫ. ОБОРУДОВАНИЕ. ИЗДЕЛИЯ | www.rosplast-expo.ru

ИЮНЬ

Конференция «Полимерные добавки» | www.creonenergy.ru

июнь

10–11

Конференция «Коррозия, старение и биостойкость материалов в морском климате» | www.conf.viam.ru

СЕНТЯБРЬ

ОКТЯБРЬ

Конференция «Композиты СНГ» | www.composites-cis.com

Конференция «Композиты и компаунды» | www.creonenergy.ru

ОКТЯБРЬ

25–27

NDT RUSSIA — выставка оборудования для неразрушающего контроля и технической диагностики | www.ndt-russia.ru

СЕНТЯБРЬ

ОКТЯБРЬ

Форум «Композиты без границ» | www.hccomposite.com

Конференция «Полимерные композиционные материалы и производственные технологии нового поколения» | www.conf.viam.ru

НОЯБРЬ

Конференция «Композитные материалы: производство, применение, тенденции рынка» | www.uncm.ru

Реклама в номере Название компании

Род деятельности

Сайт

Стр

www.airtechonline.com

Airtech Advanced Materials Group

Производитель вспомогательных материалов

Ashland

Производитель смол

www.derakane.com www. ashland.com

Bang&Bonsomer

Поставщик сырья и оборудования

www.bangbonsomer.com

15, 17, 91

Büfa

Производитель смол и оборудования

www.buefa.de

42+

Carbo Carbo

Поставщик сырья

www.carbocarbo.ru

6, 63

Korsil

Поставщик сырья

www.korsil.ru

Manuchar (Scott Bader)

Поставщик сырья

www.rbmchem.ru

Mikrosam

Производитель оборудования

www.mikrosam.com

SGL Group

Производитель сырья

www.bangbonsomer.com

SKM Polymer

Производитель оснастки

www.skm-polymer.ru

ГК Композитные решения

Поставщик сырья, оборудования

www.carbonstudio.ru

Дугалак

Производитель сырья

www.dugalak.ru

ЕТС

Поставщик сырья, оборудования

www. utsrus.com

42+

ИНТРЕЙ Полимерные Системы

Поставщик сырья, оборудования

www.intrey.ru

4-5

Полимерпром

Поставщик сырья, оборудования

www.polymerprom-nn.ru

Сампол

Поставщик сырья, оборудования