журнал "Композитный Мир" №3 (60) 2015 by Композитный Мир

2015 (60)

ISSN 2222-5439

КОЛОНКА РЕДАКТОРА Научно-популярный журнал «Композитный Мир»

www.kompomir.ru 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» 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: reklama@kompomir.ru Advertising: Maria Melanich maria.melanich@kompomir.ru Номер подписан в печать 20.05.2015 Фото на обложке: архив LA Times 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.

ДОРОГИЕ ДРУЗЬЯ! Наверное, многие из вас застали те времена, когда на смену серыми и однообразным «цумам» и «пассажам» стали проявляться яркие и роскошные бутики. Во всяком случае я, как женщина, помню это очень чётко. Блеск и шик, разнообразие и самые передовые тенденции моды, заставляли замереть перед огромными, ярко освещёнными витринами. Но вместе с тем, я отчетливо помню, как меня охватывала робость, нерешительность и почти физическая слабость, когда я хотела войти в этот бутик, войти в совершенно новый для меня мир. «Да ну, это неудобно… как на меня будут смотреть? ... это мне не по карману ...» — тысячи мыслей, аргументов за то, что этого не стоит делать, а проще и вернее пойти в серый, но такой привычный «пассаж», только для того, чтобы сердце так не стучало. Сейчас, я вспоминаю эти «переживания» с иронией, поскольку все эти сверкающие витрины стали обыденными и повседневными атрибутами нашей жизни. Мне кажется, что с некоторыми оговорками эту «женскую историю» можно экстраполировать на сегодняшний уровень взаимоотношений производителей изделий из композитов и госструктуры, отвечающие за их внедрение в ЖКХ, ПГС и дорожное строительство. Только теперь в роли «бутиков» выступают производители изделий, предлагающие смелые и передовые решения, а в роли застенчивых и нерешительных покупателей, чиновники и конечные потребители, для которых проще и спокойнее отказаться от внедрения и пойти в традиционный «пассаж», где на полках лежат устаревшие, но такие родные, металл и бетон. Что делать в этой ситуации, чтобы применение композитных материалов стало делом повседневным и обыденным? Решение только одно — просвещать и образовывать! И здесь, как нам кажется, наметилась очень правильная и необходимая тенденция! Проведение нового формата конференций! Наряду с традиционными конференциями где производители сырья и оборудования представляли свою продукцию производителям готовых изделий, Союз производителей композитов совместно с Минпромторгом, развивают сеть региональных конференций, на которых уже производители готовых изделий представляют свою продукцию непосредственно конечным потребителям, в лице государственных и коммерческих структур. Журнал «Композитный Мир» с большим энтузиазмом поддерживает это начинание, считая его логичным и полностью соответствующим миссии журнала — быть проводником между всеми участниками композитного рынка.

Читайте с пользой! С уважением, Ольга Гладунова

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

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

Всё самое лучшее — у нас INTREY — динамично развивающаяся компания, зарекомендовавшая себя на отечественном рынке с 2001 года. Основополагающими принципами нашей компании является закономерность повторяющихся процессов, конструктивизм и новизна мысли, лояльность и преемственность в партнёрских отношениях. Главная цель нашей компании — обеспечение высокого уровня сервиса в работе с клиентами, достижения взаимовыгодных условий, точность и аккуратность принимаемых решений.

Polynt Composites — полиэфирные и винилэфирные смолы, гелькоуты, склеивающие составы, пигментные пасты, шпаклевки, грунтовки. OWENS CORNING, ОСВ Стекловолокно, CPIC Fiberglass — широкий ассортимент стекломатериалов для различных технологий применения. Polymer Group Inc. (PGI) — полиэфирные нетканые материалы для быстрого набора толщины стеклопластика и придания жесткости конструкции; нетканые полиэфирные вуали для технологий пултрузия, намотка и RTM. NIDAPLAST HONEYCOMBS — экструдированные полипропиленовые соты для производства сэндвич-панелей. MARICELL — ПВХ пенопласт для производства сэндвич-панелей. AXEL, OSKAR’S, FINISH KARE, SPC — восковые разделительные составы, полупостоянные разделительные составы, внутренние разделительные составы и добавки для: композитной индустрии, технологий пултрузия и SMC/BMC, производства бетона и полимербетона, идустрий термопластиков, полиуретанов, резины и ламинатов; полировальные составы; очистители форм. RJ Marshall — наполнители для производства искусственного камня под гранит и оникс. MAL HUNGARIAN ALUMINIUM PRODUCTION — тригидраты алюминия. AXSON — эпоксидные смолы; эпоксидные гелькоуты; материалы для прототипирования и моделирования: модельные плиты, экструдируемые пасты и пасты для моделирования, полиуретановые смолы для вакуумной заливки и технологии RIM, быстроотверждаемые полиуретановые смолы FASTCAST; полиуретановые эластомеры; силиконы; полиуретановые и эпоксидные клеи. ZHERMAСK — широкий ассортимент силиконов аддитивной полимеризации. PLEXUS — двухкомпонентные конструкционные метилметакрилатные клеи для структурного соединения неоднородных поверхностей. RST–5 — очиститель на водной основе для удаления ненасыщенных смол (эпоксидной, винилэфирной, полиэфирной), гелькоутов, смазочных материалов, клея и т.п. ES Manufacturing — вспомогательное оборудование для производства стеклопластика. GS Manufacturing — оборудование для производства стеклопластика. TRANSTECNICA — оборудование для производства стеклопластика.

«ИНТРЕЙ Полимерные Системы» Россия, 111250, Москва ул. Красноказарменная, д. 9, стр. 1 Тел.: +7 (495) 380-23-00 Факс: +7 (495) 380-25-02 Эл. почта: info@intrey.ru Филиал «Северо-Запад» Россия, 192919, Санкт-Петербург ул. Профессора Качалова, д. 3 Тел.: +7 (812) 319-73-84 Факс: +7 (812) 319-73-85

СОДЕРЖАНИЕ Вестник Cоюзкомпозит

СОБЫТИЕ Союзкомпозит — 10 лет плодотворной и эффективной работы

Инновации не ради инноваций

МАТЕРИАЛЫ Композитный мир Evonik Industries

Сертифицированные пожаробезопасные системы

Новая низкоусадочная матричная смола POLYLITE® 33542-75

Дизайн композиционных материалов и изделий на основе оптоволокон

СОДЕРЖАНИЕ

НАУКА Углерод-углеродные газонаполненные композиционные материалы для теплоизоляции

ПРИМЕНЕНИЕ Исследование образования, распространения и токсичности дыма при возгорании в автобусах

Бассейны из стеклопластика: пять основных проблем и их решение

Loopwheels — колесо, изобретенное заново

Применение материалов из базальтовых волокон в автомобильной промышленности

РЕКЛАМА В НОМЕРЕ

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

КОМПОЗИТНЫЕ

МАТЕРИАЛЫ

ВЕСТНИК ОТРАСЛИ № 04 (99) 2015 № 05 (100) 2015

В НОМЕРЕ: 1. Деятельность Союза: Новые члены союза 2. Новости отрасли: Контейнер-цистерна с композитным котлом; лучший в мире бронешлем; центроплан для лайнера МС-21; строительство экспериментального «нанодома» в Москве; инновационный мост на автодороге Москва — Санкт-Петербург; композиты из Твери; итоги конкурса «Композиты для жизни»; реорганизация производств НПП «Полипластик»; биотехнологический кластер 3. Мировые новости: Композитный каркас из нанотрубок; двигатель с композитными элементами 4. Анонс: Юбилейная 10-я Европейская выставка-форум COMPOSITES EUROPE 2015

ВЫ РАБОТАЕТЕ. МЫ СОЗДАЕМ УСЛОВИЯ

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ 1. ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СОЮЗА НОВЫЕ ЧЛЕНЫ СОЮЗА С 9 апреля состав Союза пополнился тремя новыми почетными членами — высшими учебными заведениями России, занимающимися подготовкой кадров для приоритетных секторов экономики, являющихся наиболее емкими рынками потребления изделий из композитов. К совместной работе по развитию композитной отрасли и отраслей-потребителей в направлении подготовки, профессиональной переподготовки и повышения квалификации специалистов присоединились ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (г. Москва), ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет» (г. Москва), ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина» (г. Москва). ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» основан в 1921 году. В 2010 году ВУЗу присвоена категория «Национальный исследовательский университет». В настоящее время МГСУ в своем составе имеет 7 институтов, 3 филиала, 55 кафедр, 10 диссертационных советов и реализует 200 образовательных программ. В университете и его филиалах обучаются более 20 тысяч студентов, работают 1300 научно-педагогических работников, среди которых академики, доктора и кандидаты наук. ВУЗ имеет 25 научных школ, 50 научных лабораторий и центров. В университете лицензированы 24 специальности подготовки специалистов (инженеров), 12 направлений подготовки бакалавров, 5 направлений подготовки магистров по всем основным областям деятельности строительного комплекса. ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет» основан в 1930 году. В своем составе имеет 6 филиалов. В МАДИ созданы научные школы в области наземных машин и транспорта, дорожно-мостового и аэродромного строительства. Университет готовит инженеров-механиков автомобильного транспорта, дорожно-строительных машин, инженеров-строителей автомобильных дорог, мостов тоннелей и комплексной механизации строительства, а также инженеров дорожного движения. ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина» был основан в 1930 году. В настоящее время ВУЗ в своем составе имеет 2 филиала. В 2010 году ВУЗом разработана собственная программа развития на 2010-2019 годы и установлена категория «Национальный исследовательский университет». 10

В ВУЗе реализуется подготовка бакалавров, магистров и специалистов по более чем 100 программам, среди которых проектирование, сооружение и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, газонефтепроводов и газонефтехранилищ.

2. НОВОСТИ ОТРАСЛИ «УРАЛВАГОНЗАВОД» (УВЗ) ВЫПУСТИЛ КОНТЕЙНЕР-ЦИСТЕРНУ С КОМПОЗИТНЫМ КОТЛОМ

В корпорации «Уралвагонзавод» (УВЗ) создана контейнер-цистерна модели КЦХ-ПКМ25/0,4 для химических продуктов с котлом из композиционных материалов. Изделие не имеет аналогов в мире и является перспективным и ожидаемым международным контейнерным рынком проектом, поскольку на сегодня 100% контейнеров, которые эксплуатируются в мультимодальных перевозках, сделаны из стали. Инновационное изделие предназначено для доставки опасных грузов автомобильным, морским, железнодорожным транспортом по всей сети железных дорог колеи 1520 мм. В их числе соляная и ортофосфорная кислоты, натр едкий технический. Масса тары контейнер-цистерны — 4350 кг, грузоподъемность — 36 тонн. При создании контейнер-цистерн модели КЦХПКМ25/0,4 специалисты УВЗ совместно с партнерами решали ряд задач, в том числе ориентированных на повышение эффективности транспортировки химически агрессивных веществ, среди которых сохранение качества продукта в контейнере-цистерне в процессе заполнения, транспортировки и слива. А также использование универсальности или индивидуальности конструктивных решений для близких по химическим свойствам перевозимых продуктов, увеличение грузоподъемности и срока службы, обеспечение высокой надежности и безопасности цистерны. Создано инновационное изделие с уникальными техническими характеристиками и возможностями. Так, например, нулевая газопроницаемость к особо агрессивным химическим продуктам примененного композита не позволяют перевозимому веществу проникать внутрь корпуса сосуда, что исключает пропарку, обязательную при смене перевозимого продукта в металлической контейнер-цистерне. Коррозионной стойкость и отсутствие сварных швов снижаются затраты перевозчиков на эксплуатацию

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | май–июнь | 2015

WWW.UNCM.RU цистерны, увеличивается срок её службы. В корпорации считают что, учитывая увеличение потребности в мультимодальных грузоперевозках и уникальные характеристики инновационного изделия спрос на данный вид контейнер-цистерн будет только возрастать. Уже ближайшее время контейнер-цистерна модели КЦХ-ПКМ25/0,4 пройдет сертификацию. Работы в этом направлении идут в тесном сотрудничестве с ФАО «Российский морской регистр судоходства». После завершения комплекса испытаний и получения необходимой документации на УВЗ будет налажено производство этого перспективного изделия. Открытое акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского» возглавляет интегрированную структуру, объединяющую около 40 промышленных предприятий, научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро в России и Европе. На протяжении многих лет он лидирует в отечественном грузовом железнодорожном машиностроении и обладает мощным техническим и интеллектуальным потенциалом.

ственно, основная его защита — противоосколочная. Пуля же рассматривается как эквивалент тяжелого высокоскоростного осколка, сказал Харченко. Воплощенные в шлеме высокие показатели защищенности являются требованием отечественных государственных стандартов, которые считаются одними из самых жестких в мире. Работы по созданию 6Б47 прошли достаточно оперативно. Предварительные испытания закончились в апреле 2012 года, а уже в сентябре 2013-го были завершены и государственные. В распоряжении военнослужащих уже находятся несколько десятков тысяч шлемов, в этом году планируется поставить в войска еще около 40 тыс. изделий. www.minpromtorg.gov.ru ИРКУТСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ЗАВОД ПОЛУЧИЛ ЦЕНТРОПЛАН ДЛЯ ЛАЙНЕРА МС-21

www.kazanfirst.ru ЭКСПЕРТЫ ПРИЗНАЛИ БРОНЕШЛЕМ ЭКИПИРОВКИ «РАТНИК» ЛУЧШИМ В МИРЕ

Эксперты баллистической лаборатории Европейского центра испытаний компании DuPont, одного из самых авторитетных в мире, признали российский легкий бронешлем 6Б47 лучшим в мире. Единый общевойсковой шлем для боевой экипировки солдат будущего «Ратник» создан в Центре высокопрочных материалов «Армированные композиты». «После государственных испытаний 6Б47 я лично поехал в центр испытаний, расположенный в Женеве. Там наш шлем протестировали «по полной», и швейцарцы единодушно признали: это самый лучший из легких шлемов, которые они держали в руках. И выдали соответствующее заключение», — рассказал генеральный директор центра Евгений Харченко. Бронешлем весом всего один килограмм имеет трехслойную структуру с композитной оболочкой снаружи и внутри и дискретно-тканевым материалом посередине. Такая структура отклоняет почти на 90 градусов любую попадающую в него пулю. При разработке шлема учитывалось, что в бою военнослужащие поражаются прежде всего осколками и, соответ-

Особенность изделия заключается в том, что в его конструкции применены панели из полимерных композиционных материалов, созданные при помощи автоматизированной выкладки сухой углеродной ленты с последующим применением метода вакуумной инфузии. ЗАО «АэроКомпозит» — первая компания в мире, которая применила данную технологию при производстве силовых элементов конструкции крыла воздушного судна, таких как лонжероны, панели кессона крыла, а также панели центроплана. Применение метода вакуумной инфузии позволяет не только снизить вес всей конструкции крыла лайнера, но и дает возможность создать более совершенную аэродинамическую форму, так называемое «крыло большого удлинения». По оценкам экспертов, самолет с таким крылом обеспечит экономию топлива на 6–8%. В рамках проекта по созданию крыла лайнера МС-21 на заводе «АэроКомпозит-Ульяновск» уже изготовлены передние и задние лонжероны, а также дренажные короба. В настоящее время ведутся работы по сборке носовой и хвостовой части крыла. Элементы механизации будут доставляться на сборку с производственной площадки «КАПО-Композит». ЗАО «АэроКомпозит» входит в Объединенную авиастроительную корпорацию. Компания занимается

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | май–июнь | 2015

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ разработкой и производством деталей, агрегатов и силовых конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ) для воздушных судов. В настоящий момент ЗАО «АэроКомпозит» ведет активную работу над созданием крыла из ПКМ для ближне–среднемагистрального лайнера МС-21 и новых модификаций самолета Sukhoi Superjet 100. В производственные мощности ЗАО «АэроКомпозит» входят два завода — ЗАО «КАПО-Композит» и ЗАО «АэроКомпозит-Ульяновск», а также Опытная лаборатория технологий и конструкций из ПКМ. ОАО «Объединенная авиастроительная корпорация» (ОАО «ОАК») создана Указом Президента РФ 20 февраля 2006 г. Уставный капитал Корпорации составляет 188,9 млрд. рублей. В собственности Российской Федерации находятся 84,33% акций. Президент ОАО «ОАК» Юрий Борисович Слюсарь.

продукции на автомагистрали М-4 «Дон» в Ростовской области. На полигоне будут проводиться испытания дорожных конструкций в реальных климатических и погодных условиях южных регионов России. Еще одним направлением сотрудничества станет разработка стандартов в сфере внедрения инновационных, в том числе нанотехнологических решений в сфере строительства, содержания и ремонта магистральных автомобильных дорог. Композитные опоры освещения, сетка, шумозащитные экраны и столбы для дорожных знаков не наносят травм участникам дорожного движения и серьезных повреждений транспортным средствам при столкновении на скорости до 100 км/ч; износоустойчивы, устойчивы к коррозии, не требуют ухода и окраски; удобны в монтаже; дешевле алюминиевых и стальных аналогов; долговечны.

www.plastinfo.ru «АВТОДОР» ПОСТРОИТ ИННОВАЦИОННЫЙ МОСТ НА АВТОДОРОГЕ МОСКВА — САНКТ-ПЕТЕРБУРГ Председатель Правления РОСНАНО Анатолий Чубайс и Председатель Правления Государственной компании «Автодор» Сергей Кельбах подписали план совместных действий на 2015 год. За девять месяцев компании планируют реализовать ряд совместных проектов. В частности, в рамках подписанного плана на шестом этапе строительства (334–543 км) новой скоростной автомобильной дороги М-11 «Москва — Санкт-Петербург» будет создан путепровод с применением инновационных решений. При строительстве будет использоваться композитная продукция — арматура, опалубка, перильные ограждения, опоры освещения, а также щиты дорожных знаков и указатели, а для мониторинга состояния объекта будет внедрена волоконно-оптическая система, позволяющая контролировать состояние объекта в режиме реального времени и оповещать службы эксплуатации о возможности возникновения аварийных ситуаций. Кроме того, планируется использовать пеностекольный щебень, а при нанесении разметки применить светящуюся краску с люминофорами. Планом совместных действий также предусмотрено участие портфельных компаний РОСНАНО и независимых предприятий наноиндустрии в создании дорожного полигона для испытаний инновационной

plastinfo.ru КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ «ГАЛЕН» ПРИМЕНЯЮТСЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО «НАНОДОМА» В МОСКВЕ Летом 2015 года будет достроено 14-этажное жилое здание, возводимое с применением инновационных технологий. В строительстве экспериментального «нанодома» на Нижегородской улице в Москве используются композитные материалы производства компании «Гален». «Нанодом» — совместный проект городского «Управления гражданского строительства» («УГС») и РОСНАНО. Применение нанотехнологий позволяет сократить сроки возведения здания (все работы будут выполнены на пять месяцев раньше нормативного срока), а значит, уменьшить его себестоимость. Использование инновационных технологий увеличивает срок службы жилых домов на 30%. При этом жильцы «нанодома» получают дополнительное снижение затрат на отопление и электроэнергию — за счёт высокой энергоэффективности здания. В строительстве жилого дома широко применяется продукция компании «Гален». Композитная сетка ROCKMESH® используется строителями для фиксации внутренних перегородок дома. От традиционных аналогов из стали она отличается низким весом, высокой прочностью и устойчивостью к внешним

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | май–июнь | 2015

WWW.UNCM.RU

воздействиям. Срок службы композитной сетки превышает 100 лет. В настоящее время на объекте завершены монолитные работы, идет установка окон и наружных инженерных систем. Материалы «Гален» необходимы и на этом этапе строительства — композитные дюбели используются при облицовке фасада здания. Базальтопластик обладает высокой прочностью и при этом совершенно не проводит тепло, что важно при креплении теплоизоляционных плит — композитный дюбель не создаёт «мостика холода» между стеной здания и внешней средой. Более того, морозоустойчивость материалов дюбелей (базальтопластика и ударопрочного полипропилена) позволяет проводить монтажные работы при низких температурах. Экспериментальный «нанодом» может стать прототипом жилья нового поколения не только Москвы, но и для всей России. Через два года после ввода здания в эксплуатацию специалисты проведут мониторинг внутренних систем и функциональных элементов здания, после чего составят рекомендации по использованию новых материалов и технологий при строительстве жилья. Подобные нанотехнологии в столице уже применялись при строительстве детсадов и школ. В 2014 году в рамках проекта «УГС» и РОСНАНО были введены в эксплуатацию детский сад и школа в новом микрорайоне на Базовской улице. www.galen.su О КОМПОЗИТАХ ИЗ ТВЕРИ РАССКАЗАЛИ МИНИСТРУ ТРАНСПОРТА РФ Похоже, слова «импортозамещение», «инновации» и «эффективность» не останутся только на бумагах федеральных чиновников. Недавно тверские изделия из стеклопластика были продемонстрированы главе Министерства транспорта РФ Максиму Соколову и членам Общественной палаты России. Значит, инновациям Твери открылись новые перспективы. На производственные предприятия из регионов, способные обеспечить поставки современных товаров как для массового потребления, так и для разных отраслей, всё чаще обращают внимание общественные деятели и главы ведомств и министерств федерального уровня. Участники Общественных слушаний по утвержденному в марте Правительством РФ плану реализации в 2015 – 2016 годах Стратегии инновационного развития Российской Федерации на период до

2020 года обсудили развитие композитостроения в России как один из драйверов отечественной экономики. В качестве успешных примеров разработки и применения композитов докладчики привели как раз продукты Группы компаний РУСКОМПОЗИТ, в состав которой входит завод «Тверьстеклопластик». Членам Общественной палаты, представителям бизнеса и деловых профессиональных сообществ, принимавших участие в дискуссии, рассказали о примерах использования мобильных дорожных покрытий «МОБИСТЕК» — прочных композитных плит, размером 6 x 2,2 м, которые применяются для возведения временных дорог при строительстве и ремонте магистральных и промысловых газо- и нефтепроводов. В составе мобильных дорожных покрытий «МОБИСТЕК» полимерные смолы, стеклопластик, биоволокна и другие элементы. С этого года завод применяет при нанесении верхнего слоя плит нано-силикатные добавки. Кроме мобильных дорожных покрытий участникам общественных слушаний рассказали о конкретном производственном кейсе — разработке на заводе «Тверьстеклопластик» технологии производства установок для очистки вод, химически стойких ёмкостей, труб и колодцев из композитов. Ранее этот вид технологий закупался из-за рубежа. Собственная установка филаментной намотки для производства этих изделий появилась на заводе в начале этого года. Разработка собственной технологии сооружений для водоочистки и водоотведения появились здесь в рамках НИОКР, открытого в ГК РУСКОМПОЗИТ, по заказу и при частичном финансировании Минпромторга. Кстати, незадолго до проведения Общественных слушаний по реализации Стратегии инновационного развития России до 2020 года одну из таких установок для очистки сточных и ливневых вод производства тверского завода Группы РУСКОМПОЗИТ оценил Максим Соколов, министр транспорта РФ. Представил её главе минтранса руководитель Федерального дорожного агентства «Росавтодор» Роман Старовойт. Роман Старовойт также отметил в докладе Соколову, что эксперты из РУСКОМПОЗИТ принимают активное участие в разработке ключевых отраслевых документов, охотно делятся результатами исследований и открыты к совместным испытаниям оборудования. В частности, только в 2014 году инженерами и технологами завода «Тверьстеклопластик» были разработаны 82 стандарта ГОСТ Р. www.tver-portal.ru

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | май–июнь | 2015

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ НПП «ПОЛИПЛАСТИК» ЗАВЕРШИЛО РЕОРГАНИЗАЦИЮ ПРОИЗВОДСТВ

Компания «НПП «Полипластик» завершила масштабный проект по структурной реорганизации производственных площадок, целью которого было расширение присутствия на сбытовом рынке композиционных материалов, усиление работы по направлению снижения импортозависмости в основных отраслях промышленности, а так же оптимизация расходов. В рамках проекта было принято решение о расширении мощностей на площадке Саратовского Трубного завода, где с 2009 года работало всего несколько линий компании, остальную часть занимало производство трубного дивизиона группы «Полипластик». В Саратов были завезены четыре технологические линии совокупной установочной мощностью до 15 тыс. тонн композитов в год. Таким образом, мощность Саратовского завода по композиционным материалам доведена до 60 тыс. тонн. Мощности трубного производства были перевезены в Волгоград. На данный момент, действующее на территории Саратовской площадки производство труб не превышает 5 тыс. тонн. В связи с чем, по приоритету производства Саратовский трубный завод в ближайшее время будет переименован в Саратовский завод полимерных материалов. Также, НПП намерено увеличивать присутствие на рынке композиционных материалов инженернотехнического назначения для автомобильной промышленности. В рамках проекта было решено на базе обособленного подразделения в городе Тольятти создать производственный кластер, который будет полностью ориентирован на автопром, в частности обеспечивать потребность АВТОВАЗа и его поставщиков — важнейших потребителей полимерных материалов в Поволжском Федеральном округе. Реализуя данный проект с сентября 2014 года к текущему времени установочная мощность производственной площадки в Тольятти увеличена до 20 тыс. тонн. Также решено оставить в Москве опытно-экспериментальное производство композитов, мощности которого не превышают 5 тыс. тонн в год. www.rccnews.ru ПОДВЕДЕНЫ ИТОГИ КОНКУРСА «КОМПОЗИТЫ ДЛЯ ЖИЗНИ» Холдинговая компания «Композит» и предприятие «Препрег-СКМ» подвели итоги всероссийского краудсорсингового конкурса «Композиты для жиз14

ни». Организаторы предложили участникам конкурса поделиться идеями относительно создания новых продуктов из материалов на основе углеродного волокна (жгута, ткани, препрега), которые приведут к заметному улучшению свойств существующего продукта, используемого в повседневной жизни. Всего на конкурс поступило 40 заявок. Призеров выбрала совместная коллегия жюри Холдинговой компании «Композит» и предприятия «Препрег-СКМ», в ее состав вошли сотрудники холдинга и приглашенный эксперт в области композитов Сергей Павлов. По итогам голосования членов жюри первое место разделили между собой сразу два участника конкурса: москвич Александр Лозовой и житель СанктПетербурга Антон Круглов. Александр Лозовой предложил создать легкий двухместный самолет, где крыло, хвостовое оперение и кабина будут изготовлены с применением углеродной ткани и пенопластового заполнителя. Александр дополнил заявку детальным описанием применения углеродных тканей в создании различных компонентов лайнера. Антон Круглов выступил с инициативой использовать углеродные ткани и препреги в протезировании и ортезировании. По его опыту «применение этих материалов позволяет значительно улучшить прочностные и износостойкие характеристики протезов, одновременно уменьшив вес». «При этом препрег на основе углеродных тканей позволил спроектировать нового типа амортизирующие элементы с заданным коэффициентом упругости», — рассказал Антон Круглов. Второе место было присуждено Ивану Кочешеву из Москвы. Он предложил сделать из углеродных тканей и препрегов электробайк. Третье место также разделили между собой два участника Батыр Бакулов из Харькова и Николай Болтачев из Кирова. Батыр Бакулов выдвинул идею создания детских колясок, детских автомобильных кресел, медицинского инвентаря (костыли и пр.), инвалидных колясок и мебели из композиционных материалов на основе углеродного волокна. Николай Болтачев предложил создать электробайк с уникальным дизайнерским решением. Главный приз — обучение на двухдневном практическом курсе в Обучающем центре по работе с композитными материалами — решением жюри присуждается участникам, занявшим первое и второе место. Как ожидается, тренинг состоится в середине мая в «Нанотехнологическом центре композитов» в Технополисе «Москва». Третий финалист получит в подарок от компании комплекты для воплощения своей идеи (1 кв метр углеродной ткани, 500 грамм смолы, 1 банка разделитель-антиадгезив для эпоксидной смолы).«На конкурс поступили сильные и интересные заявки. Их сложно назвать уникальными для мирового рынка. Однако в России предложенные продукты не производятся. Хотелось бы отдельно отметить, что на конкурс пришли люди, не просто имеющие общие представления о композиционных материалах на основе углеродного волокна, но смело экспериментирующие с этим материалом. Они в состоянии уже сейчас представить свои наработки, идеи», — рассказал представитель жюри аналитик «Холдинговой компании «Компо-

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | май–июнь | 2015

WWW.UNCM.RU зит» Алексей Мартынов. «Уверен, что главный приз конкурса — тренинг по композитам будет полезен нашим победителям и позволит усовершенствовать их знания и умения в работе с материалом», — поделился мнением член жюри представитель компании «Композит Изделия» Николай Хлебников. www.aem-group.ru

производить материалы. Мы находимся в рублевой зоне, и почти на 90 процентов используем местное сырье», — отметил Илья Вишневецкий. plastinfo.ru ОТКРЫТИЕ НОВОГО СОВРЕМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРВАЯ ОЧЕРЕДЬ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КЛАСТЕРА БУДЕТ ЗАПУЩЕНА ДО КОНЦА ГОДА

8 апреля, губернатор Калининградской области Николай Цуканов проверил ход строительства одного из предприятий биотехнологического кластера на территории Правдинского района, сообщает прессслужба Правительства Калининградской области. Строительство кластера началось в июле прошлого года. Инвестор направляет 1,2 млрд рублей на создание производственного комплекса, включающего завод по производству молочной кислоты, биоразлагаемых полимеров, биокомпозитов, белковых кормовых добавок, комбикормовый завод для рыбных кормов, а также рыбоводный комплекс. В настоящий момент завершается строительство трёх корпусов: производственного и двух складских, в скором времени появится административное здание. До конца года собственник — компания «Поликомплекс» — планирует ввести первую очередь проекта в эксплуатацию. «Сейчас реализуется первый этап инвестпроекта, включающий строительство завода по ректификации молочной кислоты и производства на её основе биополимеров и биокомпозитов, а также полиэфира для разлагаемых композитных материалов», — сообщил генеральный директор «Поликомплекса» Илья Вишневецкий. Он напомнил, что производимая из биополимеров продукция, например, упаковка, разлагается быстро и без ущерба окружающей среде. По словам руководителя «Поликомплекса», экономические факторы, связанные с изменением курса валют, не отразятся на сроках и других параметрах проекта. «На сегодняшний день в строительство и технологическую часть проекта уже инвестировано около 550 млн рублей. Полдороги пройдено, останавливаться нет смысла. В связи с девальвацией рубля стало выгодно

15 мая 2015 в особой экономической зоне «Алабуга» в Республике Татарстан состоялось торжественное открытие завода по производству углеродного волокна «Алабуга-Волокно». Завод является совместным проектом ХК «Композит» и госкорпорации «Росатом». Производительность первой производственной линии составляет 1700 тонн в год углеродного волокна марки Umatex UMT42-12К номиналом 12К. На этой же линии в будущем планируется выпуск углеродного волокна марки Umatex UMT42-24К, номиналом 24К. Также планируется запуск новой линии и доведение общего объема производства углеродного волокна до 10000 тонн в год. В торжественном открытии приняли участие Президент Республики Татарстан Минниханов Рустам Нургалиевич и генеральный директор Холдинговой компании «Композит» Меламед Леонид Борисович, заместитель генерального директора ГК «Росатом» Локшин Александр Маркович, генеральный директор ОЭЗ «Алабуга» Шагивалиев Тимур Наилевич, директор департамента химико-технического и лесопромышленного комплекса Министерства промышленности и торговли РФ Потапкин Владимир Александрович, исполнительный директор Союза производителей композитов Ветохин Сергей Юрьевич.

www.uncm.ru

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | май–июнь | 2015

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ 3. МИРОВЫЕ НОВОСТИ В ГЕРМАНИИ СОЗДАЛИ ДВИГАТЕЛЬ С КОМПОЗИТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

цилиндра был использован армированный волокном композит. Цилиндр получился на 20% легче по сравнению с алюминиевым аналогом. При этом стоимость обоих вариантов одинакова. Пластиковые части в двигателе позволят не только уменьшить потребление топлива, но и сделать двигатель менее шумным и снизить количество выделяемого им тепла. В то же время использование пластиковых элементов заставит разработчиков несколько модифицировать двигатель. Это н еобходимо сделать, в частности, для отвода тепла. В настоящее время инженеры работают над созданием пластикового двигателя с несколькими цилиндрами. www.zele.ru ТАЙВАНЬСКАЯ КОМПАНИЯ РАЗРАБОТАЛА КОМПОЗИТНЫЙ КАРКАС ИЗ НАНОТРУБОК ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДУЛЯ

Исследователи из института Фраунгофера работают над созданием частей для двигателя, состоящих из пластика. По словам разработчиков, новые двигатели будут весить намного меньше существующих двигателей из металла. Специалисты уже создали экспериментальный двигатель с легким цилиндром, созданным методом литья под давлением. Образец будет продемонстрирован на выставке Hannover Messe. Для создания корпуса

Тайваньская компания Taiwan Carbon Nanotube Technology (TCNT) совместно с компанией из Гонконга Wuxi Suntech недавно объявили о разработке первого в мире композитного каркаса из углеродных нанотрубок для фотоэлектрических модулей. Как утверждает компания Suntech, новый композитный каркас, армированный углеродными нанотрубками, имеет повышенную устойчивость к коррозии, что позволяет устранить возможные проблемы снижения эффективности солнечных панелей вследствие экстремальных погодных условий. Новый композитный каркас на основе углеродных нанотрубок успешно прошел тестирование в промышленных условиях (по стандартам IEC61215, IEC61701, а также испытания под высокой механической нагрузкой до 5400 Па и при температуре до минус 40 градусов по Цельсию). Но пока что никаких сроков внедрения новой технологии в производство солнечных фотоэлектрических панелей они не называют. Тем не менее, компании заявляют, что новые композитные каркасы более надежные и эконо-

Группа компаний «Композит» 193079, Санкт-Петербург, Октябрьская наб., 104 Тел.: +7 (812) 322-91-70 +7 (812) 322-91-69 E-mail: office@composite.ru

www.composite.ru

WWW.UNCM.RU мичные, чем традиционные алюминиевые каркасы, и их использование позволит значительно снизить расходы в солнечной энергетике. В каркасе использованы высокопрочные углеродные волокна и композиционные стекловолокна, которые весят вполовину меньше, чем алюминий. Кроме того, новый каркас из углеродных нанотрубок обладает уникальными свойствами — прочность на изгиб, равная 339 МПа. Интегрированные пластиковые компоненты обеспечивают коррозийную стойкость композитному каркасу для фотоэлектрических модулей. А благодаря антибликовому черному покрытию, каркас из углеродных нанотрубок потенциально имеет более широкий спектр использования, чем каркас из алюминия. Wuxi Suntech является дочерней компанией Shunfeng International Clean Energy Limited, которая предоставляет решения в области экологически чистой и «зеленой» энергетики для государственных и коммерческих структур, таких как бизнес-центры, центры обработки данных, отели, крупные общественные объекты, промышленные предприятия, офисные здания, школы, медицинские учреждения, спортивные стадионы и домашние хозяйства. cheburek.net МИКРОСАМ ПРАЗДНУЕТ 25 ЛЕТ УСПЕХА И ИННОВАЦИЙ 6 мая 2015 Микросам официально отпраздновал свой серебряный юбилей в культурном центре им. Марка Цепенкова в Прилепе, Македония. Одним из ключевых моментов программы было корпоративное видео, включающее съёмки с производственного участка, интервью с учредителями, управляющими и главными инженерами, которые говорили об истории создания компании, о первых проданных машинах, о проникновении на мировой рынок, об основных технических достижениях, о коллективной ответственности перед обществом и планах на будущее. Соучредитель «Микросам» г-жа Лиляна Самакоска, вручила золотые медали заслуженным работникам компании в качестве награды за их лояльность и выдающийся вклад в работу и успех, который компания празднует сегодня. Кроме сотрудников на празднике присутствовали мэр города Прилеп, чиновники, представители ряда посольств, партнеры и покупатели со всего мира. Компрания «Микросам» был основана в 1990 году как консалтинговая компания по проектированию и конструированию электронных компонентов машин. На сегодняшний день компания успешно осуществила поставки и установку 200 машин, которые работают в 40 странах. Сегодня коллектив «Микросам» предлагает гибкие решения, полностью адаптированые к конкретным потребностям покупателей по всем основным композитным технологиям: автоматизированная выкладка волокон, выкладка лент, намотка волокон, изготовление и разрезка препрега. www.mikrosam.com

4. АНОНС ЮБИЛЕЙНАЯ 10-Я ЕВРОПЕЙСКАЯ ВЫСТАВКА-ФОРУМ COMPOSITES EUROPE 2015

С 22 по 24 сентября 2015 года, в городе Штутгарт (Германия) пройдет юбилейная 10-я Европейская выставка-форум COMPOSITES EUROPE 2015, посвященная композитным материалам, технологиям их производства и областям применения. Тематические разделы: • Сырье • Наполнители • Процессы, технологии и оборудование • Обработка/Отделка • Полуфабрикаты • Услуги (Дистрибьюторы, симуляторы, CAD/CAM) • Изделия из композитов В программе: • Конференция AVK • COMPOSITES Night вечерний прием для участников • Зона Демонстрации Продукции • COMPOSITES Forum (Форум по композитам) На выставке будут представлены готовые решения для следующих отраслей: строительство, ветроэнергетика, автомобилестроение, авиастроение, судостроение, электроника и электротехника и т.д. Европейская выставка с каждым годом привлекает все большее количество, как участников, так и посетителей, и уже заслуженно занимает одно из ведущих мест в ряду крупнейших мероприятий отрасли. В 2014 году выставка собрала более 10000 посетителей и около 420 экспонентов из Европы, Азии и Северной Америки. ПРИГЛАШАЕМ КОМПАНИИ ОТРАСЛИ ПРИНЯТЬ УЧАСТИЕ В ВЫСТАВКЕ! Редакторы: Пунина Мария, manager_mp@uncm.ru Лукичева Наталья, manager@uncm.ru 117292, г. Москва, а/я 49 Телефон/факс: +7 (495) 786-25-36 www.uncm.ru

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | май–июнь | 2015

СОБЫТИЕ

Союзкомпозит — 10 лет плодотворной и эффективной работы

Пунина Мария Андреевна менеджер проектов Объединение юридических лиц «Союз производителей композитов»

9 апреля 2015 года Отраслевое отделение по производству композитных материалов Общероссийской общественной организации «Деловая Россия» — Союз производителей композитов, провело очередное ежегодное собрание, на котором подвело итоги деятельности композитной отрасли Российской Федерации в 2014 году и определило приоритеты развития на 2015 год. В данном мероприятии приняли участие представители организаций, входящих в состав Союзкомпозита, представители ведущих высших учебных заведений России: МАТИ, МАДИ, ФБГОУ ВПО «МГСУ», РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, СПГУТД, ЮУрГУ, а также представители ЗАО «Особые экономические зоны». В своем вступительном слове председатель правления Союзкомпозита Фахретдинов Сергей Баянович подчеркнул, что Союз производителей композитов уже более 10 лет проводит большую работу по возрождению и развитию композитной отрасли России, при этом решая не абстрактные, а вполне конкретные задачи развития, как отрасли в целом, так и каждого предприятия-члена Союза в отдельности. Для решения поставленных задач Союзкомпозит активно взаимодействует с федеральными и региональными органами исполнительной власти: Минпромторгом России, Минэкономразвития России, Минобрнауки России, Минстроем России, Росавтодором, Росстандартом, Департаментом науки, промышленной политики и предпринимательства города Москвы, Центром инновационного развития города Москвы, Опорой России и другими отраслевыми и межотраслевыми некоммерческими организациями и объединениями.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

Подводя итоги года минувшего, Исполнительный директор Союзкомпозита Ветохин Сергей Юрьевич доложил о достигнутых результатах по ключевым направлениям деятельности Союза: отраслевое регулирование, техническое регулирование, PR и продвижение продукции. В результате активного взаимодействия Союзкомпозита с федеральными и региональными органами исполнительной власти были разработаны следующие нормативные документы, направленные на стимулирование спроса на продукцию композитной отрасли России: 1. Постановление Правительства Российской Федерации от 11 декабря 2014 г. № 1352 «Об особенностях участия субъектов малого и среднего предпринимательства в закупках товаров, работ, услуг отдельными видами юридических лиц»; 2. Программа Федерального дорожного агентства по внедрению композиционных материалов (композитов), конструкций и изделий из них на 2015–2020 годы, утвержденная руководителем Росавтодора 04.12.2014 г.; 3. Проект региональной программы внедрения композиционных материалов в городе Москве на 2014–2020 годы;

СОБЫТИЕ

4. Проект Положения о порядке и правилах внедрения инноваций в компаниях с государственным участием и инфраструктурных монополиях. В сфере технического регулирования Союзкомпозитом была проделана и проводится в настоящее время колоссальная работа. Так, в период с июля 2012 года по настоящее время были разработаны и уже утверждены 59 национальных и межгосударственных стандартов, разработаны и проходят различные стадии обсуждения и утверждения еще более 180 национальных и межгосударственных стандартов. Кроме того, Союзкомпозитом также ведется работа по разработке 22 сводов правил, регламентирующих применение и оценку соответствия полимерных композитов, а также конструкций и изделий из них в строительном комплексе, который является одним из наиболее емких рынков для продукции композитной отрасли. Одним из приоритетных направлений деятельности Союза является развитие рынка и продвижение продукции. С этой целью Союзкомпозит ежегодно проводит отраслевые и межотраслевые мероприятия, на которых представляются новые исследования, разработки и технические решения в области производства и применения композитов в приоритетных секторах экономики. В 2014 году Союзом производителей композитов были организованы и проведены: • 7-я международная конференция «Современное состояние и перспективы развития производства и использования композитных материалов в России» в рамках ежегодной международной отраслевой выставки «Композит-Экспо»;

• Круглый стол по ознакомлению с опытом ОАО «Мосводоканал» по внедрению и применению изделий из полимерных композитов для систем водоснабжения, водоотведения и канализации города Санкт-Петербурга; • Круглый стол «Опыт использования и перспективы применения композитных материалов на Петербургском метрополитене»; • Конференция по вопросу реализации региональных программ внедрения композитов (г. Самара); • Круглый стол «Применение композитных материалов в дорожном хозяйстве» в рамках Международной специализированной выставки-форума «Дорога»; • Международная конференция «Композиты без границ» в рамках деловой программы Московского международного форума инновационного развития «Открытые инновации» — «Open Innovations Expo»; • 8-ая международная конференция «Композитные материалы: производство, применение, тенденции рынка». С целью продвижения продукции предприятий композитной отрасли России, а также для организации кооперационных связей между отечественными и зарубежными производителями и потребителями композитов и изделий из них, Союз в 2014 году организовал коллективные стенды на ведущих отраслевых международных выставках: JEC EUROPE 2014 (г. Париж, Франция) и COMPOSITES EUROPE 2014 в (г. Дюссельдорф, Германия). Ежегодно Союзкомпозит выпускает 12 электронных Отраслевых вестников Союза и совместно с Издательским Домом «Мир Композитов» — 6 печатных изда-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

СОБЫТИЕ

ний вестника отрасли внутри журнала «Композитный Мир», а также два Приложения к журналу: «Композитный Мир ОБОРУДОВАНИЕ» и «TOP NEWS». Не меньший объем работ запланирован Союзкомпозитом и на 2015 год. Кроме традиционных направлений деятельности Союзкомпозита, были определены приоритетные направления, которые являются наиболее актуальными для развития отрасли в 2015 году: • стимулирование спроса на продукцию отрасли; • импортозамещение исходных компонентов, оборудования и IT-технологий для изготовления композитов и изделий из них; • подготовка квалифицированных кадров для композитной отрасли и отраслей-потребителей;

• создание межотраслевой системы контроля качества продукции композитной отрасли, поступающей на рынок Евразийского экономического союза. Ветохин Сергей Юрьевич также подчеркнул, что спрос на продукцию композитной отрасли России со стороны как отечественных, так и зарубежных потребителей остается стабильно высоким и с каждым годом только увеличивается. Однако и Союзу, и самим компаниям не стоит «почивать на лаврах», а необходимо активизировать свою деятельность по продвижению продукции и на отечественном и на международном рынках.

СОБЫТИЕ

Инновации не ради инноваций

Пунина Мария Андреевна менеджер проектов Объединение юридических лиц «Союз производителей композитов»

20 апреля 2015 года в Москве состоялось одно из мероприятий, направленных на развитие механизмов стимулирования спроса на инновационные решения в рамках государственных закупок и закупок компаний с государственным участием — Всероссийская конференция «Инновационные закупки». Конференция была организована компанией «Синапс-Мск» совместно с Российской венчурной компанией (ОАО «РВК»), при участии рабочих групп: Агентства стратегических инициатив (АСИ) по мониторингу и реализации «дорожной карты» Национальной предпринимательской инициативы «Расширение доступа субъектов малого и среднего предпринимательства к закупкам инфраструктурных монополий и компаний с государственным участием» («дорожная карта») и Минэкономразвития России по совершенствованию механизмов закупок инновационной продукции компаниями с государственным участием. На пленарном заседании выступили заместитель председателя комитета Государственной Думы по экономической политике, инновационному развитию и предпринимательству Арефьев Николай Васильевич, директор Департамента социального развития и инноваций Минэкономразвития России Шадрин Артём Евгеньевич, заместитель генерального директора ОАО «Российская венчурная компания» Кузнецов Евгений Борисович, а также заместитель руководителя рабочей группы АСИ, исполнительный директор Союза производителей композитов Ветохин Сергей Юрьевич. В своем выступлении Сергей Юрьевич предложил госкомпаниям перестать воспринимать субъекты малого и среднего предпринимательства, как «вредителей» и начать выстраивать с ними партнерские отношения, поскольку они являются «звеньями од-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ной цепи». Без инновационного развития государственные компании не смогут обеспечить свою конкурентоспособность, а полноценное развитие инновационного малого и среднего предпринимательства невозможно без его участия в закупках госкомпаний. Для того чтобы обеспечить прямой диалог между субъектами малого и среднего предпринимательства и компаниями с государственным участием, а также обсудить текущие задачи их взаимодействия, в рамках конференции состоялось открытое заседание рабочей группы АСИ, на котором были представлены первые результаты реализации плана мероприятий «дорожной карты» в части внедрения инновационных решений, которое провел Ветохин Сергей Юрьевич. На заседании он еще раз акцентировал внимание на том, что на данный момент госкомпании не готовы и не испытывают особого желания закупать инновационные решения у представителей малого и среднего предпринимательства, исключение составляют только две госкомпании: «Российские сети» и «Автодор», которые не просто готовы сотрудничать, а уже на данный момент осуществляют закупки инновационных решений. Сергей Юрьевич рассказал, что проведена большая предварительная работа по упрощению порядка взаимодействия инновационного бизнеса с госкомпаниями. Агентством стратегических иници-

СОБЫТИЕ

атив при участии Союза производителей композитов был разработан проект примерного Положения «О порядке и правилах внедрения инновационных решений», использование которого госкомпаниями в своей деятельности позволит выстроить простую и понятную систему взаимодействия инновационного бизнеса и компаний с государственным участием. Данное Положение содержит ключевые требования к порядку планирования, разработки, внедрения и применения новых товаров, услуг, технических (технологических) и/или комплексных технико-экономических решений (инновационной продукции) в рамках экономической деятельности организаций, включая закупку инновационной продукции в соответствии с требованиями 223-ФЗ, а также основные термины и определения. Заместитель генерального директора НП «Межотраслевое объединение наноиндустрии» Гареев Арсен Радикович на настоящем заседании представил предложения по требованиям к порядку и правилам внедрения инновационных решений. Этот вопрос

оказался одним из самых острых на заседании. В его обсуждении приняли участие не только представили инновационного малого и среднего бизнеса и компаний с государственным участием, но также представители ВУЗов, институтов развития, финансовых институтов, общественных организаций и экспертного сообществ. Итогом дискуссии стало решение о доработке требований к порядку и правилам внедрения инновационных решений, с учетом озвученных замечаний и предложений и вынесении их на обсуждение на заседание рабочей группы Минэкономразвития России. По завершении заседания руководитель проекта АСИ Каббара Зухра пригласила всех заинтересованных представителей организаций и предприятий к активному участию в заседаниях рабочей группы АСИ по мониторингу и реализации плана мероприятия («дорожной карты») «Расширение доступа субъектов малого и среднего предпринимательства к закупкам инфраструктурных монополий и компаний с государственным участием». КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

МАТЕРИАЛЫ

Композитный мир Evonik Industries Введение На протяжении многих сотен лет, а то и тысячелетий, человечество привыкло решать конструкционные задачи с помощью традиционных конструкционных материалов: дерева, металла, бетона, текстиля. Каждый из этих материалов обладает бесспорными техническими и технологическими достоинствами, каждый из этих материалов зарекомендовал себя с самой лучшей стороны, каждый из этих материалов проверен временем. Однако последние десятилетия развития самых различных отраслей промышленности, прежде всего машиностроения, к которому имеет смысл причислить и автомобилестроение, и судостроение, и строительство летательных аппаратов, и электронику, выдвинуло на передний план спектр задач, которые кажутся противоречивыми с точки зрения возможностей традиционных конструкционных материалов. Высокая механическая прочность должна сочетаться с низким весом, высокой стойкостью к воздействию окружающей среды и стабильностью свойств в широком диапазоне давления и температуры. Именно эти «противоречия» привлекли внимание к классу конструкционных материалов, которые принято называть композитными. Что же представляют из себя композитные материалы? Как правило, речь идет о системах полимернаполнитель, в которых полимер определяет однородность свойств и стабильность по отношению к воздействию окружающей среды, а наполнитель обеспечивает упрочнение. Механизм упрочнения достаточно прост: благодаря наполнителю, возникающие при механических нагрузках деформации распределяются по границе раздела фаз, превосходящей макроскопические размеры изделия из композитного материала в разы и порядки. По этой же причине зарождающиеся при деформациях трещины постоянно прерываются элементами наполнителя, что существенно увеличивает предел деформации, необходимой для полного разрушения. При кажущейся простоте и элегантности такого рода технологического решения, использование композитных материалов выдвигает особенные требования к качеству сырья для их производства. Если для расчёта прочностных характеристик стальных конструкций достаточно обратиться к справочным изданиям, каталогизирующим физико-механические свойства различных марок стали, прочностные характеристики композитных изделий зависят не только от вида матрицы и наполнителя, но и от взаимодействия наполнителя с матрицей. Более того, использование химически идентичных наполнителей, отличающихся друг от друга только дисперсностью, может привести к 24

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

А. Майзельс www.corporate.evonik.com

получению изделий разного класса прочности. То же самое наблюдение применимо и к матрицам: использование химически идентичных материалов может привести к самым различным результатам, в зависимости от параметров технологического процесса при производстве композитных материалов. В высокотехнологичных областях применения композитных материалов предсказуемость свойств, достижение заданных физико-механических характеристик и обеспечение стандартов качества достигается за счет тщательного подбора сырья и использования высококачественных функциональных добавок. Evonik Industries стремится к усовершенствованию существующих и к поиску новых решений. Поэтому работы компании в области композитных материалов можно разделить на два больших направления: создание матричных материалов с выдающимися физико-химическими свойствами и создание уникальных функциональных добавок. Матричные системы Матричные системы различают по типу используемого полимера на термопластичные и термореактивные. Традиционно более распространёнными являются термореактивные системы, среди которых выделяют эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые и фенольные системы. Каждая из этих систем имеет свою устоявшуюся область применения, которая определяется техническими, технологическими и экономическими факторами. Так, например, эпоксидные системы получили распространение в авиационной и космической промышленности, благодаря высокой прочности и относительно высокой термостойкости, полиэфирные системы применяются в автомобильной промышленности, а полиуретановые системы находят применение там, где требуется стойкость к атмосферным воздействиям, прежде всего, к ультрафиолетовому излучению. В отличие от термореактивных систем, термопластичные матрицы представляют собой линейные полимерные системы, которые поддаются процессу горячего формования. Поэтому использование термопластичных матриц позволяет реализовать высокие темпы производства, сами термопластичные системы могут храниться при температуре окружающей среды без специальной защиты и легко поддаются утилизации и вторичной переработке. При выборе матрицы для производителя важны, прежде всего, основные механические свойства. Целевыми свойствами матриц для высокоэффективных композиционных материалов являются: • высокий модуль упругости при растяжении, кото-

МАТЕРИАЛЫ а

Рисунок 1. Контакт между смолой и углеволокном в присутствии наночастиц диоксида кремния. а. концентрация диоксида кремния в смоле 10%; б. концентрация диоксида кремния в смоле 4%.

• • • •

рый влияет на компрессионную прочность композиционного материала; высокий предел прочности на разрыв, определяющий устойчивость к внутрислойному растрескиванию в композитном ламинате; высокая трещиностойкость, определяющая устойчивость к расслоению и рост микротрещин; размерная стабильность при высоких температурах (температура стеклования выше максимальной температуры эксплуатации); устойчивость к влаге и растворителям, таким, как топлива, моторные масла, антиобледенители и антифризы, а также растворители для удаления краски (полимеры не должны набухать, растрескиваться или деградировать).

Эпоксидные и бисмалеимидные системы Обычные эпоксидные связующие основаны на диглицидиловом эфире бисфенола А (ДГЕБА), содержащем две эпоксидные группы, по одной на каждом конце молекулы. Это жидкие смолы с низкой молекулярной массой. Обычно для отверждения эпоксидных смол используются амины, позволяющие получить трёхмерную сетчатую структуру. На протяжении многих лет «эталонным» отвердителем является изофорондиамин, выпускаемый компанией Evonik под торговой маркой VESTAMIN® IPD. Циклоалифатическая структура этого отвердителя и умеренная реакционная способность аминогрупп позволяют получить композитные материалы с высокими температурами стеклования, высокой ударопрочностью и устойчивостью к воздействию агрессивных сред. При этом жидкие матричные системы, в которых VESTAMIN® IPD используется в качестве отвердителя, обладают хорошей перерабатываемостью. Типичные области применения таких матричных систем включают в себя армированные минеральными или органическими волокнами композиционные материалы, которые находят использование в лопастях ветряных электростанций, в трубопроводах, в судостроительстве и авиации. Использование 4,4’-диаминодициклогексилметана VESTAMIN® PACM в качестве отвердителя жидких эпоксидных композиций ведёт к отвержденным композиционным материалам, механические свойства которых сравнимы с механическими свойствами материалов, полученных путём отверждения

изофорондиамином. Дополнительным преимуществом VESTAMIN® PACM является пониженное тепловыделение в процессе отверждения, а также меньшее водопоглощение связующим. Третьим продуктом в семействе диаминов VESTAMIN® является триметилгексаметилендиамин VESTAMIN® TMD, линейная структура которого повышает ударопрочность отвержденных композиций, благодаря своей демфирующей способности. При этом триметилгексаметилендиамин VESTAMIN® TMD обладает высокой реакционной способностью, что позволяет получать эпоксидные композиционные материалы быстрого отверждения. При всех преимуществах эпоксидных смол, они обладают и определёнными недостаками. Например, недостаточное смачивание смолой наполнителя ведет к созданию неоднородных структур, которые разрушаются при низкой механической нагрузке. Проблему смачивания можно решать за счёт использования низковязких смол, что, правда, несколько усложняет производственный процесс. Проблему недостаточного контакта между смолой и неорганическими наполнителями (стекловолокно, базальтовое волокно, минеральная крошка и т.д.) можно решать за счет обработки наполнителя органофункциональными силанами Dynasylan® GLYMO, Dynasylan® АММО, Dynasylan® 1124 или Dynasylan® 1146, создавая, таким образом химическую связь между поверхностью наполнителя и смолой. Однако такого рода решения очень ограничено применимы в самом, пожалуй, высокотехнологичном классе композитных материалов — в углепластиках. Проблема получения эпоксидных композиций, наполненных углеволокном, и отличающихся высокой адгезией смолы к волокну, т.е. однородным контактом между смолы с волокном на микроуровне, связана напрямую с особенностями поверхности углеволокна и с химической структурой эпоксидных систем. Эпоксидные системы содержат как полярные, так и неполярные группы, причём эти группы равномерно распределены по всему объему системы смола-отвердитель. Углеволокно отличается очень низкой полярностью поверхности, что чрезвычайно усложняет контакт с полярными группами. Антагонизм поверхности углеволокна к элементам эпоксидных систем ведёт на микроуровне к локальному отсутствию контакта между смолой и волокном, что может макроскопически проявляться в низкой меКОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

МАТЕРИАЛЫ ханичкой прочности, в высокой хрупкости и т.д. Низкая химическая реактивность поверхности углеволокна не позволяет увеличить адгезию смолы к волокну путём применения силанов. Тем не менее контакт между поверхностью углеволокна и смолы может быть улучшен за счёт введения инертных наночастиц, например, наночастиц диоксида кремния. Пример эффективности такого рода решения продемонстрирован на Рисунке 1 с помощью трансмиссионной электронной микроскопии. В обоих случаях использовались наночастицы одного и того же размера, исследовалось влияние концентрации наночастиц диоксида кремния на качество контакта волокна со смолой. Благодаря их малому размеру и отсутствию больших агрегатов, наночастицы легко проникают во все волоконные структуры. При этом размер частиц выбирается так, чтобы не происходило значительного увеличения вязкости смолы, что позволяет сохранять качество пропитки наполнителя. Такая комбинация качеств позволяет достичь значительного улучшения механических свойств (модуль упругости, ударопрочность). Кроме того, применение наночастиц снижает тепловое расширение и усадку и повышает удельное электрическое сопротивление, что ведёт к дополнительным преимуществам в случае применения композитного материала в приборостроении. Компания Evonik является ведущим производителем наночастиц диоксида кремния с модифицированной поверхностью для эпоксидных смол. Наночастицы диоксида кремния синтезированы путем осаждения из растворов жидкого стекла (силиката натрия). За счёт строгого соблюдения технологического режима удаётся получить отдельные, сферические, неагрегированные наночастицы заданного размера с узким распределением. Полученные таким образом наночастицы диспергируются в эпоксидной смоле для получения концентратов, которые могут применяться с любыми промышленными системами. Таким образом, производитель эпоксидной системы получает в распоряжение модификатор смолы, который может вводиться в композицию без использования специального оборудования. Концентраты наночастиц диоксида кремния NANOPOX® могут использоваться со всеми типами отвердителей, во всех производственных процессах (инфузия, литьевое формование (RTM), литьё под давлением и т.д.). Поскольку, благодаря размеру в пределах 30 нм, наночастицы диоксида кремния не седиментируют, даже импрегнирование из раствора не представляет проблемы. В большинстве случаев применения в композитных материалах эти концентраты разводятся стандартными эпоксидными смолами. Типичное содержание наночастиц в связующих, например для вакуумного литьевого формования (VARTM), составляет 10%. Как уже отмечалось выше, композитные материалы на основе эпоксидных смол получили распространение в авиационной и космической промышленности, благодаря, в первую очередь, высокой прочности, относительно высокой термостойкости и относительно высокой устойчивости к воздействию влаги. Тем не менее существует целый спектр 26

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

задач, решение которых невозможно путем использования эпоксидных систем. Прежде всего, речь идёт о высоких механических нагрузках при температурах, превышающих 200°C, т.е. при температурах близких к температурам стеклования эпоксидных систем или даже превышающим их. Приближение к температуре стеклования или превышение её ведёт к неминуемой потере механической прочности, следовательно, к разрушению изделия. Для производства композитных систем, которые пригодны к использованию при температурах 200°C–250°C имеет смысл применять связующие на основе бисмалеимидных смол. Отвержденные бисмалеимидные смолы отличаются высокой температурой стеклования и высокой стабильностью механических свойств при температурах выше 200°C На Рисунке 2 приведены температуры стеклования для композитных систем с бисмелеимидным (BMI) и эпоксидными связующими, определённые в сухих и влажных условиях. В качестве эпоксидных связующих были выбраны связующие средней (epoxy middle) и высокой твердости (epoxy hard). В качестве наполнителя во всех системах использовалось углеволокно одной и той же марки, произведённое одним и тем же производителем. Содержание смолы во всех композициях составляло 34%. И в сухих, и во влажных условиях температура стеклования системы с бисмалеимидным связующим превышает температуры стеклования систем с эпоксидным связующим на несколько десятков градусов. При комнатной температуре предел прочности на разрыв системы с бисмалеимидным связующим мало отличается от предела прочности на разрыв систем с эпоксидным связующим (Рисунок 3). Однако даже умеренное повышение температуры в комбинации с воздействием влаги ведёт к уменьшению предела прочности на разрыв систем с эпоксидным связующим на 15%–20%. Предел прочности на разрыв системы с бисмалеидным связующим в этих же условиях уменьшается всего на 7 %. Еще более примечательно выглядят результаты по определению предел прочности при сжатии образца с отверстием (OHC — Open-Hole Compressive strength). Вплоть до 120°C не наблюдается особенных различий между системами на основе бисмалеимидового связующего и эпоксидного связующего средней твердости при очевидном преимуществе обеих композиций над композицией с применением эпоксидной смолы высокой твердости. Однако система с бисмалеимидным связующим сохраняет определенный уровень механической прочности и при достижении 175°C — температуры, лежащей выше температуры стеклования в присутствии влаги для обеих эпоксидных композиций. Компания Evonik производит бисмалеимидные смолы уже более 30 лет. Бисмалеимидные смолы COMPIMIDE® характеризуются высокой температурой стеклования (Tс). Их отличительными характеристиками являются: • простота переработки методами автоклавного и компрессионного формования, а также горячего прессования;

МАТЕРИАЛЫ

300 Низкая влажность Высокая влажность

Рисунок 2. Сравнение температур стеклования композитных систем с бисмалеимидным (BMI) и эпоксидным связующим.

Температура стеклования, С°

250

200

150

100

0 BMI

Epoxy middle

Epoxy hard

Рисунок 3. Сравнение прочности композитных систем с бисмалеимидным (BMI) и эпоксидным связующим.

Предел прочтоности на разрыв, мПа

1800 комнатная температура 80°С, высокая влажность

1600

1400

1200

1000

0 BMI

• сохранение высоких механических свойств при температурах вплоть до 250°C; • хорошая стойкость к действию растворителей; • отличные характеристики при высоких температурах во влажных уловиях; • превосходная огнестойкость и стойкость к облучению, низкий уровень выделения дыма и токсичных веществ. Традиционные технологии переработки включают в себя импрегнирование (производство препрегов) из расплава, раствора или суспензии, литьевое формование (RTM), намотку волокна, компрессионное формование, технологии порошкового покрытия, и пултрузию. В группу продуктов марки COMPIMIDE® входят бисмалеимидные мономеры, модификаторы ударопрочности, и готовые к применению бисмалеинимидные связующие. Заключение

Epoxy middle

Epoxy hard

модификаторы для полиэфирных связующих, и термопластичные системы, и реактивные смолы метакриловой природы, и многое другое. Evonik Industries стремится к усовершенствованию существующих и к поиску новых решений. Компания Evonik не предлагает композиционные материалы, она производит входящие в их состав компоненты. Широкая номенклатура продукции компании Evonik содержит различные типы матриц или продуктов для матричных смол, таких как отвердители, добавки и специальные пенопласты для сэндвич-конструкций. В этой брошюре производители, использующие технологию импрегнирования (препрег), найдут полный обзор предлагаемых продуктов. Наши специалисты будут рады ответить на Ваши вопросы и предоставить Вам более подробную информацию о продуктах компании. При этом компания открыта для сотрудничества на самых различных этапах создания новых продуктов или поиска решений. Литература

Приведённые выше решения для термореактивных систем составляют лишь малую часть возможных технических и технологических решений, которые компания предлагает производителям композитных материалов. В спектр этих решений входят и дальнейшие модификаторы эпоксидных связующих, и

1. J. Boyd: BMI Composites // in: Composites, ASM Handbook, Vol. 21, ASM Int., Materials Park, 2001, pp. 100–104. 2. Evonik Industry AG, Composite Materials, Industry Bulletin, 2012. КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

МАТЕРИАЛЫ

Сертифицированные пожаробезопасные системы смола BÜFA Firestop S810 — новые результаты испытаний. Подбор связующего для изготовления пешеходного мостового пролета

Райхлин Леонид Ведущий менеджер по продажам смол и гелькоутов ГК «ЕТС» +7 (921) 302-54-08 www.utsrus.com

В предыдущей статье в №2 журнала «Композитный Мир» были изложены предварительные данные результатов испытаний стеклопластика на основе гелькоута Firestop S250 и смолы Firestop S810, изготовленного методом ручного формования в лаборатории компании BÜFA Composite Systems в Германии. На момент публикации ещё не было данных о токсичности и физико-механических параметрах стеклопластика. Предел прочности при растяжении и модуль упругости — эти значения были получены благодаря неоценимой помощи научно-образовательного центра «Композитные материалы и конструкции» Южно-Уральского Государственного Университета (НИУ). Данный центр оказывает полный спектр инжиниринговых услуг в области материаловедения и проектирования конструкций из композиционных материалов. Центр оснащён современным оборудованием для проведения таких работ как: • измерение физико-механических характеристик (предел прочности на растяжение и изгиб, модуль упругости, коэффициент Пуассона и т.д.); • измерение реологических свойств материалов; • изготовление опытных образцов полимерных композиционных материалов; • измерение качества поверхности полимеров (твёрдость и шероховатость); • неразрушающий контроль (тепловой и ультразвуковой); • проведение климатических испытаний (морозостойкость, воздействие температур и влаги, переход через 0°C и т.п.). • изготовление опытных образцов изделий из полимерных композиционных материалов; • отработка технологий изготовления изделий из полимерных композиционных материалов. В таблице 1 показаны итоговые результаты по системе Firestop S250 — Firestop S810 (система №1 ), а также сравнение с системой Firestop S272 — Firestop S555 — Firestop S272 (система №2). 28

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

В №1 журнала «Композитный Мир» было показано, что если стеклопластик на одной и той же смоле и гелькоуте будет изготовлен не методом ручного формования, а инфузией, то за счёт снижения содержания горючих компонентов, в частности, смолы — группа горючести по ГОСТ 30244-94 меняется на более высокую. Для системы 2 это будет Г1. Однако, согласно стандартам, принятым для вагонов и локомотивов РЖД и для вагонов метрополитена, данные по группам горючести и воспламеняемости не требуются. Основное внимание сосредоточено на группе токсичности, дымообразования, индекса распространения пламени, а также на определении трудногорючести — все эти параметры определяются по ГОСТ 12.1.044-89. Наши испытания показали, что помимо изменения группы горючести по ГОСТ 30244-94, при переходе от ручного формования к инфузии, также улучшаются результаты по определению трудногорючести по ГОСТ 12.1.044-89 п.4.3. Следует отметить, что система 2 протестирована на «проницаемость» в инфузии и продемонстрировала отличные показатели: при достаточно высокой скорости пропитки стекломатериалов, температура поверхности не превышает 33°С на толщине 6 мм. Сам же набор используемых армирующих материалов подобран таким образом, чтобы: 1. Отказаться от использования сэндвич-матов с полипропиленовой сердцевиной, которые применяются в методах RTM и RTM-light и часто применяются в России в инфузии.

МАТЕРИАЛЫ Таблица 1 Номер системы

Группа горючести

Группа воспламеняемости

Группа дымообразования

Группа токсичности

Предел прочности при растяжении, МПа

Модуль упругости при растяжении, ГПа

Г2

В2

Д2

Т2

139

Г2

В2

Д3

Т2

125,2

11,5

* Необходимо отметить, что, хотя пожаробезопасные свойства системы 2 исследовались на стеклопластике ручной формовки, физико-механические параметры были определены на инфузионном ламинате. Таблица 2 Значение показателя для жидкой смолы

Значение показателя для отвержденной смолы

1,0–1,20

—

0,35–0,45

—

Предел прочности при растяжении (не менее), МПа

—

Модуль упругости при растяжении (не менее), ГПа

—

3,1

Изгибающее напряжении (не менее), МПа

—

120

Модуль упругости при изгибе (не менее), ГПа

—

3,3

Относительная деформация при растяжении (не менее), %

—

Температура изгиба под нагрузкой (не ниже), °С

—

100

Температура стеклования (не ниже), °С

—

Номер системы

Плотность, гр/см3 Динамическая вязкость, Па*с

Таблица 3 Предел прочности при растяжении (не менее), МПа

Модуль упругости при растяжении (не менее), ГПа

Предельная относительная деформация при растяжении (не более), %

Плотность (не менее), кг/м3

Эпоксидопласт*, армированный высокопрочными однонаправленными углеродными волокнами

2500

150

1600

Винилэфиропласт*, армированный однонаправленными волокнами из Е-стекла

1200

4,3

1800

Пожаробезопасные свойства

Г2, В2, Д2, Т2 Винилэфиропласт, армированный симметрично волокнами из Е-стекла в направлении 0°/90°С

350

1,8

1800

Винилэфиропласт, армированный симметрично волокнами из Е-стекла в направлении -45°/+45°С

280

1800

*Выражения: винилэфиропласт и эпоксидопласт взяты из ГОСТа 33119-2014 приложение В.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

МАТЕРИАЛЫ

Таблица 4 4 слоя, симметрия, 0°/90°, стеклоткань 1200 гр/м3

4 слоя, симметрия, -45°/+45°, стеклоткань 1200 гр/м3

1 слой, углеродная ткань, волокно T 700, 470 гр/м3

Предел прочности при растяжении, МПа

972,1

495,2-554,3

2150

Модуль упругости при растяжении, ГПа

42,7

27,6-27,9

114

Параметры пожаробезопасности

Г2, В2, Д2, Т2

2. Отказаться от дорогостоящих мультиаксиальных стеклотканей. На систему 2 получен добровольный пожарный сертификат. Таким образом можно говорить, что BÜFA Composite Systems одна из немногих иностранных компаний, которая имеет на настоящий момент уже две системы, протестированные в инфузии и сертифицированные по российским стандартам. Далее в данной статье будут показаны ориентировочные подходы к выбору подходящей системы для изготовления пролёта пешеходного моста методом инфузии. С 01 июля 2015 года основным стандартом для подобной конструкции будет являться ГОСТ 33119-2014 «Конструкции полимерные композитные для пешеходных мостов и путепроводов. Технические условия». В данном стандарте не удалось найти упоминание каких-либо иных смол, кроме эпоксидных и эпоксивинилэфирных. Не обсуждая справедливость такого подхода, приведем данные из ГОСТа 33119-2014 - смотрите таблицы 2 и 3. Требования к эпоксивинилэфирной смоле и ламинату, входящему в состав основных несущих конструкций, согласно данному стандарту, изложены в таблице 2 и 3, соответственно. К сожалению, из текста стандарта не удалось понять, 30

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

отчего должна быть именно такая вязкость и является ли плохим показателем, для выбора смолы в инфузии, ситуация, когда вязкость ниже, чем указанная в таблице 2. Общепринятым считается, что чем ниже вязкость, тем лучше, так как быстрее и легче идет процесс пропитки армирующего материала. С другой стороны, стоит отметить, что само значение вязкости крайне подвержено влиянию температуры окружающего воздуха, а также изменению параметров процесса измерения: переход от одной скорости оборотов шпинделя к другой при том же самом шпинделе может достаточно сильно изменить само значение вязкости — вплоть до 21%, как показали эксперименты. BÜFA Composite Systems считает, что для инфузионных конструкций, где есть четкие физико-механические требования к готовому композиту, не столь важны свойства жидкой смолы, если выполняются требуемые параметры самого ламината. На основе требований данного ГОСТа, единственно подходящей системой для производства мостового пролёта методом инфузии является LEO System со следующими параметрами (Таблица 4). Из Таблицы 4 видно, что LEO System удовлетворяет требованиям ГОСТа 33119-2014, что позволяет рассчитывать на то, что ламинат, изготовленный на её основе, пройдёт все необходимые для мостовых конструкций испытания.

ИСПОЛЬЗУЕТЕ НА ПРОИЗВОДСТВЕ АЦЕТОН? АЦЕТОН (диметилкетон, 2-пропанон) — органическое вещество, простейший представитель насыщенных кетонов. ОГНЕОПАСЕН: легко воспламеняется ВЗРЫВООПАСЕН ТОКСИЧЕН: накапливается в организме, поражает центральную нервную систему, обладает возбуждающим и наркотическим действием ИСПАРЯЕТСЯ: из-за высокой летучести, 30% ацетона испаряется во время работы с ним В России ацетон входит в таблицу III («прекурсоры, оборот которых в Российской Федерации ограничен и в отношении которых допускается исключение некоторых мер контроля») списка IV («Список прекурсоров, оборот которых в Российской Федерации ограничен и в отношении которых устанавливаются меры контроля») перечня наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров, подлежащих контролю в Российской Федерации (прекурсор).

ИЗБАВЬТЕСЬ ОТ АЦЕТОНА! очиститель на водной основе, который заменяет органические растворители, используемые для очистки оборудования и удаления с поверхностей: неотвержденных смол (полиэфирных, винилэфирных и эпоксидных), красок, печатных красок, смазочных веществ, клеёв, кремнийорганических полимеров и т.д. • • • • •

ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗВРЕДНЫЙ, не содержит растворителей. ЭКОНОМИЧНЫЙ в цене и использовании. НЕ ОГНЕОПАСЕН и НЕ ВЗРЫВООПАСЕН. НЕ ИСПАРЯЕТСЯ: концентрат RST-5 не испаряется, испаряется только вода. БЕЗОПАСЕН при транспортировке, хранении и использовании.

выпускается в виде концентрата и разводится водой в соотношении 1 : 20.

WWW.INTREY.RU WWW.RST-5.COM WWW.RST-5.RU

МАТЕРИАЛЫ

Новая низкоусадочная матричная смола POLYLITE® 33542-75 ОПИСАНИЕ Смола POLYLITE® 33542-75 — предускоренная, предварительно наполненная ненасыщенная полиэфирная смола, предназначенная для изготовления матриц. ПРИМЕНЕНИЕ Смола POLYLITE® 33542-75 предназначена для ра-

www.reichhold.com

боты ручным или спрей методами: • Хорошие свойства смачивания; • Легко прикатывается; • Быстрое смачивание стекловолокна; • Низкая плотность приводит к использованию меньшего количества смолы и соответственно к более легкому весу матрицы; • Минимальная усадка; • Легко перемешивается перед использованием.

ВРЕМЯ ГЕЛЕОБРАЗОВАНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОЛИЧЕСТВА ПЕРЕКИСИ И ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

МАТЕРИАЛЫ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В ЖИДКОМ СОСТОЯНИИ ПРИ 23°C Единица измерения

Значение

Тест

Brookfield LV SP 3/6 rpm

4000–5000

ASTM D 2196-86

Cone and Plate

350–450

ISO 2884-1999

Температура воспламенения

°C

ASTM D 3278-95

Плотность/Удельный вес при 20°C

гр/см3

1,37±0,02

ISO 2811-2001

Содержание стирола

% вес

27±2,0

B070

Время гелеобразования: на 200 г смолы 1,25% PEROXIDE 1

минут

35–45

G020

Cрок хранения, минимум

месяц

G180

Свойства Вязкость

НИЗКОУСАДОЧНАЯ МАТРИЧНАЯ СИСТЕМА ШАГ ЗА ШАГОМ На основе гелькоута, скин-ламината и конструкционного ламината. Шаг 1: Матричный гелькоут Гелькоут NORPOL® GM 90000 H/S или GM 60014 H/S, минимум 600 микрон (0,6 мм) в отвержденном состоянии.Наилучший результат достигается при температуре 20–23°C. Шаг 2: Скин-ламинат В тот же день или в течении 24 часов нанести минимум 1 слой 225 г/м2 +1 слой 450г/м2 или 2 слоя 300 г/м2 порошкового стекломата (мокрый по мокрому) со смолой POLYLITE® 410–900 с 1,5 % NORPOL® PEROXIDE 1. Для повышения прочности поверхности используйте смолу DION® IMPACT 9133-800 с 2% NORPOL® PEROXIDE 1. Шаг 3: Конструкционный ламинат Смола POLYLITE® 33542-75 ручной метод: Обычно на следующий день или в течении 48 часов нанести минимум 3 слоя 450 г/м2 порошкового стекломата (мокрый по мокрому) с 1,25% NORPOL® PEROXIDE 1. POLYLITE® 33542-75 спрей метод / SU: Обычно на следующий день или в течении 48 часов нанести минимум 4 мм ламината с 1,8 % NORPOL® PEROXIDE 1. • Пока ламинат не охлажден до комнатной температуры повторите ШАГ 3 до достижения нужной толщины ламината. • Если используется сэндвич-конструкция, то материал среднего слоя можно наносить по «мокрому» или приклеить к поверхности филлером NORPOL ® FI-177. • Смола POLYLITE® 33542-75 наполненная, и возможно появление разделения и расслоения. • Необходимо все хорошо перемешать перед использованием. • Когда цвет ламината изменился с коричневого на светло-желтый или белый, то произошло оптимальное отверждение ламината. • Максимальная температура во время отверждения может достигать 70-80°C. Мастер-модель должна быть сделана из материала, который выдерживает эти температуры. • Контроль комнатной температуры, а также температуры смолы и армирующего материала очень важен при изготовлении матрицы. Шаг 4: Несущий каркас Стальной каркас можно ламинировать смолой POLYLITE® 33542-75 или стандартной смолой для ламинирования. При оптимальных условиях снятие матрицы возможно после 24 часов выдержки. Шаг 5: Постотверждение Это будет полезно для качества матрицы, если осуществить постотверждение в течение 2-3 дней при температуре 35–40°C не снимая матрицу с мастер-модели. Это позволит значительно улучшить качество матрицы. Перед использованием проверьте твердость по Барколю. КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

МАТЕРИАЛЫ

Дизайн композиционных материалов и изделий на основе оптоволокон

Ю. Е. Федорова Руководитель: д.т.н., проф. А. А. Лысенко E-mail: julufedorova@icloud.com Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна

Оптическое волокно — это тонкий стеклянный или пластиковый микрокомпозит, действующий как светопроводящий канал. Основной областью применения оптоволокон является телекоммуникационная техника. В настоящее время все больше внимания уделяется системам оптоволоконного освещения, которые предоставляют широкие возможности для создания оригинальных светильников и ламп. Использование оптоволокон также позволяет создавать композиционные материалы с уникальными оптическими свойствами. Такие материалы могут быть использованы в строительстве и отделке помещений, дизайне мебели, скульптуре и архитектуре. Оптическое волокно — это тонкий стеклянный или пластиковый микрокомпозит, действующий как светопроводящий канал. Основной областью применения оптоволокон является телекоммуникационная техника. В настоящее время все больше внимания уделяется системам оптоволоконного освещения, которые предоставляют широкие возможности для создания оригинальных светильников и ламп. Использование оптоволокон также позволяет создавать композиционные материалы с уникальными оптическими свойствами. Такие материалы могут быть использованы в строительстве и отделке помещений, дизайне мебели, скульптуре и архитектуре. По типу свечения оптоволокна можно подразделить на торцевого и бокового свечения (Рисунок 1). Композиционные материалы и изделия на основе а

оптоволокон можно классифицировать следующим образом. На основе оптоволокон торцевого свечения можно создавать композиционные материалы и изделия в виде объемных конструкций (блоки, фигуры) с принудительным освещением и без, плоские конструкции, а также ткани, трикотаж и 3D ткани. Оптоволокна бокового свечения можно использовать для создания объемных и плоских композитов, для сохранения эффекта обычно используют прозрачные виды матриц, применяют отражающую поверхность, а также делают различные изделия и конструкции в прозрачной оболочке, в связке и с использованием стержня, на который можно наклеивать оптоволокна. Для создания различных материалов и изделий на основе оптоволокон их можно комбинировать с традиционными материалами, такими как бетон, гипс, камень, дерево, бумага, полимеры, пластики, волокна б

Рисунок 1. Оптические волокна: а — торцевого свечения, б — бокового свечения

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

МАТЕРИАЛЫ Таблица 1. Композиционные материалы и изделия с оптоволокна. Вид световода

Вид создаваемого объекта

Торцевого свечения

Бокового свечения

Композиционные материалы

1. Объёмные конструкции (блоки, фигуры): с принудительным освещением и без него 2. Плоские конструкции (ленты, панели)

1. Объемные конструкции в светопрозрачной матрице 2. Плоские конструкции (условнообъемные, в прозрачной матрице, односторонние или двусторонние, ламинированные, с отражающей поверхностью)

Изделия (составлены из отдельных оптоволокон, либо пучков из них), которые нельзя отнести к композиционным материалам

1. Объемные конструкции (с принудительным освещением или без него) 2. Плоские конструкции 3. Ткани, трикотаж, 3D-ткани

1. В прозрачной оболочке 2. В связке 3. Без оболочки со стеклянным стержнем

Рисунок 2. Композиционные материалы на основе дерева и оптоволокон.

Рисунок 3. Светопроводящий бетон фирмы Lucem (Германия).

Рисунок 4. Оптоволокна в области светотехники.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

МАТЕРИАЛЫ

Рисунок 5.Оптоволокна в дизайне текстиля. а

в Рисунок 6. а. Многослойный КМ на основе бумаги, эпоксидной смолы и оптоволокон торцевого свечения, содержание оптоволокон — 1% по площади. б. Многослойный КМ на основе бумаги, эпоксидной смолы и оптоволокон торцевого свечения, содержание оптоволокон — 7% по площади в. КМ на основе бумаги, эпоксидной смолы и оптоволокон торцевого свечения, содержание оптоволокон — 5% по площади.

Рисунок 7. а. КМ на основе гипсовой смеси с целлюлозными резаными волокнами и оптоволокном торцевого свечения, содержане оптоволокна — 1% по площади. б. Подготовка формы, выкладка оптоволокна. в. Заливка гипсовой смеси в форму, г. Отверждение. а

Рисунок 8. а. Декоративное панно с оптоволокном торцевого свечения. б. Светильник с оптоволокном бокового свечения.

(химические, стеклянные, углеродные). Применение подобных материалов позволяет создавать дизайнерские решения в различных областях: строительство, дизайн интерьеров, текстиль. Композиционные материалы с использованием оптоволокон и дерева можно использовать для создания интересных элементов мебели и интерьера (Рисунок 2). Могут быть использованы как волокна торцевого свечения, так и бокового. 36

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

Немецкая фирма Lucem занимается производством светопрозрачного бетона «литракон» (Рисунок 3). Светопропускающий бетон стал настоящим открытием для дизайнеров и проектировщиков. Благодаря своей оригинальности он может быть использован для зданий и помещений в современном стиле. К сферам применения светопроводящего бетона можно отнести создание ограждающих конструкций, межкомнатных перегородок, несущих стен, а также

МАТЕРИАЛЫ дизайн различных архитектурных форм — фонтаны, скамейки, уличные светильники. Литракон невосприимчив к температурным перепадам и ультрафиолетовым лучам, поэтому может использоваться как для внутренних, так и для фасадных работ. Оптоволокна широко применяются в области светотехники — для создания уникальных светильников, ламп, картин и панно (Рисунок 4). Также интересной областью применения оптоволокон является создание светящегося текстиля — одежды, штор, покрывал, декоративных скатертей и обивок для мебели (Рисунок 5). Области использования изделий из оптоволокон: графический и скульптурный дизайн, дизайн интерьеров и экстерьеров зданий и помещений, создание осветительных приборов, освещение музеев, цифровые технологии, биотехнологии, медицина, катализ. Преимущества работы с оптоволокнами: электрои пожаробезопасность, оптоволокна не излучают тепло, они имеют низкий коэффициент затухания и пропускают свет в толстом слое. Оптоволокно удобно использовать в дизайне Были разработаны композиционные материалы на основе бумаги, оптоволокон и эпоксидной смолы (Рисунок 6). Получали методом ручной выкладки, а также методом вклеивания оптоволокон в отверстия перфорированных образцов. На слайде приведены образцы с подсветкой и без. Содержание оптоволокон по площади: 1%, 5% и 7%.

Кроме того получали композиционный материал методом заливки в форму на основе гипсовой матрицы, содержащей в своем составе 1% гидратцеллюлозных волокон для снижения хрупкости, и оптоволокон торцевого свечения (Рисунок 7). Приведена подробная схема изготовления композита. Содержание оптоволокон по площади 1%. Были созданы изделия с использованием оптоволокон, такие как декоративное панно на основе фанеры и оптоволокон торцевого свечения, а также светильник с оптоволокнами бокового свечения (Рисунок 8). С аналогичной информацией можно ознакомиться в следующих источниках: 1. Официальный сайт фирмы Lucem / Lucem Lichtbeton / www.lucem.de 2. Системы оптоволоконного и светодиодного освещения / Официальный сайт фирмы «Точка зрения» / www.optosvet.spb.ru 3. Руковишникова А. С. Перспективы производства и применения светоизлучающих текстильных материалов / А. С. Руковишникова, А. А. Евсеева / Научно-методический электронный журнал «Концепт» -2014. - №4. 4. Борисов К. / Волоконная оптика: конструктор света / К. Борисов, Н. Рожкова / Иллюминатор – 2002. - №2. Цыбук И. О. Использование светодиодов для фотокаталитической очистки воздуха / И. О. Цыбук, А. А. Лысенко, С. Брошье, Л. Перушон / Вестник СПГУТД – 2012. - №4(1). – С.13-15.

НАУКА

Углерод-углеродные газонаполненные композиционные материалы для теплоизоляции

Кобыхно И. А. Руководитель: доцент кафедры НВКМ к.т.н., Асташкина О. B. Консультант: Асп. Перминов Я. О. Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна

В настоящее время в промышленности существует достаточно большое количество процессов происходящих в высокотемпературных печах. Термообработка, спекания, пайка и дегазация тугоплавких материалов происходи в печах при температуре до 2500°С, процессы получения углеродных волокнистых материалов (УВМ) проводят при температурах до 2500°С, синтез углеродных наноматериалов также требует высоких температур, и процессы синтеза могут проходить при температуре до 3000°С. Один из важнейших критериев эффективности таких печей и процессов проходящих в них — это качество теплоизоляции. Свойства, которые определяют качество теплоизоляции это: коэффициент теплопроводности, коэффициент термического расширения, химическая инертность, высокая температура плавления или сублимации и низкая газопроницаемость. В настоящее время для теплоизоляции высокотемпературных печей применяются различные материалы, среди которых: металлические экраны на основе тугоплавких металлов, керамики на основе различных карбидов, оксидов, нитридов и боридов, а также углеродные материалы, такие как ТРГ, УВМ, УУКМ и графиты. На наш взгляд, углеродные материалы являются наиболее перспективными материалами для применения в качестве термоизоляции, это связанно с их низким коэффициентом термического расширения, низким коэффициентом теплопроводности и относительной простотой получения таких материалов. Материалы и методики Материалы • Смола фенолформальдегидная — в качестве полимерного связующего; • Порофор — в качестве газообразующего агента; • Технический углерод, модифицироанный — в качестве углеродного наполнителя. Методики • Измерение кажущейся плотности согласно ГОСТ 24468-80; 38

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

• Измерение общей пористости согласно ГОСТ 24468-80; • Измерение открытой пористости согласно ГОСТ 2409-95; • Электронная сканирующая микроскопия на микроскопе JEOL JSM-6390LA; • Определение жесткости на твердомере конструкции профессора Мелентьева П. В.; • Метод оценки теплоизоляционных свойств на основе измерения перепада температур между лицевыми гранями образца при равной тепловой нагрузке, сравнение перепада температур с различными материалами. Проводились различные измерения полученных образцов, в том числе: измерения кажущейся плотности, открытой и закрытой пористости по ГОСТу, сканирующая электронная микроскопия, определение модуля жесткости на твердомере, а также применялся косвенный метод оценки теплоизоляционных свойств полученных материалов (Рисунок 1). Оценка теплоизоляционных свойств полученных материалов проводилась по следующей методике. Образец помещался между нагревателем и холодильником и подвергался равномерному тепловому воздействию, при этом измерялась температура на двух противоположных гранях образца, и после этого рассчитывалась разница температур. Для дальнейшей оценки эффективности полученных материалов все измерения проводились при температуре нагрева 400°С и при толщине испытуемого образца 15 мм. Теплоизоляционный УУКМ получали по следующей технологической схеме (Рисунок 2).

НАУКА

Основной критерий оценки теплоизоляционных свойств материала это разница температур (ЛТ) между лицевыми гранями образца, при подводе тепла к одной грани и отводе тепла от другой.

Δт=т1 – т2 Рисунок 1. Метод оценки теплоизоляционных свойств полученных образцов.

Рисунок 2. Технологическая схема получения композиционных материалов (КМ) для теплоизоляции.

Рисунок 3. Внешний вид и морфология полученных композиционных материалов.

Изучение морфологии образцов показывает, что в материале наблюдаются поры размером от 200 мкм до 1,5 мм, в стенках пор имеются отверстия диаметром от 60 до 300 мкм, а также микропоры размером от 150 до 300 нм (рисунок 3, 4). Как показывают данные, увеличение количества

введенного порофора, позволяет значительно снизить объемную плотность материала. При этом при карбонизации плотность материала увеличивается, по сравнению со значением до карбонизации. При введение технического углерода плотность готового УУКМ незначительно возрастает, а при карбонизаКОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

НАУКА

Рисунок 4. Зависимость плотности полученного материала от массы введенного порофора и ТУ.

Рисунок 5. Некоторые свойства полученных композиционных материалов.

Рисунок 6. Результаты измерения модуля жесткости полученных углеродных материалов .

ции происходит снижение плотности, в отличии от образцов без добавления ТУ. Исследование пористости образцов (Рисунок 5) показало, что увеличение концентрации порофора позволяет значительно увеличить пористость материала, как открытую, так и закрытую. Было показано, что введение технического углерода в размере 0,5% от массы образца, позволяет 40

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

снизить усадку образцов в процессе карбонизации с 60% до значения 27%, что является крайне важным технологическим параметром при получение таких материалов. При этом происходит увеличение выхода углеродного остатка с 45% до 60%. Дальнейшее увеличение концентрации ТУ значительно не влияет на значения выхода углеродного оситатка и усадки образцов в процессе карбонизации.

НАУКА

Рисунок 7. Исследование влияния концентрации порофора и ТУ на теплоизоляционные свойства полученных композиционных материалов.

Результаты измерения модуля жесткости (Рисунок 6) полученных образцов материала показали, что увеличение концентрации порофора значительно снижает механические характеристики образцов, что связанно со значительным увеличением пористости материала. Введение ТУ позволят увеличить значения модуля жесткости материала. Оценка теплоизоляционных свойств материала (Рисунок 7) показала, что увеличение концентрации

порофора, улучшает теплоизоляционные свойства образцов, что объясняется увеличением пористости материала. Введение ТУ позволяет улучшить теплозащитные свойства материала. Было показано, что при температуре нагрева 400°С образца толщиной 1,5 см перепад температур составлял 355°С, между лицевыми гранями образца. Измерения асбеста и стали в тех же условиях показали перепад температур в 215°С и 150°С соответственно.

ПРИМЕНЕНИЕ

Исследование образования, распространения и токсичности дыма при возгорании в автобусах

Anja Hofmann Steffen Dülsen www.bast.opus.hbz-nrw.de

В связи с тем, что ЕЭК ООН № 118 уже является обязательным на территории Республики Беларусь и ряд российских производителей автобусов стали рассматривать возможность изготовления стеклопластикового интерьера, соответствующего данному нормативу, а также в связи с ожидаемым внедрением данных требований на территории РФ с 2016 года для всех транспортных средств, мы решили представить Вашему вниманию часть монографии, посвященной испытаниям и особенностям данного стандарта. В качестве основных материалов в автомобильной промышленности стали применяться пластики. В настоящее время они широко используются в транспортных средствах благодаря своим превосходным механическим свойствам, а также сочетанию легкого веса с низкими производственными затратами. Однако пластики могут образовывать исключительно токсичные дымовые газы, которые крайне опасны для пассажиров в случае возгорания. На дорогах пожары в автобусах происходят достаточно часто. До сегодняшнего дня не существовало требований в части образования, распространения и токсичности дыма для материалов, используемых во внутренней отделке автобусов. Поэтому силами BAM (Федеральный институт исследований и испытаний материалов, Германия) был реализован исследовательский проект, инициированный и профинансированный BASt (Федеральный Исследовательский институт дорожного движения, Германия), с целью исследования эффективности пожарной безопасности автобусов с точки зрения токсичности дымовых газов. Случаи и статистика возгораний автобусов В целом автобусы представляют собой одно из самых безопасных транспортных средств. Однако пожары в автобусах происходят достаточно часто. В Германии почти каждый день загорается один автобус, что соответствует примерно 0,5% от 76,433 зарегистрированных в Германии автобусов. Внутреннее расследование, проведённое автобусной ассоциацией Германии, также показало, что каждый год при42

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

мерно 1% от всех автобусов имел происшествие, связанное с возгоранием. В 2009 году страховые компании, входящие в Германский союз страховщиков (GDV), насчитали около 35 000 автобусов, застрахованных в Германии по системе полного (всестороннего) страхования, из которых 161 имели возгорание. Доля пожаров автобусов составила приблизительно 0,5%. Однако данные GDV включают только транспортные средства, застрахованные по системе полного страхования. Также не были включены случаи возгорания автобусов в результате аварии. Следовательно, реальное число случаев возгорания автобусов может быть значительно больше. Собственное исследование возгораний автобусов в 2010 году, основанное на отчётах пожарных команд и сообщений в СМИ, подтверждает, что возгорания автобусов случались достаточно часто. Во многих случаях в отчётах дополнительно указывалось, что пожар развивался очень быстро. Возгорания автобусов чаще всего являются результатом неисправностей в моторном отделении, отказов или неисправностей электроники. Большинство возгораний автобусов начинается в моторном отделении (рисунок 1). Остатки топлива и смазочного масла плюс части изоляции способствуют воспламенению, а также распространению пожара. Часто воспламенение начинается на горячих поверхностях раскалённых или перегретых частей. Кроме того, неисправности электрических элементов или устройств в других отделениях автобуса являются распространёнными источниками возгорания. Постоянно увеличивается применение в автобусах электрического оборудования. Это связано,

ПРИМЕНЕНИЕ

Рисунок 1. Возгорания в моторном отделении автобусов.

Рисунок 2. Возгорания автобусов, причиной которых являются неисправности электрических элементов.

Рисунок 3. Возгорания автопокрышек.

прежде всего, с тенденцией использования в автобусах электрических и гибридных трансмиссий. На рисунке 2 показаны сгоревший радиатор в пассажирском салоне, кабель после короткого замыкания, а также автобус дальнего следования, загоревшийся вследствие повреждения электрической системы. Часто упоминаются пожары автобусов, обусловленные возгоранием автопокрышек (например, при воспламенении вследствие перегрева покрышек или тормозов). Последнее, однако, не очень характерно для Германии в отличие от США или скандинавских стран. На рисунке 3 приведены иллюстрации из сводного отчета американского научно-исследовательского проекта «Возгорания автопокрышек — проникновение огня в пассажирский салон, прочность, смягчение последствий и эксплуатационные качества материалов». В данном научно-исследовательском

проекте в основном исследовалось проникновение огня в пассажирский салон от горящей покрышки. В начале 2010 года студентами университета им. Отто фон Герике г. Магдебурга были оценены детальные данные по возгораниям 141 автобуса, которые имели место с 1997 по 2010 годы. Средний срок эксплуатации исследованных автобусов составлял 9 лет. В 77 % случаев воспламенение происходило в моторном отделении. Большинство пожаров автобусов начиналось во время движения. Пожары на автодорогах, как в черте города, так и за городом, распределились равномерно. Тем не менее, большинство возгораний имело место в автобусах, используемых в качестве общественного транспорта (слева на рисунке 4). В Европе зарегистрировано около 580000 автобусов, из которых примерно 250000 являются автобусами дальнего следования.

Рисунок 4. Исследованные возгорания автобусов: эксплуатация (слева) и типичные травмы (справа).

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 1. Сравнение возгораний исследованных автобусов с результатами исследования DEKRA. Сравниваемые параметры

Данные исследования

Исследование DEKRA

Возгорания исследованных автобусов

141

Средний срок эксплуатации автобусов

9 лет

67% со сроком эксплуатации только 1 год

86% в движении

84% в движении

77% в моторном отделении

76% в моторном отделении

Рабочее состояние Начальное положение возгорания

В исследованных случаях пожаров в автобусах всего пострадало 87 пассажиров. В большинстве случаев речь идёт об интоксикации вследствие вдыхания дыма (рисунок 4). При сильном пожаре в автобусе, имевшем место 04.11.2008 вблизи Ганновера, из 32 пассажиров погибло 20. Наконец выполнено сравнение исследованных данных с результатами исследования компании DEKRA от 2004 года (Таблица 1). В обоих исследованиях пожар начинался в моторном отделении во время движения автобусов. Расхождение между результатами относится к среднему сроку эксплуатации автобусов. В исследовании DEKRA большая часть автобусов была со сроком эксплуатации только один год. Для исследовавшихся автобусов эта тенденция не может быть подтверждена, так как их срок эксплуатации составлял 9 лет. Невозможно установить причину или найти объяснение для этого различия. Однако можно допустить, что при исследовании DEKRA учитывались только застрахованные автобусы, которые были более новыми. Существующие требования и испытания, относящиеся к пожарной безопасности автобусов В целом требования безопасности автобусов регламентируются ЕЭК ООН (Европейская экономическая комиссия ООН), которая гармонизирует международные экономические стандарты под административным руководством штаб-квартиры Организации объединенных наций. В частности Правила №36 ЕЭК ООН содержат «единообразные предписания, касающиеся официального утверждения пассажирских транспортных средств в отношении общей конструкции». Правила ЕЭК ООН № 107 содержат «единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств категорий М2 или М3 в отношении их общей конструкции», а Правила ЕЭК ООН № 118 определяют «единообразные технические предписания, касающиеся характеристик горения и/или бензо- или маслоотталкивающих свойств материалов, используемых в конструкции некоторых категорий автотранспортных средств». На европейском уровне директивы ЕС часто соответствуют Правилам ЕЭК ООН. Директива ЕС 2001/85/ EC соответствует Правилам ЕЭК ООН № 107 и содержит «специальные предписания для транспортных средств, используемых для перевозки пассажиров, содержащих более восьми сидений, помимо водительского сидения». Директива ЕС 95/28/EC аналогична Правилам ЕЭК ООН № 118 и регламентирует «характеристику горения материалов, используемых 44

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

во внутренней конструкции некоторых автотранспортных средств». В случае внесения изменений в Правила ЕЭК ООН, соответствующие изменения вносятся и в директивы ЕС. В Германии безопасность автотранспорта в основном регулируется StVZO (Правила допуска транспортных средств к движению), в которые также включены юридические требования европейских директив. §30 StVZO в целом требует, чтобы конструкция и оборудование транспортного средства обеспечивали максимальную безопасность пассажиров, особенно в случае дорожно-транспортного происшествия. §30d StVZO устанавливает требования для автобусов, он дополнен приложениями с I по VI, VIII и IX директивы ЕС 2001/85/EC (которая часто называется «автобусной директивой»). §35g StVZO относится к безопасности автобусов и требует наличия огнетушителей. §45 StVZO определяет требования к топливным бакам, а §46 StVZO регламентирует требования к бензопроводам. §35j StVZO относится к реакции на огонь материалов, используемых внутри автобусов, и регулирует требования, которые дополнены приложениями с IV по VI директивы ЕС 95/28/EC. В таблице 2 приведены существующие в Германии нормативные акты, относящиеся к безопасности автобусов. Базовыми международными документами, определяющими меры обеспечения эффективности пожарной безопасности автобусов, являются Правила ЕЭК ООН №№ 107 и 118. В частности Правила ЕЭК ООН № 107 содержат предписания по безопасности транспортных средств, которые также определяют требования к свойствам материалов и техническому оборудованию для защиты от пожара. Правила ЕЭК ООН № 118 определяют требования и методы испытаний для материалов, используемых внутри автобусов. Основным испытанием внутренних материалов автобусов на их реакцию на огонь является испытание с целью ограничения скорости горения в горизонтальном направлении. Этот метод испытания был заимствован из американского стандарта FMVSS 302, который был разработан в шестидесятые годы прошлого века. С того времени пластики стали основными материалами в автомобильной промышленности. Однако в требованиях пожарной безопасности ещё не учитывались воспламеняемость и горючесть пластиков. В современных автобусах пожарная нагрузка пластмассовых частей, устанавливаемых в пассажирском салоне, превышает, например, пожарную нагрузку топливных баков, заполненных дизельным топливом. Но, в отличие от внутренних материалов автобусов, топливные баки хорошо защищены от возгорания. Предписыва-

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 2. Требования пожарной безопасности к автобусам на международном, европейском и национальном уровнях. Международные регламенты

Описание/заголовок

ECE–R 36

Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения больших пассажирских транспортных средств в отношении их общей конструкции (включая огнетушитель, топливный бак и топливную систему)

ECE–R 107

Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств категорий М2 или М3 в отношении их общей конструкции (вкл. огнетушитель, моторное отделение и материалы, разрешенные для моторного отделения, источники тепла, электричество)

ECE–R 118

Единообразные технические предписания, касающиеся характеристики горения материалов, используемых в конструкции некоторых категорий автотранспортных средств

Европейские директивы

Описание / заголовок

95/28/EC

Характеристика горения материалов, используемых в конструкции некоторых категорий автотранспортных средств

2000/8/EC

Баки для жидкого топлива и задняя и противоподкатная защита автотранспортных средств и их прицепов

2001/85/EC

Специальные предписания для транспортных средств, используемых для перевозки пассажиров, содержащих более восьми сидений помимо водительского сидения

Национальные законы

Описание / заголовок

StVZO §35g

Огнетушитель в автобусах

StVZO §35j

Характеристика горения внутренней части некоторых автобусов

StVZO §45

Топливный бак

StVZO §46

Топливная система

Таблица 3. Огневые испытания внутренних материалов автобусов согласно Правилам ЕЭК ООН № 118. Методика испытания

Можно найти в следующих документах: Стандарты

Спецификации производителей

Приложение VI

Испытание с целью определения скорости горения материалов в горизонтальном направлении

ISO 3795 (межд.) 95/28/EC DIN 75200 (Германия) FMVSS 302 (США) UTAC (Франция) 18502/1 (F) BS AU 169 (Великобритания) JIS D 1201 (Япония)

GS 97038 (BMW) DBL 5307 (Daimler) FLTMBN 242 (Ford) GM 6090 M (GM) MES DF 050D (Mazda) ES–X60410 (Mitsubishi) PTL 8501 (Porsche) D45 1333; (Renault) STD 5031,1 (Volvo) TL 1010 (VW)

Приложение VII

Испытание с целью определения плавкости материалов

NF P92505 (Франция) UTAC 18502/2 (Франция)

Приложение VIII

Испытание с целью определения скорости горения материалов в вертикальном направлении

EN-ISO 6941 (межд.)

емые огневые испытания материалов, используемых внутри автобусов, рассматривают только небольшие источники воспламенения — типа сигарет или зажигалок, однако возгорания чаще всего возникают вследствие неисправностей в моторном отделении, отказов или неисправностей электрического и электронного оборудования. Огневые испытания внутренних материалов автобусов в Германии и в ЕС соответствуют всем огневым испытаниям материалов внутри транспортных средств, используемым во всем мире, так как все они основаны на одних и тех же стандартах. В таблице 3 приведены огневые испытания внутренних материалов автобусов, согласно Правилам ЕЭК ООН № 118, а также национальные и международные стандарты и спецификации изготовителей.

Ниже подробно описываются требуемые огневые испытания внутренних материалов автобусов, согласно Правилам ЕЭК ООН № 118. Испытание с целью определения скорости горения материалов в горизонтальном направлении Основным испытанием внутренних материалов автобусов на их реакцию на огонь является испытание с целью определения скорости горения в горизонтальном направлении для небольшого пламени. Принцип испытания заключается в следующем: образец удерживается в горизонтальном положении в П-образном держателе и в течение 15 секунд подвергается воздействию пламени низкой энергии КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

П-образная верхняя рама

Образец (толщиной 12,7 мм или максимальной)

П-образная нижняя рама Держатель образца

Горелка Бунзеновская горелка

Рисунок 5. Образец для испытания и оснастка для испытаний согласно приложению VI к Правилам ЕЭК ООН № 118.

Радиатор

Образец

Решетка (в качестве держателя образца)

Решётка

Подвижное металлическое кольцо

Металлическое кольцо (неподвижное)

Деталь металлических колец в качестве держателя образца Вата Ёмкость

Рисунок 6. Образец для испытания и оснастка для испытаний согласно приложению VII к Правилам ЕЭК ООН № 118.

в огневой камере, при этом пламя воздействует на свободный конец образца. Испытание определяет, погаснет ли пламя и когда, или время, в течение которого пламя пройдёт измеренное расстояние. Должны быть подвергнуты испытанию пять образцов (рисунок 5 слева), ориентированных согласно их реальному направлению. Если материал является анизотропным, испытанию должны быть подвергнуты десять образцов в соответствии с направлением наиболее быстрого горения. При подготовке к испытанию образцы должны быть выдержаны в стандартных условиях (23°C/50% относительная влажность) не менее чем в течение 24 часов. Образцы закрепляются в П-образных держателях образцов (рисунок 5, в середине) и на них наносятся отметки на расстоянии 38 мм и 292 мм от передней кромки. В ходе испытания определяется скорость горения в горизонтальном направлении. Держатель вводится в огневую камеру в горизонтальном положении (рисунок 5, справа) и в течение пятнадца46

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ти секунд обжигается со стороны передней кромки с помощью 38 мм пламени бунзеновской горелки. Определяется время горения между двумя отметками. Если пламя не достигнет второй отметки, нужно измерить расстояние горения. Образец прошёл испытание на горение в том случае, если наихудший результат не превысил скорости горения в горизонтальном направлении, равной 100 мм/мин. Испытание с целью определения плавкости материалов Материалы потолка и окантовочные материалы должны пройти дополнительное испытание на просачивание, относящееся к плавкости материала. Принцип испытания заключается в следующем: образец располагается в горизонтальном положении и на него направляется электрический радиатор. Под образец для сбора капель помещается ёмкость. Чтобы проверить способность капель к воспламенению, в ёмкость

ПРИМЕНЕНИЕ

Испытание с целью определения скорости горения материалов в вертикальном направлении Шторы, жалюзи и занавеси также должны пройти дополнительное испытание с целью определения предела скорости горения в вертикальном направлении. В соответствии с этой методикой, испытанию должны быть подвергнуты три образца, ориентированные согласно их реальному направлению. Если материал анизотропный, то потребуется шесть образцов. При подготовке к испытанию образцы должны быть выдержаны в стандартных условиях (23°C/50% относительная влажность) не менее чем в течение 24 часов. Во время испытания пламя от горелки 40 мм направляется в сторону нижнего края (рисунок 7) в течение пяти секунд. Если образец не воспламенится, то на следующий образец пламя должно воздействовать в течение пятнадцати секунд. На образце должны быть сделаны отметки на высоте 220 мм, 370 мм и 520 мм (рисунок 7). Требования испытания выполнены, если наибольшая скорость горения в вертикальном направлении между двумя нижними отметками составляет менее 100 мм/мин., или если пламя погаснет до достижения последней точки измерения. Поправки к Правилам ЕЭК ООН, относящимся к пожарной безопасности автобусов В последние годы были проведены некоторые исследования, которые показали, что пожарная безопасность городских автобусов и автобусов дальнего

3-я маркерная риска

2-я маркерная риска

Образец 1-я маркерная риска Монтажные штифты ø распорки штырей

Горелка

Образец Распорный штырь рамы (дополнительный)

кладут некоторое количество ваты. При капельном испытании образец помещается на горизонтальную решётку, которая закрепляется на высоте 300 мм от дна и на 30 мм ниже эпирадиатора (рисунок 6 справа). На дно под образец также подкладывается ватный шарик. Эпирадиатор представляет собой электронагреватель, который направляет на образец тепловое излучение интенсивностью 30 кВт/м². Во время испытания в течение десяти минут наблюдают за воспламенением и капельным плавлением образца и за лежащей под ним ватой. Если образец воспламенится в первые пять минут испытания, эпирадиатор нужно немедленно в течение трёх секунд убрать, пока пламя не исчезнет. После пяти минут испытания или после исчезновения пламени, образец облучается ещё пять минут без остановки, пока образец снова не воспламенится. Требования выполнены в том случае, если во время испытания ватный шарик не воспламенился в результате падения горящих капель. Согласно данной методике, испытанию должны быть подвергнуты четыре образца, ориентированные в соответствии с их реальным направлением. Размеры указаны на рисунке 6. При подготовке к испытанию образцы должны быть выдержаны в стандартных условиях (23°C/50% относительная влажность) не менее 24 часов.

Штифты

Горелка

Рисунок 7. Образец для испытания и оснастка для испытаний согласно приложению VIII к Правилам ЕЭК ООН № 118.

следования может быть дополнительно повышена благодаря поправкам, внесённым в Правила №№ 107 и 118. Например, Шведское транспортное агентство и Норвежское управление общественных дорог инициировали научно-исследовательский проект совместно с SP (Шведский Национальный Институт Испытаний и Исследований), осуществлявшийся с 2005 по 2008 годы. Его целью являлось уменьшение числа и последствий возгораний автобусов, предотвращение и отсрочка начала пожара, прекращение распространения пожара и образования дыма при происшествиях с возгоранием, и увеличение времени для спасения в случае пожара. Во Франции и в Германии тоже были проведены соответствующие исследования. Частично на основе результатов этих исследований производителями автобусов и другими заинтересованными сторонами, были предприняты значительные усилия, направленные на повышение пожарной безопасности автобусов и выработку соответствующих требований. В частности эксперты из Франции, Германии, Норвегии и Швеции совместно предложили некоторые поправки1 [ECE/TRANS/WP.29/GRSG/2011/11, ECE/TRANS/WP.29/ GRSG/2011/18 и ECE/TRANS/WP.29/GRSG/2012/22] в указанные Правила ЕЭК ООН. В таблице 4 перечис1 Предложение Дополнения к Правилам № 107 [ECE/ TRANS/ WP.29/GRSG/2011/18], Предложение поправок в Правила № 118 [ECE/TRANS/WP.29/GRSG/ 2011/11] и Предложение Дополнения 1 к серии 02 поправок в Правила № 118 [ECE/TRANS/ WP.29/ GRSG/2012/22]

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 4. Законодательные меры и ключевые темы, относящиеся к пожарной безопасности автобусов. Тема (Заготовка)

Состояние (по плану)

Начало для компонента оборудования: новое утверждение/ регистрация

Моторное отделение с пожарным извещателем [ECE-R 107]

Принят [WP.29 марта 2010 г.]

31.12.2012/31.12.2013

Горючесть материалов, используемых внутри автобуса (электр. кабель, способность изоляции к отталкиванию горюче-смазочных материалов) [ECE-R 118]

Принят [WP.29 марта 2010 г.]

09.12.2012/09.12.2015

Пожарный и/или дымовой извещатель в закрытых отделениях (за исключением багажного отделения) [ECE-R 107]

Принят [WP.29 ноября 2011 г.]

26.7.2014/26.7.2015

Горючесть внутренних материалов автобусов (снижение скорости горения, огневые испытания в положении установки) [ECE-R 118]

Принят [WP.29 ноября 2011 г.]

26.7.2016 (компоненты) и 26.7.2016 (все транспортные средства) 26.7.2017

Система пожаротушения в моторном отделении [ECE-R 107]

В процессе обсуждения (GRSG - Рабочая группа по общим пред-писаниям, касающимся безопасности) [предложение, ожидаемое в октябре 2013 г. (GRSG)]

Токсичность дымовых газов и дымообразование

см. научно-исследовательские проекты

Аварийные выходы [ECE-R 107]

В процессе обсуждения (GRSG) [апр./окт. 2013 г. и ноябрь 2013 г. WP.29] Научно-исследовательские проекты

Исследование образования и распространения и токсичности дыма Начало: 2010 [окончание: июнь 2013] при возгорании в автобусах (BASt, BAM)

лены законодательные меры, поддерживаемые Германией и ключевые темы, относящиеся к пожарной безопасности автобусов. Правила ЕЭК ООН № 107 Действующие Правила ЕЭК ООН № 107 (на конец 2012 г.) представляют собой серию 05 поправок к редакции 3 ECE-R 107, которые вступили в силу 26 июля 2012 г. В Правилах ЕЭК ООН № 107 содержатся следующие основные требования, касающиеся защиты от рисков пожара, которым должны отвечать все транспортные средства. Для моторного отделения требуются специальные свойства используемых материалов и система обнаружения для высоких температур. В частности правила требуют: • «В моторном отделении не допускается использование никакого легковоспламеняющегося звукоизоляционного материала, либо материала, абсорбирующего топливо или смазочное масло, если он не покрыт непроницаемым листовым материалом». • «В случае транспортных средств, в которых двигатель располагается позади кабины водителя, кабина должна быть оснащена системой аварийной сигнализации, обеспечивающей водителю акустический и оптический сигнал в случае избыточной температуры в моторном отделении и в каждом отделении, где установлен бензиновый отопитель. Система аварийной сигнализации должна быть спроектирована так, чтобы определять температуру в моторном отделении и в каждом отделении, 48

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

где установлен бензиновый отопитель, в случае избыточного повышения температуры в ходе нормальной эксплуатации». Системы пожарной сигнализации требуются также в изолированных отделениях, иных, чем моторное отделение: • «Транспортные средства должны быть оснащены системой аварийной сигнализации, которая определяет либо избыточную температуру, либо дым в туалетных отделениях, в спальных отделениях водителя и в других изолированных отделениях. При детектировании система должна обеспечивать водителю как акустический, так и оптический сигнал в кабине водителя. Система аварийной сигнализации всегда должна начинать работать сразу при срабатывании устройства запуска двигателя и вплоть до срабатывания устройства остановки двигателя, независимо от положения транспортного средства». Тем не менее в правила включены переходные предписания, которые запланированы на тот момент, когда начнут действовать некоторые обязательные меры. То есть некоторые требования рассчитаны на их выполнение не в настоящее время, а в будущем. Пожарные извещатели должны устанавливаться на новые типы автобусов с 31 декабря 2012 г. Пожарные извещатели (температуры или дыма) в других изолированных отделениях стали обязательными с 26 июля 2014 г. для новых типов автобусов, а с 26 июля 2015 г. для первого ввода в эксплуатацию.

Правила ЕЭК ООН № 118 Действующие Правила № 118 (на конец 2012 года) представляют собой 1-ую редакцию, включающую серию 02 поправок (дата вступления в силу 26 июля 2012 г.). По существу в Правилах ЕЭК ООН № 118 приведены спецификации, касающиеся характеристики горения компонентов, используемых во внутреннем помещении автобуса, в моторном отделении или в любом изолированном отопительном отделении, а также бензо- или маслоотталкивающих свойств материалов, используемых в моторном отделении или в любом изолированном отопительном отделении. С одной стороны «материалы и оборудование, используемые во внутреннем помещении автобуса, в моторном отделении или в любом изолированном отопительном отделении, и/или устройства, официально утверждённые как компоненты, должны устанавливаться таким образом, чтобы минимизировать риск образования и распространения пламени». А с другой стороны, «такие материалы и/или оборудование должны устанавливаться только в соответствии с их назначением и после проведённых испытаний, особенно в отношении их характеристики горения и плавкости (в горизонтальном/вертикальном направлениях) и/или их бензо- или маслоотталкивающих свойств». Кроме того, также «Клеящие материалы, используемые для прикрепления внутреннего материала к опорной конструкции, по мере возможности, не должны усиливать горючесть материала». Предусмотрены пять основных испытаний (каждое из них описано в отдельном приложении к ECE-R 118), которым должны быть подвергнуты материалы в зависимости от того, где они располагаются в автобусе (части, изготовленные из металла или стекла, испытаниям подвергаться не должны). В частности правила требуют: • Материалы и композиты, устанавливаемые в автобусе в горизонтальном положении, должны пройти испытания с целью определения скорости горения в горизонтальном направлении. Испытание выдержано, если скорость горения в горизонтальном направлении составляет не более 100 мм/мин., или если пламя погаснет до достижения последней точки измерения (см. выше «Испытание с целью определения скорости горения материалов в горизонтальном направлении». • Материалы и композиты, устанавливаемые более чем на 500 мм выше мягкого сидения и в крыше транспортного средства, а также изоляционные материалы, устанавливаемые в моторном отделении и в любых отапливаемых отделениях, должны пройти «капельный тест», который позволяет определить плавкость материалов. Результаты испытания считаются удовлетворительными, если не образуется капли, которая воспламенит вату под образцом (см. выше «Испытание с целью определения плавкости материалов»). • Материалы и композиты, устанавливаемые в автобусе в вертикальном положении, должны пройти испытания с целью определения скорости горения в вертикальном направлении. Испытание выдержано, если скорость горения в вертикальном направлении составляет не более 100 мм/мин., или если пламя погаснет до разрушения одного из первых маркеров (см. выше «Испытание с целью определения скорости горения материалов в вертикальном направлении»). • Все изоляционные материалы, установленные в моторном отделении и в любых изолированных отопительных отделениях, должны быть подвергнуты испытаниям с целью определения их бензо- или маслоотталкивающих свойств. Увеличение веса испытуемого образца не должно превышать 1 г (см. ниже «Поправка: испытание с целью определения бензо- или маслоотталкивающих свойств»).

ПРИМЕНЕНИЕ Винты с барашковой гайкой

Винты с барашковой гайкой

Опорная плита с твердостью не менее 70 по шкале Shore D Образец для испытания Металлический цилиндр (внутренний диаметр 120 мм, наружный диаметр 130 мм, высота 50 мм), заполненный испытательной жидкостью

Абсорбирующая подложка на опорной плите (напр., бумага)

Рисунок 8. Испытательная установка согласно приложению IХ к ECE-R 118.

• Электрические кабели должны быть подвергнуты испытанию на сопротивление распространению огня, описанному в стандарте ISO 6722:2006, §12. Пламя при горении изоляционного материала должно погаснуть в течение 70 секунд, а не менее чем 50 мм изоляции в верхней части испытуемого образца должно остаться несгоревшим (см. ниже в «Поправке: метод испытания электрических кабелей на сопротивление распространению огня»). Вместо капельного теста и испытания на горение в вертикальном направлении, описанных в приложениях к ECE-R 118, допускается также выполнение испытаний по ISO 5658-2, которые требуются для рельсового транспорта: • Материалы, у которых при испытании по ISO 5658-2 среднее значение критического теплового потока при затухании больше или равно 20 кВт/ м², считаются соответствующими требованиям, при условии отсутствия горящих капель, если учитывать наихудшие результаты испытания (см. ниже в «Поправке: приемка материалов, соответствующих ISO 5658-2»). Кроме того, в правилах приводятся переходные предписания, которые запланированы на время, когда некоторые меры станут обязательными. Поправки серии 01 (дата вступления в силу 9 декабря 2010 г.) добавили испытание с целью определения бензоили маслоотталкивающих свойств для электрических кабелей. Оно стало обязательным с 9 декабря 2012 г. для новых типов автобусов, а с 9 декабря 2015 г. для первой регистрации. Поправки серии 02 (дата вступления в силу 26 июля 2010 г.) расширили требования для материалов, устанавливаемых в вертикальном положении, по отношению к скорости горения в вертикальном направлении, и включили возможность использования испытаний по железнодорожному стандарту. Эти требования станут обязательными с 26 июля 2016 г. для новых типов компонентов, с 26 июля 2017 г. для новых типов транспортных средств и с 26 июля 2020 г. для первой регистрации. 50

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

Поправка: испытание с целью определения бензо- или маслоотталкивающих свойств Поскольку изоляционные материалы, как правило, пропитываются рабочими жидкостями из моторного отделения, которые поддерживают горение и распространение огня в моторных отделениях, Правила ЕЭК ООН № 118 предусматривают дополнительное испытание с целью определения их бензоили маслоотталкивающих свойств. Это испытание выполняется для материалов и композитов, находящихся в горизонтальном положении во внутреннем отделении, и для материалов, устанавливаемых в горизонтальном положении в моторном отсеке или в любом отопительном отделении. Согласно методике испытания должны быть протестированы четыре образца материала (140x140x5 мм), которые хранились в стандартных условиях (23°C/50% относительная влажность) не менее чем в течение 24 часов. На рисунке 8 показана испытательная установка. В основе её лежит вдавливание металлического цилиндра в испытываемый образец изоляционного материала. Этот цилиндр заполняется испытательной жидкостью (дизельное топливо) на высоту 20 мм и остаётся в аппарате в ходе испытания в течение 24 часов. После этого испытательная жидкость и испытываемый образец извлекаются из аппарата. Если на испытываемом образце будут обнаружены остатки испытательной жидкости, то образец не следует сжимать при извлечении из аппарата. Испытание выполнено удовлетворительно, если вес наихудшего результата испытания не превышает 1 г. Поправка: метод испытания электрических кабелей на сопротивление распространению огня Испытание электрических кабелей на сопротивление распространению огня по ISO 6722, §12 также было включено в ECE-R 118. В основном ISO 6722 регламентирует «размеры, метод испытания и требования» для «одножильного кабеля 60 В и 600 В» а

ПРИМЕНЕНИЕ

Рама, поддерживающая держатель образца

Ручка Образец для испытания Держатель образца

Бунзеновская горелка

Фронт пламени Пусковой факел

Образец

Вертикальная излучающая панель под углом 15° к образцу

Рисунок 9. Испытательная установка согласно параграфу 12 ISO 6722.

Рисунок 10. Испытательная установка согласно ISO 5658-2.

автотранспорте. На рисунке 9 показана схема испытательной установки для испытания электрических кабелей на сопротивление распространению огня. При испытании кабеля для автотранспорта, согласно ISO 6722, §12, образец для испытания подвешивается под углом 45° в камере без доступа воздуха. Во время испытания на кабель направляется конец внутреннего конуса пламени из 10 см бунзеновской горелки. Воздействие заканчивается, когда станет видна проводимость, или через 15 сек. для испытываемых образцов с размером жилы менее 2,5 мм, и через 30 сек. для испытываемых образцов с размером жилы более 2,5 мм. Образцы отвечают требованиям ISO 6722, §12, если пламя от горения изоляционного материала гаснет в течение 70 секунд, и если не менее 50 мм изоляции в верхней части испытываемого образца остаётся несгоревшим. При подготовке к испытанию образцы должны быть выдержаны в стандартных условиях (23°C/50% относительная влажность) не менее чем в течение 24 часов.

Поправка: приемка материалов, соответствующих ISO 5658-2 Заменяет капельное испытание и испытание на горение в вертикальном направлении, согласно приложениям к Правилам ЕЭК ООН. № 118 — также может быть использована методика испытания, относящаяся к критическому тепловому потоку при затухании, по ISO 5658-2. ISO 5658-2 — это стандарт на «Горизонтальное распространение на вертикально расположенных строительных и транспортных изделиях», который является частью серии ISO «Испытания на определение реакции на огонь. Распространение пламени». ISO 5658-2 — это стандарт на «Горизонтальное распространение на вертикально расположенных строительных и транспортных изделиях», являющийся частью серии ISO «Испытания на определение реакции на огонь. Распространение пламени». Это испытание должно быть выполнено для большинства материалов, используемых внутри рельсовых

Таблица 5. Обзор огневых испытаний внутренних материалов различных транспортных средств. Автобусы [ECE-R 118]

Рельсовый транспорт [EN 45545-2]

Суда [SOLAS Глава II-2]

Самолеты [FAR/JAR/CS 25.853]

Скорость горения в горизонтальном направлении

ISO 3795 (компоненты, установленные горизонтально)

Не предусмотрено

FAR/JAR/CS 25.853 b(5) (кабина и грузовой отсек)

Скорость горения в вертикальном на-правлении

ISO 3795 (компоненты, установленные вертикально)

EN ISO 11925-2 (Фильтрующие материалы)

ISO 6940/41 (шторы и занавеси)

FAR/JAR/CS 25.853 b(4) (кабина и грузовой отсек)

FAR/JAR/CS 25.853(d) (отсек кабины)

Скорость выделения тепла

Не предусмотрено

ISO 5660-1 (большинство материалов)

ISO 5660-1 (материалы, ограничивающие распространение огня в высокоскоростных судах)

Плотность дыма

Не предусмотрено

ISO 5659-2 (большинство материалов)

FAR/JAR/CS 25.853(d) (отсек кабины)

Токсичность дымовых газов

Не предусмотрено

ISO 5659-2 (большинство материалов)

BSS 7239/ABD 0031 (отсек кабины)

Тест калориметром для сидений

Не предусмотрено

ISO 9705-2 (пассажирские сидения)

ISO 8191-1/-2 (мягкая мебель)

FAR/JAR/CS 25.853(c) (мягкая мебель)

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 6. Стандарты на противопожарную защиту для рельсовых транспортных средств. Европейские стандарты

Описание/заголовок

EN 45545-1

Применение на железнодорожном транспорте — Противопожарная защита подвижного состава: Общие сведения

EN 45545-2

Применение на железнодорожном транспорте — Противопожарная защита подвижного состава: Общие сведения: Требования к пожарной характеристике материалов и компонентов: • Устойчивость к распространению пламени • Испытание на оптическую плотность дыма и токсичность • Испытание на скорость выделения тепла с помощью конического калориметра • Огневые испытания отделочного слоя покрытия пола • Огневые испытания пассажирских сидений • Огневые испытания кабелей • Огневые испытания электрооборудования

EN 45545-3

Применение на железнодорожном транспорте — Противопожарная защита подвижного состава: Требования пожароустойчивости к противопожарным барьерам

EN 45545-4

Применение на железнодорожном транспорте — Противопожарная защита подвижного состава: Требования пожарной безопасности к конструкции подвижного состава железнодорожного транспорта

EN 45545-5

Применение на железнодорожном транспорте — Противопожарная защита подвижного состава: Требования пожарной безопасности к электрооборудованию, включая электрооборудование троллейбусов, рельсовых автобусов и транспортных средств на магнитной подушке

EN 45545-6

Применение на железнодорожном транспорте — Противопожарная защита подвижного состава: Системы контроля и управления

EN 45545-7

Применение на железнодорожном транспорте – Противопожарная защита подвижного состава: Требования пожарной безопасности к установкам, в которых используются легковоспламеняющиеся жидкости и газы

Национальные стандарты

Описание/заголовок

DIN EN 45545-1

Идентичен EN 45545-1

DIN EN 45545-2

Идентичен EN 45545-2

DIN EN 45545-3

Идентичен EN 45545-3

DIN EN 45545-4

Идентичен EN 45545-4

DIN EN 45545-5

Идентичен EN 45545-5

DIN EN 45545-6

Идентичен EN 45545-6

DIN EN 45545-7

Идентичен EN 45545-7

транспортных средств, а также в пассажирских судах. Материалы, удовлетворительно прошедшие испытания по ISO 5658-2, легко могут быть использованы в качестве материалов для внутренних отделений автобусов. На рисунке 10 показана испытательная установка. Метод испытания заключается в том, что на образцы воздействуют вполне определенным полем лучистого теплового потока. Образец для испытания размещается в вертикальном положении на очень близком расстоянии к газовой излучающей панели, где он подвергается воздействию определенного поля лучистого теплового потока. Пусковой факел расположен в непосредственной близости от самого горячего конца образца, чтобы обеспечить воспламенение летучих газообразных веществ, выделяющихся с поверхности. После воспламенения отмечается любой образующийся фронт пламени и регистрируется время прохождения фронта пламени по длине образца в горизонтальном направлении на разных расстояниях. Материалы, у которых при испытании по ISO 5658-2 среднее значение критического теплового потока при затухании больше или равно 20 кВт/м², считаются соответствующими требованиям, при условии отсутствия горящих капель, если учитывать наихудшие результаты испы52

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

тания. Методы испытаний, применяемые в других секторах пассажирского транспорта Для оценки эффективности пожарной безопасности автобусов, огневые испытания, требующиеся для материалов, используемых внутри автобусов, сравниваются с огневыми испытаниями соответствующих материалов в других секторах пассажирского транспорта. В таблице 5 показаны различия между требованиями для автобусов, рельсового, морского и воздушного транспорта. Это сравнение показывает, что большинство требуемых испытаний на реакцию на огонь материалов, используемых в других секторах пассажирского транспорта, являются обязательными и для автобусов. При этом испытание на горение в горизонтальном направлении, которое является базовым для требований пожарной безопасности автобусов, не требуется в других секторах пассажирского транспорта. В других секторах пассажирского транспорта обязательным минимальным требованием является испытание на горение в вертикальном направлении. Скорость выделения тепла, определяемая с

ПРИМЕНЕНИЕ

Рисунок 11. Сравнение условий эксплуатации автобусов и поездов.

помощью конического калориметра (ISO 5660-1), не рассматривается в нормативных документах, относящихся к материалам, используемым внутри автобусов, несмотря на то, что выделение тепла является ключевым фактором при распространении возгорания. Образование и токсичность дыма могут быть обнаружены путем ИК спектроскопии с преобразованием Фурье в сочетании с камерой для измерения плотности дыма (ISO 5659-2), или с применением других испытаний для анализа дыма, которые пока ещё не применяются для материалов внутри автобусов. Испытания, сфокусированные на эффекте теплоизлучения, требуются только для наименьших деталей внутренней части автобуса и только при низком уровне облучения. Дополнительных требований пожарной безопасности к автобусным сиденьям (например, по поджогам) не существует. Материалы, используемые внутри автобусов, должны отвечать минимальным требованиям пожарной безопасности в сравнении со всеми другими секторами пассажирского транспорта. Самые жёсткие требования являются обязательными для авиатехники, так как убежать из самолёта во время полета невозможно, а легковоспламеняющийся керосин создаёт дополнительный риск пожара. Спасение на море также трудноосуществимо. Следовательно, требования пожар-

ной безопасности для пассажирских судов можно расположить между требованиями для самолётов и требованиями для наземных транспортных систем. Однако в отличие от судов и самолётов, условия эвакуации пассажиров автотранспорта и рельсового транспорта являются более лёгкими, а условия эксплуатации трамваев, городских автобусов, поездов и автобусов дальнего следования являются очень похожими. Только туннели и мосты создают более высокие риски в отношении условий для спасения. Однако, к возгоранию автобуса в туннеле не применяются более жесткие требования, хотя они и происходят относительно часто. Эффективность пожарной безопасности в отношении материалов внутри рельсовых транспортных средств значительно выше, чем в случае автобусов. Что касается скоростей выделения тепла и токсичности дымовых газов, то материалы, используемые внутри автотранспортных средств, не имеют ограничений, хотя условия эксплуатации и являются почти идентичными. Поэтому и ввиду существующих рисков возгорания, описанных в главе 3, требования пожарной безопасности для материалов, используемых внутри автобусов, обязательно должны быть расширены. Огневые испытания внутренних материалов ав-

Таблица 7. Категории по условиям эксплуатации согласно EN 45545-1. Кат.

Обслуживание

Инфраструктура

Магистральные, региональные, городские и пригородные

Эксплуатация не определяется подземными участками, туннелями и/или эстакадными конструкциями

Городские и пригородные

Эксплуатация определяется подземными участками, туннелями и/или эстакадными конструкциями с тротуарами/подземными переходами и другими средствами эвакуации из транспортных средств с безопасной стороны

Магистральные и региональные

Магистральные, региональные, городские и пригородные

Эксплуатация на магистральных, региональных, городских и пригородных линиях определяется подземными участками, туннелями и/или эстакадными конструкциями с тротуарами/подземными переходами без других средств для эвакуации из транспортных средств с безопасной стороны Таблица 8. Категории конструкции согласно EN 45545-1.

Категория конструкции

Описание

Транспортные средства, являющиеся частью автоматического состава, не имеющего на борту персонала, подготовленного для оказания помощи в чрезвычайных ситуациях

Двухэтажные транспортные средства

Транспортные средства со спальными купе и спальными местами

Все прочие транспортные средства (стандартные транспортные средства)

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 9. Матрица уровней опасности (HL) согласно EN 45545-2. Категория конструкции

Категория эксплуатации

N (Стандартные транспортные средства)

A (Автоматические транспортные средства, не имеющие на борту персонала, подготовленного для оказания помощи в чрезвычайных ситуациях)

HL1

HL2

HL3

D (Двухэтажные транспортные средства)

S (Двухэтажные или одноэтажные вагоны со спальными купе и спальными местами)

Таблица 10. Пример матрицы уровней опасности для автобусов. Категория эксплуатации

Категория конструкции Стандартные транспортные средства

Высокие или двухэтажные транспортные средства

HL1

HL2

ci = концентрация дымового компонента i в камере через 4 или 8 минут соответственно (мгм-3) Ci = эталонная концентрация дымового компонента i (мгм-3) Рисунок 12. Формула для вычисления величины CIT согласно EN 455452.

тобусов можно было бы выполнять по правилам для поездов. Условия эксплуатации автобусов сравнимы с условиями эксплуатации рельсовых транспортных средств. Например, городские автобусы и трамваи в городах (рисунок 11, оба изображения слева), или туристические автобусы и поезда дальнего следования на общедоступных маршрутах страны с длинными туннелями и мостами (рисунок 11, оба изображения справа). В таблице 6 приведены существующие в Германии требования пожарной безопасности для рельсовых транспортных средств. Основные требования пожарной безопасности для рельсового транспорта приведены в EN 4554-5 с частями, они стали обязательными в конце 2012 г. (до этого стали обязательными требованиями CEN/ TS 4554-5, которые в основном и использовались в данном проекте в качестве исходных). Требования к материалам, используемым внутри транспортных средств, регламентируются EN 455452, включая методы испытаний, параметры и пороговые величины. В отличие от правил пожарной безопасности поездов — ни скорость выделения тепла материалов или компонентов, ни пожарная нагрузка, ни дымообразование или токсичность не рассматриваются в требованиях 54

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

к материалам, используемым внутри автобусов. Точно так же в директиве на автобусы не требуется отдельного теста на поджог сиденья, в отличие от пассажирских сидений рельсовых транспортных средств. В EN 45545-2 условия эксплуатации и конструкция поезда, равно как и конечное применение отдельной части, определяют требования к материалам, используемым внутри. Для автобусов, напротив, существует только один тип требований, которые не связаны с их эксплуатацией и конструкцией. Пороговые величины отдельно разделены на уровни опасности (HL) состава. Отдельный уровень опасности (таблица 9) зависит от категории эксплуатации и конструкции. Категория эксплуатации рельсового транспортного средства (таблица 7) определяет, главным образом, условия эвакуации для пассажиров на типичных дорогах, которыми они обычно пользуются. Обычно описывается типовой поезд с автоматическим или ручным управлением и его конструкция (например, одноэтажный или двухэтажный, со спальными купе — таблица 8). Категории эксплуатации 1, 2 и 3 рельсового транспортного средства в значительной степени соответствуют типовым условиям эксплуатации городских

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 11. Эталонные концентрации токсичных компонентов дымовых газов для величины CIT. Компонент дымового газа

CO2

HBr

HCl

HCN

NOx

SO2

Эталонная концентрация

72000

1380

262

Таблица 12. Внутренние части из пластика автотранспортного средства и их основные дымовые газы. Пластики

Часть

Дымовые газы

Пенополиуретан (PUR)

Приборная панель, дверные и стеновые панели, консоли, руль, сиденья, изоляция

Акрилонитрил бутадиен стирол (ABS)

Приборная панель, дверные и стеновые панели, консоли

CO, CO2, HCN

Поливинилхлорид (ПВХ)

Внутренняя обшивка, консоль, кабельная изоляция

CO, CO2, HCl

Полиамид (PA)

Внутренняя обшивка, покрытие сидений, коврики для ног

CO, CO2, гудрон, HCN

Полиэстер (PES)

Внутренняя обшивка, покрытие сидений, коврики для ног

CO, CO2, HCN, уксусный альдегид

Искусственная кожа

Дверные и стеновые панели, покрытие сидений

автобусов и автобусов дальнего следования. Кроме того, категории транспортных средств D и N (таблица 8) представляют собой наиболее широко используемые типы автобусов. Автобусы с автономным управлением без водителя и автобусы со спальными отсеками или спальными местами (с обязательным с 2006 года использованием ремня безопасности) в Европе не разрешены. Следовательно, автобусам соответствуют только категории D и N. Уровень опасности рельсовых транспортных средств определяется из следующей матрицы (таблица 9). Для категорий эксплуатации 1, 2 и 3, которые соответствуют условиям эксплуатации автобусов, а также категориям транспортных средств N и D, требуются уровни опасности 1 или 2. В итоге уровень опасности поезда определяется, главным образом, условиями спасения пассажиров. Пример матрицы уровней опасности для автобусов приведен в таблице 10. В заключение, в соответствии с EN 4554-5 к городским автобусам применимы требования по уровню опасности 1, а к автобусам дальнего следования — требования по уровню опасности 2. Токсичность компонентов дымовых газов Что касается токсичности дымовых газов — основной проблемой является горение пластика и синтетических материалов. В первые минуты в горящем автобусе опасность может, прежде всего, представлять очень токсичный дым. Внутри автобусов чаще всего используются такие пластики, как полипропилен (PP), полиамид (PA), полиуретан (PU) и по-

CO, CO2, HCN, NH3

CO, CO2, HCl, HCN, NH3

лиэтилен (PE). В идеальных условиях горения они полностью превращаются в двуокись углерода (CO2) и водяной пар. Однако обычно продукты горения дополнительно содержат угарный газ (CO), а также другие токсичные компоненты дымовых газов, такие как газообразные окислы азота (NOx), бромоводород (HBr), хлороводород(HCl), цианистый водород (HCN), фтороводород (HF) и сернистый газ (SO2). Эти токсичные компоненты дымовых газов образуются органическими молекулами, которые обычно присутствуют в продуктах нефтехимии. Для оценки токсичности дымовых газов используется условный индекс токсичности (CIT) согласно EN 45545-2, который является основным показателем токсичности дымовых газов, выделяемых материалами, используемыми в железнодорожном транспорте. Величина CIT определяется исходя из отношения измеренных концентраций компонентов токсичных дымовых газов к их эталонным концентрациям (см. формулу на рисунке 12 и эталонные концентрации в таблице 11). В таблице 12 перечислены различные части из пластика, включая их область применения и соответствующие продукты горения. В количественном отношении самым значительным продуктом горения является углекислый газ. Однако особенно токсичные газы человеком не ощущаются. Поэтому приводятся компоненты токсичных дымовых газов (в соответствии с величинами, составляющими CIT), образующиеся при горении внутренних материалов автобусов. Приведённые пределы являются средними значениями. Они могут быть ниже для детей и людей с проблемами здоровья. КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ Общие рекомендации по обновлению требований пожарной безопасности к материалам, используемым внутри автобусов Раньше базовым испытанием внутренних материалов автобусов было испытание их реакции на огонь, которое в основном фокусировалось на скорости горения в горизонтальном направлении. Принимая во внимание новые данные, частично полученные в рамках исследований, проведённых в Германии, и среди прочего данного исследования, в последние годы обсуждались возможности существенного пересмотра Правил ЕЭК ООН, что привело к следующим результатам, которые призваны обеспечить значительный прогресс в области пожарной безопасности автобусов. В частности предусмотрено испытание на горение в вертикальном направлении для вертикально установленных материалов, усилены испытания их реакции на огонь, пожарные извещатели в моторном отделении стали обязательными, также в закрытых отсеках должны быть установлены датчики огня и дыма. Таким образом, был сделан важный шаг вперед в части обеспечения адекватной эффективности пожарной безопасности автобусов. Но до настоящего времени по-прежнему остается недостаток, который может в случае возгорания в короткое время создать серьёзную опасность для пассажиров. Поэтому здесь представлены следующие поправки в дополнение к повышению эффективности пожарной безопасности в отношении материалов, используемых внутри автобусов. Ограничение воспламенений Сейчас возгорание, в принципе, может произойти где угодно, в любое время и даже быть не замеченным в автобусе. Основная проблема заключается в том, что внутренние материалы автобуса могут воспламениться от такого небольшого источника огня, как зажигалка. Однако большая часть возгораний автобусов начинается из-за более значительных источников огня (в моторном отделении или вследствие повреждения электрической системы), которые не рассматриваются в современных стандартах по пожарной безопасности. В действительности огневые испытания ECE-R 118, в общем-то, допускают быстрое воспламенение материалов. Эксперименты на внутренних частях автобуса показали, что значительное число внутренних материалов автобусов могут легко и быстро воспламениться от некоторых источников воспламенения. Следовательно, требуется общая защита от быстрого и легкого воспламенения внутренних частей автобусов. Воспламенение может быть вызвано контактом с прямым огнём или контактом с перегретыми частями (тепловое излучение или теплопередача) из-за наличия горячего или горящего компонента. Поэтому требования к материалам, используемым внутри автобусов, должны быть более жёсткими и в том и в другом случае воспламенения. 56

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

Ограничение распространения возгорания в вертикальном направлении Основным огневым испытанием, согласно Правилам ЕЭК ООН, является испытание на возгорание в горизонтальном положении, которое определяет скорость горения в горизонтальном направлении. Однако возгорание в оптимальных условиях, например, во время огневого испытания, сначала, прежде всего, распространяется вверх. Причиной этого служит вертикальная тепловая конвекция, вызванная источниками воспламенения и усиленная горением материала. Помимо горения, тепловая конвекция также вызывает термическое разложение поверхности материала, благодаря чему пламя распространяется вверх. Следовательно, ограничение скорости горения в вертикальном направлении значительно важнее для защиты от возгорания материала, чем в горизонтальном направлении. Раньше Правила ЕЭК ООН № 118 содержали испытание на возгорание в вертикальном направлении только для штор, жалюзи и занавесей. В последнем издании (конец 2012 года) Правила ЕЭК ООН № 118 были расширены. Теперь испытание на возгорание в вертикальном направлении должно выполняться для всех частей автобуса, установленных в вертикальном положении. Это значительный прогресс в области эффективности пожарной безопасности автобусов. Однако условия возгорания в автобусах несравнимы с условиями огневого испытания, при которых распространение огня может быть легко разделено на распространение огня в вертикальном и горизонтальном направлениях. Особенно это касается движения жидкостей и динамики пламени, которые при пожаре в автобусе невозможно спрогнозировать, и которые не похожи на то, что происходит при лабораторных испытаниях. На естественное вертикальное распространение оказывают влияние, например, кондиционеры, отопительные приборы и вентиляторы, а также открытые двери и окна. Поэтому ограничение скорости горения в вертикальном направлении должно относиться ко всем внутренним частям. Точно так же в ситуации, когда автобус лёг на бок, вследствие аварии или по невнимательности водителя, и когда одновременно при этом возник пожар, условия для спасения пассажиров окажутся значительно более суровыми и ситуация может быть дополнительно осложнена пожаром. В этом случае эффективность пожарной безопасности автобуса существенно снизится, так как внутренние горизонтальные части станут вертикальными, а вертикальные — горизонтальными. Именно поэтому требование испытания на возгорание в вертикальном направлении должно относиться ко всем внутренним частям. Реакция на тепловое излучение Огневые испытания образцов материалов и внутренних частей показали, что более низкие уровни теплового излучения вызывают пиролиз на боль-

ПРИМЕНЕНИЕ шинстве поверхностей внутренних материалов автобусов. При адекватном тепловом излучении образцы почти всех материалов могут быть воспламенены напрямую или, по меньшей мере, зажжены от искры. Тепловое излучение может легко привести к форсированному пиролизу на поверхностях пластиков. Пиролиз, заключающийся в выделении горючих газов на поверхностях материалов, является основным условием для воспламенения и главным условием для широкого распространения возгорания. В огневом испытании по определению плавкости материалов, согласно Правилам ЕЭК ООН № 118, тепловое излучение является частью методики испытания. Однако это испытание требуется только для материалов, устанавливаемых более чем на 500 мм выше мягкого сидения и в крыше транспортного средства, а также для изоляционных материалов, устанавливаемых в моторном отделении и в любых изолированных отапливаемых отделениях. В данном огневом испытании уровень теплового излучения не соответствует тепловому излучению, которое материалы могут генерировать в процессе горения. Следовательно, воспламеняемость при тепловом изучении должна быть адекватным образом ограничена, и это ограничение должно применяться ко всем внутренним материалам. Ограничение на образование дымовых газов Огневые испытания в автобусе могут показать, что пассажирский салон автобуса быстро заполняется дымом, даже если возгорание началось за его пределами или если загорелась только небольшая часть пассажирского салона. Внутренние части изготавливаются в основном из легких и прочных пластиков. Однако в случае пожара большое количество таких материалов образуют исключительно большие количества дыма. Плохая видимость и недостаток кислорода в дыме могут помешать пассажирам быстро покинуть автобус. В идеальных условиях горения пластики полностью превращаются в двуокись углерода и водяной пар. Однако обычно горение, особенно в автобусах, не соответствует идеальным условиям. При возгорании в автобусе образуется тёмный дым, состоящий из не полностью сгоревших продуктов горения. Продукты неполного сгорания состоят, главным образом, из не прогоревших остатков пиролиза. Кроме тёмного дыма и низкого содержания кислорода, продукты неполного сгорания способны мгновенно воспламениться при поступлении кислорода. Этот эффект известен как вспышка огня или взрыв дымового газа, который за доли секунды может охватить автобус по всей длине и воспламенить сразу большую часть внутреннего помещения автобуса. Ограничение дымообразования полностью отсутствует в существующих в настоящее время требованиях пожарной безопасности для материалов, используемых внутри автобусов. Поэтому образование дыма в результате горения внутренних частей должно быть ограничено.

Ограничение токсичных компонентов дымовых газов При возникновении пожара в автобусе первой смертельной опасностью для пассажиров часто является токсичность дыма. Огневые испытания в автобусах подтвердили, что в случае возгорания газы в кабине автобуса быстро становятся исключительно смертоносными, даже если пожар начался не в пассажирском салоне. Небольшие испытания для определения токсичности дымовых газов показали, что дымовые газы от образцов материалов внутренних частей автобуса быстро достигают летального уровня. Токсичные дымовые газы, выделяемые горящими внутренними частями, могут отравить пассажира после нескольких вдохов и стать причиной смерти при возгораниях автобусов. Вот почему в случае пожара пассажиры должны как можно скорее покинуть автобус (даже если пламени не видно). Внутри автобусов чаще всего используются такие пластики, как полипропилен, полиамид, полиуретан и полиэтилен. При неполном сгорании, которое может иметь место при возгорании в автобусе, часть дыма составляют невыгоревшие газы пиролиза. Обычно продукты горения таких пластиков содержат угарный газ, а также такие другие токсичные компоненты дымовых газов, как газообразные окислы азота, бромоводород, хлороводород, цианистый водород, фтороводород и сернистый газ. Некоторые антипирены, добавляемые в материалы для торможения воспламенения или для снижения скорости выделения тепла, могут выделять высокие концентрации токсичных компонентов дымовых газов. Для ограничения этих отрицательных эффектов токсичность дымовых газов должна быть ограничена без ухудшения свойств, предотвращающих возгорание. В нормативных документах, касающихся эффективности пожарной безопасности автобусов, ограничение токсичности дымовых газов отсутствует, но абсолютно необходимо. Ограничение тепловыделения Огневые испытания образцов материалов и внутренних частей показали, что большинство внутренних материалов автобуса достигали предельных уровней тепловыделения. Большая часть пиков тепловыделения была выше, чем уровни, которые использовались для воспламенения образца. Воздействие теплового излучения на материал может привести к высвобождению горючих газов, которые в дальнейшем могут воспламениться самопроизвольно или от искры. В основном, тепловыделение является причиной высоких температур дымовых газов и быстрого разрастания пожара. Существующие в настоящее время нормы на внутренние материалы автобусов не ограничивают тепловыделение. Поэтому дополнительное испытание, относящееся к тепловыделению, должно быть добавлено в требования пожарной безопасности к материалам, используемым внутри автобусов. КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Бассейны из стеклопластика: пять основных проблем и их решение

Джейсон Хьюз www.riverpoolsandspas.com

Цель настоящей статьи — рассмотреть пять наиболее типичных проблем, связанных с бассейнами из стеклопластика. Мы также коснёмся причин, вызывающих эти проблемы, и способы, с помощью которых вы сможете справиться с ними. Наша компания «River Pools and Spas» в штате Виргиния установила более 650 заглубленных бассейнов из стеклопластика. Это внушительная цифра, но не каждый проект проходил гладко. Однако благодаря такому большому количеству бассейнов, мы приобрели опыт и знания о положительных и отрицательных аспектах заглубленных бассейнов из стеклопластика. Проблема 1: Ремонт бассейнов из цветного стеклопластика Бассейны из цветного стеклопластика изумительны — в этом нет никакого сомнения, и в настоящее время большинство производителей предлагают большой выбор цветов наружного отделочного слоя, помимо стандартного белого и светло-голубого. Проще говоря, проблема заключается в следующем: при необходимости произвести ремонт бассейна, могут возникнуть трудности по подборке некоторых цветных покрытий для соответствия заводскому цвету или оттенку. На самом деле, подавляющее большинство бассейнов из стеклопластика не нуждается в ремонте, по крайней мере, в течение первых двадцати — сорока лет. Тем не менее, иногда возникают самые разные проблемы, которые влекут за собой необходимость ремонта: от такой небольшой, как, например, камень, отлетевший и ударивший по бассейну во время транспортировки, до массивных трещин в конструкции. Допустим, что такие примеры имеют место очень и очень редко, но все-таки они случаются. Итак, вы, вероятно, задаетесь вопросом: «А каково решение?» Естественно, мы не можем изменить тот факт, что для некоторых бассейнов из стеклопластика, по тем или иным причинам, потребуется ремонт, но для того, чтобы уменьшить риск ремонта, в результате которого внешний вид будет потерян, вам следует обратить внимание на одну вещь: однослойное отделочное покрытие. Некоторые цветные отделочные материалы наносятся в несколько слоев (сплошной цвет, чешуйчатый наполнитель цвета «металлик» и прозрачный слой, например). Эти слои перекрывают друг друга для получения необходимого внешнего вида. Вместе с тем, 58

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

когда при наличии этих многослойных отделочных покрытий предпринимается ремонт на месте, довольно затруднительно добиться получения заводского внешнего вида, поскольку технологический процесс производства продублировать невозможно. В отличие от этого, однослойная отделка поверхности наносится за один раз, что делает ремонт на месте наружного отделочного слоя бассейна из стеклопластика гораздо менее пугающим. Как правило, такой ремонт будет обеспечивать более близкое соответствие заводскому отделочному слою. Если это представляет для вас важность, изучите продукцию различных производителей бассейнов из стеклопластика, чтобы определить, является ли их цветное отделочное покрытие однослойным или многослойным. Проблема 2: Трещины–«пауки» в наружном отделочном слое Трещины–«пауки» частое явление на изделиях из стеклопластика. Но что именно такое трещина–«паук»?

ПРИМЕНЕНИЕ

Трещины–«пауки» — это микротрещины, которые появляются в поверхностном слое или в наружном отделочном слое любого изделия из стеклопластика. По своей природе они не являются конструктивными, поскольку трещина идет обычно только через тонкий слой наружного отделочного покрытия и не распространяется в конструкционные слои бассейна. Название трещина–«паук» происходит от того, что некоторые трещины начинаются в центральной точке и разветвляются подобно спицам колеса. Для того чтобы подробно рассмотреть этот вопрос, необходимо задать два вопроса: что приводит к образованию трещин в наружном отделочном слое и что можно сделать для предупреждения этого? Что приводит к образованию трещин в наружном отделочном слое бассейнов из стеклопластика? Трещины–«пауки» в наружном отделочном слое бассейнов из стеклопластика появляются в результате того, что в данной точке оболочки бассейна действует давление, которое превышает способность наружного отделочного слоя к изгибанию. Это давление может быть следствием несоответствующей транспортировки, несоответствующего изготовления или несоответствующей установки. Мы имели дело с бассейнами, которые были изготовлены другими производителями и были просто сделаны слишком тонкими, чтобы выдерживать воздействие давления при грузоподъёмных операциях и транспортировке. Эти бассейны доставлялись на место работ с трещинами в наружном отделочном слое,

и, к сожалению, мы были вынуждены отправлять их назад. В других случаях, нам доставлялись бассейны, которые были изготовлены правильно, но не были правильно закреплены для устойчивости во время транспортировки, что давало тот же самый результат. Однако наиболее распространённая ошибка, связанная с человеческим фактором и приводящая к образованию трещин в наружном отделочном слое, имеет место во время установки. Иногда выступающая часть на дне бассейна, например, корень дерева или ком земли (которые не должны были бы там находиться), оказывают достаточное давление для того, чтобы привести к возникновению трещины–«паука» в наружном отделочном слое. Но это случается редко, и наиболее распространённая причина возникновения давления на дно бассейна из стеклопластика является результатом попыток монтажников выровнять оболочку бассейна. Во многих случаях монтажники бассейнов из стеклопластика вынуждены выравнивать оболочку бассейна, которая всётаки имеет отклонение 5–7 см от уровня, несмотря на максимальные усилия выправить основание, на которое опирается бассейн. Это осуществляется путём подъёма и подгонки оболочки бассейна до тех пор, пока не будет получен допустимый диапазон отклонения. При этом на бассейн оказывается давление большой величины, что иногда приводит к образованию трещин в наружном отделочном слое, которые могут возникать немедленно или развиваться постепенно с течением времени. Фактически, КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ эта проблема проистекает вследствие того, что оболочка бассейна изготовлена неровной, поэтому вина в данном случае лежит скорее на изготовителе, а не на монтажнике. Что можно сделать для предупреждения образования трещин в наружном отделочном слое бассейнов из стеклопластика? Итак, каково же решение? Найти изготовителя, который производит ровные бассейны, и заслуживающего доверия подрядчика, который выполнит соответствующую требованиям установку. Для определения «плоскостности» оболочек бассейнов разных производителей, обратитесь к торговым агентам этих изготовителей и задайте им прямой вопрос — насколько ровными являются оболочки их бассейнов. Неплохой идеей было бы связаться с последними заказчиками, а также с теми лицами, чьи бассейны были установлены более пяти лет назад. Это даст вам хорошее представление о том, как бассейн будет держаться с течением времени. Проблема 3: Выпячивание стенок бассейна У некоторых пользователей бассейнов возникают проблемы с выпячиванием стенок бассейнов. Мы очень давно столкнулись с этой проблемой у некоторых из наших бассейнов. Это заставило нас внимательно рассмотреть процесс монтажа и тщательно проверить бассейны, где имела место такая проблема. То, что мы обнаружили, бросает вызов стандартному и общепринятому по всей стране методу установки бассейнов из стеклопластика. В нашем случае, проблема возникала из-за материала обратной засыпки, который мы использовали, а именно, из-за песка. Десятки тысяч бассейнов из стеклопластика были установлены с песчаной обратной засыпкой без всяких происшествий, и большинство наших бассейнов с песчаной обратной засыпкой также были высококачественными. Но при надлежащем (или ненадлежащем) стечении обстоятельств, стенки бассейнов из стеклопластика могут выпячиваться. Вопрос: что происходит, когда песок насыщается водой? Он ожижается. Это бы не имело значения, если бы ожиженный песок прижимало бы к чему-либо другому, а не к стеклопластику, который известен своей эластичностью. В конструктивном отношении, бассейны из стеклопластика спроектированы для того, чтобы оставаться заполненными водой. Распор от воды действует в сочетании с конструктивными элементами бассейна для обеспечения устойчивости резервуара. Когда песок ожижается, он является более тяжелым, чем вода, содержащаяся в бассейне, и, если стенка не является достаточно прочной для сохранения своей формы, развивается выпячивание. Оба фактора — высокие горизонты грунтовых вод, а также грунты, которые удерживают воду, — приводят к ситуациям, когда значительное количество воды находится вокруг конструкции бассейна и насыщает материал обратной засыпки. Но означает ли это, что бассейны из стеклопластика не являются подходящими для установки в случаях высокого 60

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

горизонта грунтовых вод или присутствия определённых грунтов? Как раз наоборот. Я бы даже заявил, что нет бассейна лучше для установки в подобных обстоятельствах. Необходимо просто удостовериться в двух вещах. Первое: что бассейн является достаточно прочным, чтобы предупредить выпячивание. И второе: что исключается обратная засыпка из песка и вместо этого используется гравий. Существует ли разница в прочности для бассейнов из стеклопластика? Да, но с позиции потребителя будет практически невозможно оценить «способность к выпячиванию» различных бассейнов, имеющихся на рынке, поскольку все изготовители заявляют, что их бассейны — самые прочные и наиболее устойчивые. Единственное что вы МОЖЕТЕ контролировать — это материал обратной засыпки, и, исходя из нашего опыта, использование гравийной обратной засыпки представляет собой исключительную гарантию против выпячивания стенок в любой ситуации с любым бассейном. Мы используем при установке чистый щебень фракции 2 см или мельче, поскольку он имеет ряд чётких преимуществ перед песком или даже окатанным мелким гравием. Во-первых, его свойства

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

не меняются, когда он насыщается водой, поэтому он имеет хорошие эксплуатационные качества одинаково и во влажном, и в сухом состоянии. Это делает его идеальным для любой ситуации и, особенно, в местах с высоким горизонтом грунтовых вод или сложными грунтовыми условиями. Во-вторых, это вопрос точечного трения, которое имеет место между кусками гравия, что делает его очень устойчивым материалом по бокам бассейна. Это гораздо лучше, чем насыщенный песок, который ожижается, или мелкий гравий, который действует как масса маленьких шариковых подшипников. В-третьих, гравий уплотняется при укладке, в отличие от песка, который необходимо укладывать слоями и уплотнять водой. Этот момент будет рассмотрен подробнее при обсуждении проблем с водопроводной системой, которое приводится ниже. Вы увидите, что это также является большим преимуществом. Противники гравийной обратной засыпки выступают против, заявляя, что это более дешёвый материал, и он используется для сокращения расходов. В действительности, использование гравия обходится нам гораздо дороже. Мы считаем, что это стоящее капиталовложение.

ПРИМЕНЕНИЕ

Проблема 4: Обесцвечивание цветных отделочных материалов в бассейнах из стеклопластика Да, ещё одна проблема с наружным отделочным слоем! Вы замечаете тенденцию? Прежде, чем мы займемся вопросом обесцвечивания... как вы думаете, почему 3 из 5 наиболее распространенных проблем с бассейнами из стеклопластика — это проблемы с наружным отделочным слоем? Ответ: «Потому что это то, что вы видите!» Большинство бассейнов из стеклопластика являются прочными в конструктивном отношении и будут оставаться таковыми в течение длительного времени. Однако внешний вид бассейна является важным. Кто хочет бассейн, который будет иметь плохой внешний вид через пять лет? Действительность заключается в том, что некоторые поверхности бассейнов из стеклопластика обесцвечиваются сильнее, чем другие, но это и понятно. Если заставить меня стоять на солнце восемь месяцев в году и в полном контакте с хлорированной водой, я тоже, вероятно, слегка изменюсь в цвете. К счастью, вы необязательно обречены на обесцвеченный бассейн. Вот, что я бы предложил: обратиться к заказчикам, которые владеют бассейнами более пяти лет, и спросить, как держатся их бассейны. Это позволит отсеять плохие бассейны и даст возможность выявить хорошие. 62

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

Проблема 5: Осадка водопроводной системы, вызывающая протечки Почему происходит осадка водопроводной системы? Хороший вопрос. Оседает не водопроводная система, оседает материал обратной засыпки, окружающий бассейн из стеклопластика, и увлекает за собой водопроводную систему. Да, мы снова возвращаемся к нашему рассмотрению вопроса о песке в сравнении с гравием. Это правильно, поскольку этой теме необходимо уделить внимание. Проблема заключается в том, что во время установки очень трудно полностью утрамбовать песок вокруг бассейна из стеклопластика. Во многих случаях, несмотря на максимальные усилия монтажников укладывать песок слоями по 15–25 см и насыщать песок водой, песок всё-таки оседает с течением некоторого времени. Водопроводная система закладывается в этот песок, и, по мере того, как песок оседает, он оказывает направленное вниз давление на водопроводную систему плавательного бассейна. Многие монтажники привязывают свои водопроводные системы, чтобы удержать их на месте, но, несмотря на это, всё равно действует значительное давление. Осевшая водопроводная система проявляет себя единственным образом — она протекает. «Протечка» — это ругательное слово! Мы хотим избежать употребления этого слова, и мы делаем это путём использования гравийной обратной засыпки, которая не оседает! Если обратная засыпка не движется, не будет двигаться и водопроводная система. Просто, как дважды два!

ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ В ОБРАБОТКЕ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ

ВАШ ПАРТНЕР В ИННОВАЦИЯХ!

Оборудование для механической обработки стеклопластиков GRIMME (Германия)

Специализированный инструмент для механической обработки стеклопластиков Huschmied (Германия)

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

ПРИМЕНЕНИЕ

Loopwheels — колесо, изобретенное заново Сэм Пирс, британский дизайнер, выступил с громогласным заявлением, что он «изобрел колесо». И он ничуть не преувеличивает. Его изобретение — колесо Loopwheels без спиц, которое обладает феноменальными амортизирующими свойствами.

Преодоление препятствия с использованием классического колеса с неподвижной втулкой (слева) и с технологией Loopwheels (справа).

Колеса Loopwheels были недавно номинированы Лондонским музеем дизайна на награду «Дизайн года». Предполагается, что использование инновационных колёс позволит вывести на новый уровень комфорт езды на велосипедах, а также в детских и инвалидных колясках. Пирс — изобретатель и дизайнер, который ранее работал с оборудованием не-инвазивной хирургии, ранними карманными ПК эпохи Palm Pilot и мотоциклами. Он всю жизнь старался привнести что-то новое в обыденные вещи. В 2007 году изобретатель начал работать над усовершенствованием детских колясок, после того как, ожидая своего рейса в аэропорту в Нидерландах, заметил женщину с детской коляской. Колесо коляски попало на бордюр, и ребенок едва не выпал из неё. Тут и пришла идея сделать колёса «мягче» — поставить в них амортизаторы. Воздушные камеры колёс, конечно, дают некоторую амортизацию, но она довольно ощутимо пропускает удары к ездоку. После ряда неудачных экспериментов Пирс и его команда Jelly Products создали колесо, в котором обычные спицы заменили на гибкие рессоры из углепластика. Уникальность колёс Loopwheels в том, что они имеют особенную конструкцию со встроенной подвеской, без спиц, и обеспечивают более комфортную езду по любым неровным дорогам. Вместо привычных спиц там есть три амортизирующих 64

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

фрагмента («Loop» в переводе с английского «петля, виток», отсюда и название технологии), выполненных из гибкого и одновременно прочного материала — они играют роль пружинной системы. При этом система Loopwheels совместима с большинством стандартных деталей. Для запуска проекта в производство необходимо было собрать 40 000 фунтов стерлингов, и Пирс разместил объявление на одной из краудфандинговых площадок. В очень короткий срок было собрано в полтора раза больше денег, чем необходимо. Все желающие могли оформить предзаказ за 420 фунтов стерлингов. В эту стоимость входили заднее и переднее 20-дюймовые колёса, трёхскоростная планетарная втулка и футболка с фирменным логотипом. Впервые Loopwheels дебютировал на горных велосипедах в 2013 году. Идею подхватили производители инвалидных колясок, купив у Пирса лицензию. Жёсткость эластичных спиц можно подбирать индивидуально, в зависимости от веса ездока. Такие спицы способны амортизировать также незначительные неровности дороги (например, брусчатку). Это очень важно для инвалидов, передвигающихся в креслах, где площадь тела, соприкасающаяся с сиденьем и получающая удары от колёс, достаточно большая. Новые колёса позволяют сделать пребывание в кресле при езде очень комфортным.

ПРИМЕНЕНИЕ

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Применение материалов из базальтовых волокон в автомобильной промышленности

М. С. Оснос С. П. Оснос «Базальтовые волокна и композиционные материалы» www.basaltm.com

Автомобильная промышленность испытывает потребность в новых материалах, особенно, композиционных и армирующих материалах. Материалы на основе базальтовых волокон являются одними из наиболее перспективных материалов для применения в автомобильной промышленности. К числу таких материалов относятся базальтовые непрерывные волокна, композиционные материалы на их основе, теплозвукоизоляционные материалы, антикоррозионные и защитные покрытия. Базальтовые волокна производятся из пород вулканического происхождения, обладают высокими природными термической и химической стойкостями, являются экологически чистым материалом. Обладая высокой прочностью, базальтовые непрерывные волокна стойки к воздействию агрессивных сред, имеют высокие термостойкость, тепло- и звукоизоляционные характеристики, низкую гигроскопичность. Это определяет повышенные эксплуатационные характеристики материалов из БНВ: высокое качество, долговечность, стойкость при воздействии природных факторов (высоких температур, агрессивных сред), стойкость к воздействию вибраций, негорючесть. Всё это выгодно отличает эти материалы от стеклянных и химических волокон. Благодаря сочетанию этих свойств и характеристик, материалы из базальтовых волокон (БВ) имеют широкую перспективу применения в автомобильной промышленности. Комплексные исследования характеристик БВ и материалов на их основе позволили выявить следующие основные преимущества базальтовых волокон. 1. Относительно высокая удельная прочность волокон на разрыв, существенно превышающая эти показатели для металла (в 2–2,5 раза) и стекловолокна из Е-стекла (1,4–1,5 раза). В таблице 1 представлены данные по удельной прочности базальтовых непрерывных волокон на разрыв. В таблице 2 представлены данные по разрывным нагрузкам ровингов марки RB 10 из базальтового непрерывного волокна. 2. Высокая коррозионная и химическая стойкость к воздействию внешних атмосферных факторов (дождь, снег, перепады температур и др.), а также агрессивных сред: растворов солей, кислот, щелочей. Это свойство базальтовых волокон открывает большие перспективы их применения для конструкций, 66

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

работающих под воздействием влаги, растворов солей, химических и щелочных сред. Это позволяет базальтопластиками заменять металлические конструкции и детали, которые под воздействием химически активных сред подвержены коррозии. 3. Высокая термическая стойкость базальтовых волокон. На основе БВ можно изготавливать материалы, которые могут работать под воздействием высоких температур. Теплоизоляционные изделия из базальтовых волокон могут применяться при температурах от -200°С до +600°С; андезитобазальтовые волокна — до +800°С. 4. Высокие термо- и звукоизоляционные характеристики. Данные по теплопроводности материалов из супертонкого базальтового волокна с диаметром элементарных волокон 1–3 мкм представлены в таблице 3. В таблице 4 представлены данные по звукоизоляционным характеристикам материалов из супертонкого базальтового волокна с диаметром элементарных волокон 1–3 мкм. Звукоизоляционные базальтовые материалы широко применяются в авиации, судостроении, машиностроении. Кроме того, представляется возможным создание композитных материалов, совмещающих конструкционные и термо- звукоизоляционные свойства. При этом эти материалы абсолютно не горючи, при нагреве не выделяют вредных веществ и могут быть применены на температуры до +600°С. 5. Низкая гигроскопичность в 6–8 раз ниже, чем у стекловолокон. Поэтому только термо- и звукоизоляционные материалы из базальтовых волокон тради-

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 1 Диаметр элементарных волокон, микрон

5,0

6,0

8,0

9,0

11,0

Удельная прочность элементарных базальтовых волокон на разрыв, кг/мм2

215

210

208

214

205

Таблица 2 Диаметр элементарных волокон, микрон

Величина текс (гр/на 1000 м)

Разрывная нагрузка: (Н)

600

400

1200

700

Фото 1. Первичные базальтовые непрерывные волокна (БНВ), бухта ровинга.

ционно применяются в самолето и ракетостроении, судостроении, где очень важны низкие удельная масса и гигроскопичность таких материалов. 6. Высокая стойкость и долговечность к знакопеременным нагрузкам. Профильные пластики — прутки на основе непрерывных базальтовых волокон после многих лет эксплуатации (более 12 лет) под воздействием знакопеременных нагрузок практически не имеют следов усталостных разрушений — трещин и других признаков разрушения. 7. Высокая совместимость с другими материалами: металлами, пластмассами, пластиками. Это открывает широкую перспективу производства целого спектра новых композитных материалов: металлокомпозитных материалов, сотовых конструкций, армированных волокном пластмасс, защитных покрытий и др. 8. Высокие эксплуатационные качества материалов и изделий из базальтовых волокон: высокая стойкость к воздействию окружающей среды и агрессивных сред, долговечность, удельные прочностные и весовые показатели, красивый внешний вид (без применения лакокрасочных покрытий), ремонтопригодность.

Фото 2. Крученая нить, ровинги БНВ

9. Возможность производства материалов и изделий с применением различных технологий: формовки, холодной штамповки, напыления, вытяжки и других технологий, не требующих значительных затрат энергоресурсов, так называемых «холодных технологий». 10. При промышленном производстве базальтовых волокон на основе новых технологий их стоимость ниже себестоимости производства стекловолокна. При этом соотношение качества, эксплуатационных характеристик и цены у базальтовых волокон самое высокое по сравнению со стеклянными и углеродными волокнами. Стекловолокно не обладает характеристиками БНВ, а углеродные волокна во много раз дороже. При разработке и изготовлении материалов из базальтовых волокон используются сочетания их характеристик и свойств. К настоящему времени накоплен довольно большой опыт применения материалов из базальтовых непрерывных волокон (БНВ) в автомобильной промышленности и ряде смежных отраслей: авиации, судостроении, вагоностроении. Возможности широкого применения БНВ в автомобилестроении в поКОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 3 Удельная плотность материала, кг/м3

Коэффициент теплопроводности Перепад температуры, 50°С

100

120

0,0340

0,0360

140

ккал/м ч град 0,0405

0,0375

0,0345

0,0380

0,041

Таблица 4 Плотность материала ρ=15 кг/м3. Толщина материала 30 мм. Величина зазора между материалом и изолируемой стенкой 0,0 мм Диапазон частот, Гц

100–300

400–900

1200–7000

Нормальный коэффициент звукопоглощения

0,05–0,15

0,22–0,75

0,85–0,93

Плотность материала ρ=15 кг/м3. Толщина материала 30 мм. Величина зазора между материалом и изолируемой стенкой 100 мм Диапазон частот, Гц

100–200

300–900

1200–7000

0,15

0,86–0,99

0,74–0,99

Нормальный коэффициент звукопоглощения

следние годы существенно расширились, что связано с рядом факторов: 1. Проведены комплексные испытания БНВ и материалов БНВ, установлено, что они обладают рядом достаточно высоких эксплуатационных характеристик. 2. Технологические разработки последних лет позволили обеспечить себестоимость производства БНВ ниже себестоимости производства стекловолокна. 3. Анализ показывает, что БНВ имеют наилучшее соотношение показателя «цены и качества» для волокон (см. Таблицу 5). 4. Созданы крупные заводы производители базальтовых волокон. Объемы промышленного производства БНВ увеличиваются с каждым годом. В автомобильной промышленности находят применение следующие типы материалов и изделий на основе базальтовых волокон.

1. Композитные материалы и изделия на основе БНВ: ровинги, маты рубленых волокон и армирующие ткани Композитные материалы и изделия на основе непрерывных волокон, матов рубленого волокна и

армирующих тканей. Из этих материалов производятся внешние детали автомобиля: бамперы, обтекатели, спойлеры; элементы внутренней отделки салона автомобиля: торпеда, декоративные панели салона; элементы защиты корпуса автомобиля, днища автомобиля, защита элементов конструкции автомобиля над колесами. Базальтовые волокна по сравнению со стекловолокном (которое в настоящее время широко применяются в автомобильной промышленности) имеют более высокие показатели по удельной прочности, что позволяет изготавливать внешние детали автомобиля (бамперы, обтекатели, спойлеры) более прочными и легкими. Материалы из базальтовых волокон имеют высокие ударные прочность и вязкость. Это очень важно при изготовлении деталей автомобилей, обеспечивающих безопасность при столкновениях и авариях. Кроме того, внешние детали из базальтовых волокон выдерживают многолетнюю эксплуатацию при воздействии природных факторов: влаги, растворов солей, щелочи и кислот. Маты из рубленого волокна и базальтовые ткани используются для производства композитных изделий сложной формы: бамперы, торпеды, обтекатели

Таблица 5. Таблица сравнительных характеристик волокон. БНВ (базальтовое непрерывное волокно)

E- стекло

S-стекло

Углеродное волокно

Арамидное волокно

3000 ~ 4840

3100 ~ 3800

4020 ~ 4650

3500 ~ 6000

2900~ 3400

79,3 ~ 93,1

72,5 ~ 75,5

83 ~ 86

230 ~ 600

70 ~ 140

1,5

4,7

5,3

1,5~2,0

2,8 ~ 3,6

6 ~ 21

5 ~ 15

6 ~ 15

60 ~ 4200

40 ~ 4200

400 ~ 4200

600–2400

600–1800

-260 ~ +600

-50 ~ +380

-50 +300

-50 ~ +700

-50 ~ +290

Себестоимостьпромышленного производства, $ США/кг

1,2–1,6

1,8

3,5

40–50

25–30

Цена продаж, $ США/кг

2,5–3,5

2,0–2,5

4,0–5,5

45–60

Показатели Прочность на разрыв, мПа Модуль упругости, гПа Растяжение на разрыв, % Диаметр элементарных волокон, микрон Тексность, гр/1000м Температура применения, °C

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Фото 2 и 3. Композиты для автомобилей на основе базальтовых непрерывных волокон.

Фото 4 и 5. Исходные материалы для производства композитов: мат рубленого волокна и ткани..

для автомобилей. Компания BMW создала корпуса перспективных автомобилей на основе матов и тканей БНВ. Такие корпуса автомобилей более прочные, и в 4,5 раза легче аналога из металла, не подвержены коррозии, долговечны в эксплуатации. Базальтовые волокна химически стойки, что позволяет изготавливать композитные материалы на основе неорганических связующих, применение которых открывает возможности изготовления негорючих композитных материалов на основе БНВ. Использование таких материалов из БВ становится особенно актуально в связи с введением США новых стандартов на применение в автомобилестроении негорючих и нетоксичных материалов. Аналогичные стандарты будут приняты также и в странах Европы. Сочетание характеристик и свойств базальтовых волокон открывают перспективу создания нового класса материалов для автомобильной промышленности — сотовых и объемных композитных конструкций. Это особо прочные материалы, которые при минимуме массы, обеспечивают высокую конструктивную прочность и имеют дополнительные тепло и звукоизоляционные свойства. Сотовые и объемные композитные материалы и конструкции с высокими удельными прочностными показателями широко применяются в авиации. Даже обычные материалы из пластмасс, армированные 1,5–2% рубленым базальтовым волокном, увеличивают свою прочность на излом и на разрыв на 60–80%.

2. Производство баллонов высокого давления для сжатого природного газа Перевод автомобильных двигателей с бензина на природный сжатый газ потребовал создания баллонов высокого давления на 250 бар (кг/см2) (атмосфер). Давление при испытании баллонов 500 бар. По своим характеристикам БНВ (высокой прочности на разрыв и стойкость к знакопеременным нагрузкам) наиболее пригодно для производства автомобильных баллонов для сжатого природного газа. Широкое применение баллонов БНВ в автомобильной промышленности позволит применять более дешевый природный газ вместо бензина и исключит токсичные выбросы от работы бензиновых двигателей внутреннего сгорания.

3. Термо и звукоизоляционные материалы на основе базальтовых волокон (БВ) для термо и звукоизоляции салона автомобиля, двигателей и глушителей Материалы из БВ сочетают в себе высокие термо и звукоизоляционные характеристики, низкую гигроскопичность, стойкость к воздействию вибрации, негорючесть и долговечность. При этом эти материалы также соответствуют требованиям на применение негорючих материалов для автомобилей. Иглопробивные холсты из рубленого БНВ с 2000 КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 6. Характеристики матов BМС из рубленого БНВ. Плотность г/м2

Разрывная нагрузка, Н, не менее

BМС-300

300±10%

116

BМС-450

450± 8%

138

BМС-600

600±7%

164

Маты из рубленого БНВ, тип

Применение: Предназначены для производства композитных материалов и изделий сложной формы

Таблица 7. Характеристики конструкционных тканей BWC. Тип ткани

Плотность г/м2

BWC-160

Усилие на разрыв, Н

Плетение

по основе

по утку

160+-10%

780

690

satin

BWC-210

210+-10%

960

880

twill

BWC-360

360+-8%

1620

1440

double plain

BWC-450D

450+-7%

2100

1980

twill (d)

Фото 7. Баллоны для сжатого природного газа из ровинга БНВ компании «Реал-Шторм», г. Ижевск.

Фото 8. Баллоны БНВ для сжатого природного газа Европейской компании «Asamer», Австрия.

Фото 9. Иглопробивной материал из рубленого базальтового непрерывного волокна БНВ.

Фото 10. Прошивной мат на основе базальтового супертонкого волокна.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Фото 11 и 12. Рубленые волокна (фибра). Тормозные колодки, армированные рублеными базальтовыми волокнами.

Фото 13. Тормозные колодки, армированные рубленым БНВ для большегрузных автомобилей и карьерных самосвалов.

года применяются для термо и звукоизоляции глушителей пяти типов автомобилей «Тоyоtа». Необходимость использования термостойких БНВ в глушителях связана с применением на новых моделях автомобилей «Тоyоtа» двигателей новых модификаций с высокой температурой отходящих газов. Стекловолокно, которое применялось ранее в глушителях, не выдерживает этих температур и разрушается. Кроме того, в глушителях проявляются другие положительные качества базальтовых волокон: вибростойкость, термостойкость при частых теплосменах, что позволяет производить глушители высокого качества с длительными сроками эксплуатации.

4. Армирующие материалы (рубленые волокна БНВ) для изготовления тормозных колодок и дисков сцепления. Рубленные базальтовые волокна являются лучшим материалом для армирования тормозных и фрикционных накладок. Так как выдерживают воздействия температур до 600°С без изменения своих физических характеристик, имеют хороший фрикционный контакт с металлом, но при этом, не вырабатывая его. 72

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

Фото 14. Диски сцепления, армированные рублеными базальтовыми волокнами.

5. Материалы из БВ для изготовления уплотняющих термостойких прокладок двигателя и глушителя. Базальтовые волокна являются заменителями канцерогенных материалов из асбестовых волокон, из которых изготавливали термостойкие прокладки для автомобилей.

6. Антикоррозионные покрытия на основе базальтовой чешуи Перспективно применение базальтовой чешуи для антикоррозионных и защитных покрытий днищ автомобилей. Базальтовый чешуйчатый материал представляет собой элементарные чешуйки толщиной до 3 микрон площадью 1–3 мм2 (см. www.basaltfm.com). При нанесении лакокрасочных покрытий армированных базальтовыми чешуйками на металлические поверхности их прочность и химическая стойкость многократно возрастает. Имеется многолетний опыт применения лакокрасочных покрытий армированных базальтовой чешуей в судостроении для покраски подводной и надводной частей судов

УВАЖАЕМЫЕ КОЛЛЕГИ! С 4 по 9 октября 2015 года в Москве пройдет V ВСЕРОССИЙСКАЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ КОНФЕРЕНЦИЯ ДЛЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ «МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ НАНООБЪЕКТЫ И ПОЛИМЕРНЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ». На конференции будут представлены последние достижения в области синтеза и модификации наночастиц, способов получения полимерных нанокомпозитов, исследования их структуры и свойств. Программой конференции предусмотрены пленарные доклады ведущих ученых, активно работающих в области полимерного материаловедения и наноматериалов, устные сообщения специалистов и аспирантов, проведение стендовых сессий. Запланировано проведение тематических круглых столов по наиболее острым проблемам создания полимерных наночастиц и наноматериалов с заданными параметрами и свойствами, а также актуальных вопросов повышение уровня подготовки молодых специалистов. Традиционно на конференции помимо фундаментальных проблем будут обсуждаться вопросы по организации сотрудничества в области наноматериалов и нанотехнологий между учеными ряда смежных отраслей знаний, научными организациями и бизнес-структурами. Получить дополнительную информацию и задать свои вопросы Вы сможете на сайте конференции: www.ineos.ac.ru/conferences/nano2015 e-mail: nano2015@ineos.ac.ru

БУДЕМ РАДЫ ВИДЕТЬ ВАС СРЕДИ ГОСТЕЙ И УЧАСТНИКОВ КОНФЕРЕНЦИИ! Организаторы: ИНЭОС РАН, ИСПМ РАН, ОТДЕЛЕНИЕ ХИМИИ И НАУК О МАТЕРИАЛАХ РАН, НАУЧНЫЙ СОВЕТ РАН ПО ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫМ СОЕДИНЕНИЯМ

Информационная поддержка

ПРИМЕНЕНИЕ

Фото 15. Прокладки для автомобильного двигателя на основе базальтовых волокон.

Фото 16. Автопокрышки с кордом из БНВ.

и химической промышленности. При этом базальтовая чешуя обеспечивает высокие механические характеристики покрытий прочность и износостойкость, а также надежную защиту металла от воздействия солей и кислот.

7. Антикоррозионные покрытия на основе базальтовой чешуи Перспективно применение базальтовой чешуи для антикоррозионных и защитных покрытий днищ автомобилей. Базальтовый чешуйчатый материал представляет собой элементарные чешуйки толщиной до 3 микрон площадью 1–3 мм2 (см. www.basaltm.com). При нанесении лакокрасочных покрытий, армированных базальтовыми чешуйками на металлические поверхности, их прочность и химическая стойкость многократно возрастает. Имеется многолетний опыт применения лакокрасочных покрытий, армированных базальтовой чешуей, в судостроении для покраски подводной и надводной частей судов и в химической промышленности. При этом базальтовая чешуя обеспечивает высокие механические характеристики покрытий: прочность и из-

носостойкость, а также надежную защиту металла от воздействия солей и кислот. Заключение Развитие автомобильной промышленности, повышение требований к качеству и безопасности используемых материалов требует создания и применения новых композитных и армирующих материалов. Материалы из базальтовых волокон наиболее полно отвечают современным требованиям, так как обладают рядом уникальных характеристик и свойств и имеют наилучшее соотношение «цены и качества». Проведены комплексные испытания базальтовых волокон и материалов на их основе, накоплен многолетний опыт применения этих материалов в автомобилестроении, авиации, судостроении и в других отраслях промышленности. Промышленное освоение производства базальтовых волокон и материалов на их основе позволяет широко применять их в автомобилестроении. Проработаны вопросы применения в автомобилях композитных, армирующих, термо и звукоизоляционных материалов, материалов специального применения, защитных антикоррозионных покрытий. КОМПОЗИТНЫЙ МИР | май–июнь | №3 2015

РЕКЛАМА В НОМЕРЕ

Название Airtech Advanced Materials Group Ashland

Род деятельности

Сайт

Производитель вспомогательных матеwww.airtechonline.com риалов www.derakane.com Производитель смол www.ashland.com

Стр. 60 80

Carbo Carbo

Поставщик сырья

www.carbocarbo.ru

20, 61

Carbon Studio

Поставщик сырья и оборудования

www.carbonstudio.ru

63, 71

Evonik

Производитель сырья

www.evonik.com

2, 53

Поставщик сырья

www.korsil.ru

Korsil

Поставщик сырья

www.korsil.ru

Mikrosam

Производитель оборудования

www.mikrosam.com

SKM Polymer

Производитель оснастки

www.skm-polymer.ru

ГК Композит

Поставщик сырья и оборудования

www.composite.ru

Дугалак

Производитель сырья

www.dugalak.ru

ИНТРЕЙ Полимерные Системы

Поставщик сырья, оборудования

www.intrey.ru

ИК-Технологии

Производство, инжиниринг, обработка www.ik-technology.ru

Полимерпром

Поставщик сырья, оборудования

www.polymerprom-nn.ru

Радуга синтез

Производитель сырья

www.raduga-sintez.ru

IV Международная конференция «Инновационные решения в области композитов» Организатор: Carbon Studio Время: 9 июля 2015 г с 10 до 17 М есто Проведения: г. Санкт-Петербург Петро Палас Отель, Малая Морская ул. 14

За дополнительной информацией Обращайтесь по телефону +7(812)363-43-77 или по e-mail marketing@carbonstudio.ru

1 2 3 4

ТЕМЫ КОНФЕРЕНЦИИ Тема: Портфель технологий лицензирования от AIRBUS GROUP Спикер: Airbus Group (Франция)

Тема: Современные технологии прессования композитов на основе термопластичных связующих Спикер: Langzauner (Австрия

Производство деталей по технологии (SQ)RTM для аэрокосмического сектора применения Cпикер: COEXPAIR (Бельгия)

Тема: Неразрушающий контроль ПКМ Спикер: Testia (Франция)

4-5, 31

RADOPOL • Ненасыщенные полиэфирные смолы • Гелькоуты • Колеровочные пасты • Ускорители и катализаторы • Наполнители Офис: г.Москва, Рязанский пр-т, д. 32 корпус 3, офис 210 Тел./факс: +7 (495) 967-65-21 Производство: Московская обл., г. Электроугли, ул. Центральная, д. 110 Тел.: +7 (49651) 3-30-02 www.raduga-sintez.ru www.coressystem.ru

Группа компаний «Радуга Синтез» — «CoRes System» совместное Российско-Сербское производственное объединение

Ashland - ваш надежный партнер в производстве изделий методом пултрузии! Компания предлагает целый ряд продуктов, предназначенных для использования при производстве изделий по технологии пултрузии, включая смолы Derakane™, Hetron™, Modar™ и Aropol™. Данные смолы: • устойчивы к атмосферным воздействиям, УФ-излучению и коррозии • подходят для формования изделий различных конструкций, форм и геометрических размеров • соответствуют требованиям по пожарной безопасности и огнестойкости Благодаря использованию продукции компании Ashland производители путрузионных изделий получают возможность изготовления с максимальной линейной скоростью и производительностью сложных профилей с высоким качеством поверхности. Линейка смол для пултрузии также включает новые смолы семейства Envirez, содержащие в своем составе биоразлагаемые компоненты, и позволяющие без ухудшения качества смолы повысить экологичность производства. Дополнительную информацию о продукции компании можно получить на сайтеashland.com и в Представительстве Ashland в России по телефонам: +7-916-577-78-51, +7-495-960-31-50 или email: dlozinskaya@ashland.com.

® Registered trademark, Ashland or its subsidiaries, registered in various countries ™ Trademark, Ashland or its subsidiaries, registered in various countries * Trademark owned by a third party © 2012, Ashland AD-11637

With good chemistry great things happen.™