Журнал "Композитный Мир" №4 (67) 2016 by Композитный Мир

Колонка редактора НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ «КОМПОЗИТНЫЙ МИР»

Дорогие друзья!

#3 (66) 2016 Дисперсно- и непрерывнонаполненные композиты: стеклокомпозиты, углекомпозиты, искусственный камень, конструкционные пластмассы, пресс-формы, матрицы, оснастка и т. д. — ТЕХНОЛОГИИ, РЕШЕНИЯ, ПРАКТИКА! Регистрационное свидетельство ПИ № ФС 77-35049 Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций от 20 января 2009 г. Учредитель: ООО «Издательский дом «Мир Композитов» www.kompomir.ru Директор: Сергей Гладунов gladunov@kompomir.ru

Адрес редакции: 191119, г. Санкт-Петербург, ул. Звенигородская, д. 9/11 Телефон/Факс: +7 (812) 318-74-01 info@kompomir.ru

Олимпиада в Рио подарила нам немало захватывающих минут. Вместе с тем эта Олимпиада была первой, на которой проблема допинга в спорте проявилась с небывалой остротой. Всё это говорит о том, что конкуренция подвела спортсменов к своему физиологическому пределу, после которого качественный рывок в результативности практически невозможен. Однако в некоторых видах спорта прогресс, не отрицая талант спортсмена, неразрывно связан с тем, что я бы назвала «мирным» допингом. Прогресс технологий помогает спортсменам ставить новые рекорды, не нарушая законов спорта. Быстрые секунды гребцов, сантиметры шестовиков, мощные подачи теннисистов, стрелы лучников, поражающие мишени, мчащиеся по треку велогонщики, все эти виды спорта тесно связаны с понятием «композитные материалы». Эволюция спортивной экипировки в этих видах спорта, переход от природных материалов к синтетическим, всё это позволило спортсменам совершить прорыв в результатах. В этом номере мы решили показать это на примере эволюции шеста для прыжков в высоту. Мы все сопереживали и сочувствовали Елене Исинбаевой и надеемся, что в дальнейшем все рекорды, превращающие спорт в захватывающее, увлекательное зрелище, если и будут ставиться с применением допинга, то только лишь «мирного».

Адрес для корреспонденции: 191119, г. Санкт-Петербург, а/я 152

Читайте с пользой!

Главный редактор: Ольга Гладунова o.gladunova@kompomir.ru Вёрстка и дизайн: Виктор Емельянов По вопросам подписки: podpiska@kompomir.ru По вопросам размещения рекламы: o.gladunova@kompomir.ru Advertising: Maria Melanich maria.melanich@kompomir.ru marketing@kompomir.ru Номер подписан в печать 01.06.2016 Отпечатано в типографии «Премиум Пресс» Тираж 3000 экз. Цена свободная

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

C уважением, Ольга Гладунова

Красновский Александр Николаевич доктор технических наук, доцент, зав. кафедры композиционных материалов Московского Государственного Технологического Университета «Станкин» Ветохин Сергей Юрьевич, исполнительный директор Союза производителей композитов, ведущий специалист по техническому регулированию и стандартизации. * За содержание рекламных объявлений редакция ответственности не несет. При перепечатке материалов ссылка на журнал «Композитный Мир» обязательна.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Содержание ВЕСТНИК СОЮЗКОМПОЗИТ

СОБЫТИЕ

Технологии комаозитов на WorldSkills Russia 2016

Союз производителей композитов: итоги года, итоги десятилетия

МАТЕРИАЛЫ Высокотемпературная инфузионная смола ARALDITE LY8615/ ARADUR 8615 от HUNTSMAN Advanced Materials используется в производстве оснастки для AIRBUS

Углеродные и гибридные ткани от чешского производителя, проверенного временем

ОБОРУДОВАНИЕ

Очередная сенсация от компании THERMWOOD

Содержание ТЕХНОЛОГИИ Тестирование отечественных вспомогательных материалов для процессов вакуумной инфузии

Специальные материалы для вакуумных процессов

К вопросу о борьбе с усадкой на трудногорючих изделиях, изготавливаемых методом light-RTM

ПРИМЕНЕНИЕ Пожаробезопасность автобусов

Антикоррозионная защита технологического оборудования композиционными материалами

Полимеры играют большую роль в авиастроении

КОМПОЗИТНЫЙ КАЛЕНДАРЬ

РЕКЛАМА В НОМЕРЕ

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

#06 (113) 2016 #07 (114) 2016

В НОМЕРЕ: 1. Деятельность Союза «Технологии композитов» представлены президенту России на Форуме стратегических инициатив 2. Новости отрасли Новейший российский пассажирский самолет презентовали в Иркутске | в Красноярском крае будет создан кластер полимерных композитных материалов | повышение квалификации инженерно-технических кадров композитной отрасли | НЦК лауреат премии «Сделано в Москве, сверхлегкие радиаторы с термооптическим покрытием для космических аппаратов | Центр полимерных композитных материалов в Новоуральске 3. Мировые новости В двигателях Lamborghini появятся углекомпозитные шатуны, Канадская Electra Meccanica представила необычныйэлектрокар для «эгоистов» 4. Анонс 11-я Европейская выставка-форум COMPOSITES EUROPE 2016, научно-практическая региональная конференция в рамках 4-го форума «Композиты без границ»

ВЫ РАБОТАЕТЕ. МЫ СОЗДАЕМ УСЛОВИЯ

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ

1. ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СОЮЗА «Технологии композитов» представлены президенту России на Форуме стратегических инициатив

С 21 по 22 июля 2016 года в Москве на территории Выставки достижений народного хозяйства (ВДНХ) прошел Форум стратегических инициатив, организованный Агентством стратегических инициатив (АСИ) и посвященный формированию концепции долгосрочного социально-экономического развития России до 2035 года. Форум организован в честь 5-летия АСИ с целью подведения итогов по проделанной работе, а также обсуждению дальнейших действий и планов. В рамках Форума была представлена выставка перспективных проектов, получивших поддержку АСИ. В 2016 году по инициативе Союза производителей композитов, МГТУ им. Н. Э. Баумана, ООО «Инжинити», АО «Авангард», других заинтересованных организаций и экспертов композитной отрасли была подготовлена, включена в перечень профессий (компетенций) «WorldSkills Russia» и впервые представлена на национальном чемпионате «Молодые профессионалы» («WorldSkills Russia 2016») — компетенция «Технологии композитов». По результатам проведения национального чемпионата «Молодые профессионалы» («WorldSkills Russia 2016»), прошедшего с 23 по 27 мая 2016 года в Москве в МВЦ «Крокус-Экспо», компетенция «Технологии композитов» была приглашена АСИ к участию в Форуме стратегических инициатив для демонстрации возможностей компетенции руководству страны, российских регионов, руководителям АСИ и органов власти субъектов Российской Федерации, а также всем заинтересованным участникам и посетителям мероприятия. Компетенцией «Технологии композитов» было принято данное приглашение и организована площадка для демонстрации ее возможностей. В организации данной площадки, ее оснащении и функционировании приняли самое активное и непосредственное участие Союз производителей композитов, ООО «Знание и умение» и АО «Авангард». На выставке проектов АСИ компетенцией «Технологии композитов» был представлен технологический процесс создания изделия из полимерного композита. Для подбора исходных материалов композита и схемы укладки использовались системы автоматизированного проектирования (CAD/CAE-системы). Создание 3D модели и последующий выпуск чертежей с сопутствующей спецификацией производился в CAD-системе T-FLEX CAD, предоставленной компанией «Топ Системы».

На основании полученной 3D модели с помощью пре-постпроцессора Patran была создана конечноэлементная модель, прочностные расчеты которой проводились в решателях MSC Nastran и Marc. Визуализация результатов прочностных расчетов была получена в Patran. Данные CAE-системы разработаны и предоставлены для компетенции «Технологии композитов» компанией MSC Software. Процесс изготовления изделия был реализован двумя технологиями: вакуумной инфузией и формованием препрегом. В качестве армирующих материалов были использованы материалы отечественного производства на основе углеволокна от «ПрепрегСКМ», входящего в «Холдинговую компанию «Композит», и «Порше Современные Материалы». Также на площадке было представлено современное производственное оборудование: робот-манипулятор от KUKA Robotics и контрольно-измерительное оборудование от компаний «НПК «Техновотум» и «Нева Технолоджи». 21 июля площадку компетенции «Технологии композитов» посетила делегация во главе с Президентом России Владимиром Владимировичем Путиным. Также в составе делегации были Дмитрий Сергеевич Песков — заместитель Руководителя Администрации Президента, пресс-секретарь Президента России, Сергей Семёнович Собянин — мэр Москвы, Андрей Сергеевич Никитин — генеральный директор АНО «Агентство стратегических инициатив по продвижению новых проектов», Дмитрий Николаевич Песков — директор направления «Молодые профессионалы» АНО «Агентство стратегических инициатив по продвижению новых проектов». Информация о компетенции «Технологии композитов» была представлена главным экспертом компетенции и вызвала у руководства страны и членов делегации живой, неподдельный интерес. На прощание Президент России пожелал нашей компетенции удачи. Надеемся, что это пожелание Президента России будет сопровождать и поддерживать и дальше, как компетенцию «Технология композитов», так и композитную отрасль России. Отдельно выражаем особую благодарность партнерам компетенции за помощь в ее организации и ОСТЕХБЮРО материально-техническом оснащении:

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | август–сентябрь | 2016

www.uncm.ru

2. новости отрасли Новейший российский пассажирский самолет презентовали в Иркутске 8 июня 2016 года в Иркутске На заводе-производителе ПАО «Корпорация «Иркут» презентовали новый пассажирский самолет МС-21 (Магистральный самолет XXI века). Он должен заменить в авиапарке России Ту-154 и Ту-204 и, как надеются производители и власти, составить конкуренцию Airbus А320 и Boeing 737. Машину для ближне- и среднемагистральных полетов будут выпускать в модификациях МС-21200 (130–165 посадочных мест) И МС-21-300 (169–211 мест). Последнюю сотрудники производителя ПАО «Корпорация «Иркут» и презентовали премьерминистру Дмитрию Медведеву и вице-премьерам Дмитрию Рогозину и Аркадию Дворковичу. Премьеру продемонстрировали первый собранный экземпляр МС-21, тогда как второй еще монтируют. Для третьего же пока только поступают детали. Под первую презентацию, так называемую выкатку машины, на заводе оборудовали отдельный ангар. Медведев отметил, что презентация лайнера долгожданное событие для российской авиации и страны. «Но работа не завершена, впереди целая серия летных испытаний, машина должна подняться в воздух в следующем году», — сказал премьерминистр. Разработка самолетов МС-21 предусмотрена госпрограммой «Развитие авиационной промышленности». Предприятие-производитель ПАО «Корпорация «Иркут» финансирует программу также из собственных средств. У предприятия есть заказы на 285 лайнеров, сообщал ранее ТАСС, но 110 из них пока предварительные договоренности или рамочные соглашения и только 175 — твердые контракты, по которым получены авансы. В рамках программы МС-21 в России созданы новые мощности по разработке и производству конструкций из полимерных композитных материалов. Широкое использование в конструкции планера самолета МС-21 современных материалов позволяет обеспечить требования аэроупругости, прочности и эксплуатационной долговечности при минимальной массе конструкции. Композитный кессон крыла самолета МС-21 изготавливается методом вакуумной инфузии. Передовая технология дает воз-

можность построения интегральных конструкций большого удлинения с уменьшенным весом. www.rbc.ru «Авиастар-СП» изготовил углекомпозитный кессон стабилизатора для лайнера будущего МС-21 Корпорация «Иркут» проводит планомерно совместную работу с «Авиастар-СП” по производству значительной части комплектующих для перспективного лайнера МС-21. На ульяновском самолетостроительном предприятии завершена работа по изготовлению кессона стабилизатора (хвостовая часть самолета). Он будет отправлен в Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н. Е. Жуковского, где пройдут его стендовые ресурсные испытания. Стабилизатор практически полностью состоит из композитных материалов: доля углекомпозита в нем составляет почти 90%. Использование подобных материалов дает серьезное снижение массы по сравнению с аналогичным металлическим крылом. Проект МС-21 является для «Авиастара» одним из приоритетных, несмотря на то что предприятие активно работает и над другими программами: пассажирскими самолетами Ту-204 и тяжелыми военными транспортниками Ил-76МД-90А. «Производственный график в цехе сборки агрегатов МС-21 очень плотный. В настоящее время в сборке находятся отсеки Ф3, Ф4, Ф5, подкилевой отсек и отсек ВСУ на третий самолетокомплект. Параллельно ведется производство всех 11 дверей на третий самолет. Сборка хвостового оперения начнется в августе», — сообщил заместитель управляющего директора «Авиастар-СП», директор программы МС-21 Виталий Игнатьев. www.minpromtorg.gov.ru Композитный кессон крыла самолета МС-21 пройдет испытания в ЦАГИ Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ) 7 июля 2016 года был доставлен основной элемент крыла самолета МС-21 — кессон, изготовленный из полимерных композитных материалов. Кессон предназначен для проведения статических испытаний, по результатам которых будет сделано заключение о возможности приступить к летным испытаниям самолета МС-21. В этих целях в ЦАГИ развернут специальный стенд и разработана программа проведения проверок кессона. В ходе исследований статической прочности ученые ЦАГИ проведут отработку расчетных моделей и проанализируют напряженно-деформированное состояние исследуемого объекта. Силовая конструкция такого размера из композиционных материалов в России испытывается впервые. Кессон изготовлен на производственной

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | август–сентябрь | 2016

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ

площадке «АэроКомпозит-Ульяновск» и доставлен в ЦАГИ автомобильным транспортом. Широкое применение композитных материалов, изготовленных по уникальным отечественным технологиям, обеспечит самолету МС-21 преимущество в летно-технических характеристиках над другими самолетами своего класса. В настоящее время на Иркутском авиационном заводе — филиале ПАО «Корпорация «Иркут» завершается сборка фюзеляжа второго самолета МС21, который также будет направлен в ЦАГИ для проведения статических испытаний. www.tsagi.ru Повышение квалификации инженерно-технических кадров композитной отрасли Сотрудники ОНПП «Технология» (предприятие холдинга «РТ-Химкомпозит») приступили к дополнительному профессиональному обучению в Московском авиационном институте (национальном исследовательском университете). Как сообщает пресс-служба холдинга, учебная программа включает важные вопросы, связанные с созданием, моделированием и изготовлением элементов конструкций и изделий из полимерных композитных материалов, используемых в том числе в современной авиационной, космической и ракетной технике. Курс «Современные и перспективные технологии производства элементов конструкций и изделий из полимерных композиционных материалов» является победителем конкурсного отбора, проведенного в рамках ведомственной целевой программы «Повышение квалификации инженерно-технических кадров на 2015–2016 годы», и рассчитан на 90 академических часов. За время обучения специалисты ОНПП «Технология» получат новые знания в области разработки и использования перспективных типов композитных материалов и технологий их применения, а также навыки применения методик и программных средств проектирования, инженерного анализа и оптимизации технологических процессов. «Развитие композитного производства является одним из ключевых направлений модернизации экономики и инновационного развития России. Создание системы подготовки и повышения квали-

фикации кадров, учитывающей современный опыт и действующей с привлечением ведущих организаций в данной области, направлено на решение этой задачи», — отметил генеральный директор «РТХимкомпозита» Кирилл Шубский. После прохождения курса обучения и защиты выпускных работ сотрудники «Технологии» пройдут стажировку во Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов и Белорусском национальном техническом университете. «Особенно ценным для нас является прикладной характер программы обучения. Создание полноценной образовательной системы, способствующей оперативному трансферу научных наработок в реальный сектор экономики, служит одним из инструментов по выведению отечественного производства на новый технологический уровень», — подчеркнул генеральный директор ОНПП «Технология» Андрей Силкин. www.rostec.ru Нанотехнологический центр композитов лауреат премии «Сделано в Москве» «Нанотехнологический центр композитов» удостоен премии «Сделано в Москве» в номинации «Лучший инновационный экспортооринтированный продукт». Высокой наградой наноцентр композитов отмечен за производство инновационных корпусов электробусов из композитов, которые экспортируются в Венгрию. Заместитель генерального директора «Нанотехнологического центра композитов», (совместный проект «Холдинговой компании «Композит», ФИОП и DowAksa), Яна Стоянова получила награду из рук заместителя мэра Москвы Натальи Сергуниной на церемонии награждения лауреатов премии «Сделано в Москве», проходившей в День предпринимателя, 25 мая, в ресторане Метрополь. «Сегодня мы отправляем кузова композитных автобусов на экспорт в Европу, надеюсь, что к следующему Дню предпринимателя эти автобусы будут производиться для Москвы», — выразила уверенность Яна Стоянова, выступая с приветственным словом на церемонии награждения. Проект реализован при поддержке Министер-

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | август–сентябрь | 2016

www.uncm.ru

ства промышленности и торговли РФ в Технополисе «Москва». Это совместный проект «Нанотехнологического центра композитов» и венгерской компании «the Evopro group». В 2015 г в Технополисе «Москва» был размещен производственный цех под автобусы. В настоящее время на базе «Нанотехнологического центра композитов» произведены первые 50 корпусов композитных автобусов на экспорт, для венгерской компании «the Evopro group». Их финальная сборка производится в Венгрии. Композитный электробус, который уже используется в качестве городского транспорта в Европе, был представлен на выставке «Сделано в Москве», проходившей в рамках форума «Бизнес-весна 2016» в павильоне №69 на ВДНХ. Утром 25 мая экспозицию посетила заместитель мэра Наталья Сергунина. В марте этого года «Нанотехнологический центр композитов» удостоился еще одной значимой международной награды — премии Innovation Awards JEC World за 2016 год в номинации «Городской транспорт». Награда была учреждена в 1998 году крупнейшей в мире организацией в области продвижения композитных технологий JEC Group, которая объединяет крупнейшие компании в композитной отрасли. Самонесущий композитный кузов модульного исполнения — это уникальная, инновационная разработка, позволяют существенно снизить массу транспорта, его энергопотребление, объем вредных выхлопов, а также количество кузовных элементов. Композитный кузов создается по модульному принципу. Такой подход позволяет без дополнительных затрат организовать широкую линейку транспорта – от компактных и маневренных автобусов и троллейбусов, до вместительных многосекционных рейсовых автобусов и троллейбусов. Более того автобус, в зависимости от пожеланий заказчика может работать на дизельном топливе, сжатом газе или иметь электрический привод. Применение самонесущего корпуса из композитных материалов позволяет снизить массу транспорта с 18,5 т до 13 т из расчета автобуса вместимостью 100 человек. Благодаря легкому весу снижается энергопотребление и объем вредных выхлопов. В сравнении с традиционными металлическими автобусами стоимость жизненного цикла композитного автобуса снижается на 40%, одновременно в два раза увеличивается срок службы транспортного средства.

которые обеспечивают стабильный температурный режим оборудования космических аппаратов, уменьшен на 25% благодаря использованию вместо алюминиевых сплавов сверхтеплопроводногоуглекомпозита. Данная технология изготовления радиаторов была впервые применена в Европе. Снижение веса системы терморегулирования позволит обеспечить больший запас топлива на космическом аппарате, что закономерно увеличит срок

www.plastinfo.ru Сверхлегкие радиаторы с термооптическим покрытием для космических аппаратов На обнинском предприятии Холдинга РТ-Химкомпозит ОНПП «Технология» им. А. Г. Ромашина (входит в структуру Государственной корпорации «Ростех») разработан способ изготовления сверхлегких радиаторов с термооптическим покрытием для космических аппаратов. Вес радиаторов с термооптическим покрытием, КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | август–сентябрь | 2016

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ

его активного существования. Также за счет уменьшения общей массы спутников появится возможность установки на них дополнительного оборудования и расширения за счет этого спектра задач, выполняемых космическим аппаратом на орбите. В настоящее время по новой технологии изготовлены и успешно прошли приемочные испытания четыре радиатора с термооптическим покрытием для отечественного метеорологического космического аппарата «Арктика» (НПО им. С. А. Лавочкина), запуск которого запланирован на следующий год. «С высокотехнологичной продукцией «РТ-Химкомпозит» на орбиту выведено тридцать пять космических аппаратов для 11 стран мира. Только за последние три года нами изготовлено более четырёхсот уникальных изделий для космической техники. Недавно наша новая разработка была представлена на 46-й Международной конференции по экологическим системам ICES 2016 и получила также высокую оценку профессионального сообщества, в частности представителей Европейского космического агентства», — отметил генеральный директор «РТ-Химкомпозит» Кирилл Шубский. www.rt-chemcomposite.ru Уралвагонзавод начинает серийное производство цистерны для перевозки химической продукции Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» запускает в серийное производство специализированную цистерну — модель 15-5181 для перевозки широкой номенклатуры химических грузов, в том числе продукции коксохимического производства. Вагон-цистерна модели 15-5181 прошла полный цикл предварительных и сертификационных испытаний, а также ходовые динамико-прочностные, тормозные и испытания по воздействию на путь. На площадке Магнитогорского металлургического комбината в тестовом режиме успешно проведены погрузка и выгрузка из опытного образца цистерны продукции коксохимического производства. Завершающим этапом, предшествующим постановке на производство, стало получение сертификата № ТС RU С-RU.ЖТ02.В.00875 о соответствии требованиям ТР ТС 001/2011 «О безопасности железнодорожного подвижного состава», выданного 19 июля Регистром сертификации на федеральном железнодорожном транспорте. Цистерна модели 15-5181 предназначена для перевозки жидких химических неагрессивных грузов по железным дорогам колеи 1520 мм Российской Федерации, стран СНГ и Балтии. Котел оборудован парообогревательным кожухом, охватывающим нижнюю наружную часть котла для разогрева коксохимического сырья, люком-лазом для загрузки продукта и технического обслуживания, который герметично закрывается крышкой, и отдельным герметичным люком для открывания и закрывания сливного при-

бора. Используемые в конструкции цистерны материалы и комплектующие обеспечили снижение массы тары до 26,3 т, что в сочетании с увеличенной осевой нагрузкой позволило повысить грузоподъемность до 73,5 т. Помимо улучшенных технических характеристик, применяемая тележка модели 18194-1 обеспечивает межремонтный пробег до первого деповского ремонта в 500 тыс. км. Технические и эксплуатационные характеристики модели 15-5181 полностью соответствуют характеристикам, установленным в постановлении Правительства РФ от 13.05.2016 N 405 «Об утверждении Правил предоставления в 2016 году субсидий из федерального бюджета организациям, оказывающим услуги, связанные с железнодорожным подвижным составом, на компенсацию части затрат в связи с приобретением грузового железнодорожного подвижного состава», поэтому российские покупатели смогут получить субсидию из федерального бюджета в размере 300 тысяч рублей за каждый приобретенный в 2016 году новый вагон. В Новоуральске создан Центр полимерных композитных материалов На базе Уральского завода газовых центрифуг (базовое предприятие Научно-производственного объединения Топливной компании Росатома «ТВЭЛ») создан Центр технологических компетенций «Полимерные композиционные материалы». Основная задача Центра, представляющего новое инновационное направление в области разработки и производства перспективной неядерной продукции, — разработка и изготовление высокотехнологичных изделий из полимерных композитных материалов, востребованных предприятиями нефтегазовой отрасли, актуальных для гражданского самолетостроения и авиационного двигателестроения. «Предлагаемые нами технологии позволяют заменить тяжелые металлоконструкции на современные конструкции из полимерных композитов, которые по прочности не уступают, а в некоторых случаях и превосходят изделия из металла. Полимерные композиты более долговечны, не подвержены коррозии, лёгкие и поэтому гораздо удобнее при монтаже, практичнее в использовании, — отмечает генеральный директор ООО «УЗГЦ» Андрей Галата. Специалистами Центра технологических компетенций «Полимерные композиционные материалы» уже проведена разработка конструкторской документации на ряд изделий, в частности, на изготовление основных узлов для газоперекачивающих станций. Перспектива развития Центра заложена в стратегии Научно-производственного объединения, создающегося базе ООО «УЗГЦ» и это, уверены на предприятии, помимо освоения современных технологий, позволит в будущем при увеличении объемов производства создать дополнительные высокотехнологичные рабочие места.

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | август–сентябрь | 2016

www.ugcmp.ru

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ

Производство углеродных нанотрубок в Академгородке вырастет в 2017 году Сибирскими учёными разработана установка Graphetron 1.0 для производства одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ). В 2017 году планируется запуск новой машины Graphetron 50, которая позволит увеличить объем производства ОУНТ. Технология синтеза ОУНТ разработана группой ученых под руководством члена-корреспондента РАН Михаила Рудольфовича Предтеченского в компании OCSiAl. Специалисты активно ведут поисковые исследования и отрабатывают технологии получения новых материалов с нанотрубками, используя возможности Центра прототипирования материалов, который включает 150 единиц самого современного оборудования. Команда Михаила Предтеченского сумела увеличить прочность пластмасс в несколько раз и резко повысить теплопроводность веществ. Кроме того, созданы резины, термопласты и реактопласты с электропроводящими свойствами. ОУНТ успешно используются в электрохимических источниках тока: ученым удалось увеличить срок службы и емкость литий-ионных аккумуляторов и одновременно в несколько раз сократить время их зарядки. «Также мы создали принципиально новый продукт — бумагу из нанотрубок, которая по проводимости приближается к меди», — рассказывает Михаил Предтеченский. «Потенциально это позволяет заменить оплетку высокочастотных кабелей, после чего они станут гибкими, и их вес упадет в полтора раза, что особо важно для авиации.» В перспективе ОУНТ смогут повлиять даже на сокращение выбросов углекислого газа, половина которых — следствие постоянной выработки различных веществ. Углеродные нанотрубки позволяют улучшить большую часть материалов, а значит, уменьшить их необходимое количество. Расчеты показывают, что положительный эффект от полномасштабного применения этих технологий сопоставим с результатами от внедрения альтернативной энергетики. Важность созданной в Новосибирске технологии синтеза ОУНТ для решения проблемы выбросов углекислого газа отметил президент России Владимир Владимирович Путин в своем выступлении на климатической конференции в Париже в декабре прошлого года. Михаил Предтеченский подчеркивает, что новосибирский Академгородок — единственное в мире место, где ОУНТ производятся в масштабах, достаточных для реальных применений. Это создает окно возможностей не только для промышленности, но и для проведения поисковых научных работ и системных исследований в материаловедении. www.sbras.info

3. МИРОВЫЕ НОВОСТИ В двигателях Lamborghini появятся углекомпозитные шатуны Использование композитных материалов для изготовления кузовных панелей и даже силовой структуры кузова автомобилей уже никого не удивляет. Но итальянский производитель автомобилей разрабатывает новую технологию изготовления углекомпозитных компонентов, которая позволит расширить их применение. Чтобы получить возможность использовать компоненты из композитов в конструкции силовых агрегатов, Lamborghini хочет усовершенствовать технологию, в которой при изготовлении деталей используются огромное давление и очень высокая температура. Этот процесс позволяет не только существенно ускорить производство (на создание одной детали в пресс-форме уходит около 3 минут против нынешних 12 часов), но и получать заметно более прочные и жесткие элементы. В Lamborghini рассчитывают, что смогут поточно изготавливать из

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ

углекомпозита, к примеру, шатуны и другие компоненты поршневой группы для своих моторов. Будучи существенно легче металлических, они позволят двигателю более оперативно реагировать на педаль газа и быстрее раскручиваться до нужных оборотов. Кроме того, итальянцы рассчитывают при помощи углекомпозита еще и увеличить рабочий диапазон двигателя. Образцы двигателей с углекомпозитными деталями в конструкции уже проходят стендовые испытания. Глава исследовательского подразделения Lamborghini Маурицио Реджиани заявил, что разработка новой технологии может быть закончена в течение полутора лет. По истечении этого срока углекомпозитные детали поршневой группы в моторах Lamborghini станут серийной реальностью. Ранее о подготовке к нетрадиционному пока использованию композитов заявляли разные производители — помимо кузовных панелей, из углекомпозита изготавливают детали трансмиссии, элементы подвески и колесные диски. www.auto.vesti.ru

Помимо всего этого, данное авто под именем Solo вышло крайне легким, ведь вес составляет лишь каких-то 450 кг. Запуск проекта в производство намечен уже на 9 сентября, а цену хотят установить в 15,218 $ США. Оснащен аппарат электродвигателем, мощность которого равна 82 л.с., что позволяет ему разгоняться от 0 до 62 миль в час (100 км/ч) за приличные 8 секунд. Заводские настройки ограничивают максимальную скорость на отметке в 130 км/ч, но, если будет желание, ограничение можно снять и тем самым увеличить показатель предельной скорости до 220 км/ч. Электродвигатель питается от 8,64 кВт-ч литийионного аккумулятора, процесс зарядки которого занимает всего лишь 3 часа от розетки в 220В и за 6 часов от розетки в 110В , после чего машина сможет проехать отрезок до 160 км. Небольшой электрический автомобиль доступен в четырех цветах и имеет 15-дюймовые колесные диски. К тому же он еще и крайне умен: доступ без ключа, Bluetooth и многое другое идет в нем по умолчанию. Интересно, что несмотря на свои крохотные габариты, машинка от Electra Meccanica может принять на борт приличную поклажу, так как объем багажного отделения равен 285 литрам. Покупателям дается двухлетняя гарантия без ограничения пробега. www.car.ru

4. АНОНС 11-я Европейская выставка-форум COMPOSITES EUROPE 2016

Канадская Electra Meccanica представила необычный электрокар для «эгоистов» Машина получилась весьма интересной — три колеса, одно сиденье, шасси из легких композитных материалов.

С 29 ноября по 1 декабря 2016 года, в городе Штутгарт (Германия) пройдет 11-я Европейская выставка-форум COMPOSITES EUROPE 2016, посвященная композитным материалам, технологиям их производства и областям применения. Тематические разделы: • сырье; • машины, оборудование, расходные материалы; • процессы, технологии и оборудование; • обработка/отделка; • производители продуктов; • услуги; • изделия из композитов.

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | август–сентябрь | 2016

www.uncm.ru

В программе: • 2nd International Composites Congress (2-й международный композитный конгресс); • Lightweight Technologies Forum (Форум посвященный технологиям изготовления лёгковесных конструкций); • COMPOSITES Forum (Форум по композитам); • Product Demonstration Area (Зона демонстрации продуктов); На выставке будет представлено многообразие изделий и технологий, а также инновационный потенциал композитной отрасли. Основной акцент будет сделан на технологии легковесных конструкций и изделия для автомобильной промышленности. 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 2015 году выставка собрала более 10000 посетителей и около 420 экспонентов из Европы, Азии и Северной Америки. Приглашаем компании отрасли принять участие в выставке! 6 октября в Москве состоится научно-практическая региональная конференция в рамках 4-го форума «Композиты без границ»

Форум «Композиты без границ» состоится 6 октября в конгресс-центре Технополиса «Москва». Хедлайнерами выступят гуру международной индустрии композитов. На форуме также будут представлены передовые разработки углеродных материалов во разных сегментах рынка: сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Форум проводится «Холдинговой компанией «Композит» и Союзом производителей композитов. Генеральным спонсором выступает дочерняя компания «Росатома» «Химпроминжиниринг», бренд «Umatex group». Деловая программа форума в 2016 году будет включать научно-практическую региональную конференцию по вопросу разработки и реализации региональных программ внедрения композитов и изделий из них в приоритетных отраслях экономики, проводимую по заказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации. В числе ключевых тем обсуждения на форуме станут вопросы будущих перспектив развития индустрии композитов в России и мире, новые сферы применения композитов, технологии производства

сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. С докладами выступят представители ведущих компаний мировой композитной отрасли. В их числе Ян Варденхалвен, генеральный директор агентства «Карбконсалтинг» и Андрю Волкер, профессор Манчестерского университета. Форум состоится в Технополисе «Москва», где размещены производственные площадки «Холдинговой компании «Композит». Для участников форума «Композиты без границ» будут организованы экскурсии в цеха предприятий холдинга «Композит». В зоне выставки будет работать «Салон композиционных материалов», где будут представлены продукты в разных сегментах: сырье, полуфабрикаты и готовые изделия из углеродных материалов. Рынок композиционных материалов растет от 5 до 8% в год за счет применения углеродных материалов в традиционных индустриях: авиации и аэрокосмосе, а также в новых для использования композитов отраслях — в автомобилестроении и ветроэнергетике. За последние десять лет номинальные мощности производства углеродного волокна в мире выросли в 4 раза с 35 000 до 144 000. «Наше предприятие «Алабуга-Волокно», запущенное в промышленную эксплуатацию в 2015 году, уже сейчас занимает место в двадцатке ведущих производителей углеродного волокна в мире. Сейчас перед нами стоят задачи развивать и расширять производство углеродных материалов для наполнения российского рынка отечественными материалами в рамках программ импортозамещения, а также выхода на международные рынки», — рассказал генеральный директор АО «Химпроминжиниринг» (бренд Umatex Group), дочернее предприятие «Росатома» Александр Тюнин. Композитные материалы на основе углеродного волокна по праву считаются материалами 21-века. «Легкие, прочные, жесткие и удобные для создания настоящих аэродинамических и конструкционных форм – эти материалы тем не менее часто бывают сложны с точки зрения производства конечных изделий. По этой причине обмен опытом, знаниями и технологиями в рамках, таких форматок, как форум «Композиты без границ», является очень важным аспектом в развитии относительно новой отрасли композитов.», — рассказал генеральный директор «Холдинговой компании «Композит» Владимир Хлебников. На региональной конференции проводимой в рамках форума «Композиты без границ» ключевой темой станет вопрос разработки и реализации региональной программы внедрения композитов и изделий из них в городе Москве, а также практика и опыт применения изделий из композитных материалов в ключевых секторах экономики Москвы. Редактор: Пунина Мария manager_mp@uncm.ru 117292, г. Москва, а/я 49 Телефон/факс: +7 (495) 786-25-36 www.uncm.ru

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТРАСЛИ | август–сентябрь | 2016

Событие

Пунина Мария Андреевна Объединение юридических лиц «Союз производителей композитов» www.uncm.ru

Станут ли композиты локомотивом экономики Смоленской области? 2 июня 2016 года в Смоленске состоялся региональный семинар по вопросу разработки и реализации региональных программ внедрения композитов и изделий из них в приоритетных отраслях экономики. Ключевая задача данного мероприятия — формирование системы стимулирования спроса на технически и экономически эффективную продукцию композитной отрасли в регионах Российской Федерации и обмен опытом по созданию данной системы. Семинар проводился в рамках реализации государственной подпрограммы «Развитие производства композиционных материалов (композитов) и изделий из них» по заказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации Объединением юридических лиц «Союз производителей композитов» (Союзкомпозит) при поддержке Ассоциации «Смоленский композитный кластер» и Издательского Дома «Мир Композитов». В семинаре приняли участие 110 человек, среди которых были представители Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, Администрации Смоленской области, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, Союзкомпозита, Ассоциации «Смоленский композит-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

ный кластер», российских компаний отрасли производства композитов и изделий из них, российских проектных и финансово-кредитных организаций, а также организаций — реальных и потенциальных потребителей изделий из полимерных композитных материалов на объектах транспортной инфраструктуры, жилищно-коммунального хозяйства, промышленного и гражданского строительства. Программа семинара состояла из трех секций: Секция 1: Разработка и реализация региональной программы внедрения композитов, изделий и конструкций из них в Смоленской области; Секция 2: Практика применения композитных материалов, конструкций и изделий из них на объектах транспортной инфраструктуры, жилищно-коммунального хозяйства, промышленного и гражданского строительства; Секция 3: Создание системы разработки, производства и внедрения инновационных решений с применением полимерных композитов в Смоленской области.

Событие С приветственным словом в первой части семинара выступили заместитель директора Департамента металлургии и материалов Минпромторга России Серватинский Павел Вадимович, исполнительный директор Объединения юридических лиц «Союз производителей композитов» Ветохин Сергей Юрьевич, председатель правления Ассоциации «Смоленский композитный кластер» Камышов Александр Михайлович. Выступающие акцентировали внимание участников семинара на ключевых задачах развития композитной отрасли в текущей финансово-экономической ситуации: • стимулирование спроса на технически и экономически эффективную продукцию композитной отрасли на федеральном и региональном уровнях; • создание в регионах Российской Федерации полноценных систем внедрения инноваций в приоритетных секторах экономики; • стимулирование во всех регионах Российской Федерации создания новых, и модернизации действующих производств композитной отрасли, а также формирование условий для их опережающего развития; • создание на федеральном и региональном уровнях современной системы подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров композитной отрасли России. О результатах реализации региональной программы внедрения композитов в Смоленской области рассказал Заместитель начальника Департамента инвестиционного развития Смоленской области

Яковлев Геннадий Владимирович. Он сообщил, что несмотря на то, что период действия программы завершен, ее целевые показатели так и не были достигнуты. Это связано с целым рядом проблем, как объективного, так и субъективного характера. Однако в настоящее время Администрация Смоленской области разработала и утвердила региональную программу «Развитие инновационного территориального кластера «Смоленский композитный кластер» в Смоленской области на 2016-2020 годы, а также подготовила проект программы развития промышленности Смоленской области, которая должна предусматривать меры стимулирования для создания и развития предприятий композитной отрасли на территории Смоленской области. Настоящее выступление вызвало значительный интерес со стороны участников семинара. После завершения настоящего выступления состоялась дискуссия между докладчиком, участниками президиума и представителями композитной отрасли. Доцент кафедры «Менеджмента и маркетинга» Финансового университета при Правительстве Российской Федерации Савельев Игорь Игоревич сообщил участникам семинара о результатах анализа «Инвестиционной стратегии Смоленской области до 2025 года» и региональных программ «Внедрение композиционных материалов (конструкций и изделий из них) в сферы экономики Смоленской области» на 2013–2015 годы» и «Развитие инновационного территориального кластера «Смоленский композитный кластер» в Смоленской области» на 2016–2020 годы. Подводя итог своего выступления Игорь Игоревич отметил, что стратегию необходимо корректи-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Событие

Островский Алексей Владимирович Губернатор Смоленской области

Борисов Андрей Викторович Руководитель направления композитная арматура, ГК РУСКОМПОЗИТ

ровать и Финансовый университет готов принимать в этом самое непосредственное участие. Что касается вопроса кластерного развития Смоленской области, то, по его словам, необходимо делать акцент на производственных кластерах высокотехнологичных отраслей промышленности, к которым безусловно относится и композитная отрасль, а не на развитии туризма, который не являлся и не является ключевым направлением развития региона. В мероприятии также принял личное участие Губернатор Смоленской области Островский Алексей Владимирович, который открыл вторую секцию семинара и рассказал об истоках и предпосылках создания в 2014 году Смоленского композитного кластера, его основных задачах, в числе которых создание в регионе высокотехнологичных предприятий, повышение конкурентоспособности, развитие инновационной деятельности, расширение рынков сбыта продукции и географии присутствия российских производителей композитов и поделился задачами и планами развития кластера на будущее. В своем выступлении Алексей Владимирович упомянул важность взаимодействия всех заинтересованных сторон: науки, образования, промышленности, сельского хозяйства и органов государственной власти при реализации задач кластера. Губернатор Смоленской области также подчеркнул тот факт, что композиты могут стать локомотивом, который обеспечит заказами и науку, и образование, и сельское хозяйство, а продукция будет охватывать практически все отрасли, включая космическое производство. Важным и знаковым событием второй секции семинара стало торжественное подписание соглашения о сотрудничестве между Союзом производителей композитов и Ассоциацией «Смоленский композитный кластер». Следует отметить, что третьей стороной, подписавшей Соглашение о сотрудниче-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Горелый Константин Александрович Генеральный директор АО «Авангард»

стве, станет Администрация Смоленской области. С докладами во второй секции семинара выступили представители ведущих производителей изделий из композитов, рассказав об опыте внедрения и применения композитов, конструкций и изделий из них на объектах транспортной инфраструктуры, жилищно-коммунального хозяйства, промышленного и гражданского строительства. В заключительной секции семинара были рассмотрены вопросы создания системы разработки, производства и внедрения инновационных решений с применением полимерных композитов в Смоленской области, в том числе касающиеся создания и деятельности Смоленского композитного кластера, регионального инжинирингового центра и системы подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров на территории Смоленской области. Программа семинара была насыщенной и вызвала неподдельный интерес у его участников. В ходе семинара состоялся заинтересованный обмен мнениями по вопросу применения композитных материалов, конструкций и изделий из них в сфере транспортной инфраструктуры, жилищно-коммунального хозяйства, промышленного и гражданского строительства и были выработаны конструктивные предложения по расширению применения данных материалов, конструкций и изделий в приоритетных секторах экономики. Во втором полугодии 2016 года Союзом производителей композитов запланирована организация и проведение еще не менее 3-х отраслевых мероприятий, к участию в которых приглашаются все заинтересованные организации и специалисты композитной отрасли и отраслей-потребителей. Информация о предстоящих мероприятиях будет размещена на сайте Союза (www.uncm.ru), в отраслевом вестнике и ключевом издании отрасли — журнале «Композитный мир».

ежегодная международная научно-практическая конференция

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ производство применение тенденции рынка

ноябрь 2016 Приглашаем компании отрасли принять участие в конференции,обсудить проблемы развития производства и применения композитов в России и СНГ; получить актуальную информацию и обменяться опытом. По вопросам участия в мероприятии обращайтесь: Координатор проекта: Пунина Мария +7 (495) 786-25-36 | manager_mp@uncm.ru

Событие

В Санкт-Петербурге состоялось открытие первого в России шоу-рума композитных материалов

Еще совсем недавно применение композитных материалов считалось исключительно сферой деятельности крупных компаний и холдингов наукоёмких отраслей промышленности. На сегодняшний день одной из основных тенденций является внедрение композитных материалов в различные сферы жизнедеятельности. Изделия из высокотех-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Событие нологичных полимерных материалов активно применяются в интерьерном дизайне, элементах ванных комнат, авто и мото тюнинге, создании лодок и парусников, спорт индустрии и т. д. Умение создавать изделия из композитных материалов становится ключевой компетенцией для современного общества. Благодаря широкому освоению композитных материалов меняется и способ их реализации на рынке. Динамично развивающаяся компания Carbon Studio шагает в ногу со временем и навстречу своим клиентам, и переводит свои продажи из веб–пространства в реальность. Теперь любой желающий может посмотреть весь ассортимент компании в шоу-руме Carbon Studio, который открылся 30 июня в Санкт-Петербурге по адресу ул. Благодатная, 69. Для посетителей открытия шоу-рума была организована большая программа ознакомления с миром композитов. В первую очередь, разумеется, гостям были представлены композитные материалы: помимо уже популярных карбона, кевлара и материалов для вакуумной инфузии, можно было впервые увидеть композитные панели с заполнителем из алюминиевых сот и с облицовкой из стекловолокна, усиленного эпоксидной смолой. Эта демонстрация проводилась специально для клиентов, занимающихся изготовлением изделий из мрамора, искусственного камня, гранита и мозаики. Панели обладают не только привлекательным внешним видом, но и уникальными характеристиками — лёгкостью и высокой прочностью, что позволяет снизить вес и уменьшить расход материалов. Особое внимание клиентов привлекли технологии переработки ПКМ. Для новичков в этой индустрии были проведены тренинг по вакуумной инфузии и ознакомление с технологией RTM Light, но основной акцент был сделан на новейшей технологии VPI — создании многоразового силиконового мешка. Данная технология представляет собой альтернативу традиционным вакуумным мешкам, применяемым в современной композиционной отрасли. Главная задача открытия композитного магазина заключается в создании доступной площадки для каждого желающего больше узнать о композитных материалах. Помимо посещения шоу-рума, любой клиент может записаться на наши тренинги и усовершенствовать свои знания и навыки. Благодаря оснащённой оборудованием и материалами производственной площадке и грамотным техническим специалистам Carbon Studio предоставляет полный курс обучения, начиная с теории и демонстрации материалов и заканчивая освоением технологий вакуумной инфузии, RTM Light, создания матрицы и других, для клиентов любого уровня знаний в этой области. Ждем Вас в нашем композитном магазине по адресу: г. Санкт-Петербург ул. Благодатная, 69, лит. А. По всем вопросам звоните по телефону: +7 (812) 363-43-77 КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Событие

в новой экономической реальности ГК «Композитные решения» приняла участие в XX Петербургском международном экономическом форуме, который прошёл в Северной столице с 16 по 18 июня. В этом году крупнейшее экономическое событие России привлекло более 12 000 участников из 133 стран. В рамках чрезвычайно насыщенной программы форума состоялось более 100 деловых мероприятий, объединённых одной темой — «На пороге новой экономической реальности». В дискуссиях приняли участие более 600 спикеров и модераторов. Обсуждая наиболее перспективные возможности реализации экономического потенциала России, участники форума не обошли стороной и отечественную композитную отрасль, проблемам развития которой был посвящён круглый стол «Инвестиции в развитие производства композитов, композитостроение — инвестиции в инновации будущего». Модератором данного мероприятия выступил В. Н. Зазимко, Генеральный директор ООО «УК «Композитный Кластер Санкт-Петербурга». На круглом столе было представлено девять докладов, в которых были рассмотрены наиболее актуальные вопросы и задачи, стоящие перед российскими производителями композитов: проблемы внедрения композитных материалов в различные сферы промышленности, перспективы создания кластеров и технопарков и их взаимодействия с органами государственной власти, возможности реализации инновационных проектов на территории РФ, взаимосвязь фундаментальных и прикладных научных исследований как основа инновационной деятельности и другие. ПРОЕКТ ЦЕНТРА КОМПЕТЕНЦИЙ «НАУЧНО-ИНЖИНИРИНГОВЫЙ ЦЕНТР КОМПОЗИТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (НИЦ-КТ), КАК ПЕРСПЕКТИВА ИНВЕСТИРОВАНИЯ» Алексей Заостровский, исполнительный директор ГК «Композитные решения», также принял уча-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

стие в круглом столе, выступив с докладом «Научноинжиниринговый центр композитных технологий (НИЦ-КТ) как перспектива инвестирования», в котором был представлен проект создания Центра компетенций в сфере разработки, проектирования и изготовления отечественных материалов, оборудования и изделий из ПКМ на базе Композитного кластера Санкт-Петербурга. Композитная отрасль может и должна стать одним из главных стимулов развития российской промышленности, но на данном этапе этому препятствует ряд сдерживающих факторов: отсутствие российских технологий обработки ВКПМ, отечественного IT-продукта, технологических карт, системы сертификации и контроля качества, дефицит отечественных материалов и оборудования, нехватка квалифицированных кадров. Создание НИЦ-КТ является одним из возможных путей преодоления этих препятствий, поскольку приоритетными направлениями его работы должны стать подбор технологий производства и переработки изделий из ПКМ, разработка полного производственного цикла, подбор и производство оборудования для изготовления ПКМ, разработка отечественных IT технологий, ПО и САПР, подготовка квалифицированных кадров отрасли и т.д. К финансированию проекта автор предполагает привлечь федеральные и региональные органы государственной власти, а также частных инвесторов, в том числе зарубежные компании.

Событие

Пунина Мария Андреевна Объединение юридических лиц «Союз производителей композитов» www.uncm.ru

Композиты встраиваются в цепочку инноваций Московской области 9 июня 2016 года в Красногорске состоялся региональный круглый стол по вопросу разработки и реализации региональных программ внедрения композитов и изделий из них в приоритетных отраслях экономики. Ключевая задача данного мероприятия — формирование системы стимулирования спроса на технически и экономически эффективную продукцию композитной отрасли в регионах Российской Федерации и обмен опытом по созданию данной системы. Круглый стол проводился в рамках реализации государственной подпрограммы «Развитие производства композиционных материалов (композитов) и изделий из них» по заказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации Объединением юридических лиц «Союз производителей композитов» (Союзкомпозит) при поддержке Холдинговой компании «Композит» и Издательского Дома «Мир Композитов». В круглом столе приняли участие 50 человек, среди которых были представители Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, Министерства инвестиций и инноваций Московской области, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, Союзкомпозита, российских компаний отрасли производства композитов и изделий из них, российских проектных и инжиниринговых организаций, а также организаций — реальных и потенциальных потребителей изделий из полимерных композитных материалов на объектах транспортной инфраструктуры, жилищно-коммунального хозяйства, промышленного и гражданского строительства. С приветственным словом на круглом столе выступили заместитель директора Департамента металлургии и материалов Минпромторга России Серватинский Павел Вадимович и исполнительный директор Объединения юридических лиц «Союз производите-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

лей композитов» Ветохин Сергей Юрьевич. Они проинформировали участников мероприятия о государственных мерах поддержки и обозначили ключевые задачи развития композитной отрасли в настоящее время: • стимулирование спроса на технически и экономически эффективную продукцию композитной отрасли на федеральном и региональном уровнях; • создание в регионах Российской Федерации полноценных систем внедрения инноваций в приоритетных секторах экономики; • стимулирование во всех регионах Российской Федерации создания новых, и модернизации действующих производств композитной отрасли, а также формирование условий для их опережающего развития; • создание на федеральном и региональном уровнях современной системы подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров композитной отрасли России. О мерах поддержки промышленных предприятий в Московской области рассказал Заместитель Председателя Правительства Московской области – министр инвестиций и инноваций Московской области Буцаев Денис Петрович. В своем выступлении министр акцентировал внимание участников регионального круглого стола на тех реальных инструментах поддержки и развития инновационных предприятий, которые в настоящее реализуются и планируются к реализации на территории Московской области. В частности, он сообщил о создании в Московской области перечня инновационной, высокотехнологичной продукции и технологий Московской области и подготовке нормативного акта Правительства Московской области, обязывающего государственных заказчиков закупать в определен-

Событие ном объеме, определяемом данным документом, продукции из данного перечня, в том числе путем включения указанных требований в тендерную документацию при размещении государственного заказа Московской области. Министр призвал компании композитной отрасли подготавливать и направлять предложения о включении в данный перечень разрабатываемой и производимой ими инновационной продукции, а Союзкомпозиту принять активное участие в экспертизе данных предложений. После короткого и конструктивного обсуждения данного выступления участники регионального круглого стола поддержали данные предложения Дениса Петровича и высказали готовность подключиться к этой работе. Заведующий лабораторией Межотраслевой инжиниринговый центр «Новые материалы, композиты и нанотехнологии» МГТУ им. Н. Э. Баумана (НИЦ «НМКН») Орлов Максим Андреевич представил доклад об опыте разработки программы внедрения композитов в г. Москве в рамках деятельности Московского композитного кластера. В настоящий момент времени подготовлен проект данной программы и принимается решение о ее утверждении. Максим Андреевич и Исполнительный директор Союзкомпозит ответили на вопросы участников регионального круглого стола и дали комментарии по ее содержанию. Завершил первую часть круглого стола Главный эксперт компетенции «Технологии композитов» СОЮЗ «ВОРЛДСКИЛЛС РОССИЯ» Суворов Герман Германович, который представил доклад о важности и значимости развития на региональном и федеральном уровнях компетенций и квалификаций новых и перспективных профессий наиболее востребованных на рынке труда, а также рассказал об

итогах проведения соревнования по компетенции «Технологии композитов» на Национальном чемпионате «Молодые профессионалы» (WorldSkills Russia), который прошел с 23 по 27 мая 2016 года в Крокус-Экспо. В рамках данного сообщения был продемонстрирован видеоролик с наиболее интересными сюжетами о данном соревновании. Герман Германович, также довел до участников регионального круглого стола информацию о создании и деятельности Экспертного совета компетенции «Технологии композитов», а Исполнительный директор Союзкомпозит сообщил о ключевых задачах, реализуемых в рамках данной компетенции, а именно: • определение полного перечня и состава компетенций и квалификаций специалистов композитной отрасли, как с высшим, так и со средним специальным образованием; • разработка на основе данных требований отраслевых профессиональных стандартов; • корректировка действующих или разработка новых (в соответствии с требованиями, установленными профессиональными стандартами) образовательных стандартов высшего и среднего профессионального образования; • подтверждение компетенций и квалификаций выпускников отраслевых образовательных учреждений высшего и среднего профессионального образования и определение их готовности к полноценной профессиональной деятельности. Вторая часть регионального круглого стола была посвящена практике применения композитных материалов, конструкций и изделий из них на объектах транспортной инфраструктуры, жилищно-коммунального хозяйства, промышленного и гражданского строительства.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Событие

О практике применения изделий и конструкций из полимерных композитов на объектах транспортной инфраструктуры рассказали технический директор ООО «МЭКОНС» Мащетов Даниил Владимирович и представитель ООО «НЦК» (АО «Холдинговая компания «Композит») Шаймердянов Рустем Шамилевич. Об опыте применения композитных материалов, конструкций и изделий из них на объектах промышленного и гражданского строительства представили сообщения руководитель направления «Композитная арматура» ООО ГК «РУСКОМПОЗИТ» Борисов Андрей Викторович и руководитель отдела продаж ООО «ПКФ АТИ» (подразделение ООО «ВЗТМ») Чичунов Роман Юрьевич Директор по развитию АО «Композитные трубы» Усенов Елдияр Токтогулович рассказал о внедрении и применений продукции компании на объектах жилищно-коммунального хозяйства. В ходе обсуждения настоящих докладов были

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

подтверждены преимущества и эффективность применения композитов и изделий из них в приоритетных секторах экономики России, в том числе в промышленном, транспортном и гражданском строительстве, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве. Также компаниям было предложено подготовить предложения по своей продукции, для ее включения в перечень инновационной, высокотехнологичной продукции и технологий Московской области. Во втором полугодии 2016 года Союзом производителей композитов запланирована организация и проведение еще не менее 3-х отраслевых мероприятий, к участию в которых приглашаются все заинтересованные организации и специалисты композитной отрасли и отраслей-потребителей. Информация о предстоящих мероприятиях будет размещена на сайте Союза (www.uncm.ru), в отраслевом вестнике и ключевом издании отрасли — журнале «Композитный мир».

Материалы

www.korsil.ru

Рецепты инкапсуляции от HUNTSMAN

Материалы Силиконы

Термопласты

Товарные пластмассы Прочее

Полиуретаны

эпоксиды

Лидерами рынка объёмно-ориентированной упаковки (инкапсуляции) электронных компонентов на сегодняшний момент являются двухкомпонентные компаунды на эпоксидной и полиуретановой основе. Каждый электронный компонент нуждается в инкапсуляции. Такой способ упаковки не только защищает эти достаточно чувствительные к любому роду воздействий элементы, но и служит для каждой отдельной детали, или сборки в целом, мостом и поддержкой, надёжно связывая с основанием — печатной платой (PCB). Дополнительно к этому инкапсуляция обеспечивает выполнение ряда требований и придаёт необходимые готовому изделию свойства (Рисунок 1). Эпоксидные компаунды характеризуются относительно низкой вязкостью даже при комнатной температуре и имеют большое преимущество перед другими способами инкапсуляции. Эпоксидная смола легко и без дополнительных приёмов, связанных с применением давления или вакуума, заполняет область расположения электронных компонентов, не причиняя им вреда. Её текучесть позволяет

Рисунок 1. Роль инкапсуляции.

проникнуть в самые узкие и труднодоступные места электронной сборки. В отличие от эпоксидных продуктов, термопластичные конструкционные полимерные массы (термопласты) обычно обладают слишком высокой вязкостью даже в предварительно нагретом состоянии. Эти высоковязкие материалы всегда наносятся под давлением, и существует реальная опасность, что образующееся механическое напряжение может повредить чувствительные электронные компоненты. Этот факт весьма сужает область их применения. У компаундов на силиконовой основе главными недостатками являются слабая адгезия, низкая теплопроводность и повышенная стоимость. Эти факторы определяют для них весьма специфичную область использования. Во-вторых, в отверждённом состоянии компаунды на эпоксидной основе имеют коэффициент термического расширения подобный сопрягаемым в сборке основаниям и дополнительно используемым материалам, что весьма положительно влияет монолитность и срок службы изделия в целом. В третьих, эпоксидная инкапсуляция является проверенной временем, хорошо зарекомендовавшей себя и широко используемой технологией для этой огромной отрасли. Немалый вклад в становление и популяризацию компаундов на эпоксидной основе внёс концерн HUNTSMAN ADVANCED MATERIALS (Хантсман Продвинутые Материалы). Данный производитель весьма известен и имеет значительный вес в области инкапсуляции, его эпоксидные компаунды под маркой ARALDITE широко используются знаменитыми производителями электрики и электроники во всём мире (Рисунок 2).

Электроизоляция

Ударопрочность

Вибрации

Химстойкость

Инкапсуляция

Термошок

Влагостойкость

Долговечность

Теплоотвод

Рисунок 2. Литьевые компоненты для инкапсуляции: эпоксидные инкапсуляторы Araldite®

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Материалы

U 135 YL

Рисунок 3. Литьевые компоненты для инкапсуляции: ключевые ПУ-смолы Arathane®

Преимущества эпоксидных систем • Широкий диапазон температур отверждения: от комнатной до очень горячей • Длительная жизнеспособность смеси • Отличная сшивка и, как следствие, высокие физико-механические свойства • Отличная пропитывающая способность • Высокая электрическая прочность пропитанных и отверждённых частей • Высокая температура стеклования • Долговременная теплостойкость и стойкость к термошокам • Низкая чувствительность к влажности • Химическая устойчивость Тем не менее у эпоксидных материалов имеются определённые недостатки. Эпоксидные инкапсулянты, как и все композиции на эпоксидной основе, реализуют механизм полимеризации посредством протекания экзотермической реакции с выделением тепла и газообразования и, как следствие, появлению сдвиговых напряжений на этапе завершения желирования. Значения этих напряжений у эпоксидов на порядок ниже, чем у термопластов, однако их тоже следует учитывать. Особенно этот факт приобретает важность в свете постоянной миниатюризации электронных компонентов и увеличения их числа на единицу площади: чем меньше размер такого компонента, тем меньше, тем слабее усилие его отрыва и, чем плотнее ориентированы компоненты в сборке, тем меньше зазоры между ними. Для таких особо чувствительных электронных сборок HUNTSMAN разработал линейку полиуретановых компаундов под названием ARATHANE. Механизм полимеризации полиуретанов как химической пары «полиол-изоцианат», обладает минимальным экзотермическим эффектом. Эти высокотехнологичные материалы позволяют посредством обычного литьевого формования и без дополнительных затрат производить самые сложные заливки, вплоть до трёхмерных упаковок в несколько слоёв. К тому же полиуретановые инкапсулянты

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

ARATHANE в отверждённом состоянии имеют низкий модуль и расширенную адгезию, что позволяет им служить демпфером в случае создания гибридной сборки или объёмной заливки компаунда в жёсткий корпус. Другими словами: обеспечивается дополнительная защита от ударных, знакопеременных и подобных воздействий механического характера, вкупе с гарантией отсутствия появления трещин и отслоений (Рисунок 3).

Преимущества систем ПУ • Низкая вязкость и лёгкая переработка • Низкая экзотермическая реакция и низкая усадка • Регулируемая реакционная способность • Годность для чувствительных к давлению и нагрузкам элементам • Трещиностойкость • Стойкость к термоциклам • Литьё больших объёмов • Химическая стойкость • Расширенная адгезия • Более низкая стоимость материалов Рассмотрев и сравнив преимущества эпоксидных и полиуретановых компаундов от HUNTSMAN, можно прийти к выводу: полиуретановые компаунды ARATHANE выгодно дополняют эпоксидные ARALDITE, позволяя решать абсолютно все задачи, связанные с инкапсуляцией в электрике и электронике. Это находит подтверждение в виде применения инкапсулянтов HUNTSMAN ведущими производителями изделий, имеющих в своём составе электронные компоненты и сборки (катушки зажигания BOSCH, автомобильные свечи BERU, модули и сенсоры SIEMENS, элементы индуктивности TOSHIBA, LED-лампы PHILIPS и многое другое). Немаловажным также является отсутствие галогенов в рецептурах этих компаундов: бром, хлор и остальные галогены, являясь агрессивными веществами, сейчас законодательно выводятся с большинства рынков химии, следуя «зеленым хартиям» современного мира.

Материалы

ОСНОВНЫЕ СЕГМЕНТЫ РЫНКА ИНКАПСУЛЯЦИИ Автомобильные катушки зажигания

АВТОКОМПОНЕНТЫ

Силовые диоды для автотехники Ключевые требования:

Модули и сенсоры Ключевые требования: • Гашение колебаний • Низкие внутренние напряжения • Трещиностойкость • Стойкость к осаждаемой соли • Химическая стойкость • Широкий диапазон рабочей температуры • Низкое содержание и эмиссия летучих веществ • Отсутствие запотевания (для пассажирского траспорта)

ИНДУКТИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

• Сохранение работостопособности в течение не менее 1000 часов термошока при температуре 225°С • Отсутствие внутренних напряжений и низкий коэффициент теплового расширения • Стойкость к осаждаемой соли • Высокая диэлектрическая прочность Применяется: Эпоксидная система с экстремально низким коэффициентом теплового расширения LMB 5812/JJVIB 5813 Тg 205°С, СТЕ 25 ррт/К Применяется: CW 2243-2 / HY 1872 Тg 8°С низкий модуль XW 949-1 /HY 5610 Тg 62°С ненаполненная PUR

ТЕХНОЛОГИИ И ТЕНДЕНЦИИ 1980-е годы — Появление сухих катушек зажигания/без распределителя Внедрение эпоксидных систем Araldite® в качестве изоляционного материала для замены масла для сухих катушек зажигания 4–6 штыревые катушки, без распределителя с подключением через кабель высокого напряжения. 1990-е годы — Катушка на свече/ Кассетный набор «катушка-свеча» Каждая свеча зажигания получила свою собственную катушку зажигания с подключением через переходник. Переход на новый уровень выходной энергии и повышение надежностя из-за отсутствия проводов высокого напряжения Кассетный набор упростил сборку системы зажигания. 2000-е годы — Стержневые катушки зажигания со встроенной управляющей электроникой Уменьшились размеры, снизился вес Минимум электрических помех Интеграция электроники в катушку зажигания, появление и внедрение интеллектуальных функций контроля и управления

Микро/мини трансформаторы конденсаторы Ключевые требования: • наличие в составе трансформаторов чувствительных элементы (ферритовые сердечники) • Часто используются мягкие системы • (близкие к эластомерам) Ключевые требования: Применяется: CW 2243-2L Blue I HY 1872 Tg 8°C, мягкая система (Шор Д 20) с низким модулем

ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ (РСВ)

Собранные печатные платы непосредственно инкапсулируются компаундом по объему после помещения в пластиковую или металлическую коробку, подвергаются дальнейшей герметизации для механической и химической защиты, повышения сопротивления вибрации и любым другим воздействиям внешней среды.

• Пропитка тонких проволочных обмоток (30 мкм) • Рабочий диапазон: от -30° до + 140°С • Сохранение работостопособности в течение не менее 1000 часов термошока при температуре 180°С • Трещиностойкость • Адгезия к термопластичным корпусам/ бобинам • Совместимость с интегрированными печатными платами (РСВ) • Диэлектрическая прочность • Диэлектрическая постоянная • Тип производственного процесса: вакуумная заливка • Массовое производство => Короткое время цикла (10 000 и более изделий в день) • Быстрое и легкое заполнение (стенки и полости менее 1 мм) • Короткое время отверждения (текущий параметр 4–6 часов, в перспективе 0,5–2 часа) Применяется:

ARALDITE® CY 221/НУ 2966 прозрачная универсальная эластичная

ARATHANE® CW 5631/НУ 5610 черная холодного отверждения прочная и упругая

ARALDITE® CW 5725/ ARADUR® HY 5726 (Тg 180°С) ARALDITE® CW 5763/ ARADUR® HY 5726 (Тg 180°С) КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Материалы ДИОДНАЯ СВЕТОТЕХНИКА LED

В 2003 году впервые LED применила Хонда в модели Аккорд (белые светодиоды для подсветки приборной панели).

LED общего назначения Araldite® 12118-А/В • Хорошее сохранение прозрачности, • Хорошая текучесть • Высокопродуктивный

Время жизни смеси

Синие и белые LED Araldite® 12115-А/В • Превосходная УФ-стойкость • Исключительное сохранение прозрачности Синие и белые силовые LED Araldite® 12111 -А/В • Высокая теплостойкость • Отличная УФ-стойкость Ленточные LED Araldite® 13014-А/В • Хорошая стойкость к термошоку • Низкая экзотерма отверждения • Простота использования

Оптическая прозрачность Araldite® 12118 Araldite® 12041

Особо мощные и габаритные LED Araldite® 12041 -А/В • Хорошая стойкость к термошоку • Низкая экзотерма отверждения • Отличная адгезия к металлической рамке

Дополнительным преимуществом компаундов производства Хантсман является их огромный ассортимент: решение каждой задачи возможно сразу несколькими продуктами на выбор, что позволяет из вариантов решений выбрать оптимальный, с учетом технологических и финансовых возможностей Заказчика. На каждый компаунд имеется технический паспорт с подробным описанием компонентов по раздельности, рекомендациями и особенностями использования и конечными физико-эксплуатационными свойствами. Более подробную информацию об инкапсулянтах Хантсман можно узнать у технических специалистов компании КОРСИЛ ТРЕЙД, которая вот уже несколько лет является официальным дистрибьютором концерна Хантсман. Если Вам необходимо качественное и проверенное решение Вашей задачи, просим обращаться к нам. У нас Вы найдете необходимое Вам решение.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Araldite® 12111 Araldite® 13014 Araldite® 12115

УФ-стойкость

Araldite® 12115 Типичный продукт общего назначения

Материалы

Холодников Ю. В., к.т.н., директор ООО СКБ «Мысль», г. Екатеринбург Таугер В. М., к.т.н., ФБОУ ВО «Уральский государственный горный университет», г. Екатеринбург Волегжанин И. А., аспирант, ФБОУ ВО «Уральский государственный горный университет», г. Екатеринбург Осинцев Ю. Г., директор ООО «ИНТЕКС» г. Екатеринбург

Исследование свойств наполненной полимерной смолы для дисперсных композитов

Список литературы 1. Ксантос М. Функциональные наполнители для пластмасс / Под ред. М.Ксантоса. Пер. с англ. под ред. Кулезнева В.Н. – СПб.: Научные основы и технологии, 2010 г. – 462 с 2. Холодников Ю. В. Кварцевые наполнители для полимерных композитов / Ю. В. Холодников, В. М. Таугер, И. А. Волегжанин [и др.]// Композитный мир, 2016. №1. – С. 38 – 41 3. ГОСТ 9070 – 75. Вискозиметры для определения условной вязкости лакокрасочных материалов. Технические условия. – М.: Изд-во стандартов, 1994. – 11 с 4. Хайдаров Г. Г., Хайдаров А. Г., Машек А. Ч. Физическая природа поверхностного натяжения жидкости / Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 4 (Физика, химия), 2011. Вып. 1. – С. 3 – 8

Материалы Порошковые наполнители относятся к числу перспективных средств создания полимерных композитных материалов (ПКМ) с заданными полезными свойствами. В то же время их влияние на ПКМ изучено недостаточно. Приводимые в литературе сведения зачастую оказываются противоречивыми, и только непосредственные эксперименты могут установить их достоверность. Например, в [1] утверждается, что наполнитель в виде твёрдых частиц снижает прочность ПКМ. Недавние же исследования, выполненные в ООО СКБ «Мысль», показали, что правильно подобранная объёмная доля кварцевого порошка определённого фракционного состава способна существенно повысить физико-механические свойства композита [2]. Широкое использование дисперсных наполнителей неразрывно связано с масштабными теоретическими и экспериментальными исследованиями, способными установить не только общий характер влияния, но и выработать количественные рекомендации. Одной из технологических задач, подлежащих решению при использовании дисперсных наполнителей, плотность материала которых больше плотности связующего, является выпадение наполнителя в осадок и связанная с ним анизотропия материала получаемого изделия. В ходе экспериментов установлено, что возможно такое сочетание объёмов связующего и наполнителя, при котором гетерогенная двухфазная смесь в течение длительного времени выглядит практически однородной (квази-гомогенной), осадка как такового не наблюдается. Данное явление весьма полезно как для обеспечения изотропии композита, так и для максимальной экономии связующего — наиболее дорогостоящего компонента — путём его замещения наполнителем. Специалистами СКБ «Мысль» выдвинута гипотеза, согласно которой при образовании квази-гомогенной смеси на поверхности частиц наполнителя возникает адгезионная плёнка. Происходит своеобразное увеличение объёма частицы за счёт обволакивания её тонким слоем смолы. Очевидно, что для правильного выбора соотношения объёмов связующего и наполнителя необходимо оценить толщину адгезионной плёнки. Один из путей решения задачи изложен ниже. Пусть имеется некоторая масса М дисперсного наполнителя средней крупностью частиц d (для определённости примем, что форма частиц близка к сферической). Число частиц в массе М равно:

откуда: (3) Адгезионная плёнка толщиной δ увеличивает диаметр частиц до (d + 2δ), а объём, занимаемый массой М, станет равным: (4) Число частиц осталось прежним, поэтому справедливо равенство: (5) откуда: (6) Очевидно, что при таком представлении влияния адгезионной плёнки на величину диаметра зазор между двумя соседними частицами в жидкости равен 2δ. Рассмотрим случай, когда равные массы М наполнителя с диаметрами частиц d1 и d2 помещены в сосуды с жидкостью и образуют осадки, объёмами Vж1 и Vж2. Тогда соответствующие количества частиц равны:

(7) и занимаемые ими объёмы:

(8)

следовательно:

(9) При выводе формул (8), (9) принято, что δ(d) = const. Решая (9) относительно δ, получаем:

(10)

(1) где ρ — плотность материала наполнителя. В сухом наполнителе, т.е. при непосредственном контакте частиц, масса М займёт объём: (2)

Были проведены эксперименты с наполнителем в виде кварцевого порошка средней крупностью 0,008; 0,025; 0,100 мм в объёмных долях 15; 30; 50% (рисунок 1). Расчётная толщина адгезионной плёнКОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Материалы ки лежит в пределах 0,7…2,6 мкм и в среднем составляет 1,5 мкм. Концепция квази-гомогенной смеси позволяет установить теоретический предел содержания твёрдой фазы, достижимый без применения специальных средств (нагрева, прессования и т.д.). В квази-гомогенной смеси объёмом Vж связующее заполняет пустоты между частицами наполнителя. Пользуясь допущением о сферической форме частиц, определим суммарный объём V, занятый частицами:

Таблица 1. Предельные значения объёмной доли наполнителя в квази-гомогенной смеси. Средняя крупность, мкм

100

Предельная объёмная доля

0,20

0,37

0,48

(11)

В (11) число частиц z выражено из (4). Следовательно, объёмная доля наполнителя равна:

(12)

Средняя крупность, мкм

Рисунок 1. Зависимость теоретической предельной объёмной доли наполнителя от средней крупности частиц.

Особенность определения объёмной доли по (12) состоит в том, что расчёт производится по объёму материала наполнителя без пустот, то есть монолитного. В качестве примера определены предельные значения объёмной доли твёрдой фазы с частицами различной крупности при средней величине δ = 1,5 мкм. Результаты расчёта даны в таблице 1. Зависимость от средней крупности показана в виде графика на рисунке 1. Важным свойством квази-гомогенной смеси, с точки зрения формования композитных изделий сложной конфигурации, является кинематическая вязкость. Условная вязкость смеси винилэфирной смолы и кварцевого порошка со средней крупностью частиц 0,008; 0,025 и 0,100 мм была определена вискозиметром ВЗ-4 в соответствии с ГОСТ 9070 (рисунок 2) [3]. Отмечена слабая зависимость вязкости от крупности твёрдой фазы, однако объём экспериментов не позволил достаточно достоверно её установить. Средние значения условной вязкости гетерогенной смеси как времени вытекания через воронку вискозиметра 100 см3 приближённо описывается уравнением регрессии:

(13)

где t0 — в ремя вытекания чистого связующего (по результатам экспериментов t0 = 87 с); а—к онстанта (по результатам экспериментов а = 0,03 с), величина — в процентах. График функции (13) приведён на рисунке 3. Предпринята попытка связать повышение условной вязкости гетерогенной смеси с наличием на поверхности частиц адгезионной плёнки. Физические свойства жидкости, в том числе и вязкость, вблизи поверхности твёрдого тела и на удале-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Рисунок 2. Измерение условной вязкости квази-гомогенной смеси связующее-наполнитель вискозиметром ВЗ-4.

нии от неё различаются настолько, что для обозначения поверхностного слоя жидкости исследователями введено понятие третья фаза. Действие на молекулы

Материалы t, c

жидкости сил притяжения со стороны молекул твёрдой фазы приводит к повышению вязкости связующего в пределах адгезионной плёнки. Здесь уместна аналогия с явлениями, регистрируемыми в плёнках поверхностного натяжения [4]. Усреднённая по объёму вязкость гетерогенной смеси повышается по сравнению с «чистой» жидкостью, и повышение это тем значительнее, чем бόльшую часть объёма жидкости составляет суммарный объём адгезионных плёнок на поверхностях частиц твёрдой фазы. Данное предположение хорошо объясняет зависимость вязкости смеси от объёмной доли твёрдой фазы.

Выводы 1. Установлено, что при определённом соотношении объёмов твёрдой и жидкой фаз, смесь связующего с дисперсным наполнителем становится квази-гомогенной. 2. Сформулирована концепция, в соответствии с которой на поверхности частицы наполнителя образуется адгезионная плёнка, влияющая на объём квази-гомогенной смеси. Получены математические зависимости, позволяющие оценить толщину адгезионной плёнки в зависимости от среднего диаметра частицы. 3. На основе экспериментов с двухфазной смесью винилэфирная смола — кварцевый порошок, получен диапазон толщины адгезионной плёнки 0,7…2,6 мкм. Определены теоретические макси-

Рисунок 3. Зависимость условной вязкости гетерогенной двухфазной смеси от объёмной доли твёрдой фазы.

мальные объёмные доли наполнителя в квазигомогенной смеси для значений средней крупности частиц 8; 25; 100 мкм. 4. Экспериментально установлена связь вязкости гетерогенной двухфазной смеси связующее-наполнитель с объёмной долей и средней крупностью частиц наполнителя. Получено уравнение регрессии, отражающее зависимость условной вязкости смеси от объёмной доли твёрдой фазы. 5. Выдвинуто предположение о том, что одной из причин повышения вязкости смеси с увеличением объёмной доли наполнителя является изменение свойств жидкой фазы в тонкой адгезионной плёнке. Результаты исследования признаны перспективными. Принято решение продолжить работы в указанном направлении.

Материалы

Автор: Петер Корнас (Peter Kornas), инженер (FH) BÜFA Composite Systems GmbH & Co. KG, peter.kornas@buefa.de Переводчик: Леонид Райхлин | компания ЕТС

Идеальные решения для максимальной огнезащиты при производстве автобусов Список литературы 1. Peter Kornas, Presentation: ifv Bahntechnik: 6th International Symposium: Fire Saftey in Railway Systems, Rostock 25.-27-09.13 2. Peter Kornas, Presentation: Composite solutions for EN 45455, 2nd AEC Conference on Fire Protection Engineering on Railway stock, Madrid 12.-13.06.2012 3. BÜNKER, Jörg; KORNAS Peter: Abstract: LEO — Brandgeschützte Composite Bauteile mit herausragenden mechanischen Eigenschaften, LEO — Lightweight with extreme Opportunities, AVK-TV-Tagung September 2013 4. BÜNKER, Jörg: LEO — Lightweight with extreme Opportunities: RAILWAY TECHNOLOGY INTERNATIONAL 2012 (InnoTrans Edition) Enhanced Fire Protection for Mass Transit Applications — High-Performance Composites (2012) In: Titel des Sammelbands; Hg.: HERAUSGEBERNAME, Vorname (2006)

BÜFA Composite Systems GmbH & Co. KG Hohe Looge 2-8 26180 Rastede Тел.: +49-4402-975-420 Факс: +49-4402-975-300 www.buefacompositesystems.com В России: ЕТС Леонид Райхлин Санкт Петербург, 198216, Ленинский пр. 140, Литера Л Тел.: +7 (921) 302-54-08 Leonid.raikhlin@utsrus.com

Материалы В первой части статьи мы описываем историю автобусов и огнезащитные добавки в соответствии с их историей развития. Статья заканчивается обзором стандарта ЕЭК ООН №118, действующего для производителей автобусов, а также выводом о необходимости повышения огнезащиты для вертикальных деталей интерьера. Во второй части статьи мы описываем различные решения для достижения соответствия этому стандарту и выбираем идеальное решение по соотношению массы композитного изделия к повышению огнезащиты. Основной вопрос: существует ли заинтересованность в технологиях (с низким уровнем эмиссии стирола), для производства современных лёгких автобусов с высокой степенью огнезащиты, одобренных железнодорожной отраслью?

1. Решения по системам [1] BÜFA предлагает множество решений для ЕЭК ООН № 118 и EN 45545. Для того чтобы найти правильную систему для производства готовой детали, необходимо принять во внимание множество факторов. Основные из них приведены на рисунке 1. Например, какой метод производства Вы будете использовать: ручная формовка (HLU), напыление (SU) или инжекция в закрытую форму (RTM)? Требуются ли лёгкие или конструкционные детали? Толщина ламината и его структура в целом, включая топкоуты, лаки, сэндвич-компоненты и т. д., также оказывают решающее влияние на поведение изделия при воздействии огня.

Существенным преимуществом систем с ATH является их слабая токсичность и низкие значения по дымообразованию, по сравнению с другими огнезащитными системами. Они даже лучше, чем фенольные смолы с точки зрения соотношения CO/CO2. Прежде всего, с точки зрения стоимости исходного сырья, они отличаются конкурентной ценой. Для оптимизированного процесса (сохранения низкой цены и повышения технологичности) лучшим решением является комбинация вспучивающегося гелькоута и наполненной АТН смолы. 1.2. Вспучивающиеся системы Вспучивающийся гелькоут работает как барьер для огня и предотвращает проникновение тепла в основные слои ламината, вследствие образования слоя кокса на поверхности гелькоута. Благодаря такой реакции на огонь можно уменьшить количество ATH в смоле. Это делает всю систему технологичнее, благодаря более лёгкой и быстрой переработке смолы при сохранении веса, и значительно лучше по прочностным характеристикам, в сравнении с системой на основе смолы, заполненной большим количеством ATH при такой же эффективности защиты от пожара. Таблица 1 показывает сравнение вспучивающейся системы (Гелькоут: BÜFA®-Firestop S270 + Смола: BÜFA®-Firestop S570 (смола, наполненная небольшим количеством ATH, по классификации S4 DIN 5510)) с системой, содержащей гелькоут с наполнителем ATH (BÜFA®-Firestop S250) + смолу, наполТаблица 1. Решение по системе ЕЭК ООН №118 Гелькоут

Смола

Классификация

S250

8175-W-1 (ручная формовка)

Соответствует

S250

8175-W-1 (light-RTM)

Соответствует

S260

Вспучивающаяся смола, препятствующая распространению пламени

Соответствует

S250

Вспучивающаяся смола, препятствующая распространению пламени

В процессе испытания

1.1. Системы на основе смол, наполненных тригидратом алюминия (АТН) Чаще всего на рынке встречаются системы с наполнителем из тригидрата алюминия (ATH). Для достижения уровня HL2 по классификации EN 45545 требуется высокий коэффициент наполнения. Граница находится в пределах от 180 до 220 частей ATH на 100 частей смолы. Результатом является снижение технологичности, и применение, главным образом, ручной формовки и напыления. Способ нанесения

+ любая система, классифицированная в соответствии с испытанием по ISO 5658 HL2 (часть EN 45545)

С пониженной массой

Конструкционные детали

EN 45545

Цена

Более тяжелые

Конструкция ламината

Ручное формование Напыление RTM / Инфузия

Конечное назначение готовой детали

Классификация HL2

HL3 Рисунок 1. Источник: Peter Kornas, Presentation: ifv Bahntechnik: 6th International Symposium: Fire Safety in Railway Systems, Rostock 25.-27-09.13 КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Материалы Таблица 2. Решение по системе для EN 45545 Гелькоут

Смола

Классификация

S270*

S570

HL2

S270*

8175-W-1

HL2

S270

S520

HL2**

S272

S570

HL2

S272

5001-W-2

HL2

S272

8175-W-1

HL2

S300

S570

HL3

Leo защитный слой R6500

Leo смола R6500

HL3

5001-W-2

HL2

5001-T-1 + 300% АТН

HL3

* — имеются сетрификаты на краску ** — сертификат принадлежит клиенту Таблица 3. Сравнение двух систем, классифицированных по HL 2 [2] Слоистый материал 4 мм 1м2

S270–S570

Время отверждения

5:43 мин. -32,3%

8:30 мин.

Содержание волокна

32,45% (450 г/м2) +51,7%

21,38% (300 г/м2) 13,78% (450 г/м2)

Предел прочности на разрыв

8320 H/мм2 +86%

4468 H/мм2

Прочность на изгиб

8435 H/мм2 +70%

4959 H/мм2

Источник: Peter Kornas, Presentation: Composite solutions for EN 45455, 2nd AEC Conference on Fire Protection Engineering on Railway stock, Madrid 12.-13.06.2012

ненную большим количеством ATH (BÜFA®-Firestop S 510) в лабораторных условиях. Обе системы соответствуют классификации HL 2 по EN 45545 [R1]. Параметры переработки те же, что указаны в системах по DIN 5510, которые позволяют работать по технологии light RTM. Представляется, что для оптимизации этой системы следует использовать защитный слой (специально разработанный вспучивающийся гелькоут или топкоут) в комбинации со смолой без АТН на базе высокопрочной смолы, с добавками в виде жидкого антипирена, и армирование на основе специально обработанного стекловолокна.

2.1. Разбор конкретного случая

Рисунок 1. 3D–модель композиционного автобуса (Источник: Saertex GmbH)

2. Создание автобуса, полностью состоящего из стеклопластика Если проанализировать общие решения в части технологии производства, и если заглянуть в будущее, то представляется обязательным использование метода вакуумной инфузии. Разбор конкретного случая показывает пример создания автобуса, полностью состоящего из композиционных материалов (стеклопластика) с применением технологии вакуумной инфузии. На старте первичный замысел реализуется в виде 3D-модели, далее выполняется этап конструирования, затем создаются детали методом вакуумной инфузии и, наконец, сборка.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Рисунок 2. Первый этап конструирования композиционного автобуса (Источник: Saertex GmbH)

Материалы 2.2. Вакуумная инфузия

в технологических процессах литья или прессования. Она может использоваться там, где требуется уменьшение веса при нормальных механических нагрузках. Плотность огнезащитного стеклопластика на основе такой смолы менее 1 000 кг/м3. Смола может вспениваться с помощью специальных добавок. Основа смолы соответствует требованиям DIN 16 946/2, тип 1140.

4. Система LEO – [3]/[4]

Рисунок 3. Процесс вакуумной инфузии (Источник: Saertex GmbH)

2.3. Стыковка верхней и нижней частей путём соединения обеих половин

LEO — это новое поколение композиционных материалов, находящихся в строгом соответствии с требованиями огнезащиты, применяемыми к общественному транспорту и, одновременно, обеспечивающими конструктивную эффективность, то есть снижающие отрицательное влияние на механические свойства современных огнезащитных композитов. Это обеспечивается путём комбинации обработки армирующих тканей и модификации конструкционных смол. Наконец, применение защитного слоя позволяет сочетать эстетические и огнезащитные свойства. Для создания LEO системы, как решения, готового для использования с одобренными свойствами, SAERTEX® — производитель армирующих материалов и BÜFA Composite Systems — производитель специальных продуктов, объединили усилия и знания, чтобы предложить клиентам оптимальное решение и помощь в производстве композиционных материалов. Благодаря сочетанию их компетентности в области разработки персонализированных решений, LEO демонстрирует замечательные свойства в части огнестойкости и механической прочности. 4.1. Общее описание

Рисунок 4. Стыковка (Источник: Saertex GmbH)

Изготовление конструкции, состоящей целиком из композиционных материалов, позволяет значительно снизить массу автобуса. Если вы хотите только заменить существующие детали, изготовленные из композитов, более огнестойкими частями, это приведет к: • Увеличению веса каждой отдельной части вследствие применения антипиреновых добавок • Увеличению затрат на срок службы (увеличение потребности в топливе) • Увеличению затрат на сырьё (огнезащитные материалы являются более дорогими) Решением может быть использование вспучивающейся ненасыщенной огнезащитной полиэфирной смолы или системы BÜFA-LEO System.

3. Огнезащитная вспучивающаяся смола Огнезащитная вспучивающаяся смола была разработана специально под изготовление стеклопластиковых деталей в автомобилестроении и используется

LEO сочетает в себе замечательные свойства и высокую конструкционную эффективность с необычайно высокими огнезащитными свойствами. Это система, не содержащая галогенов, состоит из конструкционного слоя и дополнительного огнезащитного слоя. Конструкционный слой системы может быть изготовлен и отверждён при комнатной температуре современными методами производства, типа инфузии. Армирование конструкционного слоя основано на использовании модифицированной мультиаксиальной стеклоткани из непрерывного волокна (NCF) или углеродной ткани. Благодаря этому, все известные преимущества NCF могут быть переданы композиционным частям с дополнительными высокими огнезащитными свойствами. Инфузионная смола является эпоксивинилэфирной, и обеспечивает такие преимущества, как быстрое отверждение при комнатной температуре и высокую производительность. Может быть нанесён защитный слой в виде как топкоута, так и гелькоута. Он сочетает в себе высокие огнезащитные свойства, эстетику и сопротивление износу. Как защитные, так и конструкционные слои были КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Материалы модифицированы для создания новых синергических эффектов, обеспечивающих защиту от огня. Благодаря этому конструкционный слой защищён от прямого контакта с пламенем и совсем не выделяет энергии тепла. Вместе с этим уменьшается эмиссия дыма от горючих фрагментов cмолы. Дополнительно конструкционный слой создаёт активные компоненты для уменьшения дымообразования. Благодаря модификации не происходит значительной потери механических свойств при пожаре, по сравнению с современными композитными системами на базе эпоксивинилэфирных смол. Кроме того, конструкционный слой на LEO смоле не содержит токсичных компонентов, типа галогенов или соединений сурьмы. Следовательно, в случае пожара не возникает экологических проблем с токсичным или коррозионно - агрессивным дымом. Всё используемое сырьё не создает проблем для здоровья и безопасности и полностью соответствует REACH.

стандарту по пожарной безопасности для железнодорожных применений EN 45545-2:2013. Этот стандарт включает четыре огневых испытания, относящихся к интенсивности теплоотдачи, к дымобразованию, токсичности, а также к распространению пламени. LEO соответствует всем трём стандартам, показывая уровень HL3, что означает самую высокую классификацию для композита. Дополнительно LEO соответствует стандарту NFF 16-101 по M1/F1, испанскому стандарту UNE 23721: 1990 по M1/F1 и немецкому стандарту DIN 55102:2009-05 по S4 SR2 ST2. Британский стандарт BS 476-7 показывает соответствие LEO классу 1. Что касается стандарта BS 6853, LEO соответствует 1b по внешнему виду.

Защитный слой гелькоута

4.2. Применимый производственный процесс Известные современные технологические процессы, применяемые для производства деталей из высококачественных композитов, типа инфузии / RTM, могут быть использованы для производства конструктивных слоев из LEO. Вследствие того, что для отверждения LEO смолы подходит комнатная температура, при производстве деталей нет необходимости использовать более высокие температуры или автоклавы. Для упрочнения конструктивного слоя применяются модифицированные мультиаксиальные стекло или углеродные ткани. Благодаря этому можно определить механические свойства и рассчитать эксплуатационные качества детали. Модифицированные ткани демонстрируют отсутствие ухудшения с точки зрения механических свойств, пропитки и драпируемости. Для применения LEO системы можно использовать существующие инфузионные методы и существующее производственное оборудование. Пользователю не потребуется вкладывать средства в дорогостоящее формовочное оборудование или нести дополнительные трудозатраты. 4.3. Огнезащитные свойства Благодаря тому, что LEO система подходит для закрытых процессов формования, на производстве можно создавать монолитные или сэндвич - конструкции со свойствами, ограничивающими распространение огня. Для оценки огнезащитных свойств, с помощью конического калориметра напряжением 50 кВт (ISO 5660-2) было исследовано большое количество разнообразных конструкций с различным армированием. LEO соответствует основным нормам пожарной безопасности, например, новому европейскому

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Конструкционные слои почти не затронуты

Рисунок 5. Огнестойкость детали из монолитного композита 2 мм (содержание стекла 72%). Поперечное сечение образца многослойного материала после 20 минут испытания на коническом калориметре 50 кВт. (Источник: Saertex GmbH)

Реакция сэндвич-панелей на огонь показывает минимальные различия. Благодаря изоляционным свойствам сэндвич-компонентов, интенсивность теплоотдачи LEO системы немного выше, чем без оных. Тем не менее максимальная средняя интенсивность теплоотдачи очень низкая. Рисунок 6 показывает сравнение композиционных панелей с различными типами смол и некоторых панелей из LEO с монослоями стекло- и углетканей и различными сэндвич-конструкциями. Что касается железнодорожного стандарта EN 45545, LEO показывает замечательные огнезащитные свойства на уровне классификации HL 3. Все унифицированные испытания по ISO пройдены с большим запасом по классификации HL 2. Это открывает множество возможностей для многослойных конструкций, даже с использованием краски наверху или в сэндвич-конструкциях. 4.4. Механические свойства Важно показать, что все образцы были получены методом вакуумной инфузии с использованием прозрачной смолы низкой вязкости. В этом случае не требуется добавлять в полимер дополнительных огнезащитных наполнителей. Благодаря этому готовая деталь демонстрирует очень высокое содержание волокна — до 72 мас. % и превосходные механические характеристики. Например, для того, чтобы получить классифика-

Материалы Максимальная средняя скорость тепловыделения согласно ISO 5660-2 конический калориметр 50 кВт UP — обычная полиэфирная смола VE — эпоксивинилэфирная смола EP — эпоксидная смола LEO VE — LEO эпоксивинилэфирная смола glass — армирование на основе стекломатериалов carbon — армирование на основе углеродных материалов LEO Glass — стеклопластик на основе LEO смолы и мультиаксиальных стеклотканей

Рисунок 6. Сравнение различных современных композиционных панелей с некоторыми LEO-панелями. (Источник: LEO Flyer BÜFA Composite Systems GmbH, LEO Flyer Saertex GmbH)

Balsa sandwish — сэндвич-материал на основе бальсы PVC sandwich — сэндвич-материалы на основе ПВХ

Таблица 4. Результаты испытаний согласно EN 45545-2 [R1]: Испытание

Параметр

Требования

HL1

HL2

HL3

LEO

ISO 5658

CFE

Мин.

45,1

ISO 5660

MAHRE

Макс.

—

ISO 5659

Ds 4

Макс.

600

300

150

132

ISO 5659

VOF 4

Макс.

1200

600

300

209

ISO 5659

CIT g

Макс.

1,2

0,9

0,75

0,19

CFE — критический тепловой поток MAHRE — максимальная средняя скорость тепловыделения Ds 4 — удельная оптическая плотность дыма по истечении 4-х минут от начала испытания VOF 4 — максимальная суммарная удельная оптическая плотность дыма CIT — условный индекс токсичности Источник: EXOVA Brandhaus, Отчет об испытании № 2011-1169

цию HL3 согласно EN 45545-2:2013 для наполненных смол, в смолу должно быть добавлено огромное количество наполнителей, например, ATH. В результате сильно увеличивается вязкость смолы. Из такой смолы с большим количеством наполнителей невозможно изготовить композиционные детали методом инфузии. Чаще всего для таких полимеров используются методы ручной формовки, а для Сравнение стеклопластиковой панели с наполнителем ATH с панелью на основе LEO системы.

упрочнения служат обычные эмульсионные стекломаты из рубленного волокна. Поэтому композитные детали из таких смол обладают худшими механическими свойствами и большим удельным весом. На рисунках 7 и 8 показаны различия между современной смолой с наполнителем ATH с содержанием стекла 30% и системой LEO с вышеуказанными свойствами.

МПа

Рисунок 7. Предел прочности на разрыв (DIN EN ISO 527-4) Источник: Jörg Bünker, Peter Kornas, Presentation 16.-17. 09. 2013: Internationale AVK-Tagung für faserverstärkte Kunstoffe/Stuttgart: LEO: Brandgeschütze Compositebauteile mit herausragenden mechanischen Eigenschaften

МПа

Рисунок 8. Модуль упругости E-модуль (DIN EN ISO 527-4) Источник: Jörg Bünker, Peter Kornas, Presentation 16.-17. 09. 2013: Internationale AVK-Tagung für faserverstärkte Kunstoffe/ Stuttgart: LEO: Brandgeschütze Compositebauteile mit herausragenden mechanischen Eigenschaften

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Материалы

Источник: www.proterra.com

Кроме того, сложно получить соответствующее качество при ручной формовке композитных деталей. Это ручной процесс, при котором трудно проконтролировать расход смолы, толщину готовой детали и содержание волокна. Наконец, ручная формовка позволяет создавать композитные детали с хорошими показателями по защите от огня, но при этом они будут иметь большой удельный вес и худшие прочностные качества. Благодаря LEO можно изготавливать детали с меньшим весом и одновременно с улучшенными эксплуатационными характеристиками. В сравнении с ламинатами, изготовленными ручной формовкой, LEO панели показывают общее уменьшение веса на 38%. С помощью LEO можно изготавливать детали интерьера, а также конструкционные элементы с небольшим удельным весом. Благодаря большой доле волокна детали показывают исключительную ударопрочность и вандалостойкость.

5. Заключение В настоящее время постоянно повышаются требования к защите населения. Разработки в области защиты от пожара также непрерывно двигаются вперёд. Часто кажется, что мы уже достигли конца пути, однако, когда мы работаем вместе и видим изделие во всей его целостности, то снова и снова продолжаем находить решения. Это также касается нового европейского регламента на автобусы ЕЭК ООН №118. С помощью НИОКР в области сырья и в сотрудничестве с производителями, будут найдены новые решения для производства изделий из композитов. Как рабочий материал, стеклопластик убедителен в части технологичности, а также он по-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

прежнему удивляет нас своей вариативностью, когда нужно найти решения для каких-либо проблем. Компания BÜFA приняла вызов в части более высоких требований к противопожарной защите путём разработки новых систем.[1] Системы с наполнителем ATH в ближайшем будущем по-прежнему останутся актуальными, причём даже в комбинации со вспучивающимися гелькоутами. Они обеспечивают множество возможностей для достижения необходимых свойств в готовом изделии. Система LEO предназначена для будущих потребностей: сочетание модифицированных огнезащитных тканей с огнезащитной смолой низкой вязкости и со слоем, обладающим высокими огнезащитными свойствами, обеспечивает для LEO множество новых применений там, где нужен стеклопластик. Огнезащитный стеклопластик с прекрасными механическими свойствами хорошо получается благодаря инфузионной технологии и низкой вязкости смолы. LEO — это не только новый огнезащитный композит — это новый одобренный способ производства композитных деталей с высочайшими механическими характеристиками и с лучшей огнезащитной реакцией. LEO система предназначена для использования в железнодорожной, строительной и судостроительных отраслях. Существует широкий ассортимент тканевых структур с использованием стекловолокна и углеродного волокна. Думайте о производстве высокотехнологичных изделий и не беспокойтесь об их огнезащитных свойствах — с LEO они проверены. [3]

Материалы

AIREX® T10 Новое поколение ПЭТ-пенопластов

Компания «СКМ Полимер» — официальный дистрибьютор AIREX в России. Всю необходимую детальную информацию о представленных в статье продуктах и других материалах Вы можете получить у наших специалистов по телефону: +7 (495) 508-37-18 и по электронной почте: info@skm-polymer.ru или на сайте: www.skm-polymer.ru

ПЭТ-пенопласты были впервые выведены на массовый рынок компанией 3A Composites AirexBaltekBanova около 10 лет назад. За свою, пока ещё недолгую, жизнь ПЭТ-пенопласты добились огромного прогресса как в области технических характеристик, так и в области объёмов использования по всему миру. AIREX® T10 выводит ПЭТ-пенопласты на новый уровень качества благодаря сочетанию высоких механических свойств и невысокой цены. AIREX® T10 обладает следующими важными преимуществами: • Значительно улучшенные механические характеристики по сравнению с другими ПЭТ-пенопластами; • Полностью гомогенная структура ячеек; • Равномерная плотность по всему листу. Помимо этого он обладает всеми преимуществами ПЭТ-пенопласта, такими как: высокая усталостная прочность, перерабатываемость, высокая теплостойкость, полный контроль качества, равномерность свойств и термоформуемость. Высокая компрессионная прочность делает ПЭТ хорошим выбором для RTM-процессов. Анизотропность свойств материала получила широкое распространение благодаря опыту использования армирующих тканей и сотовых конструкций. Точный подбор оптимальных свойств в различных направлениях помогает проектировать конструкции с минимальным весом и стоимостью.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Характеристики AIREX® T10 в продольном направлении значительно выше, а в поперечном — на уровне нынешнего поколения ПЭТ/ПВХ пенопластов. Диаграмма на рисунке 2 показывает, что благодаря высоким прочностным свойствам в продольном направлении AIREX® T10 способен заменить нынешние пенопласты более высоких плотностей. Тем самым применение этого пенопласта позволяет увеличить экономическую эффективность изделия, а также значительно расширить сферу его применения. Самый экономически эффективный пенопласт Исследование в проектировании лопастей ветрогенераторов компании STRUCTeam показало, что общий вес лопасти при использовании AIREX® T10 оказался приблизительно на 14% ниже, чем аналогичная конструкция с применением традиционного ПЭТ-пенопласта. В этом исследовании STRUCTeam показывает, что благодаря высоким характеристи-

Материалы 40 Модуль сдвига, МПа 35 30 25 20 15 10 среднее минимум

5 0 PVC 60

Airex® T92.100

Airex® T10.100 width

PVC 80

Airex® T92.130

Airex® T10.100 length

Рисунок 1. Сравнение модуля сдвига ПЭТ-пенопластов AIREX и ПВХ-пенопластов.

кам AIREX® T10 в продольном направлении возможно использование Т10 меньшей толщины, чем соответствующий традиционный ПЭТ-пенопласт (как альтернатива может быть выбран Т10 меньшей плотности). Помимо уменьшения стоимости и веса конструкции, меньшая толщина пенопласта ведёт к меньшему потреблению смолы через каналы на поверхности листа, что, в свою очередь, позволяет ещё больше уменьшить стоимость и вес изделия. Благодаря высокой стабильности качества и низкого отклонения плотности, минимальные значения характеристик ПЭТ-пенопластов AIREX близки к номинальным средним значениям и, следовательно, позволяют более точно проводить расчёт параметров безопасности изделия. Для большинства применений сэндвич-конструкций важнейшим фактором является жёсткость, которая определяет способность изделия выдерживать нагрузки на изгиб. Чаще всего такие конструкции имеют не квадратную, а прямоугольную форму. При этом в изгибаемом прямоугольном изделии наибольшие нагрузки возникают именно в поперечном направлении. Конструкторы и технологи могут оптимизировать конструкцию изделия путём направленной укладки AIREX® T10 в оснастку: продольная сторона листа выкладывается в поперечном направлении оснастки. По сравнению с традиционными ПЭТ-пенопластами AIREX® T10 позволяет уменьшить толщину слоя пенопласта или его плотность без ухудшения механических характеристик сэндвич-конструкции. Оба эти варианта существенно снижают вес изделия. Соответствующее итоговое уменьшение затрат значительно превышает экономию только лишь на цене материала, которая и без того обеспечила стремительный рост популярности ПЭТ-пенопластов за последнее время.

На рисунке 2 представлено увеличенное изображение структуры ячеек пенопласта на поверхности листа. Рисунок 3 изображает структуру ячеек пенопласта в поперечном разрезе, обеспечивающую выдающиеся механические свойства AIREX® T10. Очень точный и полностью автоматизированный процесс производства AIREX® T10 обеспечивает полный контроль процесса и качества конечного продукта. Самые важные характеристики пенопласта — плотность, структура ячеек, качество поверхности и толщина — измеряются и протоколируются для каждого отдельного листа. Более того, весь производственный процесс внимательно отслеживается, контролируется и протоколируется. Благодаря этому достигается возможность

Структура ячеек и гарантия качества AIREX® T10 обладает полностью гомогенной структурой ячеек. Это позволяет обеспечить идеально ровную поверхность изделия и гарантирует низкий уровень впитывания смолы.

Рисунок 2. Структура ячеек поверхности AIREX® T10.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Материалы личении количества циклов нагружения. Однако кривая усталостной прочности ПЭТ-пенопластов падает значительно медленнее, чем у других материалов, например, ПВХ-пенопластов. Рисунок 4 иллюстрирует отличную усталостную прочность ПЭТпенопластов в целом и AIREX® T10 в частности. В то время как ПЭТ-пенопласты и AIREX® T10 остаются сравнительно более тяжёлыми, чем ПВХпенопласты для статических нагрузок (с малым числом циклов нагрузки), на уровне примерно 5 миллионов циклов картина меняется на противоположную: разработанный для высокоинтенсивных нагрузок AIREX® T10 может заменить ПВХпенопласты той же плотности. Экологическая безопасность

Рисунок 3. Структура ячеек AIREX® T10 на срезе.

отслеживания всего пути материала на каждом этапе производства. На листы AIREX® T10 нанесены специальные линии разметки для простоты определения направлений наилучших свойств материала. Усталостная прочность Для всех ПЭТ-пенопластов характерны высокие параметры усталостной прочности. Все материалы страдают от уменьшения прочности при уве-

Как и все ПЭТ-пенопласты AIREX® T10 может быть повторно переработан. Причём не только отходы, обрезки и пыль от обработки, но и сам лист AIREX® T10 содержит переработанные материалы. Также в процессе его производства не используются газы, разрушающие озоновый слой. В сэндвич-конструкциях AIREX® T10 позволяет уменьшить вес и, следовательно, расход сырья, что, в свою очередь, ведёт к уменьшению транспортируемого веса на изделие в течение срока его жизни и уменьшению потребления топлива транспортными средствами. Благодаря инновационной технологии производства, AIREX® T10 помогает расширить возможности проектирования изделий, в которых должны сочетаться лёгкость, прочность и низкая стоимость. По соотношению прочности и веса AIREX® T10 вплотную приближается к ПВХ-пенопластам, открывая дорогу к их замене на более удобные в работе, экологически безопасные и экономичные ПЭТ-материалы.

Максимальная прочность R = 0,1

T10.100 length

0,5

T10.100 width T92.100 width PVC 100 PVC 80 PVC 60

Циклы LogN 1 млн

10 млн

Рисунок 4. Сравнение усталостной прочности ПЭТ-пенопластов AIREX и ПВХ-пенопластов.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Оборудование

Россия

МОБИЛЬНЫЕ СТАНЦИИ ДЛЯ ВАКУУМНЫХ ПРОЦЕССОВ ФОРМОВАНИЯ Очередной сенсацией радует композитный рынок Группа Компаний «Композитные решения». В эпоху непростых взаимоотношений с Западом руководство ГК «КР» приняло решение разработать собственную линейку оборудования для нужд малого, среднего и крупного бизнеса в сфере композитов, а именно — удовлетворить спрос на поставку мобильных станций для вакуумных процессов формования. С начала текущего года ГК «КР» разработала, произвела и успешно внедрила на предприятие оборонного комплекса установку под собственной торговой маркой CompositeVac. ГК «КР» удалось совместить в одной установке собственный накопленный опыт, а также опыт ведущих зарубежных компаний, специализирующихся на подобном оборудовании. До последнего времени эта инновационная технология изготовления композитных изделий применялась в основном с использованием импортных машин. Оборудование отвечает современным стандартам качества и способно конкурировать с зарубежными аналогами. Как было упомянуто ранее, установка получила название CompositeVac. CompositeVac — это мобильная станция для вакуумных процессов формования композиционных материалов. В текущем году ГК «КР» планирует наладить выпуск и начать продажу мобильных станций в массовом масштабе. Принимая во внимание нарастающий интерес к композитной отрасли, а именно вакуумной инфузии и формованию с применением вакуумных мешков, компания не намерена ограничиваться отечественным рынком. В планах компании выход на рынки СНГ и стран Балтийского региона. Конструкторский отдел ГК «КР» проектирует и изготовляет оборудование CompositeVac в рамках политики импортозамещения. Производство находится в г. Санкт-Петербург (Россия), отвечает всем отечественным и международным требованиям, предъявляемым к оборудованию подобного класса.

Основные преимущества CompositeVac Надёжность Смотровое стеклянное окно, защищённое с обеих сторон утилизируемыми прозрачными ПВХ экранами, для большей надёжности при инфузии или дегазации. Беспрепятственное прохождение смолы

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

192236, Санкт-Петербург Софийская ул., 8 к 1 Тел.: 8 (800) 500-76-93 8 (812) 363 43 77 (133) E-mail: e.malykhina@groupcs.ru www.compositesolutions.ru

Сальники герметизируются на внешней стороне экструзионных вакуумных трубок для беспрепятственного прохождения смолы внутрь ловушки. Сальники можно снять и почистить. Контроль вакуума Ловушка(и) для смолы — полностью с контролем вакуума. Датчик контроля уровня вакуума является встроенным и выявляет утечку с точностью выше 98%. Мобильность и удобство Ловушку(и) для смолы можно снять с мобильной платформы и, если требуется, установить удалённо. Соединение вакуумного насоса, вакууметр и регулятор не подключены к крышке ловушки для смолы, при снятии крышки с ловушки нет необходимости их отключать. Установка компактна, легковесна и удобна в обслуживании. Индивидуальный подход Комплексный подход к каждому клиенту, производство оборудования с учётом индивидуальных нужд заказчика. Примеры установок: a. 1 насос и 1 ловушка b. 1 насос и 2 ловушки c. 2 насоса и 2 ловушки При возникновении дополнительных вопросов об оборудовании CompositeVac просим обращаться в отдел оборудования ГК «КР».

Технологии

Технологическое опробование отечественных вспомогательных материалов для процессов автоклавного формования

Несмотря на активное развитие безавтоклавных технологий изготовления изделий из полимерных композиционных материалов (далее ПКМ), вызванное стремлением к снижению затрат на приобретение и обслуживание дорогостоящего оборудования, а также затрат на ведение процесса формовки при высоких температурах и давлениях, процессы изготовления изделий с применением автоклава по-прежнему широко используются, особенно при изготовлении ответственных, высоконагруженных изделий, к которым предъявляются высокие требования по прочностными и эксплуатационным свойствам. Основными отраслями, применяющими автоклавное формование угле- и стеклопластиков, являются аэрокосмическая отрасль (как гражданский, так и военный сегменты) и машиностроение (в том числе транспортное машиностроение). Как ранее отмечалось в предыдущей статье (Композитный Мир №3 2016 С. 43-45), особенно актуально вопросы замены применяемых основных и вспомогательных материалов зарубежного производства стоит именно в этих отраслях.

Технологии Благодаря значительному опыту в поставках основных и вспомогательных материалов для изготовления изделий из изделий из полимерных композиционных материалов, тесному сотрудничеству с потребителями, внимательному отношению к потребностям разработчиков и изготовителей ПКМ и изделий из них, ООО «Композит-Изделия» успешно реализует программу импортозамещения в области вспомогательных и расходных материалов для изготовления изделий ПКМ. Материалы выпускаются по отечественным ТУ на наших предприятиях, а также предприятиях партнёров, и имеют положительные заключения от потребителей. Расходные и вспомогательные материалы нашей компании являются аналогами импортных материалов, выпускаемых в странах НАТО, и не уступают им по основным характеристикам и качеству. В продолжение работы по технологическому опробованию отечественных вспомогательных материалов, компанией ООО «Композит-Изделия» совместно с АО «Препрег-СКМ» было проведено технологическое опробование следующих вспомогательных материалов для автоклавного формования препрегов: 1. Плёнка вакуумная «Вакплен-ВТ» толщиной 50 мкм ТУ 2255-009-30189225-2015; 2. Плёнка разделительная не перфорированная «Фтороплан» толщиной 25 мкм ТУ 2245-008-30189225-2015; 3. Плёнка разделительная перфорированная «Фтороплан» толщиной 25мкм ТУ 2245-008-30189225-2015; 4. Ткань разделительная «Р-ТЕКС Р85ПА» ТУ 8388-010-30189225-2015; 5. Ткань разделительная «Р-ТЕКС Р60» ТУ 8388-010-30189225-2015; 6. Дренажно-впитывающий материал «ДВМ-240» ТУ 8397-011-30189225-2015; 7. Дренажно-впитывающий материал «ДВМ-340» ТУ 8397-011-30189225-2015; 8. Жгут герметизирующий «Контур-205» ТУ 2513-006-30189225-2015 Проведение технологического опробования материалов проводилось совместно со специалистами лаборатории препрегов и связующих АО «ПрепрегСКМ», имеющей аттестат аккредитации № АР МАК/ СЦМ/080/ИЛ, Сертификат соответствия BS EN ISO 9001:2008, EN 9100:2009, современный парк исследовательского и испытательного оборудования, а также кадровый потенциал для ведения работ по разработке и исследованию полимерных связующих, препрегов и аппретов. Формование образцов углепластиков проводилось с привлечением специалистов и оборудования ООО «НЦК», а также с привлечением оборудования и специалистов других организаций-партнёров. В процессе сборки вакуумных пакетов и проведения формования в автоклаве, была произведена оценка технологичности и возможности применения вспомогательных и расходных материалов производства ООО «Композит-Изделия». Для изготовления углепластиков использовались следу-

ющие препреги: КМКУ-3м.150.УОЛ.45, XPPR-UD-150XR01325-300-77-048, XPPR-UD-150-XR01325-300-77-049, XPPR-104-200-К340-300-107-014, XPPR-104-200-К440300-107-015. Формование углепластика проводилось в автоклаве Autoclave 1330х3300, производства компании MAGNABOSCO, год изготовления 2011. Технические характеристики: максимальное рабочее давление 10 бар; максимальная температура 300°С , общий объём автоклава — 6500 л. Технологические параметры формования препрегов: • препрег КМКУ-3м.150.УОЛ.45: максимальное давление 5,0 кгс/см2, максимальная температура формования 180°C, общее время формования в автоклаве 300 минут; • препрег XPPR-UD-150-XR01325-300-77-048: максимальное давление 5,0 кгс/см2, максимальная температура формования 120°C, общее время формования в автоклаве 180 минут; • препрег XPPR-UD-150-XR01325-300-77-049: максимальное давление 5,0 кгс/см2, максимальная температура формования 120°C, общее время формования в автоклаве 180 минут; • препрег XPPR-104-200-К340-300-107-014: максимальное давление 5,0 кгс/см2, максимальная температура формования 120°C, общее время формования в автоклаве 180 минут; • препрег XPPR-104-200-К440-300-107-015: максимальное давление 5,0 кгс/см2, максимальная температура формования 120°C, общее время формования в автоклаве 180 минут. Сборка технологических вакуумных пакетов для автоклавного формования препрегов проводилась с использованием стеклянной оснастки, обработанной разделителем. Этапы сборки и подготовки пакетов к формованию представлены на рисунках 1–4. В ходе испытаний отмечено штатное выполнение своих функций всеми вспомогательными материалами. Разделительные плёнки обеспечили качественное разделение технологических слоёв и ла-

Рисунок 1. Укладка и прикатка слоёв препрега. Укладка перфорированной разделительной плёнки «Фтороплан».

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Технологии

Рисунок 2. Укладка разделительной ткани Р-Текс Р85ПА и неперфорированной разделительной плёнки «Фтороплан».

Рисунок 3. При помощи герметизирующего жгута «Контур-205» и вакуумной плёнки «Вакплен-ВТ» произведена сборка вакуумного мешка типа «конверт» и осуществлено вакуумирование заготовок. В качестве дренажного слоя использовались дренажно-впитывающие материалы ДВМ-240 и ДВМ-340.

Рисунок 4. Технологические пакеты, собранные с применением материалов производства ООО «Композит-Изделия».

Рисунок 5. Технологические пакеты после формовки в автоклаве.

мината, излишки связующего были эвакуированы из препрега в слой дренажно-впитывающего материала, герметизирующий жгут и вакуумная пленка обеспечили требуемую герметичность пакета. Таким образом, в ходе технологического опробования, была подтверждена хорошая технологичность вспомогательных и расходных материалов производства ООО «Композит-Изделия» при автоклавном формовании образцов эпоксидных препрегов. Вспомогательные и расходные материалы ООО «КомпозитИзделия» позволяют получать качественные углепластики методом автоклавного формования, а ма-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Рисунок 6. Образцы углепластика и слои вспомогательных материалов.

териалы, прошедшие испытания, могут быть рекомендованы для использования при изготовлении углепластиковых и других композитных изделий методом автоклавного формования препрегов на основе эпоксидных связующих. Более подробную информацию о представленных в статье материалах Вы можете получить, посетив наш сайт www.ccvm.ru или у наших специалистов по телефону +7 (499)404-10-48 и электронной почте info@ccvm.ru

Технологии

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Применение

Легковесная конструкция — ключ к достижению быстрого ускорения и длительной экономии топлива у Оcean Еagle 43 со смолами Sicomin (Франция)

ООО «КарбонСтудио» — эксклюзивный дистрибьютор Sicomin (Франция) на территории РФ и СНГ. 192236, Санкт-Петербург ул. Софийская 8 +7 (812) 363-43-77 www.carbonstudio.ru

Применение Изготовленный по заказу правительства Мозамбика корабль Ocean Eagle 43 является инновацией в сфере морского патруля. Три судна тримарана будут выполнять многочисленные миссии в Индийском океане, включая антипиратские операции и защиту рыбных запасов, нефти, газа и других морских ресурсов. Компания Sicomin сыграла важную роль в этом сложном проекте и поставила целый ряд передовых систем смол в ходе программы, выполненной известной Французской судостроительной компанией CMN. Корпус тримарана был произведён на заводе Chantier Naval H2x в Ла-Сьота, Франция. Все стороны тесно сотрудничали для достижения поистине выдающихся результатов, а проект получил награду как самая крупная инфузия эпоксидного корпуса за один раз.

Конструкция тримарана Для эффективного выполнения обязанностей патруля Ocean Eagle 43 должен плавать в течение многих часов, а также иметь возможность быстро ускоряться и преследовать. Для создания эргономичного и эффективного дизайна был привлечён легендарный архитектор Нигель Иренс. “Понадобилось много лет для разработки данного дизайна эффективного патрульного судна, - отмечает Иренс, - но это прекрасное применение для тримарана”. Длинный, утончённый основной корпус и миниатюрные внешние корпуса обеспечивают исключительную стабильность, но имеют малый вес и меньшее сопротивление по сравнению с другими формами корпуса сопоставимого водоизмещения, включая двухкорпусные катамараны. Конструкция ламината в основном состоит из стекломатериала и эпоксидной сэндвич-конструкции, и это хорошо зарекомендовавшая себя композиционная конструкция, по словам Пьера Лаллеманда, главы подразделения по композитам компании H2X. «Все конструкции — сэндвич, произведённые методом инфузии, за исключением монолитного участка рядом с днищем корпуса в передней части лодки. В высоконагруженных участках использовалась углеродная ткань, например, в стрингерах и «плечах», соединяющих внешние корпуса с основным.»

Трудности тёмного корпуса Предназначенные для морской службы корпуса Ocean Eagle 43 должны окрашиваться в серый цвет для уменьшения их видимости на горизонте, но, к сожалению, это также означает, что корпуса будут поглощать значительное количество тепла от воздействия солнца. В связи с этим для компании H2X встал вопрос о температуре стеклования (Tg) смолы. Для достижения поставленной задачи компания H2X начала тесное сотрудничество с компанией Sicomin. Компания Sicomin обладает большим опытом в различных проектах изготовления судов с тёмными

корпусами. Марк Денджин, менеджер по экспорту, комментирует: «Изначально Tg, определённая для Ocean Eagle 43, была в диапазоне 120–140°C, что подразумевало под собой применение препрега. Однако это увеличивало бы вдвое стоимость смолы и, как следствие, стоимость самой оснастки, а также повышало бы требования к постотверждению.» К счастью, конструкторы H2X вернулись к более экономичному процессу инфузии, что позволило Sicomin предложить смолу с более низкой Tg 90°C. «Эпоксиды для инфузии с Tg 80°C доступны, но, по нашему опыту, она слишком низкая для тёмных корпусов и не только создает риски копирэффекта, но и вызывает потерю механических свойств со временем, что могло бы привести к разрушению ламината», — подчёркивает Денджин. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Применение

Для подтверждения этого компания Sicomin предоставила результаты анализа методом дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) и динамического механического анализа (DMA). Со временем показатель Tg немного уменьшится (так как ламинат подвержен воздействию высоких температур и уровней влажности), поэтому этот параметр называют «сырой Tg» — однако он должен оставаться не ниже 80°C. Sicomin попросила H2X произвести небольшие образцы для каждой партии смеси смолы во время самого процесса инфузии, которые впоследствии были постотверждены, так же как и сам корпус. Далее эти образцы были испытаны посредством DSC и DMA для проверки Tg и гарантии соблюдения пропорций смешивания. Это также обеспечило полную отслеживаемость всего процесса формования.

Подготовка к инфузии Примечательно то, что независимо от размера самого корпуса компания H2X не проводила никакого моделирования потока и пропитки. Тем не менее, для создания максимально эффективного и успешного процесса инфузии, компания Sicomin выполнила ряд тестов на стекле, чтобы гарантировать полную пропитку сэндвич-конструкций. «Стеклянная поверхность позволила нам увидеть пропитку

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

нижней части сэндвича и то, как двигалась смола и с какой скоростью. Это важно для организации и создания линий подачи», — комментирует Денджин. Данные тесты предоставили неоценимые результаты. Совместно с конструкторами и с одобрения дизайнеров Sicomin и H2X внесли многочисленные изменения для максимального улучшения процесса инфузии, такие как: изменение конструкции ламината и смена направления волокна для достижения наилучшего потока и максимальной пропитки. Также компания Sicomin разработала однонаправленные ленты шириной 150 и 300 мм для инфузии критических консольных конструкций. Прошивка была предназначена для обеспечения открытых путей для потока смолы, но данные участки были сбалансированы для достижения достаточного объёма стеклонаполнения и требуемых механических свойств. В консольных конструкциях H2X использовала 10 слоёв данных лент.

Эпоксидная смола SR 8100, предназначенная для крупногабаритной инфузии Sicomin рекомендовала смолу SR 8100, двухкомпонентную эпоксидную систему, для инфузии корпуса Ocean Eagle. Данная смола специально предназначена для инфузии крупногабаритных изделий.

Применение Продукт обладает пониженной вязкостью при комнатной температуре и может использоваться с различными отвердителями, что добавляет лёгкости при работе с ним. При содействии Sicomin компания H2X провела многочисленные тесты для обеспечения точного уровня вязкости и времени гелеобразования, чтобы смола SR8100 успевала протекать и пропитывать армирующий материал, не создавая сухих участков. «Нам не нужно длительное время гелеобразования, так как иначе появляется большой промежуток между завершением пропитки и началом гелеобразования, — отмечает Пьер Лаллеманд, H2X. — Это пустая трата времени, денег и увеличение рисков». Для достижения максимальных механических свойств эпоксидные конструкции необходимо постотвердить. На основании проведённых ранее испытаний было выбрано постотверждение при 60°C как наиболее эффективное. Во время всех критически важных моментов Французское классификационное сообщество Bureau Veritas (BV) еженедельно посещало H2X для проверки качества конструкции ламината и хода исполнения работ.

Инфузия за один раз Для сведения времени производства к минимуму корпус, палубы и другие элементы выкладывались параллельно, также параллельно проводился процесс инфузии. В этом были определённые технические и логистическое трудности, но к ним H2X и Sicomin были полностью готовы. Полная инфузия корпуса была выполнена за 5 часов, и на протяжении ещё 4-х часов поддерживался вакуум до момента завершения гелеобразования. Далее было выполнено постотверждение в течение 16 часов при 60°C в печи длиной 43 метра. 11-метровые «плечи» были пропитаны в виде двух половинок, которые потом были склеены по осевой линии. Дополнительные большие конструкции, включая основную палубу, вертолетную площадку 6*9 метров, рулевую рубку и длинные «рукава» шириной 5 метров и длиной 15 метров, были впоследствии присоединены к основной конструкции.

Сборка легковесной суперконструкции За инфузией и отверждением первой лодки последовала сборка 106 деталей Ocean Eagle. Понадобилось несколько недель для постройки конструкции внутри основного корпуса, включая стрингеры, балки, полы и палубы. Детали соединялись традиционным ручным формованием с использованием стекломатериалов и смолы SR 8500, а также Isobond SR 1170 для более прочного стыка в высоконагруженных участках. Для завершения всей сборки лодки понадобилось три месяца. «Вес первого и второго корпуса лодки различался всего на 5 кг, не более — впечат-

лительно для таких больших конструкций,» — комментирует Лаллеманд, H2X.

Ключевые факты • 4000 кг смолы SR 8100 понадобилось для инфузии основного корпуса • Ocean Eagle 43 может развивать скорость в 30 узлов, а также поддерживать экономичные круизные 20 узлов на расстоянии 4 828 км. • Каждая композитная конструкция тримарана весит менее 30 метрических тонн По дополнительным вопросам и подбору композитных материалов пишите на электронную почту: am@carbonstudio.ru (СПБ) boris.minaev@carbonstudio.ru (МСК) или звоните по телефону +7 (812) 363-43-77 КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Применение

Ощепков М. Ю. к.т.н., директор по науке ООО «Политермо» moschepkov@yandex.ru

Разъёмные соединения стеклопластиковых трубопроводов

В марте 2016 г. на научно-практической конференции «Актуальные вопросы стандартизации и контроля качества отечественной трубной продукции, арматуры и насосного оборудования» Союз производителей композитов рассказал о ходе разработки системы национальных стандартов, регламентирующих производство и применение стеклопластиковых труб и деталей трубопроводов. Созданный за пять лет комплекс ГОСТов «Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных волокном» заложил прочные нормы деятельности стремительно растущей композитной отрасли. Введены в действие основополагающие стандарты [1–2], утверждены технические условия изготовления композитных труб, регламентированы методы их испытаний и контроля качества.

Применение Насколько герметичны герметичные соединения? Всего разработано 39 проектов стандартов и 7 сводов правил (рисунок 1). Данная система нормативной документации охватывает широкий круг требований к композитным трубопроводам для водоснабжения, водоотведения, дренажа и канализации, то есть решает актуальные задачи, стоящие перед трубостроителями, успешно освоившими указанные направления деятельности. Однако возможности применения композитов гораздо шире, и развитие перспективных рынков коррозионностойких труб для химической промышленности, труб высокого давления для транспорта жидких и газообразных углеводородов, иных агрессивных газов и паров требует дальнейшего расширения нормативной базы, поскольку здесь предъявляются существенно более жёсткие требования к надёжности оборудования и герметичности соединений. «Союзкомпозит» действует и в этом направлении: введены в действие технические условия на трубы и фитинги для внутрипромысловых трубопроводов [3], на химостойкие композиты для ремонта и футеровки технологических трубопроводов. Настоящий обзор посвящён неотъемлемому элементу трубопроводных систем — разъёмным соединениям, и сосредоточен преимущественно на вопросах, ждущих решения от разработчиков стандартов. Важность проблемы адаптации многочисленных нормативных требований, наработанных в разных отраслях промышленности, к композитным трубопроводам объясняется разнообразием конструкций и классов герметичности соединений, а также массовостью их применения, из-за которой около 90% утечек и эмиссии рабочих сред в атмосферу приходится именно на неподвижные разъёмные соединения [4]. Так почему же их называют герметичными? Строго говоря, абсолютная непроницаемость разъёмных соединений недостижима, и в качестве

Основополагающие стандарты (терминология, классификация и т.д.)

условного её критерия служит нагрузка на уплотняющих поверхностях, по достижении которой, при заданном давлении рабочей среды, прибор перестаёт регистрировать протечку. Удельное давление на уплотнение, соответствующее прекращению протечки, именуется давлением обжатия [5]. Естественно, определённая подобным образом степень герметичности зависит от чувствительности измерительного оборудования, и поэтому находит применение более строгий способ ранжирования герметичности, основанный на измерении величины протечки в предположении, что минимальное её значение превышает порог чувствительности регистрирующего прибора. Последнее обстоятельство имеет существенное значение не только для оценки точности полученных результатов, но и приемлемости их для практических целей [6]. Таким образом, герметичность соединений — это их способность обеспечивать допустимую величину утечки, определяемую из условий нормальной работы различных систем и оборудования, безопасности людей, охраны окружающей среды [7]. Разумеется, понятие герметичности применимо не только для разъёмных, но и для бандажных, неразъёмных муфтовых или резьбоклеевых соединений, равно как для самих стеклопластиковых труб, поскольку микротрещины в клеевых швах и в матрице полимерного композита служат источником утечки транспортируемой среды, что особенно проявляется под высокой нагрузкой [8]. Допустимая величина утечки может различаться на много порядков. Например, принятый в химическом машиностроении отраслевой стандарт [9] делит соединения на пять классов герметичности, характеризуемых величиной протечки воздуха при разнице давлений в 0,1 МПа. Первому (высшему) классу соответствует течь от 2∙10-2 до 0,2 см3/год, а пятому — от 2∙103 до 4∙105 см3/год. Параллельно для измерения величины протечки используется принятая в вакуумной технике внесистемная единица расхода м3∙Па/с (Вт), а её количественное значение определяется различными способами — в гелие-

Стандарты на методы испытаний исходных материалов и полуфабрикатов

Стандарты, регламентирующие требования к исходным материалам

Стандарты, регламентирующие требования к полуфабрикатам

Стандарты на методы испытаний изделий и конструкций из композитов

Стандарты технических условий, регламентирующие требования к изделиям и конструкциям из композитов по функциональному назначению и области применения

Своды правил на применение изделий из композитов

Рисунок 1. Система нормативных технических документов Союза производителей композитов

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Применение Таблица 1. Классы герметичности по EN 13555 Класс герметичности

Допустимая утечка, мг/(с∙м)

L1,0

1,0

L0,1

0,1

L0,01

0,01

вой камере, галогенным щупом, люминесцентно-гидравлическим или пузырьковым методом и другими. В машиностроении широко применяются различные манометрические способы испытаний на герметичность, а в особых случаях используется массспектроскопия или радиоактивные газовые изотопы [10]. Ориентировочные границы применимости разных методов испытаний разъёмных соединений трубопроводов на герметичность и общие требования к их проведению устанавливает ГОСТ [11]. Методы количественного определения герметичности наиболее детально разработаны для фланцевых соединений, но и здесь, вследствие широчайшего разнообразия конструкций и материалов уплотнений, отсутствует единая система стандартизации. Так, действующий в химической и нефтеперерабатывающей промышленности ГОСТ [12] регламентирует расчёт усилия смятия прокладки, обеспечивающее герметичность соединения, то есть предполагает достижение полного отсутствия протечки, а не оценку её величины. Подобный метод издавна был принят в ASME, чьи стандарты герметичности фланцев предусматривают обеспечение потребного давления обжатия (именуемого «фактор у») и заданного прокладочного коэффициента — «фактора m», показывающего, во сколько раз механическое давление фланцев на прокладку выше давления рабочей среды, при котором происходит разгерметизация соединения. Серия статей [13–15] рассказывает об эволюции стандартов герметичности фланцевых соединений, принятых в разных странах. Наиболее современный метод представлен в EN 13555, где для классов герметичности применяется логарифмическая шкала (таблица 1). Указанная в таблице наибольшая допустимая утечка определяется гелиевым методом и выражается в расходе газа, приходящегося на единицу длины периметра прокладки. Испытания проводятся при давлении гелия в соединяемой полости 4 МПа (или 1 МПа), причём в циклах нагрузки и разгрузки устанавливаются различные значения давления на прокладку Qmin(L) и Qsmin(L), обеспечивающие заданный класс герметичности. Величина Qmin(L) соответствует такому давлению обжатия, когда при увеличении нагрузки прокладка заполняет неровности соединения и достигается требуемый класс герметичности. Значение Qsmin(L) находится при последующем снижении нагрузки и показывает, в каком диапазоне нагрузок прокладка поддерживает герметичность требуемого класса. Пример графического представления результатов подобных испытаний показан на рисунке 2. Достоинством данного метода является то, что бла-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Рисунок 2. Испытания соединения на герметичность по EN 13555

годаря количественным измерениям протечки он предоставляет возможность обоснованного сравнения фланцевых соединений различного типа, выбора оптимальной конструкции и материала уплотнения. Однако самоуплотняющиеся соединения, широко применяющихся в стеклопластиковых трубопроводах, ещё ждут разработки количественного метода определения степени герметичности.

Муфтовые и раструбные соединения Муфтовые (рисунок 3-а) и раструбные (рисунок 3б) соединения превосходно себя зарекомендовали в композитных трубопроводах, применяемых для водоснабжения и канализации, поскольку при минимальной материалоёмкости обеспечивают быструю и надёжную стыковку труб большого диаметра, допускают их некоторые перекосы, несоосности и взаимные подвижки, неизбежно возникающие в процессе эксплуатации. Важным преимуществом данных соединений является цельность структуры трубы и соединительных участков, которые нуждаются лишь в механообработке, а не в отдельном изготовлении с последующей склейкой или приформовкой. За герметичность соединений отвечают самоуплотняющиеся кольца, расположенные в пазах точного размера и контактирующие с калиброванным участком сопрягающейся детали. Давление обжатия в данных соединениях невелико, но достаточно для обеспечения герметичности при работе под вакуумом, а давление рабочей среды дополнительно распирает уплотнение в зазоре, увеличивая натяг. Обычно для уплотнений применяется EPDM — этилен-пропилендиеновый синтетический каучук, сохраняющий упругость в течение всего срока эксплуатации, который для трубопроводов систем водоснабжения составляет 50 лет [16].

Рисунок 3. Муфтовые и раструбные соединения.

Применение

Рисунок 4. Раструбное соединение с фиксатором.

Согласно ГОСТу [2] муфты с кольцевыми уплотнениями полагается испытывать на герметичность под номинальным давлением PN, причём в качестве имитатора труб используются короткие стальные оправки, качество поверхности, размеры и поля допусков которых, очевидно, должны отвечать требованиям к калиброванным участкам композитной трубы. Узел считается герметичным, если в течение 5 минут выдержки под давлением оно не упадёт более чем на 0,05%, не будут визуально обнаружены трещины, просачивание воды на поверхность и подтекание из-под уплотнений. Более жёстким испытаниям муфтовые и раструбные соединения, не имеющие фиксатора, который предотвращает осевое смещение деталей, подвергаются совместно с трубами по стандарту [17], где эти соединения неудачно названы «подвижными» (в уплотнительной технике так именуются сальники валов и штоков арматуры, торцовые кольца насосов и т.п.) При испытаниях проверяется герметичность соединения, имеющего заданное осевое смещение («вырыв») и нарушения соосности труб (рисунок 3-в). Испытания проводятся под статическим давлением воды 1,5PN и 2PN, а также при циклическом его изменении от атмосферного до 1,5PN. Соединение признаётся герметичным, если после серии испытаний отсутствует видимая течь. Выпускаются также раструбные соединения с дополнительным пазом, куда через отверстие в стенке трубы после сборки вводится гибкий фиксатор. Перед сборкой поверхности уплотнения тщательно очищаются и на них наносится монтажная смазка, облегчающая скольжение деталей при обжатых кольцах. Трубы стягиваются с помощью такелажных приспособлений и мягких ленточных зажимов, предотвращающих появление опасных контактных напряжений на композитной стенке (рисунок 4). Канализационные трубы большого диаметра допускается заталкивать в раструб нажимом экскаваторного ковша через деревянные прокладки с противоположного торца. Хотя наличие фиксатора в большинстве случаев повышает надёжность соединения, устраняя возможность утечки вследствие недопустимого вырыва, в канавке фиксатора при повышенных нагрузках могут возникать трещины [18]. Это указывает на необходимость расчёта и компенсации осевых

смещений при проектировании трубопровода как с подвижными, так и с зафиксированными соединениями. Стойкие к растяжению соединения с эластомерным уплотнительным кольцом испытываются на прочность и герметичность по ГОСТ [19]. Конструкция самоуплотняющихся муфтовых соединений оказалась настолько удачной, что они нашли применение во внутрипромысловых композитных трубопроводах для транспортировки нефти, попутного газа и газового конденсата под давлением до 4 МПа [3], а также в полевых мобильных нефтепродуктопроводах, где успешно конкурируют с быстроразъёмными соединениями иных типов. Каждое раструбно-ниппельное соединение внутрипромысловых труб подвергается испытанию на прочность и герметичность под давлением 1,5 PN, а выборочно – под давлением 4 PN. Часть изделий из партии испытывается под нагрузкой всплытия, для чего пара труб подвешивается за узел соединения, заполняется водой и дважды нагружается давлением 2,5 PN. Проводятся также испытания соединений на герметичность при воздействии циклического изгиба, на стойкость к коррозионной среде, на разрушающее давление и др. Комплекс испытаний [3] гарантирует надёжную работу композитных трубопроводов в суровых условиях нефтепромыслов. Ценный опыт эксплуатации внутрипромысловых композитных трубопроводов показывает, что муфтовые и раструбные соединения имеют большие перспективы в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, однако их широкое внедрение требует совершенствования нормативной базы, особенно для стеклопластиковых газопроводов, транспортирующих горючие, токсичные и агрессивные летучие продукты. Одной заменой материала прокладки проблему герметичности разъёмных соединений тут не решить. Следует учитывать, что проверить на герметичность объект, работающий под давлением газовой среды, жидкостью практически невозможно [6], однако даже не имеющий аналогов в ISO стандарт ASTM на армированные эпоксидные трубы и фитинги для газопроводов [20] не предусматривает пневматических испытаний на герметичность, отсылая к отраслевым нормам промышленной безопасности. Действительно, в данных отраслях широко используются пневматические испытания оборудования и трубопроводов методом замера падения давления воздуха или азота с последующим пересчётом на рабочий газ. По результатам испытаний находится коэффициент герметичности, соответствующий величине падения давления в единицу времени, который затем сравнивается с нормативным значением [21]. Пример расчёта допустимого падения давления при опрессовке соединений сжатым воздухом представлен в ГОСТ [11]. Подобный метод, особенно если выразить найденную протечку газа в единицах массы и отнести её к периметру уплотнительного кольца (а ещё лучше — к номинальному диаметру трубы!), может послужить удобным приближением к EN 13555 для количественной КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Применение

Рисунок 5. Коническое резьбовое соединение композитных труб.

оценки степени герметичности самоуплотняющихся разъёмных соединений композитных труб. Если принять меры к сокращению заполненного газом объёма и его термостатированию, то метод не должен столкнуться с непреодолимыми метрологическими сложностями.

Резьбовые соединения Хотя резьба стеклопластиковых фитингов выглядит как трубная (рисунок 5-а), размеры её не совпадают с ГОСТ [22]. Резьбовые соединения композитных труб были разработаны в США группой представителей трубных и нефтяных компаний в 1959 г., и стандарт [23] на соединения и методы их испытаний оказался первым в области композитного трубостроения, принятым ASTM в качестве национального [24]. Стандарт перекрывает широкий ряд размеров — от 1½ до 20” включительно, с целью увеличения сдвиговой прочности шаг резьбы увеличен до 8 ниток на 1”, а угол профиля — до 60° (рисунок 5-б). Такая же резьба принята в ГОСТ [25] на трубы диаметром от 50 до 200 мм, предназначенные для транспортирования нефтепродуктов, газового конденсата и химических реагентов, для обсадных колонн, а также для водоснабжения. Соединения должны сохранять герметичность при температуре рабочей среды до плюс 110°С и давлении от 3,5 до 27,6 МПа (трубы диаметром свыше 100 мм рассчитаны на меньшее PN). Выпускаются также насосно-компрессорные стеклопластиковые трубы под цилиндрическое резьбовое соединение с уплотнительными кольцами по ГОСТ [26], обеспечивающее их стыковку с металлическими фитингами трубопроводных систем. Важным условием обеспечения герметичности является правильная затяжка конической резьбы. Операция должна выполняться с помощью ленточных или цепных ключей; применение обычных трубных ключей не допускается из-за риска повреждения композитной стенки трубы. Для проверки натяга и соответствия размеров резьбы

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

стандарту служат калибры. При необходимости для уплотнения резьбы могут применяться трубные компаунды или анаэробные герметики, предотвращающие утечку независимо от величины натяга. Согласно требованиям [25], соединения вначале подвергаются статическим прочностным гидравлическим испытаниям по ГОСТ [27] под давлением не менее 1,5PN. Продолжительность выдержки составляет от 120 до 600 с, а при квалификационных испытаниях — 24 ч. Образцы считаются прошедшими испытания, если не возникли трещины, сопровождающиеся постепенным падением давления, либо разрывы с резким падением давления. Затем насосно-компрессорные и обсадные трубы испытываются на герметичность при совместном действии постоянного внутреннего давления 1,5PN и внешней нагрузки. Согласно п. 9.8 [25] данная нагрузка должна действовать перпендикулярно оси, но в таблице 18 она называется осевой и рассчитывается на глубину погружения обсадной трубы 3000 м. Метод нагружения в [25] не описан, указано только, что в ходе и после испытаний сборные узлы не должны иметь протечек или трещин. По-видимому, стандарт в этом разделе требует доработки, причём желательно не только конкретизировать методику испытаний, но и увеличить их объём. Последнее связано с тем, что соединения из композиционных материалов могут быть подвержены усталостной деградации, приводящей к накоплению микротрещин и снижению степени герметичности в ходе эксплуатации. Если циклические нагрузки представляют опасность для архинадёжных бандажных соединений [28], то тем более — для находящихся под натягом резьб с нарушенной при нарезании структурой композита! На рисунке 5-в, заимствованном из работы [29], показаны возможные пути утечки продукта через резьбовое соединение: 1 — барьерный слой, 2 — резьба, 3 — протечка через микротрещины стенки, 4 — протечка сквозь стенку вследствие растрескивания резьбы, 5 — протечка вдоль волокон с торца трубы, 6 — протечка вдоль витков резьбы. Появление данных протечек мо-

Применение прокладкой и фланцем, предотвращающей смещение уплотнения под воздействием давления среды (рисунок 6-а). Снижение нагрузки ниже допустимого значения может привести не только к уменьшению степени герметичности соединения, но и к выдавливанию и разрыву прокладки (рисунок 6-б), то есть к серьёзной аварии. Запас «фактора m» необходим и потому, что сжимающее давление распределено по поверхности прокладки неравномерно (на рисунке 6в представлен пример для соединения с четырьмя шпильками). Методы расчёта прочности фланцевых соединений и условий длительного обеспечения их герметичности, давно разработанные и стандартизованные в разных отраслях промышленности и энергетики [5, 12], постоянно развиваются и совершенствуются благодаря появлению новых материалов — в частности, композиционных. Однако основные задачи, стоящие перед технологом, остаются прежними: выбор типа фланца, материала и толщины прокладки, момента затяжки резьбы.

Типы и строение композитных фланцев Рисунок 6. Нагрузки на прокладку [33] и распределение давления на её поверхности [34].

жет быть особенно опасным для находящихся под воздействием вибраций газопроводов компрессорных станций. Подобные резьбовые соединения желательно испытывать не только под статической нагрузкой, но и проверять до потери герметичности на вибростенде, как это предусматривает ГОСТ [30]. Герметичность резьбовых соединений стеклопластиковых трубопроводов для транспортировки опасных жидкостей также желательно испытывать на внутреннее пульсирующее давление по данному стандарту, который в свою очередь требует адаптации к особенностям композиционных материалов. Даже напорные канализационные трубы на основе полиэфирных смол испытываются на устойчивость к колебаниям внутреннего давления в диапазоне от 0,75PN до 1,25PN [19], а ответственные композитные резьбовые соединения и подавно нуждаются в более строгой проверке.

Фланцевые соединения Конструкции уплотнительных поверхностей фланцев по ГОСТ [31] отличаются разнообразием, благодаря чему в самом широком диапазоне условий эксплуатации достигается потребная герметичность соединений. Так, например, давление обжатия прокладки может меняться от десятков кПа для эластомерных плоских прокладок до сотен МПа для колец овального сечения из нержавеющей стали, а прокладочный коэффициент m — от 0,5 до 6,5 соответственно [12, 32]. Большой запас осевой сжимающей нагрузки требуется как для обжатия прокладки до потребной степени герметичности, так и для создания достаточной силы трения между

Полимерные композиционные материалы, применяемые в трубопроводах, выдерживают сравнительно малые контактные и срезающие напряжения, а чрезмерный изгиб соединений чреват межслоевым растрескиванием ламината. Вкупе с невысокой температурной стойкостью стеклопластиков данные факторы ограничивают допустимые типы соединения преимущественно круглыми плоскими фланцами и фланцами исполнения 1 по ГОСТ [35]. ГОСТ [2] допускает применение двух видов подобных соединений: свободный фланец с накидным кольцом (рисунок 7-а) и фиксированный фланец (рисунок 7-б), выполняемый вместе с патрубком. Данный стандарт допускает различные технологии изготовления фланцев, а поскольку структура композиционного материала имеет решающее значение для обеспечения прочности элементов соединения, то строение фланца непременно следует учитывать при выборе подходящей модели. Фланцы с патрубком требуют трудоёмкой ручной выкладки стеклохолста и потому дороги, но обладают наивысшей статической и усталостной прочностью, устойчивы

Рисунок 7. Типы композитных фланцев.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Применение

Рисунок 8. Фланцы, прессованные по технологии RTM (а) и из препрега SMC (б).

к растрескиванию в области шейки [36]. Крепёжные отверстия в таких фланцах обычно выполняются сверлением, дабы избежать снижающего прочность скопления связующего, нередко возникающего при их формовании. Фланцы с хаотичным армированием, выпускаемые по высокопродуктивной и малоотходной технологии горячего прессования, более дёшевы. При этом они не имеют пустот, обладают стабильной химической стойкостью и достаточно высокой прочностью. Иногда их изготавливают с коротким отрезком трубы под склейку. Прессованные по технологии RTM и из препрега SMC коррозионностойкие фланцы (рисунок 8), которые давно успешно применяются за рубежом [36–37], вполне заслуживают признания промышленности и упоминания в ГОСТе. Заслуживает также изучения возможность прессования из химостойких премиксов BMC разъёмных полуфланцев и ниппелей для соединений малого прохода и высокого давления по ГОСТ [38]. Хотя накидное кольцо свободного фланца часто выполняют стальным, кольца из химостойкого композита, полученные намоткой стеклянного жгута между прессованными матами, с успехом заменяют нержавеющие. Весьма перспективны комбинированные фланцевые кольца из препрега SMC, дополнительно армированные стеклохолстом непосредственно в процессе прессования. Немаловажно, что прессование при необходимости позволяет придать уплотнительной поверхности фланца невысокий концентрический рельеф, способствующий лучшему обжатию и удержанию мягкой прокладки. Выпуск подобных комплектующих, способных существенно сократить стоимость композитных фланцевых соединений, выгоден только в крупной серии, поэтому возможности их производства тесно связаны с широким внедрением композитов в хи-

мическую промышленность. Не меньшую важность, чем строение композитного фланца, имеет способ его стыковки с трубой. ГОСТ [19] для установки фланцевых переходников канализационных труб рекомендует применять бандажное соединение, а безнапорные отводы меньшего диаметра приформовывать с помощью седловидных насадок. ГОСТ [2] допускает три возможных вида соединения: муфтовое клеевое, ламинированное бандажное и разъёмное с помощью ремонтного хомута. В [39] представлены результаты сравнения трёх вариантов адгезионного соединения фланцевого буртика с композитной трубой и бандажного присоединения к ней фиксированного фланца с патрубком. Ламинированный бандаж показал наиболее высокую стойкость к растягивающим, изгибающим и ветровым нагрузкам, а также к сложному нагружению при тепловом расширении трубопровода. Вместе с тем отмечается, что клеевые соединения более дёшевы, а по технологичности существенно превосходят ручное ламинирование, особенно в полевых условиях. Разработано множество модификаций муфтовых клеевых соединений, обеспечивающих быструю и надёжную стыковку фланцевых патрубков с трубой (например, [29]), показана их пригодность для трубопроводов высокого давления [40]. Особый случай представляют трубопроводы с термопластичным лейнером, применяющиеся для транспортировки особо агрессивных сред. Плоский фланец таких трубопроводов также плакирован по всей площади полимером, и при стыковке с трубой вначале выполняется сварка лейнера, а затем накладывается бандаж (рисунок 7-в). Особняком также стоят соединения двойных композитных трубопроводов для опасных продуктов и промышленных стоков. Внутренняя напорная труба в таких системах заключена в лёгкую стеклопластиковую оболочку, а в зазоре располагаются сигнализаторы утечки продукта. Клеевые или резьбовые фитинги напорной трубы дополнительно помещаются в химостойкий контейнер, имеющий фланцевый разъём (рисунок 9). Подобные контейнеры изготавливаются по методу RTM либо контактным формованием, соответствуют DN от 75 до 400 мм и подвергаются пневматическим испытаниям под давлением от 100 до 30 кПа соответственно [41].

Рисунок 9. Стеклопластиковые контейнеры для фитингов двойных трубопроводов [41].

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Применение

Рисунок 10. Применимость прокладок из растянутого фторопласта для композитных фланцев [44].

Материал и толщина прокладки Для подключения композитных трубопроводов к стальным фланцам резервуаров и арматуры размеры прокладок должны соответствовать ГОСТ [4243]. ГОСТ [2] нормирует размеры и характеристики только уплотнительных колец и упоров муфтовых соединений, а требования к плоским прокладкам, моментам затяжки фланцев и предельным отклонениям уплотнительных поверхностей должны указываться в технических условиях производителя. Герметизация стеклопластиковых фланцев в системах водоснабжения обычно выполняется с помощью прокладок из листовой резины, для нефтепродуктов и многих растворителей годятся плоские полиуретановые прокладки с твёрдостью по Шору порядка 60–70А, для агрессивных продуктов с успехом применяются ленты из растянутого (экспандированного) фторопласта, а при повышенных температурах — ленты из терморасширенного графита. При выборе материала прокладки следует руководствоваться не только его химической стойкостью и способностью заполнить неровности и компенсировать перекосы уплотнительных поверхностей, но и отсутствием ползучести, которая особо опасна при низких значениях давления обжатия и прокладочного коэффициента m, характерных для композитных фланцев. Давление обжатия различных материалов, приведённое в ГОСТ [12], составляет 2 МПа для резиновых прокладок, 4 МПа — для прокладок из терморасширенного графита и 10 МПа — для фторопласта-4 толщиной 1–3 мм. Поскольку предел прочности на сжатие полиэфирных стеклопластиков редко превышает 200 МПа, то для них желательней применять не листовой, а мягкий растянутый фторопласт. Плоские прокладки и ленты из данного материала предназначены для гладких фланцев, работающих под давлением до 4 МПа, имеют давление обжатия около 10 МПа и требуют «фактор m» порядка 1,5–2,5 [44]. Высокое потребное давление на прокладку ограничивает возможность использования растянутого фторопласта с обычными композитными фланцами номинальным давлением до 1 МПа (рисунок 10), но применение высокопрочных стеклопластиков горячего прессования способно поднять возможное значение PN до 1,6–2,5 МПа, поскольку материал прокладки это позволяет.

Остальные указанные в ГОСТ [12] значения «фактора у» мягких материалов находятся в допустимом для композитов диапазоне и много меньше предельного давления на прокладку, которое, например, для резины составляет около 20 МПа, а для терморасширенного графита превышает 100 МПа. Важное значение для длительного сохранения потребной степени герметичности фланцевого соединения имеет толщина прокладки. Общим правилом здесь является выбор прокладки минимально возможной толщины, поскольку в данном случае минимальна площадь внутреннего торца, нагруженного давлением среды (рисунок 6). Это даёт следующие преимущества: • повышенную стойкость к выдавливанию; • лучшую стойкость к температурным циклам; • меньшую утечку; • меньшую сжимаемость и возможность приложить более высокую нагрузку сжатия; • меньшую неравномерность распределения давления по площади; • наконец, меньшую стоимость прокладки [45]. Впрочем, очевидно, что податливые прокладки большей толщины лучше заполняют неровности поверхностей и компенсируют перекосы фланцев, а с учётом прочностных ограничений и большого диаметра композитных соединений разумным будет выбор минимально допустимой толщины порядка 3 мм, а не 1-1,5 мм, как рекомендовано в [45] для стальных фланцев с выступом. Для сравнения: принятый для стальных фланцев ГОСТ [42] устанавливает толщину прокладок из фторопласта-4 и прокладочной ленты от 1 мм для DN 10-32 до 3 мм для DN 350-500. В соединениях трубопроводов высокого давления применение тонких прокладок особо желательно. Перспективным решением, позволяющим минимизировать толщину, не перегружая композитные фланцы чрезмерной затяжкой, может стать применение жидких полимеризующихся герметиков с целью создания уплотнения [46], однако для принятия этой технологии в качестве стандартной требуется большой объём исследований и длительные опытно-промышленные испытания. Традиционно же в соединениях высокого давления применяются фланцы типа шип паз, создающие КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Применение весьма высокие контактные напряжения на уплотнительных поверхностях. Поскольку изготовление узкого выступа на плоскости композитного фланца проблематично, то выполняются только канавки для упругих кольцевых прокладок прямоугольного, круглого либо линзовидного сечения. В российских стандартах пока отсутствуют требования к уплотнениям композитных фланцев подобного типа, и разработка таких нормативов важна для широкого применения стеклопластиковых труб в газонефтепроводах и в химическом производстве, где особо востребована их коррозионная стойкость [36].

Момент затяжки гаек Итак, плоские композитные фланцы создают низкое давление на прокладку, которое обычно не более, чем на порядок превышает номинальное PN. При этом болты должны воспринимать усилия не только от стягивания фланцев, но и от давления рабочей среды, действия внешних сил, изгибающих моментов и температурных деформаций, а прокладка — сохранять герметичность как при номинальном, так и при испытательном давлении. По данной причине контроль момента затяжки гаек стеклопластикового соединения выполняется весьма тщательно, и производители фланцев указывают допустимый его диапазон в технической документации. Для примера на рисунке 11 графически представлены допускаемые диапазоны момента на ключе для плоских фланцев фирмы Fiberbond [47] и для наглядности выполнена линейная аппроксимация средних значений, а в таблице 2 приведены требования АО «АЗНТ» [48]. В обоих случаях данные указаны для сухой резьбы; в случае применения смазки согласно ГОСТ [12] величина момента снижается на 25%. Сравнение показывает, что при DN до 700 мм фланцы АЗНТ требуют примерно вдвое меньшего момента затяжки, нежели Fiberbond, хотя и рассчитаны на большее давление. Судя по руководствам [47–48], разница объяснятся тем, что АЗНТ применяет прокладки по ГОСТ [42], тогда как Fiberbond — прокладки увеличенного диаметра в полный размер фланцев, с отверстиями под крепёж. Данный пример подтверждает необходимость разработки технических условий на стеклопластиковые фланцы с учётом размеров и свойств прокладок, поскольку на прокладке с чрезмерно широким полем уплотнения может не достигаться необходимое контактное давление [49]. Уменьшение наружного диаметра прокладки обеспечивает её обжатие при меньшей нагрузке и сокращает опасные сминающие напряжения в районе крепёжных отверстий фланца. Решение задачи расчёта момента затяжки фланцевых соединений и подбора оптимальной прокладки облегчают компьютерные программы — такие, как KLINGERexpert или «Новомет». Помимо величины момента на ключе, для обеспечения герметичности большое значение имеет

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Рисунок 11. Момент затяжки шпилек композитного фланца с плоской резиновой прокладкой (PN = 1 МПа) [47]. Таблица 2. Рекомендуемые моменты затяжки шпилек стеклопластиковых фланцев [48]. Класс герметичности

Момент затяжки, Н∙м PN 1,6 МПа

PN 3,2 МПа

25–300

350–600

100

200

700–800

300

—

900–1200

400

—

режим затяжки шпилек, число которых в соединениях большого прохода достигает нескольких десятков. Хотя порядок их затяжки должен быть определён техническими условиями, при установке мягких прокладок велик риск получить сильную неравномерность нагрузки по окружности фланца. По данной причине рекомендуется осуществлять одновременную затяжку минимум четырёх шпилек за один шаг и применять в процессе сборки соединения осевые ограничители сжатия [49–50]. Согласно ГОСТ [19] фланцевые соединения композитных труб подвергаются гидравлическим испытаниям на стойкость к изгибу и внутреннему давлению при 1,5PN и 2PN, на циклические колебания давления от атмосферного до 1,5PN и кратковременной опрессовке под давлением 2,5-3PN. Проводятся также пневматические манометрические испытания на герметичность под вакуумом до 0,08 МПа. Подобный объём испытаний предусматривает и ГОСТ [51], где подробно описаны методы проведения испытаний на стойкость соединений к давлению при одновременном воздействии осевой нагрузки или изгиба, а также прочностных испытаний композитных фланцев на стойкость к моменту затяжки болта. В целом нынешние испытания объединяют проверку механической прочности и герметичности фланцевого соединения, критерием работоспособности которого служит видимое отсутствие повреждений или течи. Для применения композитных фланцев в составе магистральных и технологических трубопроводов, подвергаемых

Применение

Рисунок 12. Стеклопластиковый хомут и бугельное быстроразъёмное соединение [52]

Рисунок 13. Хомуты для труб большого диаметра: 1 — труба, 2 — кольцо круглого сечения, 3 — фасонное кольцо, 4 — канавка под уплотнение, 5 — посадочный бурт, 6 — уплотнительные пластины, 7 — стяжные фланцы, 8 — крепёж [53]

опрессовкам по ГОСТ [11] и подобным проверкам, целесообразно применять методы пневматических испытаний с количественным определением степени герметичности соединения.

Хомуты и бугели Как видим, перенос традиционных, тщательно отработанных и всесторонне стандартизованных конструкторско-технологических решений для стальных резьбовых и фланцевых соединений в мир полимерных композитов влечёт ряд проблем. Сравнительно с самоуплотняющимися муфтами соединения оказываются громоздкими, требуют приформовки патрубков, изготовления резьб с нехарактерной для композитов точностью, а фланцы к тому же — большого числа крепёжных деталей, тщательного контроля при сборке с мягкими прокладками и регулярного обслуживания в процессе эксплуатации. Хорошо известно, что механическое повторение в композиционных материалах стальных конструкций представляет типичную ошибку проектировщика, и данные примеры только подтверждают это общее правило. Как же достигнуть потребной в нефтяной и химической промышленности высокой герметичности и безотказности разъёмных соединений композитных трубопроводов? Оказывается, давно известны соединения, сочетающие удобство муфт и герметичность фланцев. О них и пойдёт речь в последнем разделе. Во многих случаях резьбовое или фланцевое соединение с успехом может быть заменено металлическим или стеклопластиковым хомутом. На-

пример, НПП «Алтик» выпускает хомут собственной конструкции, который, подобно бугелю, стягивает невысокие скошенные буртики у труб для дегазации угольных шахт (рисунок 12-а). Газонепроницаемость стыка обеспечивает расположенная в торцовом пазе упругая прокладка, благодаря малой площади которой при стяжке хомута достигается высокое давление обжатия. В комплекте с партией труб поставляется монтажный разжимной ключ (рисунок 12-б). В стеклопластиковых трубах для гидромониторов, работающих под давлением до 16 МПа, устанавливаются стандартные бугельные быстроразъёмные соединения, имеющие аналогичные уплотнения (рисунок 12-в). Ремонтные хомуты, применение которых для стеклопластиковых труб предусматривает ГОСТ [2], вполне могут служить для стационарного соединения труб большого диаметра, особенно в тех случаях, когда необходимость осевой подвижки, выполняемой при сборке муфт и раструбов, вызывает затруднения в ходе монтажа (и, что не менее важно, демонтажа!) трубопровода. Подобные соединения выпускает, например, фирма Victaulic. Показанные сверху на рисунке 13 соединения типа 230, нестойкие к растяжению, пригодны для стыковки стальных, полимерных и стеклопластиковых труб и выдерживают давление от 1,4 до 2,8 МПа в зависимости от диаметра и исполнения [53]. Типоразмеры хомутов перекрывают диапазон DN от 200 до 3600 и обеспечивают их пригодность почти для всей номенклатуры стеклопластиковых труб по ГОСТ [19] (таблица 3). Специально предназначенные для низконапорных композитных труб похожие соединения типа 229S выдерживают давление 170 кПа. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Применение Таблица 3. Пригодность соединений типа 230 для стеклопластиковых труб. Dn, мм

Наружный диаметр стеклопластиковой трубы по ГОСТ Р ИСО 10467-2013, мм

Диапазон диаметров труб для соединения Victaulic типа 230, мм

200

—

177,8–225,6 228,6–276,4

250

—

300

310–1,0

+1,0

279,4–327,2

350

+1,0 –1,2

330,0–378,0

+1,0 –1,4

381,0–428,8

400 450

361

412

+1,0 –1,6

431,8–479,6

+1,0 –1,8

482,6–555,8

463

500

514

600

616–2,0

+1,0

558,8–682,8

700

+1,0 –2,2

—

718

750

—

800

820–2,4

900

924–2,6

+1,0

+2,0 –2,6

1000

1026

1050

—

1200

1229–2,6

+2,0

1350

—

1400

1434–2,8

1600

1638–2,8

1650

—

1800

1842–3,0

1950

—

2000

2046–3,0

2100

—

+2,0

838,2–987,6 990,6–1140,0 1143–1292,4 1295,4–1444,8

+2,0

+3,0

1600,2–1749,6 1752,6–1902,0 1905–2054,4 2057,4–2206,8

+2,0 –3,2

2200

2250

—

2400

2453–3,4

2600

+2,0 –3,6

+2,0

2658

2209,8–2359,2 2362,2–2587,8

2700

—

2800

2861–3,8

2590,8–2892,6

3000

3066–4,0

3200

3270

+2,0 –4,2

3400

3474–4,4

3600

3678–4,6

3800

3882–4,8

+2,0

—

4000

+2,0 –5,0

—

+2,0

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

2895,6–3197,4

3200,4–3810,0

+2,0

4086

Выпускается также ряд стойких к растяжению подобных соединений (рисунок 13, внизу). Они предназначены для труб из углеродистой и нержавеющей стали, к которым приваривается невысокое фиксирующее кольцо. Широкое применение стеклопластиковых муфт с гибким фиксатором (рисунок 4) показывает возможность использования указанных соединений с композитными трубами, имеющими неглубокий паз для пружинного фиксирующего кольца, которое, например, может быть выполнено из стеклопластика горячего прессования либо армированного термопласта. Это существенно расширит возможности применения хомутов для напорных композитных труб большого

685,8–835,2

прохода. Кольцевые уплотнения хомутов, которые изготавливаются из EPDM, силиконовой резины, изопрена, нитрила, неопрена или фторопластового эластомера, пригодны для широкого ряда химических и нефтяных продуктов, однако следует учитывать, что контакт рабочей среды с уплотнением происходит на наружной поверхности трубы, которая может не иметь барьерного слоя в структуре композита. Открыты для коррозии и торцы труб. Это указывает на необходимость применения соединительных частей, обладающих должной химической стойкостью. Для напорных стеклопластиковых труб, работающих под давлением до 1 МПа, предназначены со-

Применение

Рисунок 14. Самоуплотняющиеся бугели и стеклопластиковые соединительные части труб. Таблица 4. Применимость бугелей типа 296-А для композитных труб. Dn, мм

Наружный диаметр стеклопластиковой трубы по ГОСТ Р ИСО 10467-2013, мм min

Наружный диаметр для соединения Victaulic типа 296-А, мм

max

—

42,2

68,7

100

101

100

121

122

123,7

150

175

177

177,8

200

229

232

232,9

250

281

286

287,2

300

335

345

338,8

единения типа 296-А [54], имеющие DN от 25 до 300. Бугели изготавливаются из алюминиевого сплава, аналогичного АК7пч, а самоуплотняющиеся прокладки — из химостойких эластомеров. Стойкость соединений к осевому растяжению достигается посадкой в канавки, выполненные на соединительных частях трубы. Основным отличием данной конструкции от соединений подобного типа, предназначенных для стыковки стальных труб, является увеличенная ширина бугелей В, обеспечивающая высокий запас прочности на срез крепёжного участка композитной трубы (рисунок 14). Производитель нормирует размеры канавки и наружный диаметр посадочного патрубка, который весьма близок к наружному диаметру стеклопластиковых труб по ГОСТ [19] (таблица 4). Благодаря последнему во многих случаях концевые участки композитной трубы могут быть выполнены с незначительным утолщением для обработки под посадку бугеля. При необходимости обеспечения высокой коррозионной стойкости со-

единения (либо размещения его в произвольном месте трубы) патрубки с канавкой могут быть изготовлены отдельно (рисунок 14, справа). Соединения Victaulic принципиально отличаются от стандартных бугельных по ГОСТ [55], поскольку не нуждаются в скошенных буртиках на ниппелях, при обжатии которых создаётся осевое усилие и возникают опасные для композитов высокие контактные напряжения, и оснащены, подобно муфтам, самоуплотняющимися упругими кольцами. Данный тип соединения правильней именовать «бугельным с канавкой», либо, как часто делают, «соединением с обжимными муфтами». Быть может, нужный термин когда-нибудь появится в стандарте [1]. Сборка бугелей не требует, в противоположность фланцам, тщательного контроля. После нанесения монтажной смазки кольцо полностью сдвигается на трубу (рисунок 15-а), а при стыковке переводится в рабочее положение (рисунок 15-б). Бугели помещаются поверх кольца (рисунок 15-в), устанав-

Рисунок 15. Сборка бугелей на композитной трубе [56].

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Применение ливаются болты (рисунок 15-г) и осуществляется их поочерёдная затяжка (рисунок 15-д) до полного соприкосновения поверхностей разъёма [56]. Применение моментного ключа не требуется [57]. Бугели с плоским стыком обеспечивают соединение, по жёсткости подобное фланцевому, а бугели с косым стыком — более податливое соединение, допускающее ограниченный люфт труб. При сборке бугеля по всему периметру уплотнения равномерно создаётся давление обжатия более высокое, чем у колец в муфтовых и раструбных соединениях и, вероятно, в среднем сопоставимое с требуемым ГОСТ [12] для резиновых прокладок фланцев. При использовании колец прямоугольного сечения одно это обеспечило бы близкую к фланцевому соединению степень герметичности, но форма их такова, что стык дополнительно уплотняется под давлением рабочей среды. Вдобавок соединение не требует осевой подвижки трубы при сборке, является устойчивым к растяжению, но благодаря упругости колец допускает, подобно муфтовому, некоторые перекосы, несоосности и взаимные смещения труб. Таким образом, бугели с канавкой объединяют достоинства фланцев и муфт, но лишены их недостатков. Перечисленная комбинация свойств обеспечивает, помимо быстроты и удобства монтажа, следующие преимущества разъёмных соединений данного типа: • компенсацию температурных и механических деформаций трубопровода без появления опасных напряжений: соединения применяются в сложных технологических системах с переменным температурным режимом; • сейсмическую и ударную стойкость: соединения применяются в высотных зданиях, на особо опасных промышленных объектах, в корабельных трубопроводах; • гашение вибраций и шума: соединения применяются в насосных и компрессорных станциях (где в отличие от ламинированных и резьбовых стыков не будут склонны к усталостной деградации композита). Соединения Victaulic уже около века устанавливаются в стальных трубопроводах, где с успехом заменяют сварку, фланцы, резьбу, а с недавних пор бугели пришли на смену ламинированным бандажам в композитных трубах [58]. Выпускаются также различные стойкие к растяжению соединения для труб из термопластичных полимеров, в том числе прессованные из премикса ВМС и специально предназначенные для химически агрессивной окружающей среды (тип 171). Номенклатура соединений для стеклопластиковых труб пока сравнительно невелика и настоятельно требует расширения в область более высоких PN. Ориентировочные оценки, выполненные для соединения типа 296-А проходом DN200 и PN 1 МПа, показывают его высокую стойкость к нагрузкам, вызванным внутренним давлением и осевым растяжением. Расчёт выполнен по осесимметричной модели в изотропном приближении для стеклопла-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Рисунок 16. енка прочности соединительного участка композитной трубы.

стика с модулем упругости около 1,4 ГПа и пределом прочности на растяжение 130 МПа. Оценки показывают, что при номинальном давлении соединительный участок работает с запасом прочности порядка 20, которой сокращается примерно до 4 при давлении 5 МПа. Конструкция обеспечивает большой запас прочности и при работе на срез: напряжения в районе поверхности 2 достигают 40-50 МПа только при растягивающей трубу нагрузке 100 кН, которая много больше силы, создаваемой давлением 5 МПа на торце трубы (рисунок 16). Очевидно, усиление соединительного участка и бугеля обеспечит потребную стойкость к высокому давлению, а прочность на срез, если потребуется, можно повысить, используя прессованные из плетёных преформ патрубки. Нет оснований сомневаться в применимости данных соединений для композитных труб с PN порядка 3,2–6,3 МПа, а возможность подняться к более высоким давлениям требует изучения. О высокой герметичности самоуплотняющихся бугелей свидетельствует их пригодность для горючих и агрессивных газов и паров, однако количественное определение степени герметичности данных соединений и разработка нормативов их использования на взрывопожароопасных производствах представляет актуальную и важную задачу.

Список литературы 1. ГОСТ Р 54559-2011. Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных волокном. Термины и определения 2. ГОСТ Р 54560–2015. Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном, для водоснабжения, водоотведения, дренажа и канализации. Технические условия 3. ГОСТ Р 56277-2014. Трубы и фитинги композитные полимерные для внутрипромысловых трубопроводов. Технические условия

Применение 4. Божко Г. В. / Разъёмные герметичные соединения / Вестник ТГТУ. 2010. т. 16. № 2. с. 404–420 5. Волошин А. А., Григорьев Г. Т. / Расчет и конструирование фланцевых соединений: Справочник. 2 е изд., перераб. и доп. / Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение. 1979. 125 с. 6. Продан В. Д. / Герметичность разъемных соединений оборудования, эксплуатируемого под давлением рабочей среды / Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ». 2012. 280 с. 7. Огар П. М. / Контактные характеристики и герметичность неподвижных стыков пневмогидротопливных систем двигателей летательных аппаратов / Автореферат дисс. д.т.н. Самара. 1997. 8. Mertiny P., Gold A. /Quantification of leakage damage in high-pressure fibre-reinforced polymer composite tubular vessels // Polymer Testing. 2007. v. 26. Pp. 172-179. 9. ОСТ 26.260.14-2001. Сосуды и аппараты, работающие под давлением. Способы контроля герметичности. 10. ГОСТ 24054-80. Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытаний на герметичность. Общие требования. 11. ГОСТ 25136-82. Соединения трубопроводов. Методы испытаний на герметичность. 12. ГОСТ Р 52857.4-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность. Расчёт на прочность и герметичность фланцевых соединений. 13. Montero F. J. /Tightness in Gasketed Flanged Unions. Part 1: The Background and the Challenges // Valve World. 2012. Sept. Pp. 1-2. 14. Montero F. J. /Tightness in Gasketed Flanged Unions. Part II: New Standards for Calculation and Testing. The early attempts in the USA and Germany / Valve World. 2012. Nov. Pp. 163-164. 15. Montero F. J. / Tightness in Gasketed Flanged Unions. Part III: New Standards for Calculation and Testing. The European Standards // Valve World. 2013. Feb. Pp. 84-85. 16. СП 40-102-2000. Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования. 17. ГОСТ Р 55876-2013. Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном. Методы испытаний. Испытания на герметичность подвижных соединений. 18. Fahrer A., Gibson A.G., Tolhoek P. / A study of the failure behaviour of key-lock joints in glass fibre reinforced plastic pipework // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 1996. Vol. 27. № 6. Pp. 429-435. 19. ГОСТ Р ИСО 10467-2013. Трубопроводы из армированных стекловолокном термореактопластов на основе ненасыщенных полиэфирных смол для напорной безнапорной

канализации и дренажа. Общие технические требования. 20. ASTM D2517–06. Standard Speciﬁcation for Reinforced Epoxy Resin Gas Pressure Pipe and Fittings. 21. Нагиев Р. А., Иванов К. В., Муртазина Э. И. / Научно-технический аспект мероприятий по обеспечению герметичности оборудования в химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности / Евразийский Научный Журнал. 2015. № 9. C. 10 13. 22. ГОСТ 6211-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная коническая. 23. ASTM D1694. Standard Specification for Threads for Glass Fiber Reinforced Thermosetting Resin Pipe. 24. Sullivan D. Curran P.E. Fiberglass Pipe. Past, Present and Future // Fiberglass Tank & Pipe Institute. 2013. 25. ГОСТ Р 53201-2008. Трубы стеклопластиковые и фитинги. Технические условия. 26. ГОСТ 633-80. Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним. Технические условия. 27. ГОСТ 24157-80. Трубы из пластмасс. Метод определения стойкости при постоянном внутреннем давлении. 28. Mertiny P., Ursinus K. / A methodology for assessing fatigue degradation of joined fibrereinforced polymer composite tubes // Polymer Testing. 2007. Vol. 26. Pp. 751–760. 29. Takashi S., Toshiharu I., Pushpendra K., Shinichi T., Yoshinori N. / Screw joint parts for high pressure & low cost FRP pipes / Proceedings of International Conference and Exhibition on Reinforced Plastics. Mumbai, India. 2011. 30. ГОСТ 27456-87. Соединения трубопроводов резьбовые. Порядок испытаний на вибропрочность. 31. ГОСТ 54432-2011. Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление от PN 1 до PN 200. Конструкция, размеры и общие технические требования. 32. Gasket Handbook. A Technical Guide to Gasketing & Bolted Joints / Lamons. 2013. 33. Kasprzyk J., Sieczkowski R. / Blow out safety in ﬂange connections / Valve World. 2011. Sept. Pp. 1 2. 34. Wacker R. Primary flange forces / Valve World. 2016. March. Pp. 1-2. 35. ГОСТ 12815-80. Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0,1 до 20,0 МПа. Типы. Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей. 36. Маллинсон Дж. / Применение изделий из стеклопластика в химических производствах / М.: «Химия». 1973. 240 c. 37. Fiddes D. E., Lazarou J. / Press moulded flanges for GRP pipe systems / Composites. 1972. № 11. Pp. 254–258. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Применение 38. ГОСТ Р 50073-92. Соединения трубопроводов разъемные фланцевые. Технические условия. 39. Fiberglass reinforced plastic (FRP) piping systems: a comparison of two joining methods — the adhesive bonded joint VS the butt & strap method / EDO Specialty Plastics — Engineering Series. Oct. 2001. 40. Mertiny P., Ellyin F. / Joining of fiber-reinforced polymer tubes for high-pressure applications / Polymer Composites. 2006. Vol. 27. № 1. Pp. 99-109. 41. FiberGlass Systems. Secondary Containment Pipe and Two-Piece Fittings/ www.frpsolutions.com 42. ГОСТ 15180-86. Прокладки плоские эластичные. Основные параметры и размеры. 43. ГОСТ 28759.6-90. Прокладки из неметаллических материалов. Конструкция и размеры. Технические требования. 44. Specma seals handbook. Gasket and seals product guidelines and manuals. 2016 / 45. www.specmaseals.se 46. Rotar M. / What gasket thickness should I use in my flange system? / Valve World. 2014. Nov. Pp. 1 2. 47. Ряховский О. А., Малышева Г. В., Воробьев А. Н. / Новый способ герметизации стыка фланцев корпусов при высоком внутреннем давлении / Известия ВУЗов. Машиностроение. 2013. № 5. С. 29–33. 48. Fiberbond Recommended Flange Torques / www.fiberbond.com/docs/TorqueCharts.pdf 49. Руководящий документ по монтажу стекловолоконных трубопроводов производства АО «АЗНТ». 2012. 50. Епишов А. П. / Герметизация фланцевых соединений: кажущаяся простота. 2013. / www.sealing.su 51. РД ЭО 0198-2000. Техническое обслуживание и ремонт систем и оборудования АС. Сборка фланцевых соединений. Общие технические требования. 52. ГОСТ Р 55875-2013. Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном. Методы испытаний. Испытания болтового фланцевого соединения. 53. НПП «Алтик». / Стеклопластиковые трубы промышленного назначения. 2012. / www.altik.su 54. Victaulic Style 230 Non-Restrained Flexible Coupling 60.01. / www.victaulic.com 55. Victaulic Style 296-A Coupling for Fiberglass Reinforced Plastic Pipe / www.victaulic.com 56. ГОСТ Р 55429-2013. Соединения трубопроводов бугельные разъемные. Конструкция, размеры и общие технические условия. 57. FRP/GRP Pipe Coupling Style 296A Installation Manual / www.victaulic.com 58. Dole D. Joining FRP pipe with grooved couplings / Energy-Tech Magazine. 2014. / www.energy-tech.com 59. Raymond C. Coupling for Fiberglass: An Alternative to Curing / Power Engineering. 2013. № 9. Pp. 50–52.

Применение

Стеклянная катапульта Рекорды рождаются по-разному. Одни — связаны с новыми научными методами тренировки, другие — возникают в соперничестве выдающихся атлетов своего времени. Все это было и в прыжках с шестом. Тренеры увеличивали нагрузки, подбирали для своих подопечных особые упражнения, оттачивали каждое движение прыгунов. Лучшие шестовики мира — «тарзан» Дональд Брэгг и «летающий пастор» Боб Ричардс, наши Виктор Булатов и Ян Красовскис медленно, но неуклонно поднимали полосатую планку вверх. В конце 50-х годов она поднялась до 4 метров 80 сантиметров. И вдруг неожиданно для спортивных прорицателей за какие-нибудь 8—10 лет мировой рекорд в прыжках с шестом вырос больше чем на полметра. Если только позволительно такое сравнение, эти 50 сантиметров сопоставимы с целой секундой в беге на стометровку. А чтобы сбросить только одну десятую секунды, спринтерам понадобилось восемь лет — рекорд держался со времени Римской олимпиады до кануна Олимпиады в Мехико. Удивительные достижения шестовиков стали возможны благодаря новому химическому материалу. В 1954 году в спортивных отчетах впервые появилось слово «фиберглас». В переводе с английского это означает «стеклянное волокно». Зарубежные спортсмены начали прыгать с шестом, сделанным из пластмассы — стеклопластика. И в первый же год рекорд подскочил на пятнадцать сантиметров. Раньше прыгуны пользовались бамбуковыми и дюралевыми шестами. Современный пластмассовый шест, сгибаясь под весом спортсмена и распрямляясь под действием упругих сил, работает, как катапульта: выбрасывает атлета вперед-вверх. В отдельные моменты прыжка стеклопластиковый шест прогибается чуть ли не на полтора метра. Конечно, ни бамбуковый, ни дюралевые шесты на это не способны. Первый просто-напросто сломается. А дюралевый согнется, да так и не разогнется. Стеклопластиковому снаряду такой изгиб нипочем: он, словно пружина, обретет первоначальную форму. Стеклопластиковый шест давал огромное преимущество спортсмену. Те прыгуны, которые не спешили обзаводиться новыми шестами, не могли рассчитывать на успех в крупных соревнованиях. Советским прыгунам — Н. Озолину до войны, В. Булатову и Я. Красовскису в послевоенные годы — принадлежали европейские рекорды. Но стоило нашим тренерам чуть замешкаться с освоением нового снаряда, как советские атлеты перешли на седьмое место в Европе. Когда стало ясно, что композитному шесту угото-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

www.offsport.ru www.findpatent.ru

вано большое будущее, американцы практически засекретили его технологию. Конечно, шест для прыжков не назовешь открытием века, но монополия на него сулила заокеанским прыгунам золотые медали олимпиад. Но монополия была недолгой. У нас в стране был изготовлен свой шест из стеклопластика. А некоторое время спустя технологи освоили производство композитной «катапульты», не уступающей многим зарубежным шестам. Так что же представляет собой этот капризный снаряд и почему его так трудно изготовить? Когда прыгун вынимает из чехла свой шест, то может показаться, что это самая обычная труба. Диаметр ее — около четырех сантиметров, длина — чуть меньше пяти метров. Но если, вооружившись штангенциркулем, обследовать шест повнимательней, можно обнаружить интересные подробности. Во-первых, шест скорее напоминает сигару, а не цилиндр, а во-вторых, концы этой сигары не одинаковой толщины. Правда, все эти утолщения измеряются десятыми долями миллиметра, и, конечно, невооруженным глазом их не заметишь. Такая форма шеста не случайна. Наибольшие нагрузки испытывает нижняя и средняя опорные части шеста, поэтому их делают толще. Верхняя, «стреляющая», часть должна быть более гибкой и упругой — она тоньше. Кроме того, необходимо, чтобы пружинил не весь шест, а определенная его часть. Поэтому ближе к опорному концу есть еще одно утолщение. Понятно, что каждый стеклопластиковый шест должен быть рассчитан на определенный вес спортсмена. И шесты выпускают по «весовым категориям»: на атлета весом 60—65 килограммов, 66—75 килограммов и так далее. Более того, лучшим прыгунам мира делают персональные шесты — точно по их весу и сложению. Чтобы взлететь на пятиметровую высоту, недостаточно силы и умения. Нужна еще и смелость. Прыгун доверяет себя единственной опоре — шесту. Понятно, что шест должен быть не только упругим, но и прочным. Материал, который придает ему эти свойства, — стекло, вернее, стеклоткань. И не любая ткань, а особого плетения. Другая составная часть материала шеста — синтетическая эпоксидная смола. Сама по себе она хрупкая, но в сочетании со стеклянной тканью она создает материал со свойствами, столь не похожими на свойства каждого компонента в отдельности. Но выбрать материал — это еще далеко не все. Собственно, материалы, которыми пользовались американцы, были известны. Гораздо сложнее

Применение было распутать клубок технологических хитростей. Химикам и технологам пришлось изучать научную литературу, проводить тщательные анализы материалов, ставить бесчисленные опыты. Им помогали и спортсмены. Так, чемпион СССР инженер Геннадий Близнецов был частым гостем отдела новых синтетических материалов Института спортивного и туристского инвентаря, где разрабатывали технологию «стеклянной катапульты». Вот как выглядела технология изготовления шеста пятьдесят лет назад: Прежде всего стеклоткань раскраивают. Форма «выкройки» шеста напоминает трапецию. Эта форма предусматривает все утолщения на будущем шесте. Раскроенную заготовку наматывают на барабан. А потом ткань, разматываясь, окунается в ванну с жидкой смолой, пропитывается там и накручивается на другой барабан — приемный. Теперь наступает пора ключевой операции — намотки. Пропитанную ткань нужно намотать на стальные или дюралевые трубы с гладкой зеркальной поверхностью. А чтобы готовый шест можно было снять с трубы, на нее наносят слой жировой смазки или же обматывают парафинированной бумагой — иначе очень клейкая эпоксидная смола может намертво прилипнуть к металлической поверхности. Когда полотно стеклоткани наматывают на трубу, то его непрерывно натягивают, — на шесте не должно быть ни единой морщинки. Но как тщательно ни наматывать ткань, между ее слоями могут оказаться пузырьки воздуха, да и слои могут лечь неровно. А неоднородности материала ухудшают упругость и прочность шеста: незаметная морщинка может стать причиной поломки. Но даже если шест останется цел, то высоко с ним не прыгнешь — незначительные, казалось бы, дефекты обязательно «украдут» у спортсмена несколько десятков сантиметров высоты. Чтобы свести эти дефекты на нет, «сырой» шест опрессовывают. Делается это так. Трубу с намотанной тканью зажимают во вращающихся патронах. Вдоль шеста ползет катушка с узкой стальной лентой, и эта лента плотно наматывается на будущий шест, сжимая ткань. А вслед за катушкой ползет груз, уплотняющий стальную «скорлупу». «Запеленутый» в сталь шест попадает в длинную печь, где его греют около десяти часов, постепенно повышая температуру, для того чтобы жидкая смола затвердела и прочно скрепила стеклянные волокна. Теперь остается лишь снять стальную ленту, отполировать поверхность снаряда и покрасить его. Но прежде чем готовый шест попадет к спортсмену, его испытают на изгиб. К шесту подвешивают груз, равный весу спортсмена. И смотрят, на сколько прогнулся шест. Свой современный облик спортивные шесты приобрели к началу 80-х годов. В настоящее время они выполняются в виде многослойной трубчатой конструкции, причем лучшими среди них считаются стеклоуглепластиковые шесты. Стеклоуглепластиковый шест состоит из 5 слоев,

прочно соединенных между собой эпоксидным связующим, входящим в состав материала. Внутренние первый и второй слои выполнены в виде монослоев из стеклоленты встречной спиральной намоткой встык, третий (также монослой) состоит из углеродных волокон, навитых под углом 45° к оси шеста, четвертый слой намотан в несколько витков стеклотканью, имеющей трапециевидный раскрой и, наконец, наружный пятый слой выполнен из продольно расположенных углеродных волокон и охватывает первый виток слоя ткани трапециевидного раскроя. Почти пятьдесят лет господствует в легкоатлетических секторах стадионов мира композитный шест. И все это время не прекращают с ним борьбу его противники. У противников стеклопластика есть один основной довод. Не слишком ли много берег на себя современная техника, не оттесняет ли она на второй план спортсмена? Но, если вдуматься, современная техника не подменяет спортсмена, а, наоборот, помогает ему. В свое время дюралевый шест пришел на смену бамбуковому, теперь его вытеснил композитный. Такие процессы необратимы — попробуйте заставить современного конькобежца кататься на коньках, прикрученных к ботинку бечевкой! Прогресс техники невозможно остановить никакими решениями. Это относится и к спорту. Композитный шест — снаряд молодой. И его приверженцы — спортсмены и тренеры — вряд ли до конца освоили все таящиеся в нем возможности. И инженеры, наверное, тоже не сказали своего последнего слова: каждый год появляются новые ткани, новые смолы, осваиваются новые технологические приемы. КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

ТОЧКА ЗРЕНИЯ НАШИХ ЧИТАТЕЛЕЙ Сегодня в рубрике «точка зрения наших читателей» мы решили поднять тему кадров для композитной отрасли.

Количество присланных отзывов подтверждает, что вопрос это актуальный и болезненный. Мы опубликовали самые полные и развёрнутые высказывания на эту тему. Выскажу и я собственное мнение. Всё, что вы прочитаете ниже — очень правильные и, не побоюсь этого слова, «выстраданные» предложения, однако они касаются реорганизации высшего образования, среднего специального профессионального образования, специализированных курсов и т.д. То есть речь идёт о взрослых людях. Когда фактически выбор профессии уже сделан. Насколько он осознан? Вот в чем вопрос! Я считаю, что нужно начинать со школы. Для школьника «композит» — слово новое и непонятное. Кто такой повар или пилот, водитель автобуса или врач — ребёнок знает с детства. Это профессии, с которыми маленький человек сталкивается очень рано. Часто ребёнок выбирает будущую профессию исходя из увлечения или хобби. Тут на помощь приходят технические кружки. Второй путь, формирующий осознанный выбор профессии — это система профориентации школьников. Нужно признать, что школьные учителя, призванные заниматься профориентацией, в большинстве своём не имеют соответствующей подготовки и не владеют навыками такой работы. У многих из них весьма смутные представления о современном производстве, содержании труда работников тех или иных профессий, особенно новых. Очевидно, что Интернет сегодня — самый большой источник информации, а для молодёжи — практически единственный. Целесообразно было бы при

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

поддержке государства и бизнеса создание специализированных информационных ресурсов в Сети, помогающих молодым людям в выборе профессии. Речь идёт о познавательных играх, различного рода тестах, видеоматериалах, то есть ресурсах, аккумулирующих контент о будущей профессии, что называется в «чистом виде». Если государство объявило о своих намерениях по модернизации, оно должно подкреплять их практическими делами. Если заявлено, что в ближайшие годы предполагается создать 25 млн высокотехнологичных рабочих мест, нужны расчёты, что для этого потребуется от государства и бизнес-структур. В противном случае — это просто лозунг, не имеющий никаких серьёзных обоснований, в том числе по линии затрат на эти цели (в частности, ничего не говорится о значительных финансовых вложениях в систему профобразования, оснащение современной техникой и технологиями рабочих мест, создание комфортных условий труда и соответствующей социальной инфраструктуры). Я считаю, что «ранняя» профориентация, на уровне школьных технических кружков, в комплексе с другими мерами, направленными на эффективное использование интеллектуального и природного потенциала страны, способна оживить трудовую мотивацию людей, повысить престиж квалифицированного труда, снизить отчуждённость от своей трудовой деятельности, помочь более полному раскрытию социального потенциала, что обеспечит новое качество человеческого капитала, способного осуществить модернизацию экономики и общества.

Точка зрения Наталья Некрасова

пресс-секретарь ГК РУСКОМПОЗИТ В самом значении слова «композит» лежит основа для построения программ высшего и среднего специального образования, а также подбора кадров производственными компаниями. Дело в том, что для работы в сфере композитостроения недостаточно быть компетентным в одной области знания, скажем, только в физике или только химии. Компетенции специалистов-производственников, технологов, конструкторов должны сочетать знания совершенно разных дисциплин. И эта часть решения вопросов кадрового голода отрасли относится к задачам высшего и среднего специального образования. Кроме того, композитостроение не может быть само по себе оторвано от отраслей применения композитов. Мы создаём прикладные решения. Поэтому ищем специалистов, обладающих экспертизой на тех рынках и в тех отраслях, где применяются производимые нами решения и конструкции. То есть знать, под каким давлением заливать в матрицу смолу или как подобрать отвердитель для полимеров, мало. Если компания производит решения по очистке сточных вод на основе композитов, специалисты должны обладать познаниями в сферах экологии, промышленной безопасности, строительства и так далее. То же самое с другими отраслевыми решениями — композиты для нефтегазового сектора, для ПГС или ЖКХ и так далее. Любой работодатель хочет пополнять свой штат людьми с прочными фундаментальными кросс-дисциплинарными знаниями, одновременно обладающими инновационным мышлением, готовыми творчески решать задачи, опираясь на экономическую эффективность решения для бизнеса и производства в целом. Бизнес-ориентированность — ещё один немаловажный фактор при подборе специалистов. Сегодня на рынке труда можно выявить две большие группы соискателей. Первая — научно-ориентированная. И это кадры с ценными знаниями, изобретательскими «мозгами». Но чаще всего навыки этих специалистов по управлению научно-производственными проектами или управлению продуктами развиты недостаточно. Их никто не учил экономике продукта, откуда взяться этим знаниям? Вторая группа - коммерчески-ориентированные специалисты. Как правило, это успешные менеджеры по продажам, которым, как кажется на первый взгляд, всё равно, что продавать. Но это не так. По крайней мере, когда речь идёт о наукоёмких и технологически сложных продуктах. Между этими двумя группами соискателей — почти что пропасть. Редкие, буквально единичные, кадры обладают компетенциями в сфере производства и в сфере коммерциализации инновационных продуктов. Обладают они ими благодаря имеющемуся опыту работы. И это дорогие специалисты, как правило. Но это вовсе не означает, что первые и вторые в «чистом» виде профнепригоды или не нужны на рынке труда. Трансфер знаний от учёных бизнесменам и должны обеспечить компании-работодатели. Через собственные мотивационно-развивающие и образовательные программы, через корпоративные университеты, через создание внутренних центров проектного управления и так далее. Но, говоря о расширении знаний, навыков сотрудников, мы также должны помнить про ценность специализации знаний — совершенно противоположной стороне решения кадровых вопросов. Дело в том, что композитостроение — отрасль растущая и расширяющаяся. И в ней есть множество направлений, где при том, что требуются научная «подкованность» и ориентированность на бизнес-результат, требуются знания совершенно конкретных материалов или технологий. Я имею в виду, что есть композиты на основе углеволокна, базальтоволокна, стекловолокна, есть металлокомпозиты, биокомпозиты, аддитивные технологии и много чего ещё — и все они самостоятельны друг от друга. Нельзя вот так просто технолога

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Точка зрения по стеклопластику переманить на производство изделий из карбона. Это совершенно другие решения, производственные процесс, та же экономика производства и так далее. И опять же баланс между узкоспециальными производственно-научными знаниями и более широкими навыками в менеджменте инноваций должен обеспечить работодатель. Главное, чтобы сам сотрудник хотел развиваться. Ерзунов Михаил

менеджер по работе с ключевым клиентом ООО «ЛОЙКО РУС» LEUCO RUS GmbH Отрасль испытывает дефицит кадров, при этом фактически их никто не готовит, система ПТУ и техникумов (колледжей) этим практически не занимается. Возьмем, к примеру, специалиста по углепластикам/стеклопластикам. В теории, он должен быть в одном лице и текстильщиком, и химиком по технологиям пластиков и их отделке, и специалистом по прессовым технологиям, и специалистом по режущему инструменту, и специалистом по абразивному инструменту и т.д. И здесь есть ещё такие «подводные камни», как, например, обработка этих материалов резанием. Композиты — труднообрабатываемые материалы: сталь их практически не берёт, твердый сплав берёт, но в специальном исполнении, а для крупных серий остается алмазный инструмент. А в РФ алмазный инструмент только набирает популярность. Где взять специалистов в этой области, кто их готовит? Поэтому весь этот ком проблем надо аккуратно распутывать и смотреть по каждому подпункту, что можно сделать, и кто это может сделать. Вероятно, нужна конференция или семинар с руководителями лидирующих предприятий. Эти люди имеют большой практический опыт, их мнение очень важно для понимания ситуации. Ещё один необходимый шаг — это возрождение систем ПТУ, но не на прежнем уровне, когда туда сливали бесперспективных учащихся школ. Леонид Лагутин

********************************** Недавно прошло 10 лет, как я увидел и услышал в Нидерландах на выставке КМ, у стенда мостов и переходов, русскую речь о том, что «нам тоже надо это делать в Твери на Стеклопластике» — это был Андрей Сергеевич Никитин. Так и получилось. Сейчас он — глава Агентства Стратегических Инициатив. Растут и кадры проводников композитных материалов (КМ), особенно в отраслях, связанных с судостроением и авиацией, о чём я писал в колонке читателей журнала №2 за 2016 год. Но не всё решают эти кадры. Есть другие, которые препятствуют сознательно или нет развитию творческого потенциала страны. Это состав попечительского совета РНФ (Российский Научный Фонд) «Кадры»-А.Фурсенко, Д.Ливанов, А.Кудрин, а также глава ФАНО М.Котюков, которые после раздербанивания (реформации) РАН в 2013 году на «два ключа науки», перешли на полное уничтожение ИНЖЕНЕРНЫХ НАУК, поставив их на последнее место в ранге приоритетов, а значит и финансирования. А без них не будет возрождения (реиндустриализации) промышленности, которая сейчас с каждым кварталом уменьшает свое производство. Да и реформа школьного образования в свете тестового ЕГЭ, проведённого тем же А.Фурсенко, дало уже отрицательные результаты на последних международных олимпиадах. А именно: по математике (1-ое место в ИХ приоритетах) РФ заняла 8-ое место, не получив ни одной золотой медали — первое у американцев, по физике (2-ое место в ИХ приоритетах) РФ заняла 4-ое место после Китая, Тайваня и Кореи. Говорят и пишут, что у нас

Точка зрения зато большие успехи в сельском хозяйстве, но это не так, потому что посадочный материал поставляется из-за границы (наши санкции на ввоз на них отменены), а после скандала с Темирязевкой ещё усугубятся. После падения рубля почти в два раз деньги на приборы и оборудование из-за рубежа (своих не создаём) для научных исследований в бюджете те же, о чём с восторгом 14 июля 2016 года доложил Президенту глава ФАНО М. Котюков, а глава РАН В.Фортов поощрил изменения финансирования из бюджета с 70% на 30%, перевалив его на частных инвесторов. Блажен, кто верует. Руководству страны надо покаяться за ошибки в школьном образовании, отменив тестовый ЕГЭ, и за реформу РАН, ликвидировав ФАНО и РНФ, может тогда через пару лет пойдёт и импортозамещение. Андрей Косенков

****************************************** Композитная отрасль действительно испытывает острый дефицит в квалифицированных кадрах. С этим я сталкиваюсь постоянно. Думаю, дело в том, что в настоящий момент (последние 20 лет) наша страна вступила в эру всеобщей безграмотности, и не только технической. Если в традиционных отраслях промышленности (лёгкой, машиностроении, добывающей, тяжёлой) мы ещё имеем письменные источники знаний, которые доступны всем с тех времен, когда они ещё не являлись «интеллектуальной собственностью»; в стране есть пенсионеры, которые когда-то были ведущими специалистами данных предприятий, и теперь ещё могут оказать консультационные услуги новым кадрам, то в композитной сфере этого никогда и не было. Эта отрасль появилась у нас в период плачевно известной «конверсии и перестройки», и развивается теперь в период «постсоциалистического махрового капитализма». И если специальность «формовщик — заливщик стеклопластиковых форм» (что аналогично бывшим ПТУ) ещё можно получить на предприятиях композитной сферы, специальность «химик-технолог» — в соответствующих учебных заведениях, то где можно обучиться специальности «оснастчик стеклопластиковых форм» или «модельщик композитного производства»? Совместно с компанией «ПОЛИПАРК», мы хотели организовать некие обучающие курсы в прошлом году. Но подсчёт затрат на материальную базу и расходов на питание, проживание, обучение специалистов, показал, что при 50% прибыли, стоимость 4-х недельного обучения группы из 8-10 человек, должна составлять 160 000–180 000 рублей на человека. Чему можно обучить за 4 недели? Можно вкратце объяснить стандартную технику создания модели, изготовления небольшой матрицы, отливки или формовки изделий. Объяснить и изготовить вместе с каж-

Точка зрения дым абитуриентом эту самую модель, матрицу, изделие. При этом, естественно, не все абитуриенты достигнут хоть каких-либо успехов в такой короткий срок. Скажите, какой руководитель предприятия согласится потратить такую сумму на обучение новых специалистов, не имея гарантий получения профессиональных работников? Не имея гарантий, что человек после обучения просто не уволится с предприятия. Проанализировав данную ситуацию, мы пришли к выводам, что обучающие курсы организовывать не стоит. Думаю, в обучении, как и в сельском хозяйстве и медицине, государство должно взять на себя финансирование и контроль над обучением. Иначе всё будет оставаться на том же уровне мракобесия, что и сейчас. А сейчас любой рабочий, который краем глаза видел, как делаются матрицы и модели, может прийти на предприятие, и сказать «я умею всё, могу организовать Вам производство». Ведь никаких подтверждающих документов к его заявлению не существует в природе. Отсюда и низкий уровень культуры производства на предприятиях, неспособность применения стандартных проверенных технологий подготовки моделей и матриц, изготовления изделий. Волков Алексей Станиславович

Директор по развитию ООО «САФИТ» По нашему мнению, в этой отрасли огромный дефицит кадров. Отсутствие кадров и знаний в проектных институтах и на промышленных предприятиях является существенным тормозом развития отрасли. В проектных институтах большинство специалистов имеет очень маленький опыт работы с композитными материалами. Это ведёт к тому, что многие композитные изделия просто не вносятся в проект, и они, соответственно, не доходят до строителей и монтажников. Также отсутствие грамотных специалистов на промышленных предприятиях в конструкторских отделах, имеющих опыт по расчётам конструкций и нагрузок на конструкции, не позволяет выпускать качественную продукцию и, как следствие, приводит к разрушению конструкций и негативному опыту по использованию композитных изделий. Для решения данного вопроса мы предлагаем организовывать в некоторых учебных заведениях кафедры по обучению специалистов по расчёту и производству стеклопластиковых изделий. Организовать курсы повышения квалификации как для специалистов проектных организаций, так и для специалистов промышленных предприятий. При обучении техническим специальностям в вузах и средних специальных учебных заведениях, ввести предмет по изучению стеклопластика как продукта, а также его свойств. Александр Котлячков *************************************************** Острый дефицит в кадрах присутствует, и эта ситуация навсегда, как и в любой отрасли с быстроразвивающимися и многоуровневыми технологиями. Выход нужно искать в подходах, которые минимизируют временные показатели. За 5 лет, которые отведены на ВУЗовские учебные циклы, в отрасли меняется порой почти всё. Поэтому перспективным представляется дообучение своих специалистов и новых из среды окончивших учебные заведения или из других отраслей. Система дообучения должна отвечать следующим критериям: конкретность, конкурентность, краткость. Конкретность — учёт профильной и уровневой дифференциации обучаемого и того кейса знаний, который должен быть усвоен в результате обучения. Конкурентность — обучаемый должен иметь выбор, а обучающий, соответственно, получает оценку своей работы в открытом доступе. Краткость — очень часто новые компетенции требуются на этапе разворачивания инновационных проектов, и фактор времени очень важен. Таким критериям может отвечать система модульного образования в том или ином виде. И сейчас можно найти специалиста — преподавателя по определённым вопросам или направлениям, постараться с ним договориться и надеяться на результат — всё это на уровне «репетитор для выпускника/абитуриента». В таком варианте нет главного — уверенности в результате и организационная размытость. Главным мотивом и достоинством всех систем модульного обучения является гарантированность достижения результатов обучения. И они хорошо адаптируются к дистанционным формам. Итак, у нас есть массив потенциальных или действующих игроков композитной отрасли, которым нужно добавить те или иные кейсы знаний к имеющимся, и массив игроков, способных предоставить эти кейсы отдельно или же в виде тех или иных блоков модулей обучения. Необходим интерфейс взаимодействия этих массивов. Возможно, это может стать ещё одним смысловым наполнением для профессиональных или межпрофессиональных структур. Такая система способна быстро решить и проблему притока новых кадров в отрасль и дообучения до нужного уровня профессионалов из других или смежных направлений.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР #4 (2016)

Точка зрения Алексей Вячеславович Бузлов

Начальник технического отдела ЗАО «Стинс Корп.»

Думаю, что с началом в нашей стране экономического кризиса и, как следствие, резкого падения курса рубля, дефицит кадров уже не является таким острым. Это, конечно, «чёрный» юмор, но с начала 2015 года маховик спада/закрытия производств в различных отраслях промышленности в нашей стране, а также увольнений работников ,только набирает обороты. И композитная отрасль не является исключением. Более того, это направление наиболее подвержено кризису, поскольку всецело зависит от государственного финансирования. Тем не менее, безусловно, нашей стране нужны высококвалифицированные специалисты как в научно-исследовательской, так и в производственной сфере. Нам нужно развивать новые процессы и технологии производства изделий, поднимать на качественно новый уровень проектирование и производство оборудования, программное обеспечение. Словом, поднимать всё то, что сейчас у нас находится в плачевном состоянии. А теперь самый интересный вопрос: как делать? По-моему, ответ очевиден: требуется серьёзное, долгосрочное и, самое главное, грамотное финансирование этой отрасли со стороны государства. Именно государства. Никакие коммерческие схемы здесь не жизнеспособны. Чудо не случится, и из вчерашнего студента в одночасье не получится высококлассный специалист. Необходимо серьёзное обновление материально-технической базы. Это вопросы не одного года. То же самое в отношении производства. Развитие научной базы бессмысленно, если отсутствует производственная база. Нам нужны новые заводы. Не кластеры, которые не понятно чем занимаются, а современные промышленные предприятия с государственным контролем, если надо. Должны быть разработаны грамотные государственные программы по планомерному внедрению и переходу на современные изделия из композитов там, где это действительно необходимо. Изделие из композита не будет (за редким исключением) иметь коммерческого успеха без государственных программ. Ну не будут, например, жилищно-коммунальные службы в добровольном порядке покупать распрекрасные по своим параметрам стеклопластиковые трубы, если их цена в 2-3 раза выше металлических. Этот список можно продолжать. Кризис — и этим всё сказано. Возможно, кому-то моя точка зрения покажется пессимистичной, но в нынешних условиях я не вижу, что ситуация и тенденции в композитной отрасли изменятся в ближайшие 3–4 года.

Реклама в номере Название компании

Род деятельности

Сайт

Стр

Airtech Advanced Materials Group

Производитель вспомогательных материалов

www.airtechonline.com

Ashland

Производитель смол

www.derakane.com www.ashland.com

Bang&Bonsomer

Поставщик сырья и оборудования

www.bangbonsomer.com

15,63,75

Büfa

Производитель смол и оборудования

www.buefa.de

50+

Carbo Carbo

Поставщик сырья

www.carbocarbo.ru

6, 14

Korsil

Поставщик сырья

www.korsil.ru

Manuchar (Scott Bader)

Поставщик сырья

www.rbmchem.ru

Mikrosam

Производитель оборудования

www.mikrosam.com

Saertex

Производитель сырья

www.saertex.com

SGL Group

Производитель сырья

www.bangbonsomer.com

SKM Polymer

Производитель оснастки

www.skm-polymer.ru

ГК Композит

Поставщик сырья и оборудования

www.composite.ru

ГК Композитные решения

Поставщик сырья, оборудования

www.carbonstudio.ru

Дугалак

Производитель сырья

www.dugalak.ru

ЕТС

Поставщик сырья, оборудования

www. utsrus.com

50+

ИНТРЕЙ Полимерные Системы

Поставщик сырья, оборудования

www.intrey.ru

4-5

Новый Дом

Производитель сырья

www.palizh.ru

Полимерпром

Поставщик сырья, оборудования

www.polymerprom-nn.ru

Сампол

Поставщик сырья, оборудования

www.sampol.ru

СКБ Мысль

Производственная компания