журнал "Композитный Мир" №5 (62) 2015 by Композитный Мир

2015 (62)

ISSN 2222-5439

КОЛОНКА РЕДАКТОРА Научно-популярный журнал «Композитный Мир»

ДОРОГИЕ ДРУЗЬЯ!

www.kompomir.ru Дисперсно- и непрерывнонаполненные композиты: стеклокомпозиты, углекомпозиты, искусственный камень, конструкционные пластмассы, пресс-формы, матрицы, оснастка и т. д. — ТЕХНОЛОГИИ, РЕШЕНИЯ, ПРАКТИКА! Регистрационное свидетельство ПИ № ФС 77-35049 Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций от 20 января 2009 г. Учредитель: ООО «Издательский дом «Мир Композитов» Директор: Сергей Гладунов gladunov@kompomir.ru Главный редактор: Ольга Гладунова o.gladunova@kompomir.ru Вёрстка и дизайн: Виктор Емельянов По вопросам подписки: podpiska@kompomir.ru По вопросам размещения рекламы: reklama@kompomir.ru Advertising: Maria Melanich maria.melanich@kompomir.ru Номер подписан в печать 07.10.2015 Фото на обложке: архив редакции Отпечатано в типографии «Премиум Пресс» Тираж 3000 экз. Цена свободная Адрес редакции: 191119, г. Санкт-Петербург, ул. Звенигородская, д. 9/11 Телефон/Факс: +7 (812) 318-74-01 info@kompomir.ru

Не будет преувеличением сказать, что аудитория «Композитного мира» уникальна. Во-первых, она большая для отраслевого издания. Во-вторых, эта аудитория качественная. Согласно нашим исследованиям большую долю среди читателей занимают образованные люди, руководители и специалисты. Работая для такой аудитории мы обязаны прислушиваться к ее мнению. В прошлом номере журнала мы предложили рубрику «Точка зрения наших читателей», которая превращает читателя в соавтора и позволяет ему непосредственно формировать содержание журнала. Мы задали несколько вопросов и получили отклики и мнения. Мнения разные: эмоциональные и сдержанные, очень личные и поражающие широтой кругозора, полные оптимизма и разочарования. Мы одинаково рады всем отзывам, так как их написали люди, для которым мы делаем журнал. Для нас этот первый опыт стал очень важным сигналом о том, что наши читатели готовы и желают высказывать свою точку зрения, они не хотят молчать о существующих проблемах и предлагают пути их решения. Мы благодарим всех за участие в нашем новом начинании. И предлагаем присоединиться к дискуссии! Однако, просим Вам соблюдать принципы профессиональной этики, а свою точку зрения обосновывать.

Адрес для корреспонденции: 191119, г. Санкт-Петербург, а/я 152 Научные консультанты: Лысенко Александр Александрович доктор технических наук, лауреат Государственной Премии в области науки и техники, профессор кафедры Наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов Государственного Университета Технологии и Дизайна, г. Санкт-Петербург

Читайте с пользой! С 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 | сентябрь–октябрь | №5 2015

СОДЕРЖАНИЕ Вестник Cоюзкомпозит

НАУКА Тренируйте интеллект! Battle — как пропаганда инжиниринга

СОБЫТИЕ МАКС — 2015

Первый шаг на пути широкого внедрения композитов в Севастополе

Форум регионов Союзного государства

МАТЕРИАЛЫ Современные разделительные агенты и системы подготовки оснастки

Страсти по гелькоуту

ОТРАСЛЬ «Наши цели ясны, задачи определены! За работу, господа!»

СОДЕРЖАНИЕ

ТЕХНОЛОГИИ Использование рукавной полиамидной плёнки Plast-Tech для изготовления пустотелых деталей

ПРИМЕНЕНИЕ Надежные решения для работы с серной и фосфорной кислотами

Армирующие и композитные материалы на основе БНВ в дорожном строительстве

Композитный дом

Перспективы применения композиционных материалов в гелиотехнике

ТОЧКА ЗРЕНИЯ НАШИХ ЧИТАТЕЛЕЙ

КОМПОЗИТНЫЙ КАЛЕНДАРЬ

РЕКЛАМА В НОМЕРЕ

Ноябрь, 2015

ежегодная международная научно-практическая конференция

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ производство, применение тенденции рынка 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: Лукичева Наталья Тел.: +7 (495) 786-25-36 Эл. почта: innovation5000@mail.ru | manager@uncm.ru

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

КОМПОЗИТНЫЕ

МАТЕРИАЛЫ

ВЕСТНИК ОТРАСЛИ № 08 (103) 2015 № 09 (104) 2015

В НОМЕРЕ: 1. Деятельность Союза: выездное заседание секции Научно-технического совета Росавтодора, Союз производителей композитов на выставке Composites Europe 2015; 2. Новости отрасли: в 2016 году Россия испытает первый в мире командный модуль из углекомпозита; «Ростех» планирует производить в Татарстане полимерные газовые баллоны; стеклокомпозитные пешеходные мосты построили в Липецкой области; 3. Мировые новости: китайский суперкар с применением композитных материалов; углеродные нановолокна из воздуха 4. Анонс: форум «Композиты без границ» стартует в третий раз подряд; 9-ая международная конференция «Композитные материалы: производство, применение, тенденции рынка»

ВЫ РАБОТАЕТЕ. МЫ СОЗДАЕМ УСЛОВИЯ

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ 1. ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СОЮЗА В ТВЕРИ СОСТОЯЛОСЬ ВЫЕЗДНОЕ ЗАСЕДАНИЕ СЕКЦИИ НАУЧНОТЕХНИЧЕСКОГО СОВЕТА РОСАВТОДОРА «КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ГЕОСИНТЕТИКА»

ров, тормозящих начало широкомасштабного внедрения инновационной продукции. В завершении мероприятия Александр Бухтояров отметил, что следующие заседания секции «Композиционные материалы и геосинтетика» Научно-технического совета Росавтодора состоятся в Санкт-Петербурге, Калуге и Воронеже. Кроме того, на заседании Научнотехнического совета, которое запланировано в Северной столице, будут рассмотрены результаты реализации комплексной программы внедрения композитных материалов в дорожную отрасль за 2015 год. По материалам Союза производителей композитов и Федерального дорожного агентства (Росавтодор) COMPOSITES EUROPE 2015

3 сентября 2015 года на базе ФКУ Упрдор «Россия» в г. Тверь состоялось выездное расширенное заседание секции «Композиционные материалы и геосинтетика» Научно-технического совета Федерального дорожного агентства, посвященное вопросам практической реализации комплексной программы внедрения композитных материалов в дорожную отрасль. В рамках выступления председателя секции — начальника Управления научно-технических исследований и информационного обеспечения Росавтодора Александра Бухтоярова были обозначены ключевые цели и задачи реализации комплексной программы внедрения композитных материалов, рассчитанной на период до 2020 года. Именно использование конструкций из композитов на сегодняшний день является одним из приоритетных направлений инновационного развития дорожного хозяйства. Начальник ФКУ Упрдор «Россия» Александр Мятиев поблагодарил участников заседания за готовность поделиться своими знаниями с сотрудниками учреждения и представителями проектных и подрядных организаций. Заместитель начальника ФКУ Упрдор «Россия» Сергей Царьков, в свою очередь, рассказал о положительном опыте и перспективах внедрения композитов на подведомственных трассах. С докладом об основных направлениях производства композитных материалов и конструкций для дорожного хозяйства выступил исполнительный директор «Союза производителей композитов» Сергей Ветохин. Также на заседании секции выступили представители компаний — производителей композитных материалов (ГК «Рускомпозит», ООО «Синтезпром», ООО «МЭКОНС» и другие), которые представили расчеты по экономической эффективности использования такого типа конструкций, а также продемонстрировали разнообразие номенклатуры продукции для дорожного хозяйства, выпускаемой из композитов. Особый акцент участники совещания сделали на обсуждении методов ликвидации существующих барье10

24 Сентября 2015 года завершила свою работу юбилейная 10-ая выставка композитной промышленности «Сomposites Europe», прошедшая в Штутгарте (Германия). За 10 лет проведения выставка показала существенный рост количества, как участников, так и посетителей. Так, в 2006 году, в первый год проведения, в выставке приняли участие всего 168 экспонентов, тогда как в 2015 — уже 470 предприятий из 29 стран мира. Количество посетителей выставки в этом году составило 10087 человек, что так же является максимум за прошедшие десять лет. Прежде всего, это были специалисты из отрасли автомобилестроения, авиастроения, машиностроения, индустрии спорта и отдыха, строительства и ветроэнергетики. Увеличение интереса к выставке, во многом обуславливается наметившимся ростом рынка композитов в Европе в целом, и в Германии в частности. На выставке свое маркетинговое исследование композитной отрасли Европы представила Немецкая ассоциация производителей композитов (AVK). Так, согласно заключению экспертов, рост рынка стеклокомпозитов в 2015 году в Европе составил прядка 2,5 %, а объем производства данных материалов и изделий из них — 1,069 млн. тонн. Это максимальный показатель за последние восемь лет. Если сравнивать развитие отрасли композитов по странам, то в Германии самый большой объем производства данных материалов, который в 2015 году вырос на 6%. Основные отрасли потребления продукции композитной отрасли в этой стране это производство транспорта, строительство, электроника и электро-

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | сентябрь-октябрь | 2015

WWW.UNCM.RU 2. НОВОСТИ ОТРАСЛИ АО «АВИАСТАР-СП» СОВМЕСТНО С ПАО «КОРПОРАЦИЯ «ИРКУТ» РЕАЛИЗУЮТ ПРОГРАММУ СОЗДАНИЯ НОВОГО ПАССАЖИРСКОГО САМОЛЕТА МС-21

техника, а также индустрия спорта и отдыха. К сожалению, столь точно в численном выражении оценить объем рынка композитов и изделий из них в Российской Федерации пока крайне сложно, но все-таки и он не стоит на месте. Несмотря на сложившуюся экономическую ситуацию, интерес к данным материалам в нашей стране растет год от года, и, что особенно радует, заметную долю интересующихся стали составлять непосредственные потребителей и заказчики изделий из композитов. По традиции, на выставке Россию представил Союз производителей композитов. И пусть в этом году это был не очень большой стенд, но количество посетителей на нем было не меньше, чем в прошлом году, когда была организована коллективная экспозиция. На стенде можно было получить актуальную информацию о значимых событиях композитной отрасли России, прошедших за последний год, а также об отечественных предприятиях композитной отрасли, аккумулированную в специальном печатном издании «TOP NEWS», совместно подготовленном Издательским Домом «Мир Композитов» и Союзом производителей композитов. Представители Союза провели переговоры с ведущими международными компаниями и отраслевыми ассоциациями, итогом которых, мы надеемся, станут взаимовыгодные и долгосрочные партнёрские отношения. В 2016 году выставка «Composites Europe» пройдет с 29 ноября по 1 декабря в Дюссельдорфе. Она будет проходить параллельно с выставкой «ALIMINIUM», что, по мнению организаторов, позволит увеличить интерес к облегченным конструкциям, и разработкам из гибридных материалов.

Так, на ульяновском авиапредприятии завершились работы по изготовлению первого стендового кессона стабилизатора из композитных материалов. «Стендовый кессон стабилизатора был собран специалистами «Авиастара» в достаточно короткие сроки, — отметил начальник цеха сборки узлов и агрегатов изделия МС-21 Михаил Чувашлов. — Далее он отправится в Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), где пройдет серию статических испытаний. По окончании испытаний, данный агрегат снова вернется на ульяновский завод для доработок и установки на него носовой части, а затем вновь подвергнется испытаниям на удар птицы». Кроме этих работ, на финальной стадии сборки в АО «Авиастар-СП» находится отсек ВСУ для первого опытного самолета. В данный момент на агрегате ведется монтаж систем, после чего он отправится на Иркутский авиационный завод (ИАЗ) для дальнейшей сборки. Также завершается изготовление стендовых передних и задних пассажирских дверей, после чего они будут переданы в цех 354 для проведения испытаний. Параллельно, полным ходом идет сборка дверей для первого серийного МС-21, а также комплекта панелей фюзеляжа для машины 0002, предназначенной для статических испытаний. Панели отсека Ф2 для этого самолета уже переданы на ИАЗ. Кроме того, в рамках программы по созданию МС-21, на ульяновском авиационном заводе завершается монтаж линий сборки панелей и отсеков фюзеляжа, выполняется изготовление линии сборки хвостового оперения. МС-21 — перспективный пассажирский самолет, вместимостью от 150 до 211 пассажиров. В рамках программы по строительству МС-21 АО «АвиастарСП» изготавливает комплекты панелей на отсеки фюзеляжа Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, Ф5; подкилевой отсек и отсек ВСУ; все двери (11 дверей на каждый самолет); хвостовое оперение (киль и стабилизатор в сборе с рулями направления и высоты). Также специалисты авиазавода изготавливают титановые и алюминиевые детали для сборки крыла, поставляемые в ЗАО «АэроКомпозит». www.uacrussia.ru

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | сентябрь-октябрь | 2015

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ В 2016 ГОДУ РОССИЯ ИСПЫТАЕТ ПЕРВЫЙ В МИРЕ КОМАНДНЫЙ МОДУЛЬ ИЗ УГЛЕКОМПОЗИТА

чать детали и агрегаты с повышенной ударостойкостью и ремонтопригодностью. По словам генерального директора «АэроКомпозит» Анатолия Гайданского, совокупность опыта специалистов компании в области передовых разработок и производства композитных авиационных конструкций, а также современные производственные площадки с новейшим автоматизированным оборудованием, гарантируют успешную реализацию совместных проектов. www.uacrussia.ru «РОСТЕХ» ПЛАНИРУЕТ ПРОИЗВОДИТЬ В ТАТАРСТАНЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ГАЗОВЫЕ БАЛЛОНЫ

Со слов главы РКК «Энергия» Владимира Солнцева, тестирование первого в мире командного модуля из углекомпозита для нового поколения пилотируемых космических кораблей начнется в 2016 году. «Космические корабли, состоящие почти на 80 % из углекомпозитов, нигде больше не разрабатываются. На выставке МАКС-2015 мы впервые представили командный модуль, а в 2016 году РКК «Энергия» собирается провести тестирование модуля на прочность» — отметил он. «Все углеродное волокно, что использовано для создания модуля — отечественного производства. Модуль предназначен для последующих запусков на новой ракете-носителе «Ангара» www.sputnik.ru КОМПАНИЯ «ВР-ТЕХНОЛОГИИ» (ВХОДИТ В ХОЛДИНГ «ВЕРТОЛЕТЫ РОССИИ») И ЦЕНТР КОМПЕТЕНЦИЙ ОБЪЕДИНЕННОЙ АВИАСТРОИТЕЛЬНОЙ КОРПОРАЦИИ (ОАК) — КОМПАНИЯ «АЭРОКОМПОЗИТ» ПОДПИСАЛИ СОГЛАШЕНИЕ О СОТРУДНИЧЕСТВЕ Компания «ВР-Технологии» (входит в холдинг «Вертолеты России») и центр компетенций Объединенной авиастроительной корпорации (ОАК) — компания «АэроКомпозит» подписали соглашение о сотрудничестве. Соглашение предусматривает долгосрочное стратегическое партнерство в сфере научно-исследовательских работ, разработки и производства авиационных конструкций из полимерных композитных материалов. По словам генерального директора «ВР-Технологии» Александра Охонько, предприятия холдинга «Вертолеты России» заинтересованы в развитии перспективных технологий производства изделий из полимерных композитов. Например, производство изделий по технологии вакуумной инфузии, которую компания «АэроКомпозит» применяет для программы пассажирского самолета МС-21, позволяет изготовлять крупногабаритные интегральные конструкции, существенно сократив объем сборочных операций. Применение же термопластичных материалов позволяет полу12

АО «РТ-Химкомпозит» (входит в госкорпорацию «Ростех») планирует организовать в Татарстане два производства, связанных с газомоторным заправочным бизнесом и предполагающих создание в республике композитного кластера. Речь идет о газовых баллонах четвертого поколения из полимерных композитных материалов (ПКМ) и заправочных комплексах контейнерного типа. Об этом на заседании совета директоров ОАО «Татнефтехиминвестхолдинг» 28 сентября сообщил советник генерального директора «РТ-Химкомпозита» Сергей Рябых. Баллоны будут c внутренним полиамидным лейнером, без использования металла. Они почти вчетверо легче металлических аналогов (24 кг вместо 85 кг), но более прочны (выдерживают давление 350 атм вместо 150–250) и совершенно газонепроницаемы. Срок их службы заявлен в 20 лет. Еще одним существенным преимуществом Рябых назвал то, что эти баллоны не разлетаются на осколки при взрыве от попадания пули (есть такое антитеррористическое требование). Очевидно, поэтому металлические баллоны запрещены для размещения на существующих нефтепродуктовых заправках. Два необходимых армирующих компонента для полимерных баллонов уже производятся в ОЭЗ «Алабуга»: стекловолокно выпускает «П-Д Татнефть-Алабуга-Стекловолокно», углеродное волокно — «Алабуга-Волокно». Но нужно наладить производство малеинового ангидрида и полиамида ПА-66. По этому поводу рассматривается возможность сотрудничества с дочерней компанией ОАО «Татнефть» — ООО «КАМАТЕК» (г. Набережные Челны). Новые производства предлагается создать в ОЭЗ «Алабуга». Таким об-

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | сентябрь-октябрь | 2015

WWW.UNCM.RU разом, здесь может появиться новый кластер. Конечную же продукцию, как предлагается, будет выпускать АО «ДПО «Пластик» (г. Дзержинск Нижегородской области) в лице ООО «Р-КОМ», который станет опять же резидентом ОЭЗ «Алабуга». Планируется производить около 150 тыс. баллонов. «РТ-Химкомпозит» намерен также организовать в Татарстане производство заправочных комплексов контейнерного типа. Они предназначены для заправки компримированным газом (КПГ). Преимуществами являются эффективная транспортировка, возможность размещения контейнеров на любых монотопливных АЗС. Одного контейнера хватает на 40 заправок, но есть возможность увеличить этот показатель до 200. Время одной заправки — от 2,4 до 7 минут. Производство предлагается организовать совместно АО «ДПО «Пластик» и ООО «РАРИТЭК» (Набережные Челны). Потенциальными покупателями газовых баллонов и заправочных контейнеров рассматриваются «РАРИТЭК», «РОСНЕФТЬ», «ГАЗПРОМ», «ТАТНЕФТЬ», «ГАЗПРОМ НЕФТЬ», ЛУКОЙЛ, ТАИФ. Организацией рынков сбыта, поставок сырья, разработкой технологий занимается АО «ММЭЗ-КТ». Запуск обоих производств запланирован на январь 2017 г., достижение целевых показателей — на декабрь 2019 г. Инвестиции — 1,5 млрд рублей. «Мы пришли с готовыми проектами, рынками сбыта, инвестициями — нужны только площадки и организационные решения», — сказал Рябых, обращаясь к членам совета директоров «Татнефтехиминвестхолдинга». Председательствовавший на заседании президент Татарстана Рустам Минниханов обещал рассмотреть все необходимые вопросы «в самое короткое время». www.iadevon.ru СТЕКЛОКОМПОЗИТНЫЕ МОСТЫ ПОСТРОИЛИ В ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ 29 сентября 2015 г. состоялось официальное торжественное открытие трёх надземных цельнокомпозитных пешеходных переходов, которые были спроектированы и произведены специалистами ГК «РУСКОМПОЗИТ»: проектирование — компании «Руссинтэк» и «СТЕКЛОНиТ Менеджмент», производство — завод «Тверьстеклопластик». В основе производства — технология вакуумной инфузии. В основе конструктива — прочный и лёгкий стеклокомпозит. Надземные пешеходные переходы установлены на 51–54 км автомагистрали М4 («Дон») на подъезде к г. Липецку. Места установки композитных пешеходных переходов выбраны неспроста — пешеходные переходы будут связывать расположенные по обе стороны дороги микрорайоны сельских поселений Ленино, Хрущёвка и Подгорное. Вблизи установки пешеходных переходов расположены школы, медицинские учреждения, объекты поселковой инфраструктуры. «Цельнокомпозитные пешеходные путепроводы обеспечат безопасность дорожного движения, позволят

сохранить скорость автомобильного потока, то есть снизить вероятность возникновения заторов, обеспечить безопасность жизни детей и взрослых», — отметил ведущий инженер-проектировщик ГК «РУСКОМПОЗИТ» Кирилл Макаров. Как рассказал управляющий директор завода «Тверьстеклопластик» Виктор Савин, пролётные строения выполнены из композитных материалов методом вакуумной инфузии. «Снаружи пролётные строения покрыты специальной полимерной краской, снижающей воздействия резких температурных колебаний, ветра и осадков. Внутри на полу пролёты имеют противоскользящее покрытие. Оно обеспечивает безопасность передвижения пожилым жителям, детям и взрослым, а также улучшает сцепление колёс инвалидных и детских колясок. Пролётные строения имеют ширину 3 м. Для сооружения переходов в районе сёл Хрущёвка и Подгорное были изготовлены пролёты длинной 20,5 м, для перехода вблизи с. Ленино — длинной 26 м», — отметил Савин. В конструкции пролётов были предусмотрены металлические закладные детали, на которые был прикреплён каркас остекления. Работы по остеклению и возведению башенных сооружений и лестничных маршей велись несколькими субподрядными организациями. В проектировании и строительстве башенных сооружений, лестничных маршей и проведении работ по остеклению пешеходных переходов были заняты компании: ООО «СиБАД», ООО «КапиталСтрой», ООО «НАВАСТРОЙ», ЗАО «Дороги Черноземья», ООО «Мостпроект», ИП Делюкин В.А., ООО «ДЭП-36», «СУ-5». На производство трёх пролётных строений на заводе «Тверьстеклопластик» ушло около полутора месяцев. Монтаж пролётов занял одну ночь, для его проведения не потребовалось перекрывать движение. По сообщению специалистов ГК «РУСКОМПОЗИТ», инновационные пролётные строения и мостовые сооружения с их применением выигрывают перед традиционными — железобетонными — по нескольким параметрам. Во-первых, композиты не подвержены коррозии. В отличие от бетона, который впитывает влагу и со временем сам подвергается растрескиванию, а кроме того, не защищает расположенную внутри металлическую арматуру от ржавления. Вовторых, цельнокомпозитные пролётные строения монтируются в десятки раз быстрее. В-третьих, вес цельнокомпозитных пролётных строений при ширине 3 м и длине 20,5 м составляет 15 т. При аналогичных габаритах вес традиционного железобетонного пролёта составляет 66 т. Вес композитного пролётного строения длинной 26 м и шириной 3 м составляет 19 т против 91-тонного железобетонно-

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | сентябрь-октябрь | 2015

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ го пролёта таких же размеров. Эти эксплуатационные преимущества способны перекрыть главный недостаток композитных строений — их стоимость, которая на момент отгрузки готового пролётного строения выше в 1,5–2 раза, чем стоимость традиционного решения. «По нашим подсчётам, заказчик, а им обычно в таких проектах выступают муниципалитеты и администрации районов и городов, экономит на обслуживании объектов с применением композитов в 12–15 раз больше средств, чем мог бы израсходовать за первые 10 лет эксплуатации мостов из бетона и металла. Срок эксплуатации пешеходных переходов и мостов без вложений в капитальный ремонт составляет не менее 50 лет», — подчеркнул Кирилл Макаров. www.plastinfo.ru РОСНАНО И «ПРЕПРЕГ-СКМ» ПРЕЗЕНТОВАЛИ НОВЫЙ ПРОДУКТ Портфельная компания РОСНАНО «ПрепрегСКМ», входящая в структуру «Холдинговой компании «Композит», выпустила на рынок новый продукт — углеродные плетеные преформы различного диаметра и поверхностной плотности. Этот плетеный материал, изготовленный из углеродного или стеклянного волокна, представляет собой полуфабрикат в виде «рукава» или многослойной оплетки. Применяют его для оплетения длинномерных изделий (до 15 метров) и сложных форм (например, автомобильных бамперов). «Плетеные преформы — это инновационный продукт для отечественного рынка. Сейчас его испытывают на российских авиастроительных предприятиях в рамках проведения НИОКР. Если испытания пройдут успешно, в ближайшие годы аэрокосмическая отрасль станет главным потребителем плетеных преформ», — рассказал ведущий технолог «ПрепрегСКМ» Антон Шумаков. В аэрокосмической отрасли плетеные преформы используют для изготовления лонжеронов фюзеляжа летательных аппаратов, элементов авиационных двигателей, стоек вертолетных шасси, пропеллеров, закрылок, а также силовых элементов конструкции космических аппаратов. Востребован данный материал также при создании арочных конструкций мостов, труб различного диаметра, спортивного инвентаря, компонентов для автомобилей и других изделий и сооружений. В автомобилестроении плетеные преформы применяются для производства углекомпозитной рамы ветрового стекла, сверхлегкого композитного диска, элементов конструкции, предназначенных для погашения ударных нагрузок во время аварий. Такие автокомпоненты по сравнению с металлическими деталями намного легче, прочнее и обладают высокой ударостойкостью. Для строительства бетонно-композитных мостов быстровозводимые арочные конструкции изготавливаются прямо на строительной площадке. Плетеный рукав, который образует каркас будущего изделия, 14

устанавливают на основание и заполняют бетоном. Такие сооружения долговечнее железобетонных и стальных конструкций. Кроме того, сокращаются сроки строительства, затраты и эксплуатационные расходы. В настоящее время на «Препрег-СКМ» изготавливаются плетеные преформы для будущих арочных конструкций быстровозводимого моста, который планируется построить в Ульяновской области. Среди спортивных товаров, изготовленных с применением плетеных рукавов: велосипедная рама и хоккейная клюшка. Такими усиленными клюшками сейчас играют региональные команды по хоккею с мячом в Ульяновской области и Красноярском крае. Углеродные преформы изготавливаются на специализированном оборудовании, расположенном на производственных площадках «Препрег-СКМ» в Технополисе «Москва». Это уникальная инновационная машина радиального плетения, полного аналога которой нет в России. «Машина в состоянии производить в год более 300 000 метров плетеных рукавов, оплетать свыше 8000 длинно-габаритных оснасток и 100 000 изогнутых форм автомобильных бамперов», — перечислил возможности оборудования Антон Шумаков. www.rusnano.com

3. МИРОВЫЕ НОВОСТИ АЛМАЗЫ С НЕБА Ученые-химики из университета Джорджа Вашингтона практически реализовали новый метод получения углеродного волокна. Ученые заявляют, что кроме производства довольно дорогостоящего волокна их способ изготовления также поможет замедлить развитие парникового эффекта на планете. Углеродные волокна, произведенные таким методом, как и остальные им подобные материалы могут использоваться при производстве самолетов, спортивного инвентаря, ветрогенераторов и еще других товаров. Профессор Стюарт Лихт, работающий в университете Джорджа Вашингтона, представил своим коллегам ноу-хау: производство углеродных нановолокон, в основу которого положена переработка углекислого газа, забираемого непосредственно из воздуха. Причём, вся система работает на солнечной энергии и способна за один час произвести порядка 10 грамм нановолокна. Как считают разработчики, данная технология, поставленная на промышленные рельсы, вполне сможет решить существующую в современном мире проблему выброса углекислого газа производственными предприятиями. Между тем, некоторые учёные достаточ-

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | сентябрь-октябрь | 2015

WWW.UNCM.RU но прохладно отнеслись к разработкам специалистов под патронажем профессора Лихта, поскольку до этого было представлено немало подобных проектов, каждый из которых так и не нашёл применения. Тем не менее, представленный метод потребляет минимум энергии и поэтому имеет все шансы приобрести промышленные масштабы. Как рассказал Стюарт Личт, который является руководителем группы разработчиков, технология получи-

ла название «Алмазы с неба». Такое название выбрано не случайно, с его помощью ученые хотели подчеркнуть стоимость полученного волокна и указать на углерод — материал, из которого оно произведено. В основе новой технологии заложен специальный процесс электролитического синтеза при высокой температуре. Для изготовления углеродного волокна необходимо очень мало электрической энергии и много энергии Солнца и углекислого газа, который изымается из атмосферы. Для разделения углекислого газа на молекулы и формирования из них волокна ученые используют специальную нагревательную систему, в которой имеются электрические нагреватели и система концентрации солнечных лучей. Система служит для фокусировки лучей на солнечной батарее, которая предназначена для питания нагревательных элементов. Элементы нагревают соли угольной кислоты, на поверхности которых расщепляется углекислый газ. Углеродное волокно образовывается на стальных электродах и после этого оттуда удаляется. На производство одной тонны углеродного волокна требуется приблизительно 1000 долларов, что в сто раз меньше, чем изготовление волокон другими способами. По словам ученых, разместив такие установки на десятой части пустыни Сахара, можно будет уменьшить количество углекислого газа в атмосфере до такого уровня, который был в доиндустриальной эпохе. Сейчас ученые работают над разработкой системы управления процессами роста углеродного волокна с целью производства волокон с нужными параметрами. www.wek.ru КИТАЙЦЫ СОЗДАЛИ СУПЕРКАР С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Китайский автопроизводитель Icona, отметившийся представленным два года назад в Шанхае прототипом Vulcano, покажет новую версию концепта, которая получит титано-углекомпозитный кузов. В последнее время поводом вспомнить автопроизводителей из Поднебесной были главным образом скандалы с копированием западных моделей: то Shanxi скопирует Cadillac Escalade, то Jinma замахнётся на BMW i3 и VIDOEV — на VW Beetle, а то и вовсе новый поворот событий в деле копирования Range Rover Evoque. Однако в данном случае мы имеем дело с полностью оригинальной разработкой, хотя и не

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | сентябрь-октябрь | 2015

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПОЗИТОВ обошедшейся без помощи европейских фирм. Разработку автомобиля доверили кузовному ателье Cecomp, расположенному в Турине и сотрудничающему с Toyota, Maserati и Lancia. В отличие от «Зонды» Горацио Пагани, имеющей кузов из смеси титана и углекомпозита, здесь материалы «сплетать» не будут. Одни панели выполнены из металла, тогда как другие — из углекомпозита. Производитель планирует, что вес новинки не превысит 1.5 тонны. Изначально тираж первой версии Vulcano должен был составить всего два экземпляра при её стоимости более двух миллионов евро. Однако как поменяются планы Icona с выходом титанового варианта, пока неясно. www.auto.gazeta.kz

4. АНОНС

30 НОЯБРЯ 2015 Г. ПРОЙДЕТ 9-АЯ ЕЖЕГОДНАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ: ПРОИЗВОДСТВО, ПРИМЕНЕНИЕ, ТЕНДЕНЦИИ РЫНКА» Конференция проводится по заказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации

Программа конференции в 2015 году будет состоять из двух последовательных секций: Секция 1: Меры стимулирования спроса на продукцию предприятий композитной отрасли. Подпрограммой 14 «Развитие производства композиционных материалов (композитов) и изделий из них» государственной программы «Развитие промышленности и повышение её конкурентоспособности» предусмотрены разработка и реализация мер стимулирования спроса на инновационную продукцию композитной отрасли с использованием следующих инструментов: • отраслевые и региональные программы внедрения нового поколения композиционных материалов (композитов) и технологий; • программы инновационного развития государственных корпораций, государственных компаний, субъектов естественных монополий и хозяйственных обществ с государственным участием; • закупки для государственных и муниципальных нужд, а также закупки государственных корпораций, государственных компаний, субъектов естественных монополий и хозяйственных обществ с государственным участием.

В рамках работы секции будут представлены действующие и разрабатываемые на сегодняшний момент меры стимулирования спроса на продукцию предприятий композитной отрасли, а также пути решения задач взаимодействия государственных корпораций, государственных компаний, субъектов естественных монополий и хозяйственных обществ с государственным участием с субъектами малого и среднего предпринимательства в части внедрения инновационных решений. Перед участниками выступят представители федеральных и региональных органов исполнительной власти Российской Федерации, а также компаний с государственным участием. Секция 2: Импортозамещение и развитие отечественных производств мирового уровня. Композитная отрасль Российской Федерации с 2013 года получает системную продержку на федеральном уровне. В 2013 году разработана, утверждена и реализуется в настоящее время государственная подпрограмма развития отрасли. Настоящая подпрограмма направлена на реализацию системных мер поддержки отрасли и поддержку производителей конечных изделий из композитов. Однако, полноценная реализация подпрограммы невозможна, без восстановления отечественного производства исходных компонентов и малотоннажной химии для изготовления конечных изделий из композитов. К сожалению, отечественные производители сырьевых материалов, не способны в настоящее время удовлетворить потребности производителей изделий из композитов. Это связано, как с отсутствием производств некоторых исходных компонентов, так и с неспособностью отечественных производителей в полной мере обеспечить необходимые заказчикам свойства и ассортимент выпускаемой продукции. Учитывая все это, необходимо обратить внимание на отечественную сырьевую базу и обсудить возможности государственной поддержки для восстановления или модернизации производств исходных компонентов и малотоннажной химии для изготовления конечных изделий из композитов на территории России, включая поддержку локализации производств ведущих иностранных компаний. В рамках секции будут представлены возможности отечественных и иностранных компаний в области импортозамещения исходных компонентов и конечных изделий из композитов для применения в приоритетных секторах экономики. Участники конференции смогут поделиться своим мнением по вопросу развития производств изделий из композитов на территории Российской Федерации. К участию в работе секции также приглашаются представители и дистрибьюторы иностранных компаний, желающие рассказать о своих планах работы в 2016 году и о предложениях для российского рынка в сложившихся экономических условиях. Приглашаем компании отрасли принять участие в конференции, обсудить проблемы развития производства и применения композитов в России и СНГ, получить актуальную информацию и обменяться опытом.

WWW.UNCM.RU Ежегодно в мероприятии принимают участие более 200 представителей ведущих предприятий и организаций отрасли из России, стран СНГ, Балтии и Европы. Место проведения: г. Москва, ул. Ильинка, 6/1, c. 1 станция метро «Площадь Революции» (Арбатско-Покровской линии) или «Китай-город» (Калужско-Рижской линии) Конгресс-центр Торгово-Промышленной палаты Российской Федерации Рабочее время конференции: 10.00–18.00 Язык конференции: русский, синхронный перевод на английский язык Участие в конференции — 7 000 руб. Заявки от слушателей принимаются до 20.11.2015 г. В случае заинтересованности в выступлении с докладом, просим Вас заранее предоставить в оргкомитет тематику и краткие тезисы выступления. Решение о Вашем выступлении принимает оргкомитет конференции на основании присланных тезисов. Прием заявок на выступление с докладом вместе с тезисами выступления СТРОГО ДО 30 октября 2015 года. Координатор проекта: Лукичева Наталья Тел.: +7 (495) 786-25-36 e-mail: innovation5000@mail.ru manager@uncm.ru ФОРУМ «КОМПОЗИТЫ БЕЗ ГРАНИЦ» СТАРТУЕТ В ТРЕТИЙ РАЗ ПОДРЯД

Третий по счету форум «Композиты без границ» состоится 2 ноября 2015 года в Конгресс центре Технополиса «Москва». В рамках мероприятия будут обсуждаться основные тенденции развития композитной отрасли в России и мире, состоятся экскурсии на современное производство изделий из композитов, а также впервые пройдут практические мастер классы по работе с композитными материалами. Форум проводится «Холдинговой компанией «Композит» и Союзом производителей композитов. Деловая программа форума в 2015 году будет включать 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. Оператор проведения конференции — ООО «Инновации будущего». Основными темами обсуждения на конференции станут вопросы становления рынка композитных материалов на региональном уровне, создание новых производств, разработка и развитие технологий изготовления композиционных материалов, применение композитов в разных отраслях промышленности, а

также решение проблемы вторичной переработки изделий из композитов. С докладами на конференции выступят представители ведущих компаний композитной отрасли России и мира. Помимо этого, в рамках форума пройдет практический мастер-класс по производству готовых изделий из композитов. Для участников мероприятия будут организованы туры по производственным площадкам «Холдинговой компании «Композит» (текстильный цех по производству мультиаксиальных тканей и преформ, цех по производству препрегов, «Нанотехнологический центр композитов» по изготовлению готовых изделий из композитов). В программе посещения также предусмотрена экскурсия в «Научно-исследовательский центр «Композит», где ведутся разработки новых видов ПАН и углеродного волокна. Одновременно в рамках форума будет работать салон композитных материалов, где будут представлены образцы применения композитов в разных отраслях промышленности. «Форум «Композиты без границ» проводится уже третий год подряд. В течение этого времени мировой рынок композиционных материалов увеличился на 30%. Увеличение применения композиционных материалов произошло во всех традиционных индустриях. Также за последние три года появились новые масштабные производственные мощности, в том числе в России был запущен современный завод «Алабуга-Волокно» по производству углеродного волокна. Формат форума «Композиты без границ» позволяет выявить основные тенденции развития технологий и рынка композитов и определить вектор на будущее», — рассказал и.о. генерального директора «Холдинговой компании «Композит» Владимир Хлебников. «В настоящее время в субъектах Российской Федерации разрабатываются и реализуются региональные программы внедрения композитов. Эффективная реализация данных программ позволит увеличить объемы потребления композитов и изделий из них в строительстве, так гражданском, так и промышленном, ЖКХ, транспортной инфраструктуре, инфраструктуре транспортировки нефти и газа и других приоритетных секторах экономики. На форуме «Композиты без границ» можно будет не только узнать о запущенных в действие программах, но и найти партнеров для развития бизнеса», — рассказал исполнительный директор «Союза производителей композитов Сергей Ветохин. Координатор проекта: Элина Билевская, Тел: +7 495 787 8828, доб. #4107 Моб: +7 916 237 9325 Эл. почта: e.bilevskaya@hccomposite.com www.hccomposite.com/composites-without-borders/about/2015/ Редакторы: Пунина Мария, manager_mp@uncm.ru Лукичева Наталья, manager@uncm.ru 117292, г. Москва, а/я 49 Телефон/факс: +7 (495) 786-25-36 www.uncm.ru

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ | ВЕСТНИК ОТАСЛИ | сентябрь-октябрь | 2015

НАУКА

Тренируйте интеллект! Battle — как пропаганда инжиниринга

Елизавета Понарина www.poisknews.ru

«Мастера — это люди, с удовольствием делающие то, что не получается у других» — так охарактеризовал профессионалов, собравшихся 3 сентября в знаменитом Казанском авиационном институте, ныне Казанском национальном исследовательском техническом университете им. А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ), ведущий интеллектуального турнира под названием «Композит-Battle». — Идею этого конкурса, демонстрирующего новый формат взаимодействия науки, университетов и промышленности, предложили наши партнеры по совместной Инжиниринговой компании из МГТУ им. Н. Э. Баумана, — сразу сказал проректор по научной и инновационной деятельности КНИТУ-КАИ Сергей Михайлов. — А мы идею обыграли, придумав задания для соревнований по трем видам компетенций: brain-ring — проверка теоретической подготовки команд в области знания истории и в области применения композиционных материалов; расчетный конкурс — математическое умение вычислить прочность композитной конструкции и третий, самый наглядный, — создание композитного изделия прямо в зале. Битв таких мы еще не проводили. Это первая, в ней участвуют представители организаций, работающих с композитами в Поволжском регионе. Всего 6 команд, собранные из молодых инженеров, технологов, конструкторов нашего университета (КНИТУ-КАИ), Казанского национального исследовательского технологического университета (КНИТУ), Самарского государственного аэрокосмического университета (СГАУ), Ульяновского госуниверситета, Казанского вертолетного завода и ЗАО «КАПО-Композит», дочерней структуры фирмы «Аэрокомпозит». В жюри — директор «КАИ-Композит» Сергей Луканкин, завкафедрой летательных аппаратов Валентин Халиулин, директор Казанского НИИ авиационных технологий Александр Носов, председателем — я. Присутствуют и инициаторы battle — бауманцы: глава Межотраслевого инжинирингового центра «Новые материалы, композиты и нанотехнологии» Владимир Нелюб и два его заместителя Алексей Бородулин и Юлия Плинер. Приехали посмотреть, как лучше подобный турнир организовать на площадке «Вузпромэкспо» в декабре этого года. Там уже соберутся команды со всей России. Зал Туполева утром 3 сентября не был похож на большую потоковую аудиторию. В него втащили штук семь просторных столов. Молодежь, экипировавшись в голубые комбинезоны, перчатки и защитные очки, раскладывала на них какие-то конструкции, инструментарий, что-то прилаживала, примеряла. Под каж18

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

дым столом виднелось ведро с водой, а к крупному компрессору перед сценой тянулись трубки — будет использован метод инфузии, пол был бережно затянут пленкой, чтобы не испортить ненароком... Болельщиков, пришедших поддержать своих, тоже хватало. В основном — молодых и активных. Ведущий их первым делом предупредил: «Не подсказывать!» А события тем временем развивались по схеме игры «Что? Где? Когда?». Есть подозрение, что и часть вопросов для брейн-ринга были добыты оттуда же. Но смотрелось все это весело и увлекательно. Победа иногда ускользала из рук команд только из-за фальшстарта, уж очень знатоки торопились ответить. Второй конкурс проходил в другом зале, ибо требовал компьютеров и тишины для сосредоточенности. Третий — технологический — закипел на тех самых столах в зале Туполева. Причем временами в прямом смысле слова: ведь при «схватывании» композитного пакета выделяется тепло. Профессионалы оценили домашние работы команд. У КНИТУ и УлГУ — оснастку, смоделированную и выполненную на 3D-принтере, у СГАУ — попытку импортозамещения — изготовленный из российских материалов шлем для велоспорта. Представители вертолетного завода прямо в зале делали часть двери для вертолета ANSAT, из композитов она на 4 кг легче и много прочнее. Часа четыре длилась битва. Побежденных не оказалось, но кубок — первый приз — вручили капитану КНИТУ-КАИ Дмитрию Константинову. Похоже, его команде предстоит в декабре посетить столицу. Но, может быть, сложится сборная от области. — У конкурса две задачи — показать возможности в высокотехнологичном производстве и привлечь внимание к профессии инженера, — резюмировал итоги Владимир Батраков, руководитель Центра композитных технологий КНИТУ-КАИ им. А. Н. Туполева. — Не зря композитное направление всячески поддерживает глава Республики Татарстан Рустам Минниханов, по его поручению Правительство РТ выделило 640 тысяч рублей на расходные материалы, призы для этого турнира. Сообщая молодежи об этом, мы подчеркиваем, что композитчики сегодня нужны в самых разных отраслях. Учитесь — и будете востре-

НАУКА

бованы! Про композиты в КАИ готовы говорить все. Здесь считают, что это — материал ХХI века, и утверждают, что у них данное направление развито лучше, чем в других вузах России. По крайней мере, средства на создание Инжинирингового центра «КАИ-Композит» в конкурсе Минпромторга и Минобрнауки КНИТУ-КАИ выиграл еще в 2013 году, и сегодня ИЦ развивается сразу на двух площадках. Есть исследовательская часть, где сосредоточено высокотехнологичное оборудование, где присутствуют все виды мировых технологий, и есть промышленная, появившаяся благодаря ОКБ им. М.П.Симонова, партнерством с которым в вузе явно гордятся. Ведь ОКБ построило на своей территории корпус для ИЦ «КАИ-Композит» и сдает ему эти 1000 кв. м за 1 рубль в год. Говорят, сейчас еще 1,5 тысячи кв. м строит. — За какие заслуги вас так любят? — интересуюсь у С. Михайлова. — Мы интересны конструкторскому бюро исследовательской технологической базой и кадровым потенциалом, — как с кафедры, отвечает он, но, увидев сомнение в моих глазах — мол, все вузы тем интересны, уточняет: — Мы сумели по хоздоговору с ними провести замену одного металлического агрегата воздушной мишени на полностью композитный. При увеличении в 12 раз стоимости материала ухитрились общую трудоемкость работ уменьшить втрое. И где-то на 60-м изделии КБ, не подняв цену для заказчика, отбило все расходы и вышло на прибыль. Мы им организовали композитный участок, спроектировали состав оборудования, рабочую зону, подготовили оснастку, обучили персонал и сделали 19

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

опытные изделия. Участок до сих пор работает. У них тогда был большой заказ, без нас они бы с ним не справились. С тех пор они наш якорный партнер. Кстати, организовывал больше полувека назад структуру, ставшую нынешним КБ, Михаил Петрович Симонов, генеральный конструктор и создатель СУ-27, выпускник КАИ. — Это хороший пример государственно-частного сотрудничества, — дополняет глава ИЦ «КАИ-Композит» Сергей Луканкин. — Если мы работаем на ОКБ Симонова, то оно компенсирует зарплату, накладные, какую-то прибыль, закупает нужные материалы и коммуналку оплачивает само. Если мы работаем на третьи лица, то в рамках этого договора мы компенсируем ОКБ Симонова затраты на коммуналку. Это выгодно всем: ОКБ Симонова не надо на заводе готовить кадры, приобретать компетенции композитчиков. И мы благодаря тесной связи с промышленностью активно развиваемся. В новом корпусе, например, разместятся автоклавы и печь. У нас человек 25 заняты исследованиями и конструированием, с полсотни работают на производственной площадке по изготовлению мастер-моделей и промышленных заказов. И там, и там дело творческое, новое. Для АО «Информационные спутниковые системы им. академика М. Ф. Решетнева», например, производим штанги для космических антенн, для авиации — вот этот сверхлегкий аппарат — самолет весом меньше 130 кг с расходом 5–6 л топлива на час полета. Максимальная расчетная скорость — 140 км/час, с тяжелым двигателем — 130. Скорость подъемная — 4–5 метров в секунду. Наша инициативная разработка с коммерческой направленностью. Уже

НАУКА

есть заказы из Германии и Южной Америки. — А из России? — Увы. Здесь пока для такой машины рынка нет, а в ЕС для ее вождения не потребуется даже удостоверения пилота — суперлегкая! Американцы посчитали, что у них она будет продаваться, если выставить цену ниже 48 тысяч долларов. Но мы работаем не только на зарубежного заказчика. Целая группа наших специалистов проектирует беспилотный аппарат большой продолжительности полета по Постановлению №218, то есть по заказу и совместно с авиапромом. Чуть позже, в том самом корпусе, что ИЦ арендует за рубль в год, довелось увидеть секцию элеронов крыла большого беспилотного летательного аппарата. Указав на многометровую штуку, вроде детали конструктора для великанов, Луканкин проговорил: «Вон болван лежит. По нему сделают матрицу из углепластика, потом изготовят модель. Точность наших авиационных изделий — 2,4 мм на все крыло. Кроме нас и Обнинского ГНЦ «Технология» им. А. Г. Ромашина, в России такого никто не умеет. Технологии полностью наши, самостоятельно разработанные и отлаженные. Все материалы имеют паспорта ВИАМ. — А кто и где будет испытывать? — Все здесь же. В КАИ есть лаборатория, которая имеет международную аккредитацию, имеет сертификаты работы с композиционными материалами. При необходимости там испытывают детали и конструкции вертолетов, самолетов. Скажем, сейчас переходим с зарубежного модельного пластика на модельную пасту. В связи с удорожанием доллара, санкциями пластик стал слишком дорог, ищем ему замену. — А зачем ИЦ «КАИ-Композит» было с Бауманкой и МГУ объединяться в Межотраслевой исследовательский центр, если оснащению да умению вашему можно только позавидовать? — МИЦ «Новые материалы, композиты и нанотехнологии» однозначно нужен всем участникам этого триумвирата, чтобы развиваться дальше, — отвечает проректор С.Михайлов. — Вместе мы, как ВИАМ или НИАТ, можем выйти на российский рынок высокотехнологичных композитных услуг со своими разработками. Университеты сегодня, во-первых, оснащены не хуже многих НИИ, во-вторых, единственный 20

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

источник квалифицированных кадров и, в-третьих, владеют новыми технологиями и инновациями, которые готовы предложить промышленности. Плюс многие из нас обладают лицензиями, сертификацией, военными приемками. — И все-таки, почему МГУ? — Сегодня санкции потихоньку разрушают рынок импортных материалов для композитов, где монополист в области их сертификации — ВИАМ. Но Китай, да наша «Алабуга-Волокно» начали поставлять угольную нить, годную для получения композитов. У МГУ на малых предприятиях университета и кафедре химических технологий, возглавляемой профессором Виктором Авдеевым, есть прядильные машины и оборудование для изготовления тканей и препрега на базе отечественных связующих с отличными характеристиками для формования композитных изделий и оснастки. Не хуже зарубежных. Задача — сертифицировать эти материалы и выпустить на рынок. Итак, у КАИ — технологии, у МГУ — материалы и связующие, ткацкие машины, у Бауманки — навыки проектирования и конструирования да плюс сильнейший менеджмент в области композиционных материалов. Будем работать как распределенный Инжиниринговый центр. Создадим при МИЦ структуру, которая займется аналитикой рынка, пропагандой и маркетингом возможностей университетов. А по подготовке кадров мы уже сделали единую для трех университетов магистерскую программу в области композиционных материалов. Приняли для начала по 5 человек в каждом вузе, которые будут учиться по сетевой схеме: поступив в КАИ, семестр занимаешься в Казани, семестр — в Бауманке, семестр — в МГУ, заканчиваешь обучение в Казани. Надеемся таким путем готовить классных специалистов, которых тут же разберут по предприятиям и КБ. ИСС им. академика М.Ф.Решетнева уже готово подключиться к оплате такой программы, если часть времени обучения эти магистры проведут на заводе, решая производственные задачи. Так что у инжиниринговых центров есть будущее, они нужны и вузу, и науке, и промышленности, а их достижения позитивно отразятся на качестве жизни населения нашей страны.

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

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

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

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

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

СОБЫТИЕ

МАКС — 2015 www.uncm.ru

С учетом соглашений о сотрудничестве, имеющих инвестиционные обязательства, контракты и сделки МАКС-2015 оценены в 350 млрд рублей (около 6 млрд. долларов). Мероприятие посетило более 50 официальных делегаций. Всего в выставке приняло участие 878 предприятий и организаций, из них зарубежных — 151 из 31 страны мира. Почти 89 компаний-участниц — из Подмосковья. Экспозиции были развернуты в стационарных павильонах на площади около 19 тыс. кв.м., а также на 1,2 тыс. кв.м. во временных павильонах. Делегации предприятий работали в 78 шале. В полетах приняли участие 34 самолета и вертолета, а также семь пилотажных групп на 46 самолетах. На наземной статической стоянке было представлено 133 летательных аппарата, включая 20 воздушных судов Воздушно-космических сил России. Посетителей на МАКС-2015 было больше, чем на авиасалоне двухлетней давности. По данным дирекции мероприятия, в общей сложности в Жуковский за шесть дней приехали около 405 тыс. человек, что на почти на 65 тыс. человек больше, чем в 2013 году.

Airbus A350-900. При производстве фюзеляжа и крыльев Airbus A350-900 используется технология с применением углеволокна и композитных материалов, общее содержание которых достигает 53%.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

СОБЫТИЕ

Новейшая разработка СибГУ ТВС-2ДТ является заменой знаменитого Ан-2, при этом повторяет столь удачную и привычную компоновку. Основной особенностью ТВС-2ДТ является не только применение нового двигателя, но и широкое применение композитных материалов, в частности крыло самолета полностью выполнено из углекомпозита. В отличие от Ан-2 данный самолет имеет большие грузоподъемность и скорость полета, но при этом сохраняет все преимущества «Кукурузника» — неприхотливость к качеству взлетно-посадочной полосы и малый разбег для взлета.

Вертолет Ка-226. При изготовлении двухконтурных лонжеронов и работающей обшивки конструкции лопастей вертолёта Ка–226 применяются композитные материалы, которые повышают тягу несущих винтов.

Разведывательный беспилотный летательный аппарат «Чирок», мембраны шасси которого выполнены из композитов, разработанных отечественными специалистами не имеет аналогов в мире. Аппарат умеет садиться и взлетать с любой поверхности, в том числе — с рыхлого грунта, болота и песка, способен набирать высоту до 6000 метров, максимальная дальность полета составляет 2500 тысячи метров, максимальная грузоподъемность — 300 килограммов.

Ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия» представила на авиасалоне МАКС-2015 ряд своих новейших достижений в области пилотируемой космонавтики, автоматических космических комплексов и средств выведения. На стенде Корпорации был представлен выполненный из углекомпозита корпус и обновленный проектнокомпоновочный макет возвращаемого аппарата перспективного транспортного корабля нового поколения (ПТК НП). Прототип ПТК НП был изготовлен в Германии.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

СОБЫТИЕ

Вентилятор турбореактивного двигателя, производства Rolls-Royce с применением титано-углекомпозитных лопаток.

Вертолет Ми-38. Основные элементы конструкции фюзеляжа вертолета Ми-38 выполнены из алюминиевых сплавов и композитных материалов. В частности, из композитов изготовлен его шестилопастный несущий винт, имеющий высокую тягу, низкий уровень вибраций и оснащенный эластомерными подшипниками, не требующими смазки. Доля композитов в конструкции достигает 30% от общего объема.

Стенд Группы Компаний «Композитные решения», входящей в состав Союза производителей композитов. Компания предоставляет полный комплекс услуг в сфере производства высокотехнологичных полимерных композитных материалов и изделий из них, включая поставку материалов и оборудования и инжиниринговые услуги.

Легкий многоцелевой вертолет «Ансат» построен по классической одновинтовой схеме с рулевым винтом. «Ансат» разработан с применением композитных материалов, в частности: лопасти основного и рулевого винта вертолета, а также обтекатель хвостового редуктора выполнены из композитов. Вертолет разработан и производится на ПАО «Казанский вертолетный завод», обтекатель хвостового редуктора изготавливает КНИТУ-КАИ.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

СОБЫТИЕ

ООО «ВИСТ КОМПОЗИТ» — эксклюзивный дистрибьютор французской компании SAS «STEVIK», входящей в состав Союза производителей композитов. Компания предлагает передовое высокотехнологичное оборудование и материалы из Европы и США для изготовления изделий из полимерных композитов. На стенде была наглядно продемонстрирована технология вакуумной инфузии.

3 «Межвузовский инжиниринговый центр» — коллективный стенд МГУ, МГТУ им Баумана, КНИТУ-КАИ. 1 — Оснастка створки капота двигателя ПД-14, предназначенного для установки на самолёты МС-21. 2 — Штанга опорной конструкции контррефлектора космического аппарата. 3 — Носовой обтекатель двигателя SAM-146.

Образцы продукции на стенде Компании «Airtech», входящей в Состав Союза производителей композитов. Компания специализируется на поставке материалов и оборудования для производства изделий из композитов.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

СОБЫТИЕ

ООО «Научно — производственное предприятие «Металл Композит»» реализует комплексные программы в области разработки и производства металлических композитных материалов. На стенде были представлены образцы деталей, изготовленные из металлических композитов.

Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова представил свои разработки с применением композитных материалов на объединенной экспозиции ведущих научных институтов авиационной отрасли.

3-D принтер и изделия, распечатанные на нем на стенде МГТУ им. Баумана, расположенном в образовательном павильоне.

В самолетах малой авиации, как правило, применяются стекло- и углекомпозиты. Из них изготавливают не только панели корпуса, но и несущие детали фюзеляжа, винты двигателя а также элементы отделки кабины.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

Поставщик сырья, оборудования и расходных материалов для производства композиционных материалов

Смолы и отвердители � Полиэфирные смолы для

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

Адгезивы

� Полиэфирные клеящие пасты � Эпоксидные клеи � ММА адгезивы

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

Разделительные составы � Полупостоянные

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

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

Армирующие материалы � Флоу маты для RTM и

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

Оборудование

� RTM машины � Оборудование для

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

Материалы для сандвич конструкций � Наполнители для закрытого формования

� Наполнители для ручного формования

� Ровинговый наполнитель � Пробковый наполнитель

Материалы для производства форм � Полиэфирные смолы для форм

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

� Модельные плиты � RTM формы

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

СОБЫТИЕ

Первый шаг на пути широкого внедрения композитов в Севастополе

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

15 сентября 2015 года в Севастополе состоялось региональное совещание по вопросу внедрения и применения изделий из полимерных композитов при строительстве, ремонте и реконструкции объектов инфраструктуры города Севастополя. Мероприятие организовано Союзом производителей композитов совместно с Департаментом городского хозяйства города Севастополя. В совещании приняли участие представители органов исполнительной власти города Севастополя и Республики Крым и подведомственных им организаций, Объединения юридических лиц «Союз производителей композитов», российских предприятий — производителей изделий и конструкций из полимерных композитов и иных заинтересованных организаций. Основная задача регионального совещания — создание условий для прямого открытого диалога в регионе между российскими производителями и потребителями изделий из полимерных композитов, в лице органов государственной власти и подведомственных им организаций. Особые климатические условия региона, такие как высокая солнечная активность, повышенные влажность и температура, наличие соляного тумана негативным образом влияют на долговременные характеристики прочности и надежности традиционных материалов, в результате протекающих в них активных коррозионных процессов, что приводит к пре-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ждевременному старению и разрушению конструкций зданий и сооружений. Использование технических решений с применением полимерных композитов взамен традиционных материалов позволяет увеличить срок межремонтной эксплуатации, увеличить жизненный цикл изделий и конструкции и способствует повышению эффективности расходования бюджетных средств при строительстве, ремонте и реконструкции объектов инфраструктуры, в том числе при строительстве магистральных водопроводов, портовых сооружений, мостов и путепроводов. На совещании представители российских предприятий — производителей изделий и конструкций из полимерных композитов представили конкретные технические решения, пригодные для применения при строительстве, ремонте и реконструкции объектов инфраструктуры города Севастополя. По итогам совещания были принят ряд решений, в том числе о необходимости разработки и утверждения региональных программ внедрения компо-

СОБЫТИЕ

зитных материалов, конструкций и изделий из них в сфере транспортной инфраструктуры, строительства и жилищно-коммунального хозяйства города Севастополя и Республики Крым, формировании реестра полимерных композитов и изделий из них, пригодных для применения на объектах инфраструктуры регионов и определении перечня пилотных проектов для применения композитов на территории города Севастополя и Республики Крым.

СОБЫТИЕ

Форум регионов Союзного государства

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

С 16 по 18 сентября 2015 года в Сочи прошел Второй форум регионов России и Беларуси. Основные задачи форума — усиление промышленной кооперации и наращивание сотрудничества в инновационной, научно-технической, образовательной сферах России и Белоруссии. В мероприятии приняли участие Президент Российской Федерации, Президент Республики Беларусь, руководители Федерального собрания Российской Федерации, Национального собрания Республики Беларусь, Постоянного комитета Союзного государства, главы ключевых министерств и ведомств, руководители исполнительных и законодательных органов государственной власти субъектов России и областей Белоруссии, а также представители бизнеса, общественных и научных организаций. Композитная отрасль Российской Федерации на форуме была представлена Объединением юридических лиц «Союз производителей композитов», ООО НПП «ПОЛЕТ» и ООО ГК «РУСКОМПОЗИТ». В рамках форума была организована специализированная выставка промышленности России и Бело-

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

руссии. В качестве экспонентов в настоящем мероприятии приняли участие ведущие промышленные предприятия двух стран. На стенде Союза производителей композитов была представлена инновационная продукция предприятий композитной отрасли России от исходных компонентов до готовых образцов и макетов продукции, применяемой в приоритетных секторах экономики: • высокомодульные высокопрочные стеклянные волокна, производства ОАО «НПО «Стеклопластик», применяемые при изготовлении динамически прочных стеклокомпозитов (брони) и создании высоконагруженных композитных строительных конструкций и элементов ветроэнергетических установок; • полые стеклянные микросферы, производства ОАО «НПО «Стеклопластик», применяемые в ка-

СОБЫТИЕ

•

• •

•

• • •

•

честве добавки в бурильные растворы в нефтегазовой промышленности, а также в лакокрасочной промышленности и при производстве различных герметиков и мастик; базальтовый ровинг, производства ООО «Русский базальт», применяемый при производстве изделий из полимерных композитов для машиностроения, энергетики, химической и нефтехимической промышленностей, коммунального хозяйства и строительного комплекса; базальтовая фибра, производства ООО «Русский базальт», применяемая при строительстве фибробетонных конструкций зданий и сооружений, позволяющая предотвратить образование деформационных трещин и усадок; образцы ударопрочных, радиопрозрачных СВМПЭкомпозитов конструкционного и баллистического назначения, производства ОАО «НПО «Стеклопластик»; стеклокомпозитная арматура различных диаметров, производства ООО «РостовКомпозит» (ООО НПК «Армастек»), применяемая в гражданском, промышленном, транспортном и гидротехническом строительстве; ремонтный комплект «ГАРС», производства ОАО «НПО «Стеклопластик», применяемый для ремонта стальных газонефтепродуктопроводов на отрытых участках и в подводных переходах с полным восстановлением несущей способности трубопровода без его остановки; углекомпозитная крышка фюзеляжа беспилотного летательнгого аппарата, производства ООО «ИНЖИНИТИ»; углекомпозитный воздухозаборник для гоночного автомобиля Mercedes-McLaren SLR, производства ООО «ИНЖИНИТИ»; макет пешеходного перехода с цельнокомпозитным пролетным строением, производства ОАО «Тверьстеклопластик» (ООО ГК «РУСКОМПОЗИТ»), применяемый взамен стальных и бетонных конструкций, что обеспечивает снижение сроков и стоимости строительства, увеличение межремонтных сроков и повышение эксплуатационных характеристик; макет мобильного дорожного покрытия (МДП-Мобистек), производства ОАО «Тверьстеклопластик» (ООО ГК «РУСКОМПОЗИТ»), применяемого при обустройстве месторождений нефти и газа в различных гидрогеологических условиях, в том числе на болотистой местности. Плиты МДП-Мобистек в натурную величину были представлены на открытой площадке форума на отдельном стенде ООО ГК «РУСКОМПОЗИТ».

В качестве экспонента с белорусской стороны было представлено ОАО «Полоцк-Стекловолокно», входящее в состав Союза производителей композитов. Компания представила материалы на основе Е-стекла (электроизоляционные материалы для производства печатных плат и гибкой изоляции, конструкционные стеклоткани для изготовления композитов, строительные материалы), высокотемпературные кремнеземные материалы, а также продукцию на основе базальтового волокна. В рамках форума был подписан ряд соглашений о сотрудничестве в торгово-экономической, научно-технической, социальной, культурно-гуманитарной областях между регионами России и Белоруссии. Во второй день форума главы двух государств в сопровождении руководителей органов законодательной и исполнительной власти совершили плановый обход экспозиции выставки. КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

МАТЕРИАЛЫ

Münch Chemie: современные разделительные агенты и системы подготовки оснастки Современные эпоксидные и полиуретановые модельные плиты в последнее время активно используются в композитном производстве при создании мастер-моделей, форм и оснастки. Эти материалы имеют ряд важных преимуществ перед традиционными (МДФ, дерево, металл) — они проще в обработке, легче поддаются ремонту и изменениям конструкции, не подвержены воздействиям внешней среды. Но есть одна особенность — поверхность модельных плит с плотностью меньше 1,0 г/см³ содержит микропоры. Чтобы избежать впитывания разделительных агентов этими порами, поверхность обрабатывается порозаполняющими составами. Традиционно формы обрабатывались несколькими слоями автомобильной шпатлёвки. Эта процедура требовала больших затрат времени и труда, так как формы приходилось шлифовать и полировать после каждого нанесения. К минусам можно также отнести низкую химическую устойчивость к фенольным и эпоксидным смолам. Это приводило к низкому качеству готовых деталей. Впоследствии были разработаны однокомпонентные порозаполнители на восковой основе, которые хоть и сократили время подготовки поверхности, требовали минимум 30–40 слоёв нанесения, что снижало точность и качество деталей. Компания Munch Chemie детально изучила процесс производства форм и оснастки. Наши химики уделили особое внимание составу модельных плит, смол и разделительных агентов, а также изучили влияние химических и физических процессов. На основании анализа этих данных, была определена линейкой сырьевых материалов для наилучшей герметизации оснастки. Новый порозаполнитель был разработан специально с учётом требований к простоте нанесения и короткому времени высыхания. Уже первые результаты были многообещающими: 32

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

Александр Янович Игорь Ананин www.skm-polymer.ru

гладкая и однородная поверхность достигалась нанесением всего двух слоёв материала, получившего название Mikon Sealer 399 MC, который наносился как вручную, так и в виде спрея. Анализы под микроскопом показали, что все поры были равномерно закрыты при толщине слоя порозаполнителя всего в 1 мкм. Кроме того, впоследствии были достигнуты хорошие результаты по адгезии между обработанной поверхностью и разделительными агентами на водной основе или на основе растворителей. Сочетание порозаполнителя и разделительных агентов из серии Mikon позволяет существенно повысить надёжность производственного процесса и качество готовых деталей. В силу высокой устойчивости к химическому и механическому воздействию, новый порозаполнитель позволяет увеличить количество съёмов при единовременном нанесении. В качестве примера можно привести тест использования материалов Munch Chemie в сочетании с модельными плитами производства другой немецкой компании RAMPF Tooling Solutions. В тесте использовалась эпоксидная плита WB-0700, плотностью 0,7 г/см³, порозаполнитель Mikon 399 MC (два слоя), разделительный агент Mikon W-64+ (два слоя). Ещё одной задачей, которая стояла перед компанией Munch Chemie, была разработка линейки разделительных агентов без содержания в них растворителей. Наличие растворителей в составе делает процесс нанесения разделительного агента трудоёмким и затратным, а также увеличивает расход материала, так как слой требует постоянного обновления. Эти недостатки приводят к дополнительной эмиссии летучих органических соединений. Перед специалистами Munch Chemie стояла задача полного исключения растворителей из химического состава своих продуктов. Результатом этой работы стала разработка новой инновационной технологии, которая впервые позво-

МАТЕРИАЛЫ лила стабильно производить водные эмульсии с содержанием высокоэффективных активных разделительных компонентов. Испытания этих материалов показали отличные результаты — количество съёмов деталей с одного нанесения увеличилось на 60%, а общий расход разделителя был втрое меньше, чем расход разделительных агентов на основе растворителей. Постоянная оптимизация и развитие — основная задача специалистов Munch Chemie. Тесное сотрудничество со своими партнёрами позволяет повышать эффективность своих продуктов. Ваши преимущества с Munch Chemie: • Экономия материала — от 30 до 60 %; • Экономия времени — быстрое время высыхания, не требуется большое количество слоёв; • Различные варианты нанесения; • Высокая химическая устойчивость, термостойкость; • Экологическая безопасность. Материалы компании Munch Chemie за короткий срок успешно зарекомендовали себя на российском композитном рынке. Многие предприятия, в частности, из авиастроительной отрасли, дали свои положительные отзывы, отмечая качество материалов и удобство работы с ними. Получить ответ на любые интересующие Вас вопросы, касающиеся материалов производства Munch Chemie, Вы всегда можете у специалистов компании «СКМ Полимер», которая является официальным дистрибьютором компании Munch Chemie на территории России. Опыт наших

сотрудников, а также тесный контакт с технической поддержкой Munch Chemie позволит решить Ваши самые сложные задачи. Всю необходимую детальную информацию о представленных в статье продуктах и других материалах Вы можете получить у наших специалистов по телефону: +7 (495) 508-3718 или по электронной почте: info@skm-polymer.ru, или на сайте: www.skm-polymer.ru.

МАТЕРИАЛЫ

Страсти по гелькоуту или к вопросу об этике проведения сравнительных испытаний Хочу сразу оговориться. Обстоятельства, приведшие к написанию этой статьи, не возникали ни разу за всю историю существования нашего журнала. Тема, которая затрагивается в этой статье не относится к категории технических и не ставит своей целью определение уровня компетентности. Речь пойдёт об этике. В прошлом номере журнала была опубликована статья г-на Лукинова В. А. «Методология выбора гелькоута», в которой автор взял на себя ответственность за проведение сравнительных испытаний гелькоутов различных марок на предмет соответствия их требованиям по горючести, предъявляемых к изделиям компании, в которой автор работает ведущим технологом. Само по себе такое исследование может вызвать только одобрение, поскольку автор проводил эти испытания не в лабораторных условиях, а в условиях реального производства. Да что там реального, практически приближенного к боевым! «Как у любого нового производства, имелось два основных фактора, препятствовавших работе. Это отсутствие квалифицированного персонала и условий производства, таких как: стабильная температура и влажность, достаточная освещённость и вентиляция, а также необходимого, и в нужном количестве, оборудования». Просто — «забудь индукцию, давай продукцию!» И при всём этом автор статьи подошёл к проведению испытаний со всей основательностью, чётко понимая какие требования он предъявляет к выбранным для исследования материалам и какими методами он будет действовать при проведении исследования. Разумеется, все исследуемые материалы предполагалось испытывать в равных условиях. Испытания были проведены. Выводы сделаны, «победитель» определён. Я не случайно беру слово «победитель» в кавычки. События и обстоятельства, ставшие известными в дальнейшем, заставляют меня использовать именно этот знак препинания. Мы были крайне обескуражены, когда после публикации этой статьи получили возмущённые отзывы от компаний, гелькоуты которых были взяты для испытаний. Естественно, исключая компанию, гелькоут который набрал наибольшее количество плюсов. Мы ещё раз подчёркиваем, что не собираемся обсуждать методологию, или показатели горючести чего должны быть определены в итоге: смолы или изделия? Просто оказалось, что автор не счёл необходимым 34

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

Гладунов Сергей Борисович Генеральный директор ИД «Мир Композитов»

проконсультироваться со специалистами компаний «аутсайдеров», а взял гелькоуты, руководствуясь, в основном, своим «внутренним убеждением». Никто не оспаривает права любой компании провести сравнение тех или иных материалов для определения наиболее пригодных, отвечающих искомым требованиям. Берём на себя смелость утверждать, что и компании-поставщики не стали бы оспаривать результаты испытаний, если бы их пригласили к участию в этом исследовании в качестве наблюдателей. Но этого сделано не было. Мы связались с компаниями, претензии которых получили. Никто с ними не консультировался, никаких документов на соответствие исследуемым свойствам не запрашивал, о предполагаемых испытаниях не сообщал и с выводами перед публикацией не знакомил. Осталось неизвестным проводились ли испытания на огнестойкость в равных условиях, поскольку не была указана толщина гелькоутов и стеклопластика, с указанием содержания в нем смолы (в %). При этом надо заметить, что «победитель» предоставил всю систему (гелькоут-смола), но тогда и гелькоуты других компаний надо было проверять со смолами этих же компаний. Неизвестно и то, с каким стеклопластиком тестировали остальные гелькоуты? Исследование было проведено анонимно, а результаты предъявлены публично. Получается, что при проведении испытаний моторного масла можно взять синтетику 0W-40, а также растительное и сливочное масла, и в результате тщательно проведённого исследования убедительно доказать, что синтетическое моторное масло 0W-40 лучшее из предложенных! Возможно ли в сложившейся ситуации написать «победитель» без кавычек? Думаю, нет. И в заключении. Уверен, что подавляющее большинство материалов, используемых при производстве современных композитных изделий отвечает всем необходимым условиям и требованиям к ним предъявляемым. Не вызывает сомнения и тот факт, что в условиях конкурентной борьбы, любая компания-поставщик готова оказать клиентам всестороннюю технологическую поддержку. Задача технолога производства, имеющего целью выяснить какой из продуктов наиболее подходит для выполнения поставленной перед ним задачи по сути сводится лишь к тому, чтобы создать равные конкурентные условия, избежав таким образом в дальнейшем упрёков в тенденциозности.

Форум «КОМПОЗИТЫ БЕЗ ГРАНИЦ» Приглашаем принять участие в самом ярком событии в мире композитов в России!

Деловая программа форума в 2015 году будет включать региональную конференцию по вопросу разработки и реализации региональных программ внедрения композитов и изделий из них в приоритетных отраслях экономики Региональная конференция проводится по заказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации. Оператор проведения конференции – ООО «Инновации будущего». Место проведения: Россия, Москва, Технополис «Москва», «Конгресс-центр»

Участие: Бесплатно

Дата: 2 ноября 2015

Регистрация на сайте: www.hccomposite.com

Программа: • Пленарная дискуссия о становлении рынка композитов на федеральном и региональном уровнях • Тематические секции • Мастер-классы по формованию готовых изделий из углеродных тканей и препрегов • Экскурсии по ультрасовременным производственным площадкам • Салон композиционных материалов • И многое другое

Возможности: • Найти партнеров • Поделиться идеями • Рассказать о планах • Провести встречи с лицами, принимающими решения • Узнать о последних трендах в композитной индустрии и представить ваши продукты для новых рынков • Научиться работать с композитами своими руками

Россия и субъекты Федерации - один из наиболее активно развивающихся рынков сегодня! Участвуйте в одном из самых значимых событий в отрасли композитов: в участвуйте в форуме «Композиты без границ»!

ОТРАСЛЬ

«Наши цели ясны, задачи определены! За работу, господа!»

Холодников Ю. В ген. директор ООО СКБ «Мысль» Кузьмин В. Г. ген. директор ОАО «КГОК» Осинцев Ю. Г. директор ООО «Интекс» Волегжанин И. А., Петров П.О. ООО СКБ «Мысль»

Композиты в России будут прирастать не только Сибирью, тем более, что из статьи Союза производителей композитов («Композитный мир» № 4, 2015 г., стр. 24–25), неясно, когда и за счёт каких новаций и преференций будет обеспечено это приращение. С региональными программами внедрения композитных материалов в Уральском регионе, мягко говоря — не очень, а если говорить прямо, то вообще никак. Вялотекущие попытки областных чиновников что-либо предпринять в данной отрасли производства носят спонтанный, эпизодический характер, при этом реальных целей и программ развития — нет. Тем не менее жизнь продолжается, и одним из доказательств этому может служить регистрация Уральского завода промышленных композитов (ООО «УЗПК»). Ряд заинтересованных предприятий объединяют свои усилия для решения следующих задач: 1. Разработка, исследования и организация производства инновационных изделий из полимерных композиционных материалов, а также разработка сопутствующих технологий и оснастки производственно-технического назначения. Обеспечение мультипликативного эффекта на предприятиях смежных отраслей промышленности, являющихся потребителями выпускаемой продукции; 2. Разработка, исследования и организация производства изделий из полимерных композиционных материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками для работы в агрессивной рабочей среде для строительства, реконструкции и ремонта объектов промышленной инфраструктуры; 3. Разработка, испытания и организация производства низконапорных турбомашин общетехнического и специального назначения (насосы, вентиляторы, газодувки, минигэс и т.п.); 4. Организация производства элементов трубопроводной и вентиляционной арматуры из специальных композиционных материалов; 5. Разработка, испытания и организация производства новых футеровочных материалов для защиты строительных конструкций и технологического оборудования от воздействия агрессивных производственных факторов; 6. Разработка, исследования и промышленная реализация новых способов и технологий производства изделий из полимерных композиционных материалов, например таких как: • технология формования на матрице переменной формы; • технология объемного формования; • способ ротационно-центробежного виброформования; • способ спирально-листовой намотки труб; • способ объёмной футеровки технологического оборудования; • способ изготовления метизов из ПКМ и др. 7. Экспериментальные работы по созданию интеллектуальных полимерных композитов с функциями самоконтроля и индикации; 8. Разработка и создание производства модифицированных композиционных материалов с повышенными рабочими параметрами (модифицированные связующие, комбинированные виды армирующих материалов и др.); 36

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ОТРАСЛЬ 9. Работы по исследованию свойств и созданию новой линейки горно-шахтного оборудования и повышенными рабочими характеристиками (абразивостойкость, износостойкость, химстойкость, прочность и пр.); 10. Разработка рецептур и организация производства изделий производственно-технического назначения из дисперсно-наполненных композитов, включая нанокомпозиты и полимербетоны; 11. НИОКР по изделиям для оборонных отраслей промышленности из специальных композитов; 12. Разработка способов, регламентов и комплектов нормативно-технических документов, а также материалов, оснастки и приспособлений для проведения ремонтно-восстановительных работ на объектах строительства и промышленного производства с применением специальных композиционных материалов; 13. Работы по защите результатов интеллектуальной собственности (патенты, ноу-хау), участие в конференциях и публикация основных итогов научных работ; 14. Оперативное реагирование на актуальные запросы производственного сектора экономики в части разработки и изготовления востребованных изделий из композиционных и гибридных материалов, включая модернизацию и переоборудование технологических процессов; 15. Создание системы подготовки и переподготовки производственных кадров для композитной отрасли производства; 16. Оценка потенциала применения и перспектив развития нового технического направления — «промышленное композитостроение» в плане инновационного развития реального сектора экономики, импортозамещения и создания конкурентоспособных видов промышленной продукции; 17. Расширение и модернизация производственно-технологической базы УЗПК, включая создание лабораторного и научно-исследовательского подразделений. На первый взгляд поставленные задачи очень напоминают шапкозакидательство из серии «Россия — родина слонов»! Однако это не так. Каждая из поставленных задач имеет под собой предварительную подготовку и определённые наработки в течение последних 15 лет. Начнём с того, что многие новации защищены патентами Российской Федерации, имеют секреты производства («ноу-хау») или эскизно проработаны. Накоплен уникальный опыт реального производства изделий производственно-технического назначения, в том числе по направлениям, не имеющим аналогов в России и за рубежом. Проведён огромный объём исследований и экспериментов по новым видам материалов для промышленного композитостроения, позволивший определиться с основными направлениям работ на ближайшую перспективу. В настоящее время реализуется ряд проектов, направленных на создание импортозамещающей продукции и новых технологий ремонта и видов изделий для нефтегазовой и оборонных отраслей промышленности. Есть серьезные и перспективные запросы на изделия из композиционных материалов со стороны горнодобывающих и машиностроительных предприятий страны и ближнего зарубежья. Помимо технических проблем, решаемых при создании данного предприятия, инициаторы проекта ставят перед собой и задачи социально-экономического плана: • модернизация действующих и создание новых высокотехнологичных производств инновационного сектора промышленности;

• увеличение срока службы и межремонтных сроков эксплуатации, сокращение времени на монтаж и ремонт технологического оборудования, сокращение издержек на ремонт и обслуживание, повышение надежности и безопасности при эксплуатации объектов промышленной инфраструктуры; • обеспечение трансферта современных промышленных технологий в различные отрасли экономики и науки; • создание наукоёмкой продукции, высокотехнологичных производств и квалифицированных рабочих мест; • создание уральской школы промышленного композитостроения; • повышение инвестиционной привлекательности региона, страны; • создание новых видов продукции промышленного назначения, конкурентоспособных в стране и за рубежом. Создание УЗПК — это объединение материальнотехнических, финансовых и интеллектуальных возможностей участников, для достижения поставленных целей и получения конкурентных преимуществ в перспективном направлении научно-технического производства. Надеемся, что наш подход к решению проблем композитной отрасли будет понят и принят техническим сообществом, а действия, предпринимаемые по решению поставленных задач, будут полезны и адекватны сложившейся ситуации. КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ТЕХНОЛОГИИ

Использование рукавной полиамидной плёнки Plast-Tech для изготовления пустотелых деталей

Галина Шлихт Tel.: +49 (2236) 69 850 Fax: +49 (2236) 67 624 gschlicht@plast-tech.de Plast-Tech GmbH www.plast-tech.de

Различные изделия для спорта, авиации, автомобильной промышленности, включая автоспорт, и т.д. часто изготавливаются из препрега («prepreg»: preimpregnated fibres), благодаря их переменным свойствам, сравнительно простой переработке и недорогому изготовлению. Препреги — это композиционные материалы-полуфабрикаты, предварительно пропитанные связующим материалом. В качестве волокна используются стекловолокно, углеволокно, арамидное волокно и кевлар.

Генеральный директор: Heinz Kleimann

Вместо волокон могут использоваться тканые и нетканые материалы. Применяя разные типы смол, можно влиять на конечные свойства препрега. Такая характеристика, как «срок жизни препрега» также вполне «управляема» в настоящее время. На примере обычной трубы попробуем наглядно описать, как выглядит технологический процесс производства. Для начала необходима нагреваемая металлическая форма. Этого можно достичь используя электрические нагревательные стержни, которые вводятся в нескольких местах в форму. В нашем случае форма разделена точно в середине поперечного сечения трубы. 38

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

Сначала кусок рукавной плёнки необходимой длины затягивается на одном конце, в простейшем случае завязывается узлом, элегантнее сваривается посредством импульсной термической сварки. Диаметр рукавной плёнки должен быть рассчитан так, чтобы он соответствовал ожидаемому внутреннему диаметру трубы. С помощью формулы: Ø = 2 x ширина в «лежачем» виде / ∏ (Pi) вы сможете рассчитать требуемую ширину пленки в «лежачем» виде. На другом конце прикрепляется адаптер (часто просто клип на самой трубе), который позволяет наполнить рукав сжатым воздухом (максимально 0,03 бар) и поддерживать давление. Для изготовления труб из препрега нарезаются полоски шириной несколько сантиметров. Эти полосы затем наматывают по спирали вокруг рукава с небольшим перекрытием. Этот полуфабрикат устанавливается в пресс-форму, пресс-форма закрывается и давление в рукаве увеличивают до нескольких бар. В течение нескольких минут препрег становится вязким и одновременно происходит химическая реакция (отверждение). На протяжении всего процесса воздух в рукавной плёнке давит изнутри на препрег, и приводит к очень равномерному распределению материала и к очень высокому качеству поверхности. Некоторые производители поднимают давление в пленке до 10 бар. Подобно процессу литья под давлением, в форму монтируется вытяжной вентиляционный или ваку-

ТЕХНОЛОГИИ

История развития компании (1990–2015) 25 лет опыта в области производства плёнки и переработки синтетических материалов. 1990 г — Была основана фирма Decopack Kunststoffe GmbH. В небольшом павильоне методом термоформорования было открыто производство продукции для упаковки и декорации. Многие из первых заказчиков до сих пор являются нашими партнёрами. 1992 г — Мы инвестировали средства в технологию литья пластмасс, так как этот метод производства доказал себя как более эффективный, по сравнению с термоформорованием. 1993 г — Начало изготовления плёнки (технологии запайки, разрезания и перфорации). 1994 г — Мы переняли производство медицинских охлаждающих-согревающих гелевых пакетов, которые до сих пор широко используются в области физиотерапии.

умный канал для организации постоянного удаления воздуха из наполнителя. Применение некоторых связующих систем позволяет просто вытащить рукав; при применении других адгезия слишком сильная и плёнка остается в трубе. После этого этапа обычно следует окончательная обработка, затем распил до необходимой длины и отделка с последующей лакировкой, к примеру, прозрачным лаком. Последнее, к сожалению, из-за плохой устойчивости к ультрафиолетовому излучению, по-прежнему неизбежно. В зависимости от типа препрега, а также в зависимости от заданных условий процесса производства (давление и температура), может быть использована рукавная плёнка толщиной от 0,03 мм до 0,15 мм. Некоторые примеры изделий, изготовляемых описанным выше технологическим способом: • рамы, вилки и сёдла велосипедов; • теннисные ракетки (это было первое крупномасштабное применение, несколько миллионов штук в год); • клюшки; • мачты и реи; • вёсла; • клюшки для гольфа; • автомобильные детали.

1996 г — Компания переехала в новое помещение в Роденкирхен, недалеко от Кёльна. Там мы начали производство плёнки из полиамидов. Производство, обработка и продажа этой плёнки, в том числе и нашей запатентованной марки PlaSteril®, и сейчас является нашим ключевым направлением. 2005 г — Следующий переезд в более просторные помещения, учитывая перспективы роста предприятия. В этом же году фирма была переименована в «PlastTech GmbH». 2011 г — На предприятии была разработана и оборудована «чистая комната». В «чистой комнате» обрабатывается плёнка, предназначенная для медицинской, фармакологической, а также пищевой промышленности. Сегодня нашими клиентами являются более 30 крупных предприятий и многие малые и средние предприятия, ведущие специалисты в своей области. За последние годы мы, незаметно для себя, начали поставлять больше продукции на экспорт, стали участниками глобализации рынка. Наши клиенты разбросаны по всему миру. Области применения продукции: медицина, композиты, утилизация отходов, электроника, химическая промышленность и автомобилестроение. Всё больше и больше исследовательских институтов связываются с нами и запрашивают образцы для своих проектов. Большое количество запросов связано с проектами по разработке композитных материалов или конструкций. У Вас также есть возможность связаться с нами, чтобы получить консультацию или образцы для испытаний.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Надежные решения для работы с серной и фосфорной кислотами

Drew Rispone AC Plastiques (Plasticon) Baton Rouge, Louisiana Thomas Johnson Ashland Performance Materials Dublin, Ohio

Продолжая серию статей, посвященных смолам Derakane, мы хотели бы рассказать о применении химически стойкого стеклопластика в весьма агрессивных средах — при работе с серной и фосфорной кислотами. Сегодня мы имеем доступ к огромному множеству конструкционных материалов, из которых можно изготовить емкости, трубы и скрубберы для работы с агрессивными средами, характерными для заводов, производящих фосфорную и серную кислоты. За долгие годы было испробовано множество материалов, однако один из них выделяется свой надежностью, производительностью и экономичностью. В этой статье мы постараемся рассказать, почему стеклопластик превосходит металлические сплавы и футерованную резиной сталь в условиях работы с фосфорной и серной кислотами. Особое внимание будет уделено разработке, сборке и обслуживанию стеклопластиковых систем с целью достижения максимальной производительности и предотвращения ошибок. Выбор материалов будет обоснован реальными примерами. ВВЕДЕНИЕ Фосфорная (H3PO4) и серная кислоты (H2SO4) — две основные кислоты, производство и потребление которых можно назвать глобальным. Серная кислота используется для различных производственных процессов, однако более половины всего объема идет на производство фосфорной кислоты. Подавляющее

большинство (более 80%) фосфорной кислоты используется для производства фосфатных удобрений. Практически вся фосфорная кислота извлекается из фосфатной породы, около 200 миллионов тонн которой добывается каждый год. Международная ассоциация производителей удобрений (IFA) прогнозирует, что мировая потребность в фосфорной кислоте будет расти приблизительно на 2% в год в период с

Таблица 1. Химическая стойкость стеклопластика и двойного ламината по сравнению с металлами. Серная кислота

Фосфорная кислота

Хлориды

316L нержавеющая сталь

30°C до 5%

100°C до 5%

Не рекомендуется

2205 нержавеющая сталь

30°C до 30%

100°C до 50%

65°C до 2000 промилле при низком рН

Сплав C–276

100°C до 30%

100°C до 85%

65°C до 50M промилле при низком рН

Стеклопластик на основе эпоксивинилэфирной смолы

100°C до 30%

100°C до 115%

100°C Все концентрации

120°C Все концентрации

Материалы

Двойной ламинат*

* — 150°C двойной ламинат на основе перфторвинилэтера (все концентрации).

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Рисунок 1. Типичная конструкция коррозионностойкого стеклопластикового ламината.

2012 по 2017 гг. Фосфатная порода перерабатывается в фосфорную кислоту по одной из двух промышленных схем. Первая известна как влажный процесс, где фосфатная порода подкисляется сильной неорганической кислотой, обычно серной. Второй способ — это печной процесс, где пентоксид фосфора (Р2О5) термически высвобождается из фосфатной породы и затем растворяется в воде. Влажный процесс — предпочтительный способ производства фосфорной кислоты, используемый для изготовления удобрений. Во влажном процессе предпочтительнее использовать серную кислоту, поскольку она является более экономически выгодной из всех неорганических кислот, конечные продукты ее использования легче изолировать, и она не вызывает серьезных коррозионных проблем по сравнению с другими кислотами. Подкисление фосфатной породы во влажном процессе обычно производится при повышенных температурах: 74–85°С в дигидратном процессе или 98–102°С в полугидратном процессе с уровнем содержания свободной серной кислоты ниже 3% — чтобы улучшить образование кристаллов гипса. Эти условия весьма коррозионные и поэтому требуют очень тщательного выбора надежных конструкционных материалов для изготовления труб, реакторов, скрубберов и хранилищ. Население мира растет примерно на 1% в год и количество пахотных земель на душу населения снижается, так что ожидается, что производство фосфатных удобрений в обозримом будущем будет продолжать расти. Это вызовет необходимость создания нового коррозионностойкого оборудования на существующих заводах. Раньше наиболее широко используемыми конструкционными материалами для влажного процесса производства фосфорной кислоты были нержавеющая сталь, сплавы с высоким содержанием никеля и сталь с резиновой футеровкой. На протяжении более 60 лет стеклопластик используется для производства надежного коррозионностойкого оборудования, работающего во влажном процессе производства фосфорной кислоты с использованием серной. Использование стеклопластика на основе эпоксивинилэфирных смол для строительства хранилищ, реакторов, скрубберов и трубопроводов — это надежное и экономически эффективное решение. Сегодня все больше и больше проектировщиков рекомендуют стеклопластиковые композиты для работы с подобными химическими процессами.

Рисунок 2. Типичная конструкция двойного коррозионностойкого ламината.

ХИМЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ СТЕКЛОПЛАСТИКА ПО СРАВНЕНИЮ С МЕТАЛЛАМИ Химическая стойкость — это ключевой фактор, позволяющий прогнозировать срок службы оборудования, работающего с серной и фосфорной кислотами. По сравнению с металлами (таблица 1) стеклопластик на основе эпоксивинилэфирной смолы обладает лучшей химической стойкостью, чем сплав С-276 и значительно превосходит по своим характеристикам нержавеющую сталь 2205 и 316. Стеклопластик обладает необычайной стойкостью к хлоридам и по этой характеристике значительно превосходит сплавы. Основываясь на более чем 30-летнем опыте работы с влажными процессами при производстве удобрений, мы можем утверждать, что стеклопластик на основе эпоксивинилэфирной смолы обладает уровнем химической стойкости, необходимым для долгого срока службы оборудования. Когда проектировщики занимаются разработкой труб или емкостей, для которых требуется еще более высокий уровень химической стойкости, очень часто их выбор падает на «двойной ламинат», состоящий из термопластика, футерованного стеклопластиком. Это особый конструкционный материал, превосходящий по своей химической стойкости даже стеклопластик на основе эпоксивинилэфирных смол. В зависимости от среды и температуры в двойном ламинате применяются различные типы термопластиков (поливиниолиденфторид, ПВХ, хлорированный ПВХ, полипропилен, ECTFE, сополимеры тетрафторэтилена и пропилена, перфторвинилэтер). СТЕКЛОПЛАСТИК Обычно стеклопластик состоит из стекловолокон, связанных между собой термореактивной смолой с образованием композитной структуры. В случае работы с коррозионной средой слои структурного стеклопластика могут комбинироваться с коррозионным барьером, защищающим структурные слои от агрессивного воздействия среды. Состав коррозионностойкого барьера зависит от типа химических веществ, их концентрации, а также температуры, при которой работает оборудование. Состав стандартного коррозионностойкого ламината показан на рисунке 1. Слева направо рисунок покаКОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Таблица 2. Сравнение стоимости конструкционных материалов (6000 Галлонов хранилище под атмосферным давлением). Опрос компании Ashland (2013 г.)

зывает, что коррозионностойкий барьер состоит из вуали, за которой следуют по меньшей мере два слоя рубленого стекломата. Назначение коррозионностойкого барьера — создание богатого смолой слоя стекла, защищающего структурный ламинат от химического воздействия. Смолосодержание слоя вуали достигает 90%, и именно этот слой находится в прямом контакте с химической средой. Слои рубленого стекломата, следующие за вуалью, содержат около 75% смолы. Общая толщина коррозионностойкого барьера обычно составляет 2,5 мм, однако она может возрастать, если планируется контакт с очень агрессивной химией. Важно правильно сконструировать коррозионный барьер, принимая во внимание особенности среды. Эту информацию можно получить у поставщиков смолы, кроме того, к ним обычно можно обратиться за рекомендациями по типу смолы и структуре коррозионного барьера. Первый шаг на пути разработки химически стойкого стеклопластика — выбор смолы. Не все смолы подходят для работы в качестве химически стойких, поэтому смолу следует выбирать, основываясь на трех важных критериях: идентичность химического вещества (веществ), концентрация каждого химического вещества, рабочая температура химических веществ. Если требования по коррозионной защите и температуростойкости превосходят возможности стеклопластика, то можно использовать тщательно разработанный двойной ламинат. Правильный выбор термопластичной коррозионностойкой футеровки — это ключ к достижению оптимальной производительности двойного ламината. Критерий разработки и изготовления двойного ламината определяется стандартом ASME RTP-1 приложение М12, а также различными европейскими стандартами DIN. Пример трубы из двойного ламината приведен на рисунке 2. Термореактивные смолы имеют различный состав, 3

Рисунок Рисунок Рисунок Рисунок

который в значительной степени влияет на химическую стойкость стеклопластика. Коррозионностойкий стеклопластик на основе эпоксивинилэфирных смол обладает превосходной стойкостью к кислотам, основаниям, солям и растворителям. Стеклопластик на основе эпоксивинилэфирных смол также характеризуется необычайно высокой прочностью и стойкостью к растрескиванию, вызываемой механическим воздействием и циклической тепловой нагрузкой. В большинстве процессов экстракции металлов, ин-жиниринговые компании обычно рекомендуют стеклопластиковое оборудование, изготовленное из эпоксивинилэфирных смол на основе бисфенола А или новолачных смол. Выбор смолы зависит от температуры и концентрации кислоты, используемой для извлечения металла. Стеклопластик на основе новолачных эпоксивинилэфирных смол обычно используется при более высоких концентрациях кислоты и/или температуре, а также растворителях. Например, стеклопластик на основе бисфенола А подходит для 75% серной кислоты при максимальной температуре +38°С, в то время как новолачная смола выдержит до +82°С. Поэтому при выборе смолы мы настоятельно рекомендуем обращаться к руководству по выбору смолы, которые обычно выпускаются производителями смолы, или обращаться к ним напрямую для получения соответствующих рекомендаций. ОГРАНИЧЕНИЯ ПО РАБОЧЕЙ ТЕМПЕРАТУРЕ И ДАВЛЕНИЮ Ограничения по рабочей температуре обычно диктуются типом химического вещества и его концентрацией. В случае эпоксивинилэфирных смол ограничение для большинства жидкостей составляет +100°С вне зависимости от концентрации химических веществ. 5

3. Емкости из двойного ламината для хранения серной и фосфорной кислот. 4. Стеклопластиковый реактор для фосфатной породы и серной кислоты. 5. Система очистки газа. 6. Емкости из двойного ламината.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ 7

Рисунок Рисунок Рисунок Рисунок

7. Стеклопластиковый скруббер для диаммоний фосфат. 8. Скруббер и дымоход для отработанных газов, поступающих с производства удобрений. 9. Скруббер на производстве фосфатных удобрений, работающий с дымом, наполненным пылью при +100°C. 10. Емкости из двойного ламината.

Работа с газами ограничена +177°С. Ограничения по давлению для емкостей составляют 15 пси и для труб 150 пси. Более высокое давление требует специальных производственных процедур и стандартов. Очень важно проконсультироваться к производителем смолы перед тем, как приступать к выбору материала. Двойной ламинат может работать и при более высоких температурах. В зависимости от выбора термопластичной футеровки такие материалы могут выдерживать температуру жидкостей до +120–150°С. СТОИМОСТЬ СТЕКЛОПЛАСТИКА ПО СРАВНЕНИЮ С ДРУГИМИ КОНСТРУКЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ Стеклопластик стал весьма конкурентоспособным материалом в области защиты от коррозии. Общая стоимость стеклопластикового оборудования обычно гораздо меньше, чем у сплава с высоким содержанием никеля и она зависит от сложности проекта и географического региона установки. Обычно эта стоимость ниже, чем у нержавеющей стали 2205 (таблица 2) и гораздо ниже, чем у углеродистой стали С-276. Примеры использования стеклопластика для фосфорной и серной кислот включают в себя реактора, абсорбционные башни, трубопроводы для пульпы и т.д. Использование стеклопластика для фосфатных удобрений началось в 1970-х гг. с изготовления абсорбционных башен, трубопроводов и дымоходов. Практически тогда же начали использовать ёмкости из двойного ламината (рисунок 3). Не так давно стеклопластиковые трубы на основе эпоксивинилэфирных смол стали использоваться для абразивной пульпы. Такие трубы обычно изготавливаются с абразивостойкой футеровкой. Коррозионная стойкость стеклопластика сделала 11

Рисунок Рисунок Рисунок Рисунок

этот материал превосходной заменой для двух емкостей из стали в резиновой футеровкой, представленных на Рисунке 4. Эти огромные емкости работали при температурах 60–71°С, рабочая среда 42% раствор фосфорной кислоты для производства гранулированного удобрения. После того, как фосфорная кислота отстаивалась, раствор перемешивали для удаления твердого гипса. Система газоочистки (рисунок 5), установленная на заводе по производству удобрений, была изготовлена из стеклопластика на основе винилэфирной смолы, и могла выдержать агрессивное воздействие газов, в состав которых входили соляная кислота, фтороводородная кислота и фосфатная пыль при +60°С. Нержавеющая сталь не могла бы выдержать такую коррозионную смесь кислот и пыли. Считается, что срок службы стеклопластиковых компонентов, используемых в подобных процессах, составит 50 лет. Три пары скрубберов промывают дымовые газы, поступающие от барабанной сушилки. Другая пара скрубберов выполняет аналогичные функции на выходе из охладителя. Очищенный воздух из скрубберов собирается в коллектор и затем выводится в атмосферу через дымоход. В другом процессе газоочистки (рисунок 7) газ, содержащий фториды и аммиак, при температуре +120°С транспортируется через стеклопластиковые трубы в промывную башню и затем реагирует с серной кислотой при +68°С. Отработанные газы с производства фосфатных удобрений, содержащие капли фосфорной кислоты и следы фосфора при +60/+70°C обрабатываются в стеклопластиковом скруббере и проходят через дымоход системы очистки воздуха (рисунок 8), установленном в 1974 году. Другая промывная башня была установлена на заводе по производству удобрений в 1973 году. Скруб13

11. Скруббер Вентури для завода по производству серной кислоты. 12. Абразивостойкие трубопроводы для пульпы. 13. Стеклопластиковый сепаратор для восстановления фосфорной кислоты из отработанных дымов. 14. Скруббер Вентури для аммиака и сероводорода.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ 15

Рисунок 15. Вентилятор, работающий с дымами оксида фосфора при +80°С. Рисунок 16. Вентилятор, работающий с дымами серной кислоты.

бер работает при +100°С, рабочая среда представляет собой смесь 40% фосфорной кислоты, аммиака, воздуха, воды и пыли (рисунок 9). На одном из испанских заводов по производству серной кислоты в 1986 году был установлен скруббер Вентури, работающий с серной кислотой при температуре +60°С (Рисунок 11). Государство Марокко, расположенное на западном краю пустыни Сахара, обладает 75% мировых запасов фосфатов. Для переработки фосфатной породы из ближайших месторождений в более коммерчески ценную фосфорную кислоту крупный перерабатывающий завод в Jorf Lasfar оборудован абразивостойкими стеклопластиковыми трубопроводами, транспортирующими фосфорную кислоту и гипсовую пульпу. Завод, построенный в 1986 году, является одним из крупнейших в мире производств фосфорной кислоты мощностью 1,3 миллиона тонн в год. В состав комплекса также входит одно из крупнейших в мире производств серной кислоты, которая используется для извлечения фосфорной кислоты из фосфатной породы. Абразивостойкие трубопроводы (рисунок 12) транспортируют фосфорную кислоту как в, так и из хранилищ. Две линии диаметром 1,5 м и длиной 6,5 км также транспортируют суспензию абразивного гипса. Как мы видим, стеклопластик может чрезвычайно широко использоваться для система контроля за загрязнением воздуха на заводах по производству удобрений. Его также можно использовать для восстановления кислот, которые иначе просто бы пропали вместе с дымом. Установка, показанная на

Рисунке 13, конденсирует фосфорную кислоту с концентраций 85% из отработанного воздуха. Средняя рабочая температура процесса +85°С, однако она может повышаться до +95°С. Скрубберы Вентури (рисунок 14), используемые для очистки дымов, поступающих с производства фосфатных удобрений, также могут изготавливаться из стеклопластика. Рабочие условия весьма сложные — горячие (65–90°С) газы, содержащие аммиак и сероводород. В 1993 году на одном из предприятий был смонтирован большой стеклопластиковый вентилятор, разработанный для дымов оксида фосфора, получающихся в результате реакции фосфатной породы и серной кислоты при +80°C. (Рисунок 15). На другом заводе, расположенном в Новой Зеландии, в 1982 году также был установлен стеклопластиковый вентилятор, отводивший дым с содержанием серной кислоты от анодного оксидирования алюминия (Рисунок 16). ЗАКЛЮЧЕНИЕ С точки зрения коррозии серная и фосфорная кислоты являются весьма агрессивными средами. Противостоять столь сложным рабочим условиям может лишь очень ограниченный список конструкционных материалов. Стеклопластик и двойные ламинаты на основе эпоксивинилэфирных смол — это оптимальный выбор для производства емкостей, труб и скрубберов, работающих в таких жестких условиях. Кроме того, стеклопластик обычно дешевле с точки зрения установки и обслуживания, чем сталь с резиновой футеровкой или никелевые сплавы.

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

www.composite.ru

ПРИМЕНЕНИЕ

Армирующие и композитные материалы на основе БНВ в дорожном строительстве Оснос С. П. «Basalt Fiber Materials Technology Development»

Результаты исследований, заключения и опыт применения

Химерик Т. Ю. ГосдорНИИ Краюшкина Е. В.

Статья посвящена применению армирующих материалов на основе базальтовых непрерывных волокон (БНВ) в дорожном строительстве: рубленого волокна для армирования асфальтобетонных и бетонных покрытий автомобильных дорог, дорожных геотекстильных сеток, базальтопластиковой арматуры и композитных материалов. В статье представлены результаты проведённых исследований и рекомендации ведущих научно-исследовательских организаций Украины и Российской Федерации: НИИ Дорожного строительства им. М.П. Шульгина (ГосдорНИИ), НИИ Строительных конструкций (НИИ СК), НИИ Бетона и Железобетона, РосдорНИИ, СоюздорНИИ по применению материалов на основе БНВ для армирования бетонов и бетонных конструкций, дорожных покрытий автомобильных дорог. Работы по исследованию и применению армирующих материалов БНВ для строительства и дорожного строительства активно проводятся с 1999 года. Применение армирующих материалов БНВ — рубленого волокна, сеток, арматуры, одобрены ведущими НИИ Украины, РФ, КНР и подтвердили эффективность применения в практике строительства и дорожного строительства. Известно, что непрерывные волокна на основе базальтовых пород обладают высокими прочностными характеристиками, химической и термической стойкостью [1, 2, 3]. Поэтому БНВ обеспечивают требуемые характеристики и качество армирующих, геотекстильных и композитных материалов для дорожного строительства. Применение армирующих и геотекстильных материалов на основе БНВ в дорожном строительстве позволяет повысить стойкость покрытий к воздействию дорожных нагрузок и окружающей среды, увеличить межремонтный и ресурс эксплуатации дорог, снизить стоимость строительства и ремонта автомобильных дорог. В практике дорожного строительства применяют рубленые волокна для армирования бетонных и асфальтобетонных покрытий дорог, геотекстильные материалы и дорожные сетки, базальтопластиковую арматуру. 46

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

Перспективно широкое применение композитных изделий: профилей, отбойников, ограждений и разделителей дорог, дорожных конструкций, тюбингов для тоннелей, опор и пролётов мостов, столбов освещения и дорожных знаков, лотков и ограждений дорог. АРМИРОВАНИЕ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ И БЕТОННЫХ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ РУБЛЕНЫМИ ВОЛОКНАМИ (базальтовой фиброй) Введение дисперсных рубленых волокон обеспечивает объёмное армирование бетонов и асфальтобетонов. Преимущества базальтовой фибры для дисперсного армирования состоит в её высокой прочности, химической, коррозионной и термической стойкости к воздействию окружающей среды, перепадам температур и интенсивным знакопеременным нагрузкам и невысокой стоимости. Элементарные рубленые базальтовые волокна, диаметрами 13–18 микрон (фото 1), при тщательном перемешивании равномерно распределяются и располагаются в разных направлениях по всему объёму бетона или асфальтобетона (рисунок 1). При этом в каждом см3 бетона и асфальтобетона распределяется от 20 до 30 элементарных рубленых волокон. Вполне очевидно, что при таком объёмном армировании базальтовой фиброй, бетоны и асфальтобетоны существенно увеличивают прочность на изгиб и сжатие. Для дорожных покрытий повышается ударная прочность, трещиностойкость, стойкость к нагрузкам. Применение базальтовой фибры для армирования бетонов и асфальтобетонов в дорожном строительстве позволяет существенно повысить прочностные

ПРИМЕНЕНИЕ

Фото 1. Базальтовое рубленое волокно (базальтовая фибра). Диаметр элементарных волокон 15–16 микрон, длина 12 мм.

Рисунок 1. Дисперсное объемное армирование бетонов и асфальтобетонов.

характеристики, трещиностойкость, увеличить сроки и межремонтные ресурсы эксплуатации дорожных покрытий. Базальтовая фибра эффективно применяется при производстве фундаментов и полов зданий, складов, торговых центров, стоянок и других объектов. Повышение прочности бетонов зависит от количества введённой базальтовой фибры (дозировки) и длины фибры. Проведены исследования прочности бетонов, армированных базальтовой фиброй, в зависимости от дозировки и длины рубленых волокон [4]. Прочность бетона на растяжение при изгибе проводилась по ГОСТ 10180-90. Для армирования бетонов наиболее подходит базальтовая фибра длиной 24 мм. Систематизация данных результатов испытаний на прочность показывает, что содержание базальтовой фибры длиной 24 мм должно быть в пределах 2–3%. Содержание базальтовой фибры дозируется в процентном соотношении от веса сухой смеси цемента и песка. При таком армировании бетона класса В20, прочность на растяжение (осевое и при изгибе) повышается в 1,79 –2,24 раза и сопровождается переходом к пластическому характеру разрушения [4]. Базальтовая фибра обеспечивает дополнительное дисперсное объёмное армирование бетонных и армированных арматурой бетонных изделий для дорожного строительства: дорожных плит, лотков, труб, колодцев, железобетонных шпал, конструкций мостов, тоннелей и ограждающих конструкций дорог. Это позволяет снизить толщину, вес и стоимость бетонных изделий и конструкций. В Государственном дорожном НИИ (ГосдорНИИ) им. П. М. Шульгина проведены исследования и физикомеханические испытания цементобетонов, горячих и холодных асфальтобетонов, армированных базальтовой фиброй. Результаты исследований показали, что применение базальтовой фибры для армирования бетонных и асфальтобетонных дорожных покрытий позволяет увеличить их прочность на сжатие на 37–40% и изгиб на 100–150%, повысить трещиностойкость дорожных покрытий. Это позволяет повысить стойкость асфальтов к продавливанию, препятствует образова-

нию колейности в дорожном полотне и трещин, увеличить сроки эксплуатации дорожных покрытий. Основные выводы ГосдорНИИ по результатам испытания армированных базальтовой фиброй бетонных и асфальтобетонных дорожных покрытий [5] 1. Исследования по определению возможности использования базальтовой фибры для дисперсного (объёмного) армирования цементобетонных и асфальтобетонных смесей показали, что фибра рубленого БНВ может быть применена как армирующая добавка для повышения физико-механических свойств дорожных покрытий, прочности на сжатие, на растяжение при изгибе, повышения морозостойкости и водостойкости покрытий на 15–20%. 2. Исследованиями установлено оптимальное количество введения базальтовой фибры по весу — для цементобетона составляет 2,0%, а для горячего и холодного асфальтобетона — 1,0% от количества минерального порошка. Подобранные смеси полностью отвечают требованиям государственных стандартов Украины ДСТУ Б В.2.7-89-99 и ДСТУ Б В.2.7-119-2003 и являются оптимальными. 3. Технология ввода практически не влияет на физико-механические показатели бетонной смеси При приготовлении горячего асфальтобетона базальтовую фибру лучше подавать в минеральный материал (порошок) с последующим смешением с битумом. Приготовление холодных асфальтобетонных смесей осуществляется при температуре 95–100°С с подачей волокон к минеральной части смеси и перемешиванием в течение 4–5 минут. После этого подается битум, а время перемешивания составляет 6–8 минут. 4. Введение базальтовой фибры в горячие асфальтобетонные смеси обеспечивает трещиностойкость покрытия (снижается возможность образования и развития трещин) и формирование устойчивой структуры асфальтобетона к колебаниям температуры, что также будет способствовать повышению сдвигоустойчивости асфальтобетона. БлагодаКОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Рисунок 2. Графики зависимости повышения прочности бетонов, армированных базальтовой фиброй диаметром 15–16 мкм длиной 12, 24 и 50 мм [4].

ря дисперсному армированию асфальтобетонные покрытия имеют высокие показатели прочности на растяжение при изгибе и большую сдвигоустойчивость. Можно прогнозировать увеличение срока службы дорожных покрытий в 1,5–2 раза. 5. Проведённые исследования по определению физико-механических свойств холодных асфальтобетонных смесей показали, что холодные асфальтобетонные смеси, армированные базальтовой фиброй, не слёживаются и имеют повышенную прочность на сжатие (на 70–80% больше, чем эталонные холодные асфальтобетонные смеси). Значение коэффициента водостойкости находится в пределах норм и выше, чем обычной смеси. 6. Повышение физико-механических свойств дорожных покрытий свидетельствует о положительном влиянии базальтовой фибры на структуру асфальтобетона. При смешивании фибры с битумом образуются граничные слои, которые препятствуют отслоению битумного вяжущего с поверхности волокон и проникновению воды во время эксплуатации. 7. Важным фактором является возможность применения холодных асфальтобетонных смесей, дисперсно-армированных базальтовой фиброй, для аварийного ремонта дорог, который проводится в сложных погодных условиях — пониженной температуре и повышенной влажности, для обеспечения бесперебойного движения транспорта в течение года. 8. Экономическая эффективность использования дисперсно-армированных базальтовой фиброй материалов возникает за счёт увеличения срока службы дорожных покрытий, возможного уменьшения толщины верхнего слоя, а также уменьшения затрат на ремонт и содержание дорог. 9. Асфальтобетон и цементобетон с добавлением базальтовой фибры можно рекомендовать для применения в производственных условиях во всех дорожно-климатических зонах на автомобильных дорогах Украины. Работы по применению рубленых базальтовых волокон были проведены также в РосдорНИИ, СоюздорНИИ [6]. Результаты исследований подтверждают выводы об эффективности применения дисперсного армирования дорожных покрытий. Выработаны 48

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

рекомендации по применению базальтовой фибры для армирования дорожных покрытий при строительстве и ремонте автомобильных дорог. ДОРОЖНЫЕ ГЕОТЕКСТИЛЬНЫЕ СЕТКИ БНВ Дорожные геотекстильные сетки из ровингов БНВ (фото 2) предназначены для армирования асфальтобетонных покрытий при строительстве и ремонте автомобильных дорог, укрепления насыпей и откосов дорог. При строительстве дорог дорожные сетки укладываются между щебёночным и асфальтобетонным покрытием (фото 4), а при выполнении ремонтных работ укладываются между слоями асфальтобетонного покрытия (фото 3). Впервые дорожные сетки из ровингов БНВ были разработаны и изготовлены на Украине, и применены при строительстве автодорог Львов-Чоп, Киев-Одесса на участках наиболее подверженных разрушениям в процессе эксплуатации, а также для армирования асфальтобетона остановок общественного транспорта автобусов и троллейбусов в Киеве в 2001, 2002 годах [7]. Данные работы проводились НИИ Дорожного строительства и Укравтодором. Армирование асфальтобетонных дорог сетками БНВ показало хорошие результаты в процессе эксплуатации на протяжении 12 –14 лет. Дорожные сетки в процессе эксплуатации испытывают значительные нагрузки, а также воздействие солевых растворов, а в бетонах — щелочной среды. Характеристики сеток БНВ соответствуют требуемой прочности, стойкости к воздействию агрессивных сред, окружающей среды и долговечности эксплуатации. Геотекстильные материалы производятся также из химических и стекловолокон и имеют ряд недостатков: геотекстильные дорожные сетки на основе химических волокон вытягиваются под воздействием нагрузок,а дорожные сетки на основе стекловолокна не обладают требуемой химической стойкостью и разрушаются под воздействием окружающей среды, щелочей и солей в течение 2–5 месяцев. Дорожные сетки из БНВ имеют ряд преимуществ: изготовлены из природного сырья, выдерживают высокие нагрузки и не вытягиваются под действием нагрузок, имеют высокую химическую стойкость и

ПРИМЕНЕНИЕ

Фото 2. Образцы дорожных сеток БНВ.

Фото 3. Укладка дорожной сетки между слоями асфальтобетонного покрытия.

долговечность эксплуатации, не критичны к высоким и низким температурам, стоимость в 2,5–3 раза ниже. По сравнению с сетками из стекловолокна — не разрушаются под воздействием щелочных сред и окружающей среды, обладают более высокой прочностью. Геотекстильные материалы на основе БНВ имеют наиболее предпочтительный показатель соотношения цены, характеристик и качества по сравнению с другими типами волокон. Для повышения прочности, долговечности и качества дорожных покрытий были разработаны дорожные сетки марки ПСБ-Д (полотно сетчатое базальтовое для дорожного строительства ТУ У 6 00209775.070) и полотно НПБ-550 (нитепрошивное полотно базальтовое плотностью 550 гр/м2) для строительства дорог в особо сложных геологических условиях (болотистые места, оползневые участки, мосты и др.). Основные технические характеристики дорожных сеток и полотен на основе ровингов БНВ представлены в таблице 1. Комплексные испытания дорожных сеток ПСБ Д на основе БНВ проводятся ГосдорНИИ в практике дорожного строительства с 2001 года. С использованием базальтовых геотекстильных материалов (БГМ) проведены строительство участков автомагистрали Киев– Одесса, Львов–Чоп. Испытания подтвердили эффективность применения БГМ в дорожном строительстве. Дорожное покрытие с базальтовой фиброй и дорожными сетками дополнительно армируется. Использование БГМ и фибры препятствует образованию трещин, просадок, появления ухабов и ям на дорожных покрытиях.

Применение геотекстильных армирующих материалов на основе БНВ при строительстве и ремонте автодорог позволяет в 2–2,5 увеличить межремонтный период эксплуатации дорожных покрытий. Базальтовые геотекстильные материалы (БГМ) имеют перспективу широкого применения в дорожном и гидротехническом строительстве, при рекультивации и эрозионной защите земель, при выполнении противооползневых и других работ. Через уложенную и закреплённую на поверхности земли сетку БНВ прорастают трава, кустарники и деревья. Такой метод укрепления наиболее эффективный, не является дорогим и отвечает требованиям экологии. Заказчики геотекстильных материалов БНВ — предприятия дорожного и гидротехнического строительства, специализированные организации, выполняющие работы по рекультивации земель (карьеров, оврагов, терриконов, пустынь), укреплению берегов, противооползневых работ, сеток снегозадержания. На основании проведённых научно-исследовательских и практических работ по применению БГМ можно сделать следующие выводы: 1. БНВ являются хорошими заменителями армирующих материалов из металла, химических волокон и стекловолокна, имеют высокую прочность, химическую и термическую прочность, не вытягиваются под нагрузкой, долговечны в эксплуатации. 2. БГМ имеют высокую стойкость в щелочной и влажной среде, под воздействием окружающей среды и солей, что открывает большую перспективу их

Таблица 1. ПСБ-Д Разрывная нагрузка не меньше, кг

по ширине

120

по длине

120 250+-10

Плотность, гр/м

Удлинение под действием нагрузки, %

1 – 1.5

Пропитка сетки специальным составом обеспечивает повышение ее прочности и жесткости НПБ-550 К Разрывная нагрузка не меньше, кг Плотность, гр/м

по ширине

600

по длине

600 550+-10

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Фото 4. Применение дорожных сеток при строительстве дорог.

Фото 5. Укрепление насыпей дорожными сетками.

применения для армирования бетонных конструкций и асфальтобетонных покрытий дорог. 3. Применение БГМ и базальтовой фибры позволяет создавать усиленные армированные дорожные покрытия, обеспечить высокое качество дорожного строительства. 4. Перспективно широкое применение БГМ в практике дорожного и гидротехнического строительства — армирование откосов, дамб, насыпных плотин, валов и др.

Продавать АБП возможно на 10–20% ниже стоимости аналогичной по прочности стальной арматуры АIII, при высокой рентабельности её производства (не менее 90%). Более низкая стоимость АБП, при высоких прочностных характеристиках, коррозионной стойкости, обеспечит её широкое применение в строительстве и дорожном строительстве. Для применения АБП разработана и принята нормативная база ТУ и ГОСТы. Государственные стандарты на применение композитной АБП приняты в ряде стран в КНР (2007 г.), Украине (2013 г.) и РФ (разработан в 2012 году, принят в 2014) [ 12, 13 ]. Проводится работа по стандартам США и стран ЕС на применение АБП.

БАЗАЛЬТОПЛАСТИКОВАЯ АРМАТУРА, ПРОФИЛИ И КОМПОЗИТНЫЕ ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА Арматура базальтопластиковая (АБП) применяется для армирования бетонных дорожных покрытий, туннелей, опор и перекрытий мостов. При этом АБП в 2,0–2,5 раза превосходит прочностные характеристики стальной арматуры и не подвержена коррозии. Основой АБП, композитных материалов и изделий являются БНВ, которые в их составе составляют около 75–78% и обеспечивают основные прочностные характеристики композитов. Комплексные испытания АБП проводились в НИИ Бетона и Железобетона, ГосдорНИИ и НИИСК, строительных и дорожных НИИ КНР, лаборатории арматуры Канады [8, 9, 10, 11]. В таблице 2 представлены результаты испытаний и возможности по замене стальной арматуры на композитную АБП.

ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТОВ БНВ ДЛЯ МОСТОВ, ТОННЕЛЕЙ И ДОРОЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ Мостостроение. Опоры мостов Композитные трубы больших диаметров (1200, 1600, 2000, 2500, 3000, 4000 мм) устанавливают вертикально как опоры мостов, под ними создаётся опора-фундамент, затем полость трубы заполняют бетоном, армированным базальтовой фиброй и арматурой. Композитные базальтопластиковые трубы выполняют ряд функций: опоры, опалубки для бетона, наполнителя и защиты бетона опоры от воздействия окружающей среды, влаги, пресной и морской воды. Стоимость и сроки возведения мостов с применением таких композитобетонных опор снижается в несколько раз.

Фото 6. АБП диаметров 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 22 мм.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 2. Параметры равнопрочной замены металлической арматуры А III на АБП. Композитная арматура БПА № мтп/п

Стальная арматура. АIII, АII

АБП, диаметр (мм)

Количество погонных метров в тонне арматуры

Равнопрочная замена на стальную арматуру, диаметр (мм)

АБП-4, Ф 4

48780

6 АIII, Ф 6

4504

8 АIII, Ф 8

2531

Количество погонных метров в тонне арматуры

АБП-6, Ф 6

20618

10 АII, Ф 10

1620

АБП-8, Ф 8

11299

АIII 12, Ф 12

1126

АБП-10 Ф 10

7092

14 АIII, Ф 14

826

АБП-12 Ф 12

4897

16 АIII, Ф 16

632

АБП-14 Ф 14

3788

20 АIII, Ф 20

405

Пролёты мостов Армирование пролётов мостов АБП (фото 9) позволяет в 10–12 раз снизить вес арматурных конструкций по сравнению с применением стальной арматуры. Отсутствие коррозии АБП увеличивает сроки эксплуатации мостов. Композитные базальтопластиковые пролёты мостов позволяют обеспечить прочные и лёгкие конструкции перекрытий мостов. На рисунке 3 представлены профили композитных пролётов мостов. Профили пролётов мостов (рисунок 3) создавались для строительства мостов в горных местностях. Высота профилей h от 600 до 1600 мм. Вес цельнотянутых, длинномерных композитных мостовых пролётов позволяет доставлять и монтировать их вертолётами на внешней подвеске. В мировой практике уже накоплен опыт строительства и эксплуатации мостов с несущими композитными конструкциями перекрытий пролётов мостов. Поэтому применение композитных пролётов на основе БНВ не является чем-то новым в практике мостостроения. Вантовые мосты Применение композитных пролётов и тросов на основе БНВ при строительстве вантовых мостов имеет ряд преимуществ по повышению прочностных характеристик, снижению веса пролётов и стоимости строительства. Композитные конструкции пролётов мостов, при

требуемых прочностных характеристиках, обеспечивают снижение их веса в 8–10 раз. Вантовые тросы на основе БНВ имеют ряд преимуществ по сравнению с тросами из стали: прочность на разрыв в 2,5 раза выше, вес в 10 раз ниже, коэффициент температурного удлинения до 2%, стальных — 14%. Это позволяет создавать более жёсткую конструкцию подвесной части вантового моста, исключать явление раскачивания и «пляшущих» вантовых мостов (как это имеет место с мостами на стальных вантах). Стоимость производства композитных вантовых тросов БНВ в два раза ниже стоимости аналогичных по прочности стальных тросов. Строительство горных и подводных тоннелей. Для крепления тоннелей и шахтных выработок разработаны специальные арматурные полые анкеры (фото 11). Анкеры устанавливаются в пробуренные шурфы горных выработок, в отверстие анкера вводится цементно-песчаная смесь, которая со временем затвердевает. Таким образом анкеры вмуровываются в горную выработку туннеля. К анкерам крепятся композитная арматура и армирующие сетки. Из композитных труб сверхбольших диаметров, или сборных композитных щитов монтируются арочный тюбинг тоннеля, который одновременно является облицовкой тоннеля и опалубкой для бетона тоннеля, армированного базальтовой фиброй, АБП и базальтовыми сетками. Композитные цельные и сборные щитовые тюбинги на основе БНВ позволяют также созда-

Фото 7, 8. Применение АБП при строительстве дорог с бетонным покрытием.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Рисунок 3. Профили цельнотянутых мостовых композитных пролётов на основе ровингов и ровинговых тканей БНВ.

Фото 9. Армирование пролётов моста АБП.

Фото 10. Композитный вантовый трос на основе ровингов БНВ для вантовых мостов.

вать подводные тоннели, обеспечивая их требуемую прочность конструкций и герметичность. Диаметры цельных тюбингов 6,2, 6,5 метров, сборных щитовых от 9 до 12 и более метров. Композитные материалы активно вытесняют материалы из стали в машиностроении, энергетике, и других отраслях. К настоящему времени успехи в развитии технологий и оборудования производства БНВ позволили снизить себестоимость производства армирующих и композитных материалов на основе БНВ, что обеспечивает их широкое применение в строительной отрасли. Для дорожного строительства находят применение целый ряд композитных материалов и изделий на основе БНВ: опоры освещения (фото 12), корпуса коллекторов (13), дорожные знаки, отбойники, ограничители, люки коллекторов подземных коммуникаций (фото 14, 15). ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. Материалы на основе базальтовых волокон, в силу своих характеристик и стоимости, находят всё более широкое применение в дорожном строительстве. 2. Применение материалов БНВ позволяет существенно повысить качество, физико-механические и эксплуатационные характеристики, сроки эксплуатации асфальтобетонных и бетонных дорожных покрытий. 3. Перспективно широкое применение композитных материалов и изделий на основе БНВ в дорожном строительстве, при строительстве мостов, тоннелей, дорожных развязок, а также конструкций и изделий обустройства дорог (опор освещения, дорожных знаков, отбойников и разделителей полос, ограждений, коллекторов, люков и других изделий). ЛИТЕРАТУРА 1. В. А. Дубровский, А. Ф. Махова, В. А. Рычко Некоторые области применения базальтового штапельного волокна. Сборник статей «Волокнистые материалы из базальтов Украины». Киев. «Технiка» 1971. 52

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

Фото 11. АБП и полые анкеры для крепления тоннелей и шахтных выработок.

2. В. Н. Деревянко и др. Стойкость базальтового волокна в различных средах. 3. Оснос С. П. Основные характеристики базальтовых волокон и области их применения. Композитный мир. www.basaltm.com 4. Заключение по результатам испытаний прочности на растяжением при изгибе бетона армированного базальтовой фиброй производства ТОВ «Технобазальт». НПП «Будконструкція» Ю. А. Климов. Киев. 2009 г. 5. Экспертное заключение о возможности применения базальтовой фибры для дисперсного армирования цементобетона и асфальтобетона. ГосдорНИИ. 2009 г. 6. Методические рекомендации по технологии армирования асфальтобетонных покрытий добавками базальтовых волокон (фиброй) при строительстве и ремонте автомобильных дорог. Росавтодор. 7. Технические условия ПСБ-Д. ТУ У 6 00209775.070. Полотно сетчатое базальтовое для дорожного строительства Украинский центр стандартизации и метрологии. 2000 г. 8. Арматура неметаллическая композитная периодического профиля. ТУ 5769–248–35354501–2007. Разработано НИИ Бетона и Железобетона. Москва, РФ. 9. Технические рекомендации по применению неметаллической композитной арматуры периодического профиля в бетонных конструкциях. НИИ Бетона и Железобетона. Москва, 2004 г. 10. Экспертное заключение о возможности использования арматуры композитной базальтопластиковой АБП для армирования бетонных изделий. ГосдорНИИ Украины. 2009 г. 11. Physical, Mechanical, and Durability Characteristics of Basalt FRP (BFRP) Bars Preliminary Test Results, Canada, Universite De Sherbrooke, April, 2010. 12. ДСТУ–Н Б В.2.6—185:2012 Настанова з проектування та виготовлення бетонных конструкцій з неметалевою композитною арматурою на основі базальто- і склоровингу. 13. ГОСТ 31938–2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций.

ПРИМЕНЕНИЕ

Композитный дом

Константин Ганов Алтайский строительный портал www.altaystroy.ru

Над проектом ультраэкономного дома из полимерно-композитных материалов местного производства задумались участники Алтайского полимернокомпозитного кластера Проблема доступного жилья в России известна довольно давно. Существует федеральная программа «Доступное и комфортное жилье — гражданам России», выполнять которую предстоит в том числе и увеличением объемов малоэтажного строительства. Как известно, именно на малоэтажке обкатываются все новые строительные технологии, которые позже применяются в индустриальном строительстве. Какие из современных полимерных композитных материалов, производимых в Алтайском крае, уже вошли в категорию привычных, а какие только собираются производить, разбирался «Алтайский строительный портал». ФУНДАМЕНТ Основа основ — фундамент, и наиболее прочным остается бетонное армированное основание, закладываемое под определенный тип здания и корректируемое под ту или иную почву. Армирование стальными рифлеными прутками дает бетону не только дополнительную прочность, а, связывая его воедино, позволяет работать ему как монолиту. Одним из очень важных изделий в строительстве является стеклопластиковая арматура. Этот материал идеально подходит для армирования фундаментов

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

и стен, что значительно облегчает работу, так как стеклопластик намного легче железа, из которого делают обычную арматуру, устойчив к агрессивным средам (не ржавеет), не уступает ему по прочности и значительно дешевле. Экономия при замене металлической арматуры на стеклокомпозитную особенно заметна при комплексной застройке, к примеру, коттеджных поселков. Мировой же опыт использования стеклопластиковых стержней в качестве армирующего элемента показывает, что их применение особенно эффективно при создании конструкций, в которых используются специфические свойства стеклопластиков, выгодно отличающие их от стали. В Алтайском крае есть два производителя стеклопластиковой арматуры, это ООО «Бийский завод стеклопластиков», входящий в НП «Алтайский полимерно-композитный кластер», и пока еще не присоединившаяся к некоммерческому партнерству барнаульская компанияпроизводитель «Армапласт». Сегодня бийчане всерьез задумываются о производстве стеклокомпозитной фибры, которая все более активно используется для трехмерного армирования бетона. Однако заливные армированные фундаменты сегодня уже не аксиома, их вытесняют новые современные системы — винтовые сваи, которые пока делают из металла. ЗАО «НПП «Алтик» разрабатывает

ПРИМЕНЕНИЕ

конструкцию композитной винтовой сваи, которая будет эффективней и надежней в условиях «слабых» и промерзающих грунтов. Кроме того, стеклокомпозитная свая должна быть намного легче и заметно дешевле аналогичной стальной. ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ Фундаменты нуждаются в защите от влаги (особенно в условиях периодически повторяющихся паводков и повышения уровня грунтовых вод) и холода, и алтайские производители уже освоили выпуск необходимых материалов. К примеру, геомембрана, которую производит барнаульская компания «Аником» (участник НП «Алтайский полимерно-композитный кластер») не только устраняет воздействия на фундамент грунтовых и талых вод, но и служит для отвода (дренажа) ненужной влаги. Изготавливается она из твердого полиэтилена и потому защищена от механического повреждения из-за естественного движения грунта. Все эти гидроизоляционные материалы считаются хорошей альтернативой более традиционной обмазочной битумной изоляции, которая сегодня уже не отвечает всем современным требованиям по эффективности и долговечностиундаменты нуждаются в защите от влаги (особенно в условиях периодически повторяющихся паводков и повышения уровня грунтовых вод) и холода, и алтайские производители уже освоили выпуск необходимых материалов. Барнаульский производитель ООО «Полимерпласт» производит гидроизоляционную фундаментную ленту для отсечной гидроизоляции ленточных фундаментов, а также рулонный поливинилхлорид (ПВХ). Полимер-

ная гидроизоляционная лента «ЛФ» обеспечивает надёжную защиту гидрофобных конструкций и сооружений от проникновения влаги. Полимерная основа устойчива к агрессивному воздействию воды. Использование гидроизоляционной ленты защитит строение от грунтовых и сточных вод, капиллярной влаги и продлит срок службы здания. Все эти гидроизоляционные материалы считаются хорошей альтернативой более традиционной обмазочной битумной изоляции, которая сегодня уже не отвечает всем современным требованиям по эффективности и долговечности. ВМЕСТО КАМНЯ И ДЕРЕВА Уже наши прадеды стали заменять в малоэтажном строительстве дерево на камень, у которого и несущая способность выше, и срок службы дольше. Однако и этот материал постепенно вытесняют композиты. В частности изделия из дерево-полимера (древесно-полимерный композит, или, как его еще называют, жидкое дерево) представляют собой сплав негорючих полимеров с древесными волокнами (преимущественно из отходов деревообрабатывающего производства) активно используются в коттеджном домостроении как террасная доска, ограждения, конструкционные изделия (брусок, имитация бревна), фасадные панели. Этот материал стал более доступной альтернативой дорогой древесине влагостойких пород и в ряде случаев его используют даже как имитацию деревянной палубы на морских судах. Собственно, влагостойкость, неподверженность воздействию перепадам температуры и УФ-излучению, внешнее сходство с деревом, а также возможность использования традиционных

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ столярных и плотницких инструментов в обработке изделий из этого материала определяют основные фронты его применения. В Алтайском крае несколько производителей дерево-полимера, среди которых и активные участники кластера «Алтай-Поликомпозит». КАРКАСЫ Гигантские опоры линий электропередачи, собранные полностью из композитных материалов, уже реальность не только для Алтайского края, но и для соседних республик. В частности, особо легкие быстросборные быстромонтируемые стеклопластиковые опоры для ВЛ 6–10 кВ повышенной надежности, изготовленные в Бийске, успешно эксплуатируются в Татарстане и Иркутской области. Представляют они собой столбы (легкие и прочные трубы), которые соединяются друг с другом «матрешковым» способом и монтируются на месте без использования сварки и тяжелой техники. По сути, смонтировать такой столб могут два мужика с легкой автовышкой и одним шуруповертом на двоих, но по прочности он не уступает тяжелому бетонному или металлическому. Изготавливает эти конструкции бийское ЗАО «НПП «Алтик», руководство которого всерьез задумывается о производстве быстросборных сверхлегких суперэкономичных каркасов малоэтажных домов. Если вы когда-нибудь пробовали сломать тоненький пруток стеклопластиковой арматуры (для среднего человека это практически не реально), то хорошо представляете, какими уникальными прочностными характеристиками обладает стеклокомпозитный двутавр или конструкционная профтруба из этого материала! Да по нему хоть танком можно ездить — даже не сломается, только обратимо прогнется! Мост из стеклопластика, кстати, больше года успешно эксплуатируется в Новосибирской области на реке Пашенка. В мире таких мостов великое множество, но для нас это пока новинка. Как пояснил исполнительный директор НП «Алтайский полимерный композитный кластер» профессор Евгений Пазников, оборудование предприятий кластера позволяет производить широчайший спектр конструкционных строительных материалов, фитингов и крепежа при условии наличия спроса. А спрос на недорогое, современное, прочное и экологичное будет только расти.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

СТЕНЫ И КРОВЛЯ Очевидно, что каркас — это еще не дом, нужны кровля и стены, желательно по доступным ценам. Вышеописанный дерево-полимер, который может быть использован для покрытия и конструкции пола, к ультрадоступным материалам не относится, в то время как песчано-полимерный шифер вполне сопоставим по цене с металлическим профлистом. Среди наиболее выгодных качеств такого шифера обычно выделяют упругость, устойчивость к появлению «жимков» (вмятин), прочность, долговечность и экологичность. В Алтайском крае этот вид кровельного материала производит Барнаульская компания «Слэйт». Не исключено, что используемая ими технология производства полимерных кровельных материалов на основе переработки вторсырья будет применена в изготовлении легких экологичных и экономичных сэндвич-панелей нового поколения, для монтажа которых не понадобятся услуги подъемного крана. О том, что это будут за панели, представители НП «Алтайский полимерно-композитный кластер» пока не говорят, ссылаясь на то, что это только планы и задумки. Но уже сейчас можно предположить, что утеплитель в них будет использован местного производства: сэндвич-панели, представляющие собой зажатый двумя профлистами пенопласт в Барнауле уже производятся (Барнаульский завод сэндвич-панелей). ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ Из всех видов так называемых активных утеплителей в Алтайском крае производят только пенопласты (Барнаульский завод «Алтай-пенопласт»), в том числе с антипиренами, которые делают их пожаробезопасными. Этот весьма эффективный (более чем минвата и стекловата), самый экономичный и практически вечный утеплитель используется для удержания тепла в створе кирпичной кладки (так называемые трехслойные стены), под некоторыми видами навесных фасадов и для утепления фундаментов. Но для эффективного удержания тепла необходимо, чтобы крепеж, удерживающий его на стене, сам не являлся мостиком холода, что исключает использование традиционного металла. Наилучший вариант, хорошо распробованный застройщиками не только в Алтайском крае, но и

ПРИМЕНЕНИЕ

за его пределами (в том числе в странах СНГ, Германии, Франции, Австрии) — крепеж на основе стеклокомпозитных стержней от Бийского завода стеклопластиков. Этот крепеж с 1999 года используется для крепления теплоизоляции в различных фасадных, кровельных и трехслойных системах. На Алтае производится три вида вечных, устойчивых к агрессивным средам труб: пластиковые, стеклопластиковые и полиэтиленовые. ВЕЧНЫЕ ТРУБЫ На Алтае производится три вида вечных, устойчивых к агрессивным средам труб: пластиковые, стеклопластиковые и полиэтиленовые. Барнаульское ООО «Росал» производит трубу пластиковую (ПВХ, ПЭ, ПНД) для каркасно-монолитного строительства. Труба из поливинилхлорида (ПВХ) применяется для защиты стяжных болтов от бетонной смеси в каркасно-монолитном строительстве, как закладная деталь в опалубке. Трубка ПВХ остается в бетоне, что позволяет использовать многократно стяжной болт. Они же изготавливают канализационные трубы и фитинги из НПВХ (для наружной и внутренней канализации), напорные трубы и фитинги из НПВХ (немодифицированный поливинилхлорид) для водоснабжения, обсадные трубы НПВХ для скважин, дренажные ПВХ трубы, электротехнические гофрированные трубы ПВХ и ПНД (полиэтилен низкого давления), трубы гладкие жесткие ПВХ (электротехническая труба), трубы ПВХ для монолитного строительства. Для снабжения малоэтажных строений канализационной системой, горячим и холодным водоснабжением применяются трубы из стеклопластика. Благодаря высокой прочности этого материала трубы имеют достаточно тонкие стенки и, следовательно, небольшой вес. С учетом этих качеств цену можно считать вполне конкурентной традиционным стальным трубам. Основные производители стеклопластиковой трубы в регионе — входящие в состав полимерного кластера предприятия наукограда Бийск ООО «Ровинг», ЗАО «НПП «Алтик», ООО «БЗС». На полиэтиленовых и полипропиленовых трубах, используемых при строительстве надежных и долговечных инженерных сетей, специализируется барнаульская компания «Трубопласт-А». Эти трубы позволяют снизить непроизводственные потери 58

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

энергоресурсов и минимизировать эксплуатационные затраты в системе ЖКХ, но используются они пока чаще в малоэтажке. ЧЕГО МЫ НЕ ДЕЛАЕМ? К сожалению, в Алтайском крае не производится местный линолеум (несколько лет назад он изготавливался в Бийске под маркой «Билин»). Не значится даже в перспективных планах производство стекломагнезитовых панелей, поликарбоната, полимерного профиля для светопрозрачных конструкций и целого ряда других материалов строительного назначения, освоение которых нашим алтайским производителям, в принципе, по зубам. Но идея «Композитного дома», как некоего комплекса материалов местного производства, из которых можно выстроить особняк от фундамента и под ключ, в ближайшее время может оформиться, что называется, в материале: в виде первого в России дома из современных полимерных и композитных составляющих без использования традиционных материалов. И когда это произойдет — мы станем свидетелями небольшой революции в доступном быстром малоэжтажном домостроении: возможность быстро собрать дом, который будет в разы дешевле, чем из традиционных материалов — очень заманчивая перспектива. «Цена такого дома должна быть максимально доступной, — пояснил профессор Пазников, — ведь благодаря использованию ПКМ в разных сферах, строительные компании сегодня добиваются значительного уменьшения сроков строительства, увеличения прочностных характеристик, большей безопасности, не говоря уже о декоративных свойствах, порой недоступных другим материалам». Алтайские производители продолжают улучшать производство, постоянно работая над новыми видами продукции. Как один из результатов - по мнению Национального бизнес-рейтинга, в классификации «Малые предприятия» обладателем золотого рейтинга стало ООО «Бийский завод стеклопластиков», а серебряным призером является ЗАО «НПП «Алтик». Последнее в ТОП-50 стало обладателем золотой медали и находится на 15 месте по результатам статистического ранжирования. Предприятия удостоены этого статуса за внедрение новых технологий, использование мирового опыта в собственной работе и активный вклад в формирование будущего нашего региона.

ПРИМЕНЕНИЕ

Перспективы применения композиционных материалов в гелиотехнике 1

М. Ю. Ощепков ООО «Политермо» moschepkov@yandex.ru С. Е. Фрид ОИВТ РАН s_frid@oivtran.ru

Концентрированная в различных формах солнечная энергия представляет главный источник жизнедеятельности цивилизации, однако в настоящее время преобладает использование энергии светила, запасённой в естественных аккумуляторах — каменном угле, нефти и природном газе. Понимание того, что возобновляемая энергетика способна обеспечить планетарный гомеостаз, ныне приобрело не только энергетическое и экологическое, но и мировое политическое значение. Извлекаемые ресурсы солнечной энергии (в форме излучения, движения ветра и воды, образования биомассы и пр.) многократно превосходят обозримые потребности человечества, а их всеобщая доступность служит стабилизирующим фактором международных отношений. Вместе с тем, прямое использование солнечного излучения путём преобразования его энергии в тепло и электричество в настоящее время составляет малые доли процента мирового энергопотребления, а его доля среди прочих ВИЭ пока не превышает 3%, но к 2030 году эта величина должна достигнуть 12%, из которых 3/4 будет приходиться на солнечное теплоснабжение. Даже скромный вклад в энергопотребление человечества уже превратил гелиотехнику в крупную отрасль мировой промышленности с годовыми объёмами рынка и инвестиций в сотни миллиардов долларов, и в ближайшие десятилетия солнечный бум будет быстро нарастать. Здесь с большим отрывом лидирует Китай, что объясняется продуманной долгосрочной стратегией государственной поддержки использования возобновляемых источников энергии в державе, не располагающей большими запасами ископаемого топлива. В России ситуация прямо противоположна: с учётом продукции низкого передела страна экспортирует 60% добываемых энергоресурсов, а по площади солнечных коллекторов занимает одно из последних мест в мире. Гелиотехника отличается низкой плотностью первичных энергетических потоков (плотность потока солнечного излучения на поверхности Земли не превышает 1 кВт/м2), на несколько порядков меньшей, чем плотности потоков, характерные для современных энергетических установок, что обуславливает необходимость сбора энергии с больших площадей и её концентрации. Другая особенность солнечной 1

энергии — неравномерность во времени её поступления на земную поверхность — требует наличия в составе солнечной энергоустановки системы аккумулирования тепла или электроэнергии. Эти факторы приводят к таким начальным расходам, что по уровню стоимости оборудования на единицу вырабатываемой мощности солнечная энергетика существенно проигрывает топливной. Баланс между потребностью концентрировать и аккумулировать солнечную энергию, между высокими начальными затратами и долгосрочной энергетической, экологической и социальной выгодой поддерживается в различных странах путём государственной поддержки и законодательного регулирования возобновляемой энергетики, включая международные ограничения на выбросы парниковых газов. В этой области СНГ сильно отстаёт от европейских стран, США, КНР, Израиля, где государственное субсидирование гелиотехники, льготная тарификация солнечного тепла и электричества и долгосрочное кредитование производителей оборудования применяются десятилетиями.

—Р абота выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» (соглашение о предоставлении субсидии № 14.607.21.0036, уникальный идентификатор RFMEFI57714X0068). Работа представлена на V Международной конференции «Композиты СНГ» (Минск, 1-2 октября 2015 г.).

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Технология формования

Рисунок 1. Гелиотехническая триада

Проверенным путём преодоления отставания и увеличения вклада гелиотехники в энергобаланс стран СНГ является частно-государственное партнёрство, в том числе — сотрудничество венчурных фирм с отраслевой и академической наукой. Помимо освоения производства высокоэффективных солнечных коллекторов, настоятельно требуется выполнить районирование и определить перспективные для их размещения территории, выработать долгосрочные программы государственной поддержки и разработать национальные нормативные базы гелиоэнергетики. Среди стран СНГ наиболее удачная программа по энергоэффективности выполняется в Беларуси, но и она пока целевой поддержки гелиотехники не предусматривает. Ценный опыт строительства и эксплуатации систем солнечного теплоснабжения наработан в Краснодарском крае и в Бурятии, фотоэлектрических установок — на Алтае и в Якутии, среди стран СНГ традиционно лидирует Узбекистан. Решающее значение для экономически оправданного использования энергии Солнца имеет стоимость гелиотехнического оборудования: вследствие дешевизны тепла ТЭЦ и газовых котельных срок окупаемости простейших гелиоустановок даже при круглогодичной эксплуатации составляет в России не менее 8 лет, а необдуманное применение сложных схем с дорогим импортным оборудованием легко может увеличить его до 20–30 лет. Рациональное использование солнечной энергии требует одновременного выполнения противоречивых требований: минимальной стоимости гелиоустановок, большой площади при обеспечении их высокой эффективности и надёжной эксплуатации в течение нескольких десятилетий. Если фотоэлектрика сегодня стремительно развивается и обладает резервами повышения эффективности и снижения стоимости солнечных батарей и аккумуляторов, то предел технического совершенства солнечных водонагревателей, использующих традиционные материалы (цветные металлы и стекло) - практически достигнут, как и предел снижения их стоимости: освоено автоматизированное массовое производство плоских и трубчатых вакуумированных солнечных коллекторов, на мировом рынке конкурируют сотни производителей оборудования и тысячи фирм, занимающихся монтажом и обслуживанием гелио-

Интегрированные конструкции

Климатическая стойкость

установок. В перспективе стоимость традиционных солнечных нагревателей может только возрастать, что означает неизбежное снижение их рентабельности, поэтому сегодня не только потребители, но и производители, экономисты, монтажники требуют всемерного снижения цены гелиотехнических устройств. Перфекционизм в гелиотехнике невыгоден: зачастую дешёвые, хотя и не самые эффективные решения, приносят прибыль гораздо быстрей, чем дорогостоящие конструкции высшего качества. ГЕЛИОТЕХНИЧЕСКАЯ ТРИАДА Задачу минимизации стоимости гелиотехнического оборудования решает переход на современные полимерные и композиционные материалы, позволяющие радикально упростить конструкцию солнечных коллекторов, батарей и установок в целом. Применение высокопроизводительных технологий формования снижает производственные затраты, использование интегрированных композитных конструкций сокращает материалоёмкость и позволяет добиться высокой эффективности, а за стойкость к климатическим и температурным воздействиям отвечают композиты со специальными свойствами (рисунок 1). Однако переход к композитным солнечным коллекторам, чтобы быть коммерчески успешным, должен опираться на серьёзный научный задел: требуется большой объём материаловедческих исследований, прочностных и ресурсных испытаний, многофакторная оптимизация конструкций и разработка технологий серийного производства. Уже к началу нынешнего века резервы снижения стоимости солнечных коллекторов из традиционных материалов были практически исчерпаны на уровне 150–200 долларов США за 1 м2 площади приёмной поверхности (при этом полная стоимость солнечных водонагревательных установок (СВУ) с баками-аккумуляторами, теплообменниками и системой автоматики может превышать 1000 $/м2). В коллекторах применяется медь, алюминий и упрочнённое стекло повышенного светопропускания, большинство баков изготавливается из эмалированной стали, для их теплоизоляции используется минеральная вата. Изучение требований к материалам СВУ показывает, что во многих случаях они могут быть заменены композитами и полимерами, особенно при разумКОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 1. Требования к материалом СВУ. Элемент СВУ

Требования к материалам СВУ

Остекление

• высокая прозрачность для видимого и ближнего ИК излучения, непрозрачность в дальнем ИК диапазоне • механическая прочность • градостойкость • стойкость к атмосферным воздействиям • стойкость к ультрафиолетовому излучению • температурная стойкость до 100°С

Уплотнения стекла

• температурная стойкость до 100°С • сохранение герметичности в течение всего срока эксплуатации

Поглощающая панель

• • • • • • •

высокий коэффициент поглощения в широком диапазоне спектра низкая степень черноты высокая теплопроводность температурная стойкость до 200°С коррозионная и гидролитическая стойкость способность выдерживать рабочее давление теплоносителя способность выдерживать тепловой удар при подаче холодного теплоносителя в нагретые каналы • способность выдерживать замерзание и закипание теплоносителя (опционально)

Теплоизоляция панели

• низкая теплопроводность • низкая плотность • температурная стойкость до 200°С

Бак-аккумулятор

• • • • •

Теплоизоляция бака

• низкая теплопроводность • низкая плотность • температурная стойкость до 100°С

Трубопроводы, соединения, гидравлическая арматура

• коррозионная и гидролитическая стойкость • температурная стойкость до 200°С • способность выдерживать гидростатическое давление, герметичность

коррозионная и гидролитическая стойкость способность выдерживать рабочее давление теплоносителя температурная стойкость до 100°С препятствование биологическому обрастанию способность выдерживать замерзание теплоносителя (опционально)

ном снижении требований по температурной стойкости (либо принятии мер по защите от перегрева) и обеспечении нормативной огнестойкости. Фактором, лимитирующим применимость композиционных материалов в гелиотехнике, является температура коллектора в аварийных режимах, которая быстро возрастает с увеличением степени концентрации солнечного излучения. Так, температура в остеклённых солнечных коллекторах в отсутствие воды поднимается до 180–200°С — и это без концентрации излучения! При характерной для параболоцилиндрических концентраторов и фоклинов степени концентрации 20, температура может превышать 500°С, а в фокусе солнечных печей — 3000°С. Помимо температурной стойкости, к компонентам солнечных энергоустановок предъявляется ряд других требований — для солнечных водонагревателей это высокая гидролитическая стойкость, препятствование биологическому обрастанию, стойкость к ультрафиолетовому излучению и пр. (таблица 1). Композиционные материалы большинству этих требований удовлетворяют. Это справедливо и для других типов гелиотехнических установок, поскольку большинство из них состоит из схожих конструктивных элементов. Полимерные композиты недопустимо использовать только для поглощающих элементов установок с высокой степенью концентрации (но зато они оказываются весьма перспективными для изготовления зеркал и опорных 62

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

конструкций концентраторов). Таблица 2 иллюстрирует возможные области применения полимерных композиционных материалов (ПКМ) в гелиотехническом оборудовании; степень концентрации излучения нарастает сверху вниз — от плоских коллекторов и фотоэлектрических батарей до термодинамических солнечных электростанций. Выбор материала композитного изделия неразрывно связан с технологией формования, которая в свою очередь диктуется объёмом выпуска продукции. Задача всемерного сокращения стоимости может быть решена только при крупносерийном выпуске, поэтому малопроизводительные технологии ручного формования или RTM-Light оказываются невыгодными. Наиболее перспективными технологиями серийного производства гелиотехнических композитов представляются горячее прессование препрега SMC и литьё армированного реактопласта BMC. Важно, что данные технологии являются практически безотходными, позволяют получать сложнопрофильные изделия с подкрепляющими элементами и интегрированным крепежом, а благодаря высокому содержанию наполнителя материал обладает наибольшей, среди распространённых полимеров и композитов, теплостойкостью и огнестойкостью. Именно поэтому горячее прессование было выбрано в качестве базовой технологии изготовления бака-аккумулятора перспективной СВУ, разработанной ООО «Политермо» совместно с ОИВТ РАН.

ПРИМЕНЕНИЕ Таблица 2. Применимость ПКМ в гелиотехнике.

Баки, резервуары

Хранилища теплоты

Трубопроводы

–

Карка, рама

концентратор

Корпус

Интегрированная конструкция

Поглощающая панель

Фотоэлектрические установки

Обшивка

Элемент СВУ

Остекление

Элементы конструкции

Водонагревательные установки

–

Гибридные ФЭ-СВУ

–

Нагреватели воздуха

Встроенная в здание конструкция

Солнечные сушилки

–

Солнечные опреснители

–

Дезинфекторы воды и воздуха

Интегрированная конструкция

Системы солнечного хладоснабжения

–

Солнечные кулинарные печи

–

Теплоэнергетические установки

–

НАПРАВЛЕНИЯ ВНЕДРЕНИЯ КОМПОЗИТОВ В ГЕЛИОТЕХНИКЕ Фотоэлектрические батареи Стеклопластик является традиционным материалом для подложки солнечных батарей и с успехом может применяться для иных корпусных деталей (а недавно на Тайване уже появились композитные оправы для фотоэлектрических модулей, армированные углеродными нанотрубками). Несущий ажурный каркас модулей, обеспечивающий их установку под заданным углом, также может изготавливаться не из традиционных стальных или алюминиевых профилей, а из лёгкого, прочного и коррозионностойкого пултрузионного стеклопластика. Известен опыт применения SMC-композита для изготовления цельных опорных конструкций, в середину которых укладываются бетонные утяжелители, воспринимающие ветровую нагрузку (рисунок 2). Разумеется, подобные несущие конструкции из стеклопластика могут применяться и для плоских коллекторов солнечных водонагревателей.

Однако корпусами и каркасами возможности применения композитов в фотоэлектрике далеко не исчерпываются. Прогресс здесь идёт и в направлении создания тонкоплёночных фотоэлементов, которые превосходно интегрируются в мультифункциональные композитные структуры, в том числе — из прозрачного стеклопластика. Последнее сулит возможности изготовления крупных светопрозрачных архитектурных конструкций со встроенными органическими фотоэлементами, использующими ультрафиолетовую и инфракрасную части спектра. Весьма перспективно применение тонкоплёночных фотоэлементов и в гибридных композитных солнечных коллекторах, для одновременного получения электричества и теплоты. Ведутся также работы по созданию углеродных нанокомпозитных фотоэлементов. Солнечные водонагревательные установки Получение горячей воды — наиболее освоенный способ прямого использования солнечной радиации. Здесь перспективным направлением является заме-

Рисунок 2. Опорные конструкции солнечных батарей из SMC-композита

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Рисунок 3. Поликарбонатный корпус коллектора и бак из армированного полиамида

Рисунок 4. Композитный плоский коллектор и экспериментальная композитная СВУ

на сложного сборного кожуха солнечного коллектора на полимерный или композитный. В настоящее время уже изготавливаются коллекторы с корпусами из поликарбоната (рисунок 3, слева), полиэфирного стеклопластика и SMC-композита, отличающиеся надёжностью, водонепроницаемостью, удобством монтажа и объединения коллекторов в массивы. Площадь современных плоских солнечных коллекторов, как правило, составляет не менее 2 м2, поэтому высокая стоимость технологического оборудования и оснастки сдерживает широкое применение литых полимерных корпусов; но термоформование полимерных листов, трансферное формование или горячее прессование композитов могут оказаться в крупной серии выгодней сборки корпуса из алюминиевого профиля, обшитого листом металла. Баки-аккумуляторы типичных индивидуальных термосифонных солнечных водонагревателей имеют объём 100–150 л, более крупные системы солнечного теплоснабжения с принудительной циркуляцией теплоносителя располагают баками объёмом от 500 л до 2–3 м3. Освоение производства баков солнечных установок — перспективная задача для композитной отрасли. Решение её требует обеспечения длительной гидролитической стойкости материалов в горячей воде, и может быть найдено на пути применения композитов с термопластичной матрицей (рисунок 3, справа). Поиск и обоснование технических решений для композитных водонагревателей выполняется ОИВТ РАН в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» совместно с инжиниринговой компаней «Политермо». Разработан проект плоского солнечного коллектора, в котором поглощающая панель изготавливается из серийной алюминиевой фольги с селективным поглощающим покрытием, 64

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

либо из высокотеплопроводного композиционного материала, а каналы теплоносителя и крепёжные узлы интегрированы в корпус из SMC (рисунок 4, слева). Повышение теплопроводности до 2–4 Вт/м∙К уже позволяет применять ПКМ для изготовления поглощающих панелей подобных композитных коллекторов, а нанокомпозиты обещают появление недорогих селективных покрытий. Хотелось бы надеяться, что именно композиты позволят одновременно обеспечить достаточную теплопроводность панели и оптическую селективность поглощающей поверхности (почти полное поглощение солнечного света и слабое обратное инфракрасное излучение). Был изготовлен полноразмерный стеклопластиковый прототип аккумуляционной установки, совмещающей коллектор и бак-аккумулятор (рисунок 4, справа), проведены натурные испытания и выполнено имитационное численное моделирование работы подобных водонагревателей. Установлено, что они оптимальны для индивидуального сезонного (с апреля по сентябрь) применения в средней и южной России, Беларуси, Украине, Казахстане. Конструкция с большим успехом может также применяться в энергодефицитных районах среднеазиатских стран СНГ и на Кавказе. По результатам исследований разрабатывается серийная аккумуляционная установка с корпусом из SMC (рисунок 5). Помимо оптимизации формы секционированного бака, обеспечивающей равнопрочность конструкции и устойчивую температурную стратификацию жидкости, выполняется большой объём материаловедческих исследований, подбираются препреги и адгезивы, обладающие потребной температурной и гидролитической стойкостью. С уверенностью можно утверждать, что недорогие и эффективные композитные «солнечные баки» займут заметную долю перспективного гелиотехнического рынка. Централизованные системы теплоснабжения — самая экономичная технология использования солнеч-

ПРИМЕНЕНИЕ

Рисунок 5. Вариант серийной аккумуляционной СВУ

Рисунок 6. Параболоцилиндрический концентратор

ного тепла: стоимость крупнейшей датской установки с площадью коллекторов 36000 м2 удалось снизить до 155 Евро/м2. В России и странах СНГ для круглогодичного использования наиболее перспективны не индивидуальные установки, а комбинированные солнечнотопливные котельные, обеспечивающие отопление и горячее водоснабжение предприятий, посёлков, городских районов (к тому же подобным проектам легче получить государственную поддержку). В таких системах иногда применяются параболоцилиндрические концентраторы излучения, представляющие собой громоздкую поворотную металлоконструкцию (рисунок 6). Композиты позволяют радикально упростить устройство концентраторов, снизить материалоёмкость и обеспечить стабильность формы зеркал, что существенно для эффективной работы коллектора. Для аккумулирования теплоты в крупных гелиосистемах строятся гидроизолированные пруды, поверхность которых покрыта полимерной теплоизоляцией (объём пруда в упомянутой выше датской установке составляет 60000 м3). Для систем небольшой и средней мощности перспективны подземные стеклопластиковые резервуары с гравийной керамзитовой теплоизоляцией. Эффективность систем солнечного теплоснабжения сильно зависит от степени термической стратификации жидкости в баке-аккумуляторе, и композиты позволяют создавать конструкции стратифицированных баков с оптимальными гидродинамическими характеристиками. Высокая коррозионная стойкость стеклопластиков

гарантирует длительный безремонтный срок службы ёмкостей, что увеличивает энергетическую рентабельность гелиосистем. Воздухонагреватели и сушилки Применение солнечного излучения — древнейший способ отопления, доведённый до совершенства в современных энергоэффективных зданиях и пассивных солнечных домах. Существует множество схем отопления, которые объединяет одно: целесообразность использования композитов для создания воздушных солнечных коллекторов и встроенных в здание нагревателей воздуха. Именно стеклопластики обещают дальнейшее повышение рентабельности интегрированных воздухонагревательных систем. Они позволяют придать коллекторам из высокотеплопроводного композита такую форму, чтобы органично вписать их в архитектурные конструкции, а разнообразить внешний вид помогут цветные селективные краски. Для поглощения радиации в воздушных системах может также использоваться алюминиевый лист с селективным покрытием, имеющим эффектный голубовато-фиолетовый отлив (такой лист поставляется в рулонах и имеет толщину 0,3–0,8 мм). В гибридных воздухонагревателях в качестве поглощающей панели перспективны композитные фотоэлектрические модули, энергия которых может служить для привода вентиляторов. Для остекления коллекторов перспективны атмосферостойкий поликарбонат и прозрачный стеклопластик.

Рисунок 7. Водяные аккумуляторы солнечного тепла Sun-Light из прозрачных тонкостенных стеклопластиковых труб

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ПРИМЕНЕНИЕ

Рисунок 8. Полимерная канистра-дезинфектор Solvatten

Прозрачный стеклопластик успешно применяется также в водяных аккумуляторах солнечного тепла, которые служат для сглаживания суточных колебаний температуры воздуха в жилых помещениях и теплицах (рисунок 7). Сказанное про воздухонагреватели справедливо и в отношении солнечных сушилок, конструкции которых могут существенно выиграть благодаря композитам. В то же время, применение ПКМ в архитектуре и сушильном оборудовании требует материалов с высокой огнестойкостью, а в особых случаях оказывается необходимой защита от накопления статического электричества. Солнечные дезинфекторы Вода в регионах, испытывающих острый её недостаток, часто требует дезинфекции, но процедура кипячения оказывается чрезмерно энергозатратной. В настоящее время активно ведутся исследования, показывающие эффективность применения солнечной радиации для обеззараживания питьевой воды. Имеются убедительные данные, что длительная выдержка воды в пластиковых бутылках под жарким солнцем существенно сокращает концентрацию большинства патогенных микроорганизмов (за счёт одновременной пастеризации и обработки ультрафиолетовым излучением) — на этом основан метод Sodis, пропагандируемый среди населения бедных тропических стран. Шведская фирма Solvatten выпускает более эффективные устройства — плоские полимерные канистры-дезинфекторы объёмом 10 л, облицованные прозрачным в ультрафиолетовой области пластиком, оснащённые фильтром и индикатором инсоляции (рисунок 8). В Турции и Испании ведётся разработка каталитических фотореакторов, использующих солнечный свет для дезинфекции питьевой воды. Данное направление также представляет интерес для производителей изделий из композитов. Здесь могут найти приложение и аккумуляционные водонагреватели с УФ-прозрачной передней панелью, и гибридные установки, в которых энергия солнечных батарей питает бактерицидную лампу для обработки нагреваемой воды. При площади коллектора 1 м2 подобные интегрированные композитные дезинфекторы могут за несколько околополуденных часов обработать до 40 л воды. Весьма перспективными для данной задачи могут оказаться установки с оптической концентрацией излучения. 66

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

Рисунок 9. Композитный солнечный опреснитель Solar Cucumber

Вырабатывающие электричество композитные гибридные воздушные гелиоустановки вполне могут служить для одновременного подогрева и дезинфекции воздуха, что актуально в животноводстве, птицеводстве и в пищевой промышленности. Солнечные опреснители Сегодня задачу опреснения солёной воды преимущественно решают промышленные технологии: обратный осмос, многоступенчатая вакуумная дистилляция и др., поэтому нередко оказывается выгодней доставлять небольшим потребителями воду в цистернах, нежели строить на местах солнечные опреснители. Однако эти безотказные устройства остаются незаменимыми в труднодоступных засушливых районах и обеспечивают энергонезависимость в получении жизненно важного ресурса – питьевой воды. Основная проблема при опреснении воды состоит в том, чтобы минимизировать расходы на оборудование, поэтому простейшие стеклопластиковые солнечные «колпаки» для сбора конденсата успешно могут заменить дорогостоящие тоннельные или коллекторные опреснители из стали и стекла. Примером может служить проект плавающего композитного опреснителя Solar Cucumber (рисунок 9). При разработке подобных перспективных устройств особое внимание следует уделить коррозионной стойкости композиционных материалов и высокому светопропусканию прозрачной обшивки. Солнечные кухни Ныне солнечная кулинария перестала быть уделом энтузиастов: серийно выпускаются как параболические зеркальные концентраторы (рисунок 10), способные заменить очаг, так и складные печи с цилиндрической жарочной камерой, имеющей вакуумную теплоизоляцию. Подобные устройства широко используются в бедных растительностью горных и пустынных районах, а также становятся популярными на пикниках. Стоимость зеркальных печей в розничной продаже составляет около 500 долларов США, и только применение недорогих композитных концентраторов с покрытием из металлизированого полимера обещает её снижение и дальнейшее расширение рынка. Композитные параболоцилиндрические

ПРИМЕНЕНИЕ

Рисунок 10. Секционированный параболоид SolSource.

Рисунок 11. Парафин с углеродным волокном и парафин-графитовый композит.

концентраторы могут работать и в крупных солнечных фритюрницах с циркулирующим растительным маслом. Существует другой тип солнечных печей — духовые шкафы, представляющие собой небольшие воздушные коллекторы с замкнутой полостью. Температура в них достигает на прямом солнце 180°С, и применение теплостойких композитов с интегрированной теплоизоляцией может оказаться здесь перспективным. Солнечное хладоснабжение и теплоэнергетика Хотя гигантский зеркальный параболоид солнечного холодильника для получения льда поражал публику ещё на парижской выставке 1878 года, хладоснабжение сегодня находится на периферии гелиотехники. Прохладное отношение к солнечному холоду не вполне заслужено, поскольку применение сорбционных гелиосистем в кондиционерах воздуха имеет то очевидное преимущество, что наибольшей холодопроизводительностью они обладают в нужное время — в жаркие солнечные часы. Для работы солнечных холодильников требуется горячий теплоноситель, получение которого обеспечивают трубчатые вакуумированные коллекторы или коллекторы с оптической концентрацией излучения. Композиционные материалы в этой отрасли могут найти применение при изготовлении концентраторов, элементов оборудования, трубопроводов и баков, не подверженных воздействию высоких температур. Ещё более высокие температуры развиваются при работе теплоэнергетических установок. Поскольку тепловая машина требует стабильных параметров рабочего тела, а поступление солнечной энергии характеризуется сильной неравномерностью, обязательным элементом таких установок являются

Рисунок 12. Тепловая солнечная электростанция.

аккумуляторы тепла. Наибольшей эффективностью обладают аккумуляторы с фазовым переходом, в которых применяются эвтектики солей или парафины. Перспективным направлением здесь является разработка формостабильных высокотеплопроводных композитов, наполнителем в которых служит углеродное волокно или вспененный графит, а матрица может пребывать как в расплавленном, так и в твёрдом состоянии (рисунок 11). Гелиостаты башенных солнечных электростанций следят за движением светила (рисунок 12). В ближайшей перспективе установки с высокой степенью концентрации излучения начнут служить и для производства водорода термохимическим способом. Композиты могут успешно применяться в конструкциях зеркал и каркасов гелиостатов. Но хотелось бы верить, что в будущем для следящего привода найдут применение новейшие механокомпозиты, и зеркала станут плавно менять форму или медленно поворачиваться на композитных стеблях, подобно подсолнухам! КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

Точка зрения наших читателей ХОЛОДНИКОВ ЮРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ Генеральный директор СКБ «Мысль» Считаете ли Вы, что российская композитная отрасль может стать самостоятельной, инновационной, способной создавать оригинальные разработки, имеющие хорошие коммерческие перспективы? Считаете ли Вы, что в ближайшей перспективе удел российской композитной отрасли — это лишь «творческая» переработка западных образцов и технологий? Разрешите с Вами не согласиться! Понятно, что «нет пророка в родном отечестве», так же как и то, что традиционно мы привыкли оглядываться на запад по принципу — «заграница нас научит!», но постоянно «сечь» себя как унтер-офицерская вдова — это уже перебор. Жаль, что у нынешнего класса менеджеров не хватает знаний и кругозора, а главное — нет желания видеть позитив в мало-мальски сложных житейских ситуациях. Обидно за технический электорат современной России, воспитанных на идеях превосходства всего иностранного и не знающих собственной истории. Извините, это я о «точке зрения наших читателей» из последнего номера «Композитного мира» (№4, 2015 г. стр.86). Я категорически не согласен с мнением г-д Ненахова А. Н. и Грука А. Г о том, что удел нашей композитной отрасли — «… это лишь творческая переработка западных образцов и технологий». Чушь! Я уважаю их личное мнение, но говорить о всей композитной отрасли в таком разрезе — это, по меньшей мере, не компетентно и предвзято. Я еще в прошлом году («Композитный мир» №4, 2014 г.) сделал анализ известных и новых способов производства изделий из полимерных композиционных материалов, согласно которого в мире известно более 240 способов изготовления, из которых около 50 новых способов предложено в СКБ «Мысль». Многие из наших предложений защищены патентами, другие являются секретами производства (ноу-хау). Упорное желание не признавать этот факт или игнорировать очевидное — это, к сожалению, уже не наша проблема. Изобретение — это техническое решение на уровне идеи, которое требует доработки и адаптации на уровне НИОКР, но это уже другая сторона проблемы внедрений новаций, а не личный интерес создателя (как считает г-н Грук). Кроме технологических решений в нашей компании разработан и реализуется широкий ассортимент изделий производственно-технического назначения, в том числе и тот, который не имеет мировых аналогов. Так что говорить об отставании и необходимости копирования западного опыта в композитной отрасли это удел тех, кто привык к готовым решениям и нежелающих «шевелить мозгами». Я не против учебы на чужом опыте, я против возведения этой «учебы» в ранг национальной технической политики.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

ВОЛКОВ ЮРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ Генеральный директор ООО «СК» Какая помощь, на ваш взгляд, со стороны государства нужна российской композитной отрасли? Я считаю, что в настоящее время поддержка композитной отрасли будет наиболее объективной, если государство будет следить за тем, чтобы композитные материалы реально появлялись в проектах (проектной документации). Ситуация сегодня такова, что у проектировщиков сегодня мало желания и нормативной документации, позволяющей применять новые материалы и технологии. Также необходимо ускорить вопрос получения нормативной разрешительной документации на применение композитных материалов. Чем могут помочь отрасли (и могут ли) различные объединения, региональные кластеры и инновационные комитеты? Если кластеры смогут получать финансирование на перспективные проекты и взаимодействие с инновационными комитетами будет на должном уровне, не только композитные материалы, но и любой инновационный продукт сможет выйти на рынок. Сотрудничает ли ваша организация с ВУЗами по программам целевой подготовки специалистов? Да. Мы информируем научные сообщества о задачах, которые стоят перед инновациями. И ВУЗы сегодня в учебном процессе уже учитывают наши пожелания и замечания.

ЛУГОВОЙ АНАТОЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ Какая помощь, на ваш взгляд, со стороны государства нужна российской композитной отрасли? 1. Законодательно изменить критерии оценки экономической эффективности проектов: оценивать не по стоимости на момент проектирования, а по комплексному критерию с учётом межремонтных сроков, затрат на ремонт и восстановление, и полного срока эксплуатации объекта; 2. Как инновационной отрасти: • снизить налоги (на землю, на основные средства, занятые в производстве композитов и.п.); • продолжить практику госпрограмм (софинансирование 50/50 развития производства композитов); 3. Поощрять ВУЗы, расширяющие или вновь открывающие факультеты по композиционным специальностям: (например, все места по этим специальностям – только бюджетные, или хотя бы значительно увеличить количество бюджетных мест. Повысить ставки преподавателям дисциплин по композитной тематике или ввести для них целевые доплаты.

Точка зрения наших читателей ЕФРЕМОВ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ Исполнительный директор ООО «Торговый дом «Базальтовые трубы» генеральный директор ООО «Завод базальтовых труб». Какая помощь, на ваш взгляд, со стороны государства нужна российской композитной отрасли? Государство — если оно понимает выгодность композитов по сравнению с традиционными материалами —должно принять меры к созданию рынка этих материалов, обязательных для применения там, где тратятся государственные средства, и к информационно-просветительской деятельности для остальных отраслей. Нужны не кредиты производителям композитных изделий, а стимулирование их потребителей на использование долговечных и эффективных изделий из композитов. Хотя бы там, где композиты не уступают по эксплуатационным характеристикам традиционным материалам, и не хуже них по цене. Тогда у производителей появятся покупатели с деньгами, а, значит, и оборотные средства и накопления для НИОКР. Стимулирование может вестись разными методами — от субсидий и целевых программ закупок, в т.ч. с учётом «жизненного цикла», до ограничения финансирования тем госкомпаниям, регионам и муниципальным организациям, которые по старинке используют неэффективные и недолговечные, да ещё и более дорогие традиционные материалы. Пока этого нет — в стране нет ни одного чиновника, чьё благосостояние зависело бы от внедрения таких современных материалов. Наоборот — например, в ЖКХ система выстроена так, что слишком многие ее участники зарабатывают на откатах при регулярных новых закупках, частых ремонтах и заменах гниющих стальных труб, и многим принимающим там решения лицам отказ от этого источника доходов невыгоден. В стране на федеральном уровне начали выделять некоторые средства на развитие композитной отрасли, но суммы смешные (на ремонт автобусных остановок в Москве ежегодно тратят в несколько раз больше), а «новые» задачи для НИОКР в гражданской отрасли ставятся без учета уровня отечественной композитной отрасли, которого она сама по себе уже достигла лет 10 назад. Так в 2014 состоялся конкурс Минпромторга на НИОКР по композитным изделиям, задачи там поставлены по «разработке и созданию» продукции, которую наши предприятия серийно выпускают уже более 10–15 лет. При этом многие композитные технологии в РФ превосходят то, что есть на Западе. О том, как и кому у нас в государстве выделяются такие целевые деньги, говорить вообще нет смысла. В итоге в последние год–полтора большая часть отечественных производителей композитных изделий (по крайней мере, известных нам) либо работает на 20–30% от мощности, либо вовсе вынуждена сворачивать производство. Банкам эта гражданская отрасль также не интересна — сбыт не гарантирован, т.к. нет платежеспособных покупателей, специальное оборудование, как предмет залога, ценности не представляет. Да и брать кредиты нет смысла — их нужно будет возвращать, а без рынка композитов это невозможно. Чем могут помочь отрасли (и могут ли) различные объединения, региональные кластеры и инновационные комитеты? Различные объединения, региональные кластеры и инновационные комитеты могут быть полезны, если будут решать (или хотя бы способствовать решению) задачи, обозначенные в пункте 1. Сотрудничает ли ваша организация с ВУЗами по программам целевой подготовки специалистов? Программы целевой подготовки специалистов для композитной отрасли нужны, но у производителей — в силу указанных выше причин — нет средств для их финансирования. Т.о. этим сейчас может заняться только государство. 70

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

НИКИТИН ВЛАДИМИР ГЕННАДЬЕВИЧ Руководитель Пермского представительства ООО «Стекловолокно» г. Екатеринбург В стране по разным, объективным и субъективным причинам, за последние 10 лет закрылись ряд необходимых производств. Закрылось производство эпоксидных смол в Уфе, Санкт-Петербурге и Усолье-Сибирском. Единственным производителем осталось НПО им. Свердлова в Дзержинске. Его ценовая политика не выдерживает никакой критики. Мало того, что цены очень высокие, они ещё и разные для разных отраслей. Для оборонного комплекса — дороже. Они это и сами понимают. Если вы не относитесь к «оборонке», их служба сбыта отправляет в конкретные коммерческие предприятия, там же в Дзержинске. А у них смолы (например ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22) производства Китая, Южной Кореи, Тайваня и даже Саудовской Аравии — дешевле. «Оборонке» вообще без крайней необходимости запрещено использовать материалы импортного производства. Они вынуждены брать смолы в Дзержинске. Во-первых, появился «монополист», во-вторых, искусственно высокие цены для «оборонки» взвинчивают и так не малый военный бюджет, а значит — способствуют высоким налогам. Чуть лучше обстоят дела с полиэфирными смолами. Есть производство в Жилёво, Ярославле, Перми, но… Вопервых, у них цены, хотя и ниже цен импортных производителей, но подозрительно одинаковые. Тут уже задумаешься о картельном сговоре. Во-вторых, если о соотношении цена/качество ещё можно спорить, то низкий ассортимент и дороговизна бестирольных смол, а также почти отсутствие смол с низким температурным экзотермическим пиком опять же гонят потребителей к импортной продукции (не считаю «Дугалак» российским). Ни в одном населённом пункте не обрадуются запаху «горького миндаля» (стирола), а разогрев смол при полимеризации до 200°С и выше не позволяет использовать их, например, для производства «акриловых ванн». Температура плавления листового «акрила» — 160°С. Об эпоксиполиэфирных смолах не упоминаю. Применение ограничено, дорогие и в общем объёме рынка погоды не делают. Наполнители. Коротко. Углеродные на основе ПАН волокна дороже, чем импортные. Углеродные «вискозные» — только Беларусь (перешли на расчеты в валюте). Арамидные тоже дороже импортных. Если говорить о самых распространённых наполнителях из стеклянных волокон, то Гусь-Хрустальный и Елабуга — совместные предприятия. Страдают от санкций. То с импортным оборудованием маются, то необходимых замасливателей нет. Астрахань — узкая специализация на электротехнические ткани. Новгород — низкий ассортимент и самые высокие в России цены. Махачкала — «смешное» качество, низкий ассортимент и «человеческий фактор». Главное у всех цены дороже, чем в Китае, при худшем качестве. Интересно, что с китайскими производителями даже об отсрочке можно договориться. С нашими — нет. Оборудование. Есть неплохое отечественное оборудование для намотки труб, для изготовления композитной арматуры…и всё. Для примера возьмём производство силового элемента (прутка) для оптико-волоконного кабеля. Шум подняли, государственные программы разработали, а реально… Не то пытались, не то делают в Киржаче, в Бийске, в Чебоксарах, а реально пруток как закупали в Индии так и закупают. Исходя из изложенного ответ на два вопроса. Какая помощь, на ваш взгляд, со стороны государства нужна российской композитной отрасли? Чем могут помочь отрасли (и могут ли) различные объединения, региональные кластеры и инновационные комитеты? • Восстановить старые или создать новые производства связующих и наполнителей. • Организовывать открытые конкурсы на создание производства той или иной продукции. По принципу: «Вы обязуетесь наладить конкурентно-способное производство - Мы обязуемся финансировать». • Широко оповещать (в том числе и через ваш журнал) предприятия и организации о проблемах композитной отрасли, которые требуется решить. Раньше на предприятиях было принято понятие «Темник узких мест». • Он нужен и в рамках отрасли. Хорошая рубрика для журнала. • Экономически разобраться, почему российская продукция дороже импортной. КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

Точка зрения наших читателей КОТЛЯЧКОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ Технический директор НТФ «Полисток» Какая помощь, на ваш взгляд, со стороны государства нужна российской композитной отрасли? Одним из сдерживающих факторов развития применения композитных решений (КР) является зачастую большая их стоимость по отношению к традиционным. При этом редко учитывается отложенный положительный эффект, в итоге обеспечивающий, более лучшие показатели инвестиционной отдачи. Работает принцип оценки сравнительной стоимости вложений при запуске проектов и не всегда правильно учитывается экономический эффект в перспективе эксплуатации. В этой ситуации видится целесообразным применить принцип прямых дотаций производителям КР аналогичный применяемому во многих странах в сельском хозяйстве. Снижение цены КР даст преимущество в соревновании с другими решениями (в ценовом, технологическом, имиджевом…), следовательно увеличиваются объемы применений КР, что положительно сказывается на всей отрасли и ведет уже к естественному снижению стоимости КР. В перспективе эффект от применения оправдывает вложенные с помощью дотаций средства. Дотации должны быть прямыми по принципу использования компонентов КМ (перечень сырьевых материалов поддается систематизации и соответственно учету), с минимальным участием субъективного влияния различных чиновников. Чем могут помочь отрасли (и могут ли) различные объединения, региональные кластеры и инновационные комитеты? Одним из направлений сотрудничества предприятий со структурами типа объединения, кластеры и комитеты может быть помощь в установлении диагональных связей. Такими связями можно назвать сотрудничество специалистов НЕкомпозитных отраслей, которые пытаются найти решения своих проблем с помощью КР и нуждаются в научной, техПРОДОЛЖАЕМ нологической, кадровой, логистической и т.п. поддержке. ДИСКУССИЮ: Принцип «приходите к нам и мы вам разработает, спроектируем, запустим….» не всегда работает, упираясь в Какое событие уходящего года Вы считаете ограничения того или иного субъекта инновационного наиболее значительным в композитной отрасли? рынка. Должен также быть доступен подход как бы с другого конца — возьмите композитный «лего» и крутитеКакие надежды Вы связываете с 2016 годом? вертите его как хотите, возможно ваш «дилетантский» подход, основанный на углубленном понимании проблематики в вашей сфере, окажется продуктивным. Такие МЫ БУДЕМ ПРИЗНАТЕЛЬНЫ примеры есть, когда дилетанты не зная, что берутся за ВАМ ЗА ОТВЕТЫ! невыполнимую задачу (по общепринятому среди спецов мнению) добиваются приемлемых результатов. Ответы можно присылать на адрес электронной почты: Нужен ввод в сферу максимального взаимодействия o.gladunova@kompomir.ru с максимальным количеством секторов композитной отрасли.

КОМПОЗИТНЫЙ МИР | сентябрь–октябрь | №5 2015

Мероприятия по композитной тематике при участии журнала

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

ОКТЯБРЬ

27–30

Выставка «Химия-2015» | www.chemistry-expo.ru

ОКТЯБРЬ

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

НОЯБРЬ

Форум «Полимеры России» | www.creonenergy.ru

НОЯБРЬ

Конференция «Материалы для технических устройств и конструкций, применяемых в Арктике» | www.conf.viam.ru

НОЯБРЬ

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

НОЯБРЬ

18 ДЕКАБРЬ

Конференция «Современные достижения в области создания перспективных неметаллических композиционных материалов и покрытий для авиационной и космической техники» | www.conf.viam.ru

Специальный выпуск

Союз производителей композитов совместно с журналом «Композитный Мир» готовит пятый выпуск специального проекта: приложение «Композитный Мир ОБОРУДОВАНИЕ 2015», который выйдет из печати в ноябре 2015 г. На страницах приложения будет размещена самая актуальная информация: • об оборудовании для производства армирующих материалов; • о технологическом оборудовании для производства композитов; • о вспомогательном оборудовании и инструментах • о роботизированных комплексах • об оборудовании для контроля и диагностики изделий из композитов. Тираж: 2000 экз. Формат издания: 210х297 мм, полноцветный Распространяться приложение будет: • путем бесплатной рассылки по всем подписчикам журнала «Композитный Мир» вместе с декабрьским номером; • путем включения в пакет материалов конференций, организуемых Союзом производителей композитов; • бесплатно на стендах журнала и Союза на всех отраслевых мероприятиях. Если Вы хотите, чтобы информация о Вашем оборудовании стала доступна всем предприятиям композитной отрасли России и СНГ, то публикация в специальном приложении как раз Вам в этом поможет.

В редакцию журнала «Композитный мир»

Тел./факс: +7 (812) 318-74-01 info@kompomir.ru www.kompomir.ru

В офис Союза производителей композитов:

Тел./факс: +7 (495) 984-76-74 info@uncm.ru manager@uncm.ru www.uncm.ru

РЕКЛАМА В НОМЕРЕ Название

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

27, 53, 78

Carbo Carbo

Поставщик сырья

www.carbocarbo.ru

29, 74

Korsil

Поставщик сырья

www.korsil.ru

Mikrosam

Производитель оборудования

www.mikrosam.com

SKM Polymer

Производитель оснастки

www.skm-polymer.ru

ГК Композит

Поставщик сырья и оборудования

www.composite.ru

ГК Композитные решения

Поставщик сырья, оборудования

www.carbonstudio.ru

Дугалак

Производитель сырья

www.dugalak.ru

ИНТРЕЙ Полимерные Системы

Поставщик сырья, оборудования

www.intrey.ru

Полимерпром

Поставщик сырья, оборудования

www.polymerprom-nn.ru

Радуга синтез

Производитель сырья

www.raduga-sintez.ru

Сампол

Поставщик сырья, оборудования

www.sampol.ru

4–5, 21

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

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

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

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

With good chemistry great things happen.™