Plastiks_10_2019

w w w . p l a s t i c s . r u 16 ТЕМА НОМЕРА /НАВСТРЕЧУ ВЫСТАВКЕ К-2019 П Л А С Т И К С № 1 0 ( 1 9 4 ) 2 0 1 9 Продолжение. Начало в №9 (193), 2019 Проблемы использования полимерных композитов Если вынести из обсуждения саму по себе стоимость связующих для подавляющего большинства композитов (эпоксидные смо- лы, полиэфиры, полиамиды, полипропилен и другие), то у углепластиков и композитов вообще есть ряд характерных проблем. 1. Основным способомпроизводства угле- волокна является сжигание волокон из по- лиакрилонитрила (ПАН). Соответствующий ПАН-прекурсор дорог из-за специфичности технологии его производства. Кроме того, имеющиеся технологии пока плохо адапти- рованы для нужд автопрома, на который при- ходится около 15-20%спроса на углеволокно. Во-первых, технологии сжигания прекурсо- ров энергоемки, медленны и низкопроизво- дительны, чтобы обеспечить массовое произ- водство и добиться за счет эффекта масштаба снижения себестоимости. Во-вторых, точное управление качеством готового углеволокна через контроль условий получения прекурсо- ра доступно далеко не всем производителям в мире. В тоже время для массирования приме- нения углепластиков стабильность качества волокна и точность управления им должны быть безусловны. 2. Совместимость волокон (угле-, стекло-, полиамидных) и связующих (реактопластов, термопластов) не универсальна. Это во мно- гом ограничивает возможности переработчи- ков и сужает потенциал инвестиций в новые линии: производитель вынужден ориенти- роваться на доступность и цену конкретных марок волокон и связующих, гарантирующих в паре целевые свойства изделий или препре- гов. Кроме того, ограничена совместимость различных препрегов между собой, не явля- ются оптимальными и технологии склейки и поверхностной обработки. Например, ком- позиты или препреги, обеспечивающие нуж- ное сочетание механических свойств и веса, могут вызывать проблемы при окрашивании. 3. Сами по себе существующие техноло- гии производства деталей из полимерных композитов, в том числе путем отверждения препрегов (или пакетов препрегов) или SMC (композитные прессоматериалы, чаще всего на основе стекловолокна и полиэфира), яв- ляются достаточно медленными и низкопро- изводительными в пересчете на одну линию. Таким образом, масштабирование производ- ства пока возможно лишь путем увеличения числа параллельных линий, что означает практически линейный же рост инвестиций, то есть эффект масштаба не реализуется. Все это делает полимерные композиты дорогими только лишь в смысле перенесенных в цену инвестиций, не говоря уже об операционных затратах (волокно, связующие, электроэнер- гия и трудозатраты). 4. Технологии соединения готовых деталей из композитов друг с другом, в особенности с другими материалами, либо несовершенны с точки зрения механических качеств стыков, либо не обеспечивают высокую скорость монтажа, необходимую для поточного про- изводства в автоиндустрии. 5. Поскольку в целом отсутствуют каче- ственные и надежные инструменты для про- гнозирования механических свойств и экс- плуатационного поведения композитных деталей в условиях механических и темпера- турных стрессов, а также усталости, проекти- ровщики вынуждены работать практически вслепую. Это ведет к избыточным издерж- кам при проектировании, в том числе при создании и изучении поведения на прототи- пах. Вторая составляющая этой проблемы— опасение, что механические свойства деталей переоценены — иногда заставляет проекти- ровщиков использовать избыточные объемы материалов. Грубо говоря, листы толще, чем могли бы быть, потому что механика систе- мы с трудом поддается моделированию. Это также сказывается на стоимости деталей: они дороже, чем могли бы быть. 6. Наконец, технологии поиска дефектов и диагностики состояния деталей из ком- позитов являются совершенно незрелыми, что опять-таки сдерживает их внедрение в Эксперт журнала «Пластикс» продолжает рассуждать на тему снижения роли структурного фактора (замещения пластиками традиционных материалов). Например, все изыскания в области расширения использования полимеров в автопроме сегодня сосредоточены вокруг композитов на основе полиэфирных и эпокcидных смол, а также высокотемпературных конструкционных пластиков. Потенциал расширения применения базовых пластиков в глобальном смысле, по-видимому, исчерпан и в авиакосмической отрасли, а также в сфере строительства Закончилась ли полимерная революция? Андрей КОСТИН, руководитель информационно- аналитического центра RUPEC