Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Такие многоликие композиты В последние десятилетия в формировании промышленного и строительного комплекса России наблюдаются три устойчивые тенденции: внедрение энергоэкономичных технологий, отказ от производств, применяющих озоноразрушающие вещества, и повсеместное ресурсосбережение. Не последнюю роль в проведении таких преобразований сыграла возможность замены изделий из дерева и металла их композитными аналогами. Зачастую такие изделия не уступают оригиналам ни в прочностных характеристиках, ни во внешней привлекательности. С помощью новых материалов стал возможен прорыв в новые области знаний и технологий, резко улучшились экономические показатели. Композиты дают возможность инженерам и архитекторам получить практически любые физические свойства конечного продукта. Они достаточно невосприимчивы к внешним воздействиям и идеально подходят для использования там, где необходима устойчивость к высоким температурам, коррозии или большим нагрузкам. Еще одно преимущество применения композитов — обретение технико-экономической независимости вследствие отказа от использования традиционных материалов. При этом радикальные изменения в технологиях производства сказались, в первую очередь, на структуре затрат, определяющей рыночную ситуацию. Последняя, в свою очередь, влияет на систему потребления строительной продукции. Но не только. Современная обстановка требует внедрения на специализированных предприятиях новых технологий и оборудования по производству композитов, которые должны эффективно заменить морально устаревшие ресурсоемкие материалы. В связи с этим возникает множество вопросов, требующих компетентных и своевременных ответов. Решить хотя бы часть проблем, связанных с разработкой, выпуском и распространением композитов, призваны отраслевые мероприятия. Одним из них стала Международная выставка «Композит-Экспо ’2008», проходившая 12–14 февраля в МВЦ «Крокус Экспо» в рамках Всероссийского специализированного форума «Стройтехмашиндустрия России ’2008». Ее цель — налаживание между экспонентами новых деловых контактов и партнерских отношений, развитие и внедрение композитных технологий и материалов в различных областях промышленности. Выставка «Композит-Экспо ’2008» включала такие разделы как сырье и компоненты (смолы, стеклоткань и т. д.), накопители, добавки и модификаторы, оборудование и технологическая оснастка, инструмент и технологии обработки. Вниманию посетителей предлагались также системы крепления для композитных материалов и непосредственно сами выполненные из них промышленные изделия. Технологии и оборудование Группа компаний «Композит», представленная на выставке ООО «Фирма “Композит ЛТД”» (г. Санкт-Петербург), работает на рынке уже более 15 лет. Основными направлениями ее деятельности являются комплексная поставка сырья (смол, гелькоутов*, отверждающих агентов, армирующих стекломатериалов, наполнителей и т. п.) и оборудования для реализации различных технологий в производстве стеклопластика и искусственного камня. На своем стенде предприятие демонстрировало установку Spartan II для закрытого процесса формования RTM, используемую при изготовлении стеклопластика и изделий из него по технологии инжекции полиэфирных смол. Аппарат оснащен пневматическим приводом средней производительности и предназначен для точного смешивания и нагнетания полиэфирной смолы в соответствующую закрытую форму. Spartan II — базовая установка для технологии Light RTM. Она комплектуется счетчиком ходов поршня насоса материала, осуществляющего контроль количества инжектируемой смолы, и системой промывки ацетоном (продувки воздухом) смесительной камеры и инжекционных магистралей. В состав аппарата входит также комплекс Accu-Pressure active sensor, исключающий возможность превышения давления и гарантирующий быстрое и эффективное заполнение формы. В установке реализуются полная рециркуляция и пневматический запуск. Она оборудована смесительной головкой Spartan и насосом катализатора SSP. Низкое давление инжекции в аппарате поддерживается клапаном превышения давления. Опционально возможно увеличение длины рабочих шлангов, монтаж установки на тележке с мачтой и стрелой и оснащение Spartan II встроенным подогревателем материала. Производительность подобного устройства — 9,5 л/мин., а доля катализатора составляет от 0,5 до 4,5%. Группа компаний «Композит» предлагала также различные модификации установки Spartan (Deluxe, PLC, PLC & PAC и PLC/PAC & RFID), отличающиеся между собой наличием тех или иных операций. В ассортименте предприятия и оборудование для контактного формования, в которое входят установки для напыления гелькоута (марки G2 System) и стеклопластика (Indy System и Formula System), а также для пропитки стекломатериала катализированной смолой (PFR II System) и дозирования смолы и катализатора (RCD). Компания Airtech Europe (Люксембург) является ведущим мировым производителем и поставщиком вакуумных пленок и композитов, лидером по разработке методов изготовления композитной оснастки и конструктивных элементов. Ее продукты широко используются в самолето-, корабле- и автомобилестроении, ветроэнергетике, аэрокосмической, гоночной и общепромышленной отраслях. Фирма поставляет вакуумные пленки (в т. ч. — большой ширины) для экстравысоких температур, разделительные жидкости, вакуумные штуцеры и шланги, подпреcсовочные ленты, жертвенные ткани, герметизирующие жгуты для вакуумных мешков, резину и др. При производстве изделий предприятие применяет такие технологии, как препреговая (автоклавная) формовка и влажное ламинирование. Особо стоит вакуумная пропитка (ВП). Это технология, по которой смола вводится в ламинат при помощи вакуумного давления. Суть ее состоит в следующем. Сухой пакет материалов укладывается в матрицу. Перед добавлением смолы конструкция герметично накрывается и к ней подсоединяется вакуумный насос. Как только достигнут полный вакуум, смолу буквально всасывает в ламинат через подсоединенную трубку, опущенную в емкость с веществом. По сравнению с традиционным методом формования вакуумная пропитка обеспечивает множество преимуществ. Среди них можно назвать, например, лучшее соотношение волокна и смолы. Данная характеристика важна, поскольку сама по себе смола очень хрупка и любой ее избыток значительно ослабляет деталь. Чтобы этого избежать, процесс пропитки начинают не с откачивания, а с закачивания смолы. При таком подходе ее лишняя часть высасывается в дальнейшем через вакуумную трубку. В результате в изделие вводится только минимальное количество вещества, что снижает вес детали и повышает ее прочность. Еще одно достоинство ВП — неограниченное время установки вакуумного мешка. Очень часто при вакуумной откачке смолы возникает фактор времени, поскольку большинство смол остаются жидкими в течение приблизительно 30 мин. В этом случае время затвердевания является чрезвычайно критичным — ведь изготовление больших объектов может длиться около 2 ч. И даже создание мелких простых деталей способно вызвать трудности при соблюдении точных пропорций вводимого вещества. Вакуумная же инжекция смолы предлагает неограниченное время установки, поскольку вакуум достигается тогда, когда весь пакет волокон еще сух. В результате жизнеспособность смолы не создает сложностей — все утечки могут быть обнаружены и устранены уже после того, как установлен вакуумный мешок. Кроме того, процесс ВП обладает и такими достоинствами, как почти нулевая эмиссия, чистота, экономия смолы и предсказуемость ее расхода. Композитный профиль Ступинский завод стеклопластиков (Московская обл.) является крупнейшим в стране производителем изделий из стеклопластиков, используемых в автомобиле- и машиностроении, электротехнической промышленности и других отраслях народного хозяйства. В его деятельности приоритетными направлениями считаются освоение передовых технологий, внедрение современных материалов и выпуск новых видов изделий. На выставке предприятие продемонстрировало многочисленную продукцию, в которую входили пресс-материалы, изделия из стекловолокна и стеклопластика, стеклянные шарики и др. Ассортимент завода включает и стеклопластиковый профиль, который был широко представлен на стенде. Такая продукция применяется в строительстве, при нефтедобыче и в других связанных с энергетикой отраслях. Профиль имеет высокую механическую прочность, обладает электроизоляционными свойствами и доступен в круглом, квадратном, прямоугольном и фигурном исполнении. Выпускаются подобные изделия сплошными или полыми, плотностью 2,1±0,15 г/см3 и площадью постоянного поперечного сечения от 0,1 до 100 см2. Длина согласовывается с заказчиком, но в любом случае составляет не более 8 м. Температурный диапазон использования продукции — от -60 до +110 °С. Разновидностью стеклопластикового профиля является его вариант, предназначенный для производства оконных и дверных блоков. Он изготавливается методом пултрузии из стекловолокнистых материалов, пропитанных связующим на основе ненасыщенных полиэфирных смол. Выпускаемые конструкции обладают коррозионной стойкостью и низкой теплопроводностью, а также устойчивостью к температурным и атмосферным воздействиям. По желанию заказчика возможно производство изделий различных размеров и конфигурации. ЗАО «Нафтарос» (г. Москва) существует на российском рынке с 1992 г. Приоритетные направления его деятельности — инжиниринг, разработка, сопровождение и реализация проектов в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей и химической отраслях, а также решение экологических проблем. На территории РФ компания официально представляет латвийскую фирму «Ришон Интер» (г. Рига), являющуюся производителем строительных профилей из стекловолоконного композита и защитных стекол. Продукция фирмы широко применяется в оснащении портов и терминалов, гражданском и дорожном строительстве, мостостроении, энергетике, химической промышленности и т. п. В ассортименте предприятия профили и элементы конструкций, береговые укрепления, пирсы и причалы, оконные и дверные системы, изгороди и заборы, настилы для пешеходных переходов и платформ, решетки и стеклопластиковая арматура. Компания также производит акустические панели для шумозащитных экранов, мобильные вертолетные взлетно-посадочные площадки и сборные настилы, ударобезопасные опоры освещения, светофоров и указателей, облегченные каркасные сооружения, емкости и резервуары и др. На стенде ЗАО «Нафтарос» были продемонстрированы перильные ограждения, представляющие собой сборные конструкции из стеклопластиковых профилей, зачастую содержащие фасонные элементы (как несущие, так и декоративные) сложной формы. Они в полном объеме отвечают требованиям СНиП и применяются в качестве ограждений мостов, пешеходных переходов, дорог, опасных участков, морских и речных сооружений, а также прибрежных зон и набережных. Преимущества подобных конструкций очевидны. Это, прежде всего, малая масса, низкие транспортные и монтажные затраты, неподверженность коррозии, гниению и действию агрессивных сред, долговечность. Продукция из стеклопластика электро- и ударобезопасна, имеет низкую теплопроводность, что исключает температурный ожог при касании. Ее прочность соответствует уровню конструкционных сталей, поэтому такие изделия зачастую применяются в сооружениях, подверженных актам вандализма. Композиты на любой вкус ЗАО «Электроизолит» (г. Хотьково, Московская обл.) является ведущим производителем электроизоляционных материалов в России. Оно выпускает текстолиты и cтеклотекстолиты, лако- и стеклолакоткани, профильные стеклопластики и электроизоляционные лаки, компаунды, герметики, ненасыщенные полиэфирные смолы и др. На выставке посетителям была предложена специализированная продукция различного назначения. В частности — ряд ненасыщенных полиэфирных смол (НПС). Известно, что по сравнению с эпоксидными смолами, ненасыщенные полиэфирные являются гораздо менее вредными. В зависимости от применения НПС обладают такими свойствами, как химическая и коррозионная стойкость, высокая реакционная способность и пр. Область использования подобного материала довольно широка. Он применяется для изготовления наполненных композиций холодного отверждения и щелочекислотостойких стеклопластиков, фурнитуры, пуговиц и продукции из искусственного камня, автомобильных шпатлевок, а также при ремонте труб. Компания представила смолы марок ПН и НПС на орто- и изофталевой основе с массовой долей стирола 26–40% и гарантийным сроком хранения от 3 до 6 месяцев. Время их желатинизации (при температуре 25 °С) составляет от 5–30 мин. (например, у марки ПН-1) до 2–3 часов (ПН-609-21М, НПС-9108). На стенде предприятия «Электроизолит» можно было увидеть и различные детали из электроизоляционных материалов. Это профильные изделия стандартного сечения, детали для электрических машин, трансформаторов и высоковольтных проводов, а также продукция, используемая в оборудовании металлургических заводов, электроаппаратуре и приборах. Фирма предлагала разнообразные панели, пластины, прокладки и кольца, трубы и фланцы, плиты и перегородки, втулки, шайбы, болты и прочий крепеж. Все изделия могут быть выполнены по чертежам заказчика из текстолита марок А, Б, ПТ и ПТК, гетинакса ЛГ или других материалов, которые имеются у компании. Например, разработчики демонстрировали теплостойкий текстолит СТТ — слоистый материал, состоящий из нескольких слоев стеклоткани, пропитанной теплостойким эпоксидным связующим. Он обладает повышенными механическими характеристиками при рабочей температуре 180 °С и применяется в качестве изоляции электрических машин класса нагревостойкости H. Выпускается продукция в виде листов размерами 1580і1030 мм, толщиной от 0,35 до 50 мм. Гарантийный срок хранения (в закрытом сухом помещении в горизонтальном положении) — 30 мес. со дня изготовления. ЗАО «Хиус» (Тверская обл.) работает на российском рынке полимерных материалов уже 17 лет. Фирма специализируется на проектировании и производстве стекло- и органопластиковых изделий (в т. ч. трудногорючих) как промышленного, так и социального назначения. Среди ее клиентов — крупные и мелкие предприятия из разных регионов России. Компания имеет собственное конструкторское бюро и отдел экспериментальных технологий, занимающиеся перспективными разработками и освоением современных методов производства с использованием новейшего импортного и собственного оборудования. На сегодняшний день в ассортимент предприятия входят: • изделия для железнодорожного, трамвайно-троллейбусного и сельскохозяйственного машиностроения; • кузова, облицовки и отдельные детали отделки автомобилей и самоходной техники; • строительные конструкции; • спортивная оснастка, детские площадки, хоккейные корты, теннисные столы, баскетбольные щиты, складывающиеся стойки для стритбола и ограждения для флорбола; • декоративные элементы столбов автострад; • стеклопластиковые лодки и другие изделия по индивидуальным заказам потребителей. Вся продукция, изготавливаемая компанией «Хиус», является ударопрочной, атмосферо- и влагоустойчивой. При этом она не подвержена влиянию агрессивных сред и способна функционировать при температуре до -80 °С включительно. Форма, размер и цвет деталей и конструкций, входящих в заказ, оговариваются отдельно. Фирма осуществляет и полный цикл производства, начиная от проектирования и заканчивая доставкой готовых изделий. Один из ее известных проектов — 44-метровая пирамида, установленная в Подмосковье на 38 километре Рижского шоссе. (Аналогичная 11-метровая пирамида возведена в Ницце.) На выставке же внимание посетителей к стенду компании привлекал огромный глобус диаметром более 1,5 м, стеклопластиковая основа для которого изготовлена в цехах фирмы. Стоимость такого имиджевого изделия — 80–90 тыс. руб., однако, по словам представителей ЗАО «Хиус», подобная продукция пользуется определенным спросом. Интересные изделия продемонстрировал на выставке Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана. Среди них — композитные баллоны высокого давления для космических аппаратов и разгонных блоков и трубопроводы из полиамидного пленочного композиционного материала. Первые предназначены для хранения запаса сжатого газа (гелия), применяемого в пневматических системах ракетно-космической техники. Трубопроводы используются при перекачке жидких (в т. ч. криогенных) и газообразных компонентов топлива в авиационном и криогенном машиностроении. Университет представил также мягкие бронежилеты повышенной надежности, служащие для защиты туловища человека от поражения огнестрельным и холодным оружием или осколками взрывных устройств. При создании мягкой бронезащиты были использованы новые научные и технологические решения, а также методология формирования структуры многослойных баллистических материалов на основе высокопрочных полимерных волокон. Волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) обладают повышенными удельными прочностными и жесткостными характеристиками. По этим показателям они сейчас не только не уступают лучшим арамидным волокнам, но и, по прогнозам специалистов, превзойдут их в ближайшем будущем. СВМПЭ оказались перспективными и для изготовления различных средств индивидуальной защиты (жилетов, шлемов и других элементов), поскольку распространение звуковых волн в волокне позволяет очень быстро рассеять энергию удара по большой площади. Бронежилет состоит из грудки и спинки, соединенных между собой с помощью плечевых и боковых регулировочных ремней и бронеэлементов эргономичной формы на основе СВМПЭ и демпфирующих прокладок, а также антирикошетного и запреградного слоев. Площадь защиты изделий (в зависимости от условного размера) — от 21,5 до 25 дм2, при этом ее часть, приходящаяся на грудь, варьируется от 9,5 до 13 дм2. Масса бронежилетов — 3–3,2 кг. Графитопласт, капролин и тугоплавкие изделия Московскую государственную академию тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова представляла на выставке кафедра химии и технологии переработки пластмасс и полимерных композитов. На стенде этого участника можно было увидеть разнообразные изделия из графитопласта АТМ-2 и капролина — самосмазывающихся материалов на основе вторичных полиамидов. Графитопласт АТМ-2 — литьевой полиамид с комплексным углеграфитовым наполнителем. Он перспективен там, где нет больших скоростей, часто происходят остановки механизмов и нежелательна смазка. Поэтому его широко применяют в подшипниках скольжения, уплотнительных деталях для газовых компрессоров и нефтепромыслового оборудования. Используется материал и в зубчатых колесах для текстильных машин и приборов, а также при изготовлении антистатической тары и высокоточной корпусной продукции струйной техники. Преимущества графитопласта заключаются в особой точности выпускаемых деталей (например, зубчатые колеса производятся 8 класса точности) и снижении трудозатрат при их замене (в 5–100 раз по сравнению с обновлением элементов из цветных металлов). Материал не требует механической обработки при сборке узлов трения и обладает высокой стойкостью к износу и старению в условиях жаркого сухого или влажного тропического климата. Кроме того, он стоек к воздействию грибков и морозов, морской и пресной воды. Не поддается АТМ-2 и влиянию горячих моющих растворов, масел и радиационного излучения. Капролин в свою очередь отличается повышенной стойкостью к ударам и износу, а также размерной точностью при литье тонкостенных деталей (втулок, зубчатых колес, мелкомодульных шестеренок и пр.). Инженеры кафедры представили также полимерную технологию производства тугоплавких изделий заданного химического состава со специальными свойствами. Подобная продукция изготавливается из карбидов тугоплавких металлов (циркония, гафния, титана, ниобия или тантала) и отличается высокой химической чистотой, поскольку содержание примесей составляет не более 0,5%. Тугоплавкие изделия выпускаются в виде высокопористых стержней (используются в качестве абсорбентов для иммобилизации радионуклидов в атомной промышленности), дисков с малой пористостью (применяются в магнетронном напылении карбидов) и деталей сложной конфигурации. Технология их производства, предложенная на кафедре, отличается доступностью и дешевизной исходного сырья, гарантированным качеством химического состава и получением заданных свойств с равномерной плотностью и изотропностью. Суть метода заключается в следующем. Полимерный композит, содержащий углерод, газ в порах, инертный наполнитель и сам полимер с коксовым остатком, подвергается низкотемпературному (менее 1000 °С) воздействию. На выходе при этом получается наполненный углеродом материал. Последний, в свою очередь, проходит уже высокотемпературную (>1000 °С) обработку. В результате образуются тугоплавкие карбидные материалы с разной (но контролируемой) пористостью. Алмазные композиционные материалы Уникальные свойства алмаза открыли широкие возможности его использования при обработке различных материалов. Сегодня без инструмента с алмазными насадками нельзя представить ни одну отрасль промышленности. Особенно же они распространены в оборудовании по обработке строительных материалов (природного камня, огнеупоров, бетона и железобетона) дорожных и аэродромных покрытий. Как следствие — современные буровые долота, фрезы и прочие инструменты оснащены вставками различной формы из твердосплавных композитов. Научно-инженерный центр «Вятич» (г. Троицк, Московская обл.) создан в 1992 г. на базе Особого конструкторского бюро Физического института Академии наук РФ (ОКБ ФИАН). Его задачи — разработка и производство эффективного профессионального алмазного инструмента для строительной индустрии. При выпуске изделий применяются лучшие российские и зарубежные материалы, а также самые современные технологии. Продукция предприятия широко использовалась при строительстве и реконструкции ММДЦ «Москва-Сити», Московской кольцевой дороги и третьего транспортного кольца, Каширского, Горьковского и Минского шоссе, в аэропортах Москвы и других городов России. На выставке компания представила новый твердосплавный алмазный композиционный материал для оснащения буровых долот, разработанный совместно с ФГУП ВНИИ природных и синтетических алмазов и инструмента. При этом был создан специализированный участок, подготовлена технология и освоено производство вставок различной формы и назначения. Кроме того, проводились лабораторные и полевые испытания, которые показали, что инструмент с такими вставками увеличил величину проходки до 2 раз. Предлагаемые предприятием элементы не уступают зарубежным аналогам, а применяемая на производстве технология дает возможность существенно снизить стоимость изделий и изготавливать их практически без ограничений по размерам и форме. К достоинствам алмазных вставок можно отнести также высокую износостойкость и увеличение времени работы до замены. При использовании продукции уменьшились затраты и на сам инструмент. Разработка была награждена золотой медалью 3-го Московского международного салона инноваций и инвестиций. Андрей Потапенко, фото автора * Гелькоут — декоративно-защитное покрытие, наносимое на изделия из полиэфирных композиций для придания необходимого цвета и блеска, а также защиты от внешнего воздействия.