Мастера композиции

О чем разговор
Композит — конструкционный материал, состоящий из нескольких веществ и включающий армирующие элементы. Эти элементы могут иметь разнообразный вид: нити, короткие волокна (применяя их, получают так называемые волокнистые композиты), хлопья, звездообразные гранулы (применяя последние, делают так называемые дисперсно-упрочненные композиты) и так далее.
Вокруг нас композитов — видимо-невидимо. Вот наобум взятые примеры: железобетон, саман, гипсовые медицинские повязки, кабельные оболочки, шифер, древесно-стружечные плиты, сама древесина, наконец. Наши кости, сосуды и сухожилия — тоже композиты.

В этой статье речь пойдет о композитах на полимерной основе, главным образом — о стеклопластиках и углепластиках. Производство подобных материалов — чрезвычайно перспективный бизнес. Достаточно сказать, что на Западе он превратился в мощную индустрию. Нечто подобное ждет и нас. Спешите заработать.

Человеческим языком
Наряду с термином “композит” в кругу специалистов имеет хождение словосочетание “композиционный материал”. Говорить “композитный материал” в этом кругу считается неприличным. Зато сказать “композитный корпус” — вполне допустимо.

  • Стеклопластик — композит с армирующими элементами из стекловолокна.
  • Углепластик — композит с углеродными нитями в качестве арматуры.
  • Матрица (1) — субстрат, т.е. вещество, связующее армирующие нити (говоря по-простому, матрица — затвердевшее вяжущее).
  • Матрицей (2) могут называть и форму, заполняемую композитом, пока он находится в жидкой фазе.
  • Наполнитель — чаще всего стеклянные шарики, призванные занимать объем, чтоб экономить на матрице (1) и волокнах. Впрочем, иногда наполнителем называют короткие армирующие волокна, а иногда — почему-то саму матрицу (1). Не разберешь этих специалистов.
  • Катализатор — вещество, в присутствии которого вяжущее твердеет.
  • Отверждение — процесс твердения вяжущего. Помимо каталитического распространено термическое отверждение (в автоклаве).
  • Мастер-модель — сооружение, геометрически идентичное будущей композитной детали. Назначение мастер-модели — служить “зеркальным отпечатком” для формовки матрицы (2).
  • Прикатка — процесс заполнения матрицы (2) пластичным вяжущим.

Деньги
Типичный для Украины цех, производящий стеклопластиковые товары широкого потребления, в принципе, требует исчезающе малых капвложений. Если не считать текущих расходов и производственных издержек, такое начинание вряд ли будет стоить больше $2 тыс.
Механизированный композитный цех дороже раз в двадцать и примерно во столько же раз производительнее. Причем работников там столько же, сколько и в “типичном” цехе, т.е. — несколько.
О рентабельности производства говорить непросто. Во-первых, она сильно зависит от того, что производить, — яхты или мусорные баки, к примеру. Во-вторых, как показывает практика, такие производства редко загружены равномерно. Но при благоприятном стечении обстоятельств, как уверяли нас действующие “композиторы”, рентабельность может достигать и полусотни процентов. Учитывая неравномерность загрузки, на первых порах “композитную” мастерскую имеет смысл “комбинировать” с каким-нибудь другим производством.

Свойства композитов
Производство композита и его обработка — единый процесс. Это позволяет очень тонко увязывать свойства самого материала и изделия. Мало того, свойства композитов управляемы. Самый простой пример: армирующие нити можно намотать таким образом, что в одном направлении оно (изделие) будет очень упругим, а в другом — очень жестким. Применение композитов даже в широко распространенных “творениях” наподобие мебели, по умеренно-оптимистичным расчетам российских специалистов, позволяет снизить массу конструкции на 25-50%, трудоемкость ее изготовления — в 1,5-3 раза, энергоемкость производства — в 5-6 раз, материалоемкость — в 1,5-3 раза по сравнению с традиционными технологиями.
Все это достижимо не только благодаря механическим свойствам композитов. Сложную конструкцию при традиционных технологиях приходится “сочинять” из нескольких деталей — сваркой, склейкой, соединением на болтах и так далее. Зато если разработать ее композитный эквивалент, все соединения попросту исчезнут! Конструкция превратится в монолит. При этом сократится технологический цикл (все операции заменит одна — формовка). А прочность изделия вырастет уже потому, что в нем исчезнут слабые места.
Композитные изделия не нужно красить и перекрашивать, защищая от вредных воздействий. Цвет, так сказать, присущ им изначально: достаточно ввести в вяжущее специальный агент (пигмент).
Список достоинств можно продолжать и продолжать.

“Композитчик” о потребительской моде
Производитель, пожелавший остаться неназванным:
— Можно сказать, что Украина переживает незаметный яхтостроительный бум. Впрочем, его малозаметность объяснима. Круг фирм, производящих стеклопластиковые яхты, довольно узок. А круг заказчиков, можно сказать, еще уже. Хотя мода на “мореплавание” в стране вроде бы появилась.
Стоит человеку разбогатеть, он, во-первых, покупает BMW, а во-вторых, — яхту. Узнает, где это можно сделать, приезжает и говорит: “Ребята, мне нужна серьезная, дорогая яхта. Тысяч за десять-пятнадцать долларов”. У наших соотечественников нет понимания, что стеклопластиковая яхта — это минимум тысяч 60-70, а то и 100.
Пока что продажи такого товара сдерживает не столько покупательная способность клиентов (на дорогие авто ее хватает), сколько их психология. Но эта психология уже находится под тлетворным влиянием западной моды. Поэтому профессиональные яхтостроители имеют очень хорошие шансы на коммерческий успех в ближайшем будущем даже в Украине. В России нечто подобное уже происходит.

Применение “у них”
Развитые страны переживают подлинный композитный бум. Производство этих материалов исчисляется миллионами тонн в год в стране средних размеров. В Штатах выпущена восьмитомная (!) энциклопедия по композиционным материалам! А ведь еще есть целое семейство очень специальных журналов, понятных только профессионалам.
“Тамошние” люди применяют композиты буквально везде. Назовем авто-, судо-, самолетостроение, спортинвентарь, обувную промышленность. Из композитов делают целые строения, аттракционы, офисную и торговую мебель, корпуса медицинских и всяких прочих установок, буровой инструмент. А еще — сверхстойкие сальники и уплотнительные шнуры, электрообогреваемые изделия из углеродных волокон (например, одежду). Из углепластиков делают насосы, трубопроводы, цистерны для агрессивных веществ, подшипники скольжения, работающие без смазки.
И все это покупается, хотя порой стоит в разы дороже “некомпозитных” аналогов.
На этом ослепительном фоне страны СНГ выглядят как большая черная яма с неизученными возможностями. Главная задача отечественных производителей композитов — не столько заполнить рынок, сколько его сформировать. (Применение “у нас” см. на стр. 32 — “Кому продавать”.)

Загрузка ...
Ежедневный журнал