Композитные материалы: что это такое, свойства, производство и применение. Какое оборудование выбрать для производства стеклопластиковой арматуры. Теперь об электроэнергетике, точнее - о ветроэнергетике
Для начинающего предпринимателя производство арматуры из стекловолокна является одним из перспективных вариантов открытия своего бизнеса. Так как оно не требует огромных капиталовложений и трудозатрат.
- Сколько нужно денег для старта бизнеса по производству композитной арматуры
- С чего начать бизнес по производству стеклопластиковой арматуры
- Сколько можно заработать на бизнесе по производству стеклопластиковой арматуры
- Какое оборудование выбрать для производства стеклопластиковой арматуры
- Сколько нужно денег для производства композитной арматуры
- Какой ОКВЭД необходимо указать для бизнеса
- Какие документы нужны для запуска бизнес проекта
- Какую систему налогообложения выбрать для производства композитной арматуры
- Нужно ли разрешение на деятельность
- Технология производства композитной арматуры
Безусловно, на сегодняшний день в сфере строительства используется масса материалов, на выпуске которых можно неплохо подзаработать.
Если наладить бизнес на производстве композитной арматуры надлежащего качества, с соответствующей организацией выпуска продукции и проработанной клиентурой, то можно в достаточно короткие сроки вернуть первичные затраты и получать чистую выручку уже в ближайшие 2-3 года после открытия.
По своей сути, стеклопластиковая или композитная арматура - это пучок сплошных стеклянных волокон, характеризующихся высокой прочностью. Наитончайшие нити посредством синтетической смолы соединяются между собой в прочный прут.
Подобную продукцию, как правило, используют в сфере строительного производства и отделки либо в быту (к примеру, для сборки теплиц). К тому же, в отличие от металлической арматуры, стеклопластиковая продукция не сваривается, а скрепляется специальными крепежами (хомутами).
Также стеклопластиковая (композитная) арматура известна под названием «неметаллическая».
Оборудование для производства композитной арматуры
Сколько нужно денег для старта бизнеса по производству композитной арматуры
Сумма для стартовых вложений (открытия бизнеса по производству композитной арматуры) составляет примерно 1 400 000-1 700 000 рублей.
С чего начать бизнес по производству стеклопластиковой арматуры
Оценивая бизнес по производству арматуры из стеклопластика, можно сказать следующее:
- Насыщенность рынка пока находится в усредненной стадии и еще имеет свободные ниши для его заполнения новичками предпринимателями.
- Сложность открытия по 10-ти бальной шкале равна 6 баллам.
Конечно же, для перспективного развития бизнеса необходимо в первую очередь приобрести качественное и гарантийное оборудование. Купив его, наладив и запустив выпуск продукции можно поставлять на рынок востребованную стеклопластиковую (композитную) арматуру, как небольшим частным строителям, так и крупным строительным компаниям.
При этом даже при незначительном инвестиционном вложении, оформлении документов и выборе места застройки цеха, для успешного развития дел на этом поприще необходимо тщательно проработать бизнес-план производства стеклопластиковой арматуры, в котором обязательно должны быть учтены следующие пункты:
- аналитический прогноз развития рынка и конкурентной базы в этой сфере;
- технология выпуска продукции;
- техническое оснащение помещений цеха;
- финансовое обоснование производства изделий из стеклопластиковой арматуры.
Сколько можно заработать на бизнесе по производству стеклопластиковой арматуры
К примеру, при средней производительности 150 тыс.п.м. готовой месячной продукции, стоимость ее на крупнооптовом рынке составит около 6-10 рублей за погонный метр, с выручкой в 1,5 млн.руб. При этом, чтобы выйти на цифру чистой прибыли, нужно будет высчитать из общей выручки переменные затраты на приобретение сырья, оплату налогов и заработной платы сотрудникам, а также расходы за связь, транспорт и коммунальные отчисления.
Из практики становится очевидным, что ежемесячная чистая выручка предприятия составит около 100 000 рублей, то есть при столь благополучном раскладе, окупаемость бизнеса составит 2-2,5 года.
Все эти показатели, при полном сбыте продукции, обязательно должны быть рассчитаны в бизнес-плане. Так как в этом случае будет видно, рентабельно ли производство или нет.
Какое оборудование выбрать для производства стеклопластиковой арматуры
Так как в производстве стеклопластиковой арматуры используется спецоборудование, которое необходимо содержать и эксплуатировать при определенных условиях, при открытии бизнеса нужно обязательно понимать и знать, что в него входит и какие параметры условий содержания помещений потребуется учесть при производстве строительного стеклопластикового материала.
Итак, в оборудование по производству композитной арматуры входит следующий перечень узловых пунктов:
- шпулярник, представляющий собой станок для размотки нитей ровинга (стеклопластиковых нитей или базальтоволокна);
- пропиточное устройство для пропитки связующим материалом нитей;
- пропиточная ванна, в которой будет находиться специальная смесь на основе эпоксидной смолы;
- обмотчик ребра, приспособление для формирования профиля и скручивания нити;
- термическая камера полимеризации;
- приспособления для охлаждения арматуры;
- тянущее приспособление;
- приспособление для намотки арматуры на барабан или режущее приспособление;
- компьютеризованная система управления линией.
Подобная линия технологического производства может быть налажена в один или два ручья. При этом при доставке заказанного оборудования рекомендуется приобрести комплект технологической и технической документации, а установка и пусконаладочные работы с запуском пробной партии, подборку рецептуры и технологических параметров по производству композитной арматуры с учетом индивидуальных условий выпуска продукции, обучение обслуживающего персонала включить в стоимость заказа.
Условия же предъявляемые к помещению в производстве арматуры из стеклопластика таковы:
- Температура воздуха должна быть от +16 до +20ºС.
- Помещение должно быть высотой от 250см и выше, с минимальной длиной и шириной - 25х4м.
- Производственный цех обязательно должен быть оборудован вытяжной системой вентиляции и пожаротушения, с доступом и расходом воды не менее 0,5 м 3 /ч.
При соблюдении всех показателей, а также данных указанных в бизнес-плане по реализации композитной арматуры, рассчитанных на высокую рентабельность, при условиях стопроцентного сбыта товара и содержания пакетов документов в надлежащем порядке, открыть производство арматуры вполне реально и выгодно. Удачи!
Сколько нужно денег для производства композитной арматуры
Основными расходами деятельности являются:
- Аренда цеха и его оборудование в соответствии с нормами – 100 тыс. руб.;
- Покупка специальной производственной линии – 1 млн. руб.;
- Приобретение дополнительного инструмента – 200 тыс. руб.;
- Закупка сырья – 400 тыс. руб.;
- Регистрация и иные расходы хозяйственной деятельности – 100 тыс. руб.
Какой ОКВЭД необходимо указать для бизнеса
При регистрации арматуры из стекловолокна указывается код ОКВЭД 23.14.
Какие документы нужны для запуска бизнес проекта
Оптимальным выбором правовой формы является регистрация юридического лица, а именно ООО. Для его оформления стоит предоставить соответствующий пакет документов, который включает устав компании и решения всех учредителей организовать производственный цех. Бизнес рассчитан на сотрудничество с крупными строительными компаниями, которые более охотно сотрудничают с юрлицом, нежели с ИП.
Какую систему налогообложения выбрать для производства композитной арматуры
Как для ИТП, так и для ООО рационально использовать УСН. Ставка налога выбирается индивидуально: 6% или 15%. Ведение учета и решение юридических вопросов стоит доверить компании по предоставлению бухгалтерских и юридических услуг.
Нужно ли разрешение на деятельность
Лицензированию организация производственного цеха не подлежит. Но получить разрешение от пожарной инспекции и иных контролирующих органов необходимо. Документ выдают на соответствие помещения нормам. Также следует оформить сертификаты на изделия.
Технология производства композитной арматуры
Композитная арматуры является востребованным строительным материалом. Но не стоит рассчитывать на сверхприбыль в первые месяцы работы. Постоянные клиенты появляются со временем. Если говорить о производственном процессе, то стоит заметить, что он состоит из нескольких этапов:
- Пропитка нитей стекловолокна полимерной смолой;
- Придание сырью вида стержня;
- Полимеризация;
- Намотка и крепление профиля.
Изделие из стекловолокна производится на специальном оборудовании автоматическим методом. С помощью компьютера ведется управление за всем процессом изготовления.
Одним из наиболее востребованных видов продукции, выпускаемых АО «Флотенк», являются композитные профили. Их производит композитно-полимерных изделий под Санкт-Петербургом, оснащенный современным оборудованием, позволяющим изготавливать изделия самого высокого качества с минимальными затратами и, соответственно, по наиболее приемлемым ценам.
Для заказа и расчета композитных изделий отправьте запрос на E-mail: или позвоните по бесплатному телефону 8 800 700-48-87.
Преимущества композитных изделий от компании «Флотенк»
Наши заводы, работающие с композитными материалами, обеспечивают превосходное качество выпускаемой продукции. Стеклопластиковые профили по большинству своих технических и эксплуатационных характеристик ничем не уступают аналогичной продукции, выпускаемой из стали, а по многим параметрам ее превосходят.
Сравнение конструкций из металла с композитными
| Фактор | Конструкции из металла | Конструкции из стеклопластика |
| Безопасность | Падения в результате поскальзывания являются основной причиной травматизма на производстве. | Противоскользящие поверхности пластикового настила значительно снижают возможность возникновения несчастного случая. |
| Монтаж конструкции | Для установки металлических конструкций необходимо мощное грузоподъемное оборудование, дополнительные затраты рабочей силы на резку, сварку, окраску и обработку кромок конструкций. | Композитные конструкции не требуют мощного грузоподъемного оборудования. Для их установки необходимо минимальное количество трудозатрат. Конструкции из стеклопластика не требуют окраски и обработки кромок. |
| Обслуживание конструкции | В агрессивных средах металлические конструкции требуют интенсивного обслуживания и часто разрушаются после нескольких лет эксплуатации. | Конструкции из стеклопластика имеют большой срок эксплуатации и требуют минимального обслуживания. |
Сравнительные характеристики различных материалов
| Характеристика | Стеклопластик | ПВХ | Дерево (сосна) | Алюминиевые сплавы | Нержавеющая сталь |
| Плотность, кг/см3 | 1,6...1,9 | 1,3...1,43 | 0,3...0,7 (0,52) | 2,7 | 7,7...7,9 |
| Модуль упругости, ГПа | 17...22* | 2,0...2,7 | 7...12 (11) | 70 | 210 |
| Предел прочности при растяжении, МПа | 170...227* | 4...7** | 130* (83*) | 100** | 200...226** |
| Коэффициент линейного термического расширения, 10-6/К | 0,5 ... 8 | 50 | 2,7...5 | 19,6...26,9 | 11,9...15 |
| Теплопроводность, Вт/К*м | 0,58 | 0,13...1,63 | 0,1...0,23 | 201,3...221 | 17,5...58 |
Примечания
* - свойство материала вдоль волокон;
** - для металлов и ПВХ предел текучести
Таблица характеристик композитного профиля
| Механические свойства (стандарт EN ISO 527) | ||
| Предел прочности при растяжении (вдоль волокон) | МПа | 226,9 |
| Предел прочности при растяжении (поперёк волокон) | МПа | 51,6 |
| Модуль упругости при растяжении (вдоль волокон) | ГПа | 17,2 |
| Модуль упругости при растяжении (поперёк волокон) | ГПа | 5,5 |
| Предел прочности при сжатии (вдоль волокон) | МПа | 226,9 |
| Предел прочности при сжатии (поперёк волокон) | МПа | 113,4 |
| Модуль упругости при сжатии (вдоль волокон) | ГПа | 20,6 |
| Модуль упругости при сжатии (поперёк волокон) | ГПа | 6,9 |
| Предел прочности при изгибе (вдоль волокон) | МПа | 226,9 |
| Предел прочности при изгибе (поперёк волокон) | МПа | 75,6 |
| Модуль упругости при изгибе (вдоль волокон) | ГПа | 11 |
| Модуль упругости при изгибе (поперёк волокон) | ГПа | 5,5 |
| Модуль упругости | ГПа | 19,2-22,0 |
| Модуль сдвига | ГПа | 2,9 |
| Коэффициент Пуассона (вдоль волокон) | мм/мм | 0,35 |
Технология производства композитных изделий
Заводы по производству композитных материалов нашей компании выпускают композитные изделия в широком ассортименте по технологии пултрузии. Производственные линии включают в себя системы подачи волокна, полимерные ванны, преформовочные устройства, фильеры, а также синхронизированную тянущую и отрезную машины.
На первом этапе производства полимерно-композитных конструкций нити стекловолокна проходят через полимерную ванну. В качестве связующего наша компания использует различные смолы (полиэфирные, акриловые, виниловые и т.д.), которые и придают готовым изделиям требуемые свойства. Далее на заводе композитных изделий пропитанные волокна поступают в так называемую префоромовочную машину. В ней будущему профилю придается необходимая геометрическая конфигурация. После этого полученный полуфабрикат пропускается через фильеру, нагретую до определенной температуры. В ней происходит полимеризация смолы.
Прохождение пропитанного стекловолокна по технологической цепочке на наших заводах композитных материалов осуществляется с использованием синхронизированных тянущих машин. Они же подают изготовленный профиль на машины отрезные, которые раскраивают его на отрезки определенной длины. После этого на заводах композитных технологий «Флотенк» происходит упаковка продукции, и она оказывается готовой для поставки потребителям
Разновидности композитных изделий
На наших заводах полимерных композитов на настоящий момент выпускаются следующие разновидности профилей:
Уголок; Двутавр; Швеллер; Круглая труба; Квадратная труба; Прямоугольная труба; Рифленая труба; Поручень.
Кроме того, мы производим композитные пластины и настилы, отбойники, кабель-каналы, арматуру, лестницы, профили для дачи, звукопоглощающие профили и дорожные ограждения.
Заводы по производству композитной арматуры и профилей компании «Флотенк» выпускают изделия, обладающие абсолютной коррозионной стойкостью , совсем небольшим удельным весом и высокой механической прочностью . Они являются диэлектриками, обладают электромагнитной прозрачностью и очень низкой теплопроводностью. Монтаж наших профилей обеспечивается при помощи болтовых и клеевых соединений, осуществляется быстро и просто.
На нашем санкт-петербургском и уральском заводе композитной арматуры может быть изготовлен стеклопластиковый профиль практически любой конфигурации под заказ. Что же касается стоимости этих конструкционных материалов, то она минимальна, поскольку мы являемся их производителями. Следует также заметить, что все заказы выполняются нами строго в оговоренные сроки.
Я посвятил истории композитных материалов. Я продолжаю занимать свой досуг этой теме и сегодня хочу рассказать немного о терминах и технологиях прототипирования с использованием полимерных композитов. Если вам нечем заняться длинными зимними вечерами, то вы всегда можете смастерить из углепластиковой ткани сноуборд, корпус для мотоцикла или чехол на смартфон. Конечно, процесс может в итоге выйти дороже, нежели покупка готового продукта, но интересно что-то мастерить своими руками.
Под катом - обзор методов изготовления изделий из композитных материалов. Буду вам благодарен, если в комментариях вы меня дополните, чтобы в результате получился более полный пост.
Композиционный материал создается минимум из двух компонентов с четкой границей между ними. Есть слоистые композитные материалы - например, фанера. Во всех же других композитах можно разделить компоненты на матрицу, или связующее, и армирующие элементы - наполнители. Композиты обычно разделают по виду армирующего наполнителя или по материалу матрицы. Подробнее об использовании композитов вы можете прочитать в посте , а эта публикация посвящена методам изготовления продуктов из композитов.
Ручное формование
В случае с изготовлением изделий единичными экземплярами наиболее распространенным методом является ручное формование. На подготовленную матрицу наносится гелькоут – материал для получения хорошей отделки на внешней части армированного материала, позволяющий также подобрать цвет для изделия. Затем в матрицу укладывается наполнитель – например, стеклоткань – и пропитывается связующим. Удаляем пузырьки воздуха, ждем, пока все остынет, и дорабатываем напильником – обрезаем, высверливаем и так далее.Этот метод широко используется для создания деталей корпуса автомобилей, мотоциклов и мопедов. То есть для тюнинга в тех случаях, когда он не ограничивается наклейкой пленки «под карбон».
Напыление
Напыление не требует раскроя стекломатериала, но взамен нужно использование специального оборудования. Данный метод часто используется для работы с крупными объектами, такими как корпусы лодок, автотранспорт и так далее. Точно так же, как и в случае с ручным формованием, сначала анносится гелькоут, затем стекломатериал.
RTM (инжекция)
При методе инжекции полиэфирной смолы в закрытую форму используется оснастка из матрицы и ответной формы – пуансона. Стекломатериал укладывается между матрицей и ответной формой, затем в форму под давлением вливается отвердитель – полиэфирная смола. И, конечно, доработка напильником после отверждения – по вкусу.
Вакуумная инфузия
Для метода вакуумной инфузии необходим пакет, в котором с помощью насоса создается вакуум. В самом пакете располагается армирующий материал, поры которого после откачки воздуха заполняются жидким связующим.Пример метода - для изготовления скейтборда.
Намотка
Метод намотки композитов позволяет сделать сверхлегкие баллоны для сжатого газа, для чего используют РЕТ-лейнер, подкачанный до 2-5 атмосфер, а также композитные трубы, используемые в нефтедобывающей отрасли, химической промышленности и в коммунальном хозяйстве. Из названия легко понять, что стеклоткань наматывают на подвижный или неподвижный объект.На видео - процесс намотки стеклоткани на баллон.
Пултрузия
Пультрузия – это “протяжка”. При этом методе происходит непрерывный процесс протягивания композиционного материала сквозь тянущую машину. Скорость процесса составляет до 6 метров в минуту. Волокна пропускаются через полимерную ванну, где пропитываются связующим, после чего проходят сквозь преформовочное устройство, получая окончательную форму. Затем в пресс-форме материал нагревается, и на выходе мы получаем окончательный затвердевший продукт.Процесс производства шпунтовых свай методом пултрузии.
Прямое прессование
Изделия из термопластов изготавливают в пресс-формах под давлением. Для этого используют высокотемпературные гидравлические прессы с усилием от 12 до 100 тонн и максимальной температурой около 650 градусов. Таким способом делают, например, пластиковые ведра.Автоклавное формование
Автоклав необходим для проведения процессов при нагреве и под давлением выше атмосферного с целью ускорить реакцию и увеличить выход продукта. Внутрь автоклава помещаются композитные материалы на специальных формах.
Продукты из композитов
Композитные материалы широко используются в авиастроении. Например, построен из них.
Автопром.
Протезы и ортезы.
Если у вас появились дополнения, то обязательно напишите о них в комментариях. Спасибо.
Представление об изделиях из композиционных материалов очень близко к представлению об идеальных вещах: они чрезвычайно легки, прочны, надежны, технологичны. Развитые страны давно устроили у себя “композитную революцию”. В обозримом будущем нечто подобное ожидает и Украину, и чем раньше отечественные бизнесмены займутся подобным производством, тем больше шансов заблаговременно набраться опыта и устоять в конкуренции с коллегами.
Наконец, два основных фактора, способствующих освоению высокотехнологичных сфер, в стране есть. Это высокий образовательный уровень и дешевый труд.
Человеческим языком
- Композит, композиционный материал - класс материалов, состоящих из нескольких веществ и обязательно содержащих армирующие, усиливающие элементы.
- Углепластик - под этим понятием чаще всего подразумевают композит с армирующими углеродными нитями.
- Матрица (1), или связующее - отвердевшее вещество, в которое погружены армирующие волокна. Служит для их соединения в целостную конструкцию.
- Матрица (2), или форма - изделие, заполняемое еще не отвердевшим композитным материалом. Готовый композитный элемент - зеркальный слепок с матрицы.
- Мастер-модель (в некоторых технологиях) - точный прообраз будущей композитной детали. Мастер-модель служит для формовки матрицы (2).
Деньги
Самое интересное в композитной теме - просто-таки ничтожные инвестиции в производство начального уровня. Оснастка “минимального” цеха (гаражного типа), выпускающего по индивидуальным заказам небольшие элементы вроде стеклопластиковых автотюнинговых обтекателей, - это буквально несколько сот USD.
Цех с механизацией, рассчитанный на производство сравнительно массовых штуковин вроде лодочных корпусов, весел, тур- или спортинвентаря, потянет примерно $20-50 тыс. Ну а завод, способный проектировать и выпускать корпуса яхт, химических реакторов и другие ответственные вещи, - это миллионные вложения. Во всех случаях основная составляющая композитного производства - матрицы, формы для изделий. Именно они - главное богатство производителя.
Почти то же самое касается и производства изделий из литьевого камня. Затраты на цеха различной оснащенности в этой подотрасли аналогичны капвложениям в производство стеклопластиковых изделий.
Если говорить грубо, килограмм стеклопластикового изделия обходится покупателю в среднем в $10. Лодка стоит $300-400, обтекатель на трейлер - $50-100, лопасть для весла - $30, самолетный планер (легкая авиация) - примерно $50 тыс., небольшая яхта - до $100 тыс.
Углепластиковые изделия дороже в 4-5 раз. Самое интересное, что в стране полно любителей, готовых заплатить $1,5 тыс. за байдарку (не считая весел) или $1 тыс. за “голую” велосипедную раму (без руля, передней вилки, колес и оборудования).
Себестоимость
В готовом стеклопластиковом продукте около 30% массы приходится на стеклоткань (можно применять минеральную ткань), 1,5-2% - на катализатор, остальное - на полиэфирную (или эпоксидную, или иную) смолу.
Исходя из средних цен на компоненты (см. главку “Сырье” на стр.77) с учетом “допуска” на энергию, зарплату, текущие расходы, нетрудно вычислить, что возможная себестоимость стеклопластикового изделия - около $5-6 за 1 кг. Естественно, производители не распространяются относительно реальных “себестоимостных” показателей. Если учесть, что рыночные цены на тот же “средний” 1 кг стеклопластикового изделия - примерно $10, легко оценить сегодняшнюю рентабельность процесса: она может достигать 100%. Впрочем, реальная рентабельность наверняка ниже: цифру омрачают простои, непредвиденные расходы и пр.
Перспективы
На каких изделиях из композитов в ближайшем будущем будут зарабатываться серьезнейшие деньги? Прозрачно намекаем: они будут зарабатываться на производстве композитных изделий для электроэнергетики, электротранспорта и химпрома, а также на производстве товаров народного потребления (ТНП).
Речь, прежде всего, идет о всяческих изоляторах: например, стеклопластиковые уголки для изоляции подножек, базальтопластиковые токоприемные штанги, высоковольтные изоляторы. Не меньший “аншлаг“ обещает применение композитов “химической направленности” для изготовления разнообразных емкостей, реакторов, термостойких втулок, автоматических регуляторов.
О товарах народного потребления уже сказано (между прочим, в Европе пластиковые пуговицы считаются некачественными, а стеклопластиковые - качественными).
Интересны перспективы композитов в подводной технике. Для Греции отечественные компании уже строят туристические подводные аппараты, для Китая - блоки плавучести для “беспилотных” геологоразведчиков в глубоких пришельфовых зонах.
А вот мода на “прибамбасы” в “легковом” автодизайне, в общем-то, проходит. Народ понял, что спойлеры и антикрылья на легковушках не слишком нужны. Зато функциональный тюнинг для грузовиков (обтекатели) позволяет экономить 30% горючего. Такой обтекатель, по свидетельству “дальнобойных” водил со стажем, окупается на 500-1000 км пробега.
Теперь об электроэнергетике, точнее - о ветроэнергетике.
Украина, как ни странно, по быстроте развития оной занимает в СНГ одно из лидирующих положений. А крылья ветротурбин, напомним, во всем мире делают почти исключительно из стеклопластика. Из него же можно строить и “несущие элементы” ветроэлектростанций - башни. Названный рынок в Украине сулит “композитчикам” огромные перспективы. Его емкость, по минимуму, оценивается в $150-200 млн. По прогнозам авторитетнейших западных энергетических изданий, в так называемых развитых странах примерно к 2006 году стоимость ветроэлектроэнергии сравняется с ценой энергии, вырабатываемой ТЭС. Возможно, именно тогда, учась на чужих примерах, украинскую ветроэнергетику станет дотировать государство. По крайней мере, документов (и дополнений к документам) оно разработало на этот счет множество. Достаточно вспомнить “Комплексную программу строительства ВЭС до 2010 года” (которая, кстати, теоретически предусматривает госфинансирование) и законы Украины “Об энергосбережении”, “Об альтернативных источниках энергии”, “О внесении изменений в некоторые законодательные акты Украины о стимулировании развития ветроэнергетики в Украине”.
Маркетинг
В “стеклопластиковом” бизнесе сейчас намного удобнее и выгоднее найти большой промышленный заказ, нежели серийно производить “нецелевые” ТНП. Модифицировать эту сбытовую модель пока крайне трудно. Работать с магазинами “композитчикам”, выпускающим ТНП, невыгодно: продукт сравнительно дорог и мало распространен. Поэтому “ТНПшники” торгуют, как правило, через собственный офис.
Хороший канал сбыта - заказы всяческих госорганизаций или мэрий. Например, построить аквапарк стоит минимум $50 тыс., “обвешать” антивандальными стеклопластиковыми сиденьями средний стадион - минимум $200 тыс.
Разрешительные документы
Руководящих документов для композитных производств немного. Прежде всего это медицинские нормы допустимой концентрации вредных испарений (смолы-то связующие, пока не затвердеют - жутко вредны). Прежде чем работать, надобно написать техусловия на “производственные вредности”. В них нужно рассчитать концентрацию паров и доказать, что с учетом защитных мер она не превысит медицинской нормы. Этот акт - дело обязательное, но бесплатное. Впрочем, санэпидемслужба может запросить некую сумму за консультации.
В нем совершенно нет ничего сложного. Путь ходатайствующего о разрешении предпринимателя лежит в мэрию и ее комитеты (архитектурный, энергетический, коммунальный, экологический), а также к “санэпидемистам” и охранникам труда. Представители этих служб обычно не сильно упираются в таком малоопробованном деле, как композитное.
Стоит помнить!
В число защитных средств, согласно санитарным ТУ, входят вентиляция и противогазы. С вентиляцией понятно (общецеховая система, вытяжки). Вложения в нее в “гаражном” цехе - сотня американских долларов, в серьезном производстве - около $1 тыс. С противогазами сложнее. Современные полиэфирные смолы (самый распространенный материал матрицы) крайне летучи и, по данным торговцев смолами, “пронзают” большинство противогазовых фильтров. Поэтому желательно иметь специализированные маски, предлагаемые теми же торговцами (цена одной маски - около $30). Нужна и спецодежда. Если неохота переплачивать за фирменную, брюки-куртки-рукавицы можно купить в строймаге или недорого заказать у швейников.
Сырьё
Украинское стекловолокно и стеклоткань для композитов годятся, но с оговорками. По мнению практиков, они изначально не предназначены для такой роли и нуждаются в дополнительной подготовке (отжиге), поскольку содержат парафин, мешающий взаимодействию со смолами. Впрочем, отечественные “волоконщики” всегда готовы сделать много “правильной” стеклоткани, но для этого им нужен заказ тонн этак на пятьдесят. Крупнейшие украинские заводы стекловолокна находятся в Мерефе (Харьковская обл.), Бердянске (Запорожская обл.) и Северодонецке (Луганская обл.).
Килограмм хороших импортных стеклонитей или ткани стоит $2-8. Погонный метр отечественной стеклоленты стоит 2-3 грн. - примерно в 3-4 раза дешевле импорта.
Угольное волокно примерно вдесятеро дороже стеклоткани.
Вяжущее - это в основном пластмассы: термопласты (полиэтилен) и реактопласты (лучшая по механическим свойствам - эпоксидка, по цене - полиэфирные смолы). Параметры украинских смол не нравятся производителям (не только “композитчикам”, но и заводам минеральной ваты или древесных плит). Импортные полиэфирные смолы стоят $2-5 за 1 кг.
Технология и помещение
Суть композитного производства проста. Нужно всего лишь залить смолой “выемку”, которой “зеркальным образом” уподобится готовая деталь. В простейшем технологическом варианте “заливка” выглядит как прикатка вымоченных в полимере кусков стеклоткани малярскими валиками. Процедура, несмотря на видимую простоту, требует навыка и квалификации.
“Выемку” (матрицу, форму) можно лепить их подручного материала: фанеры, реек или из того же стеклопластика. Основная ценность любого композитного производства - именно набор (парк) матриц. В этом наборе - 90% всего капитала, вложенного в цех. Старые матрицы можно легко применить для новых заказов.
Размеры композитного цеха весьма произвольны и зависят только от конфигурации изделий и матриц. Тратиться обычно приходится на аренду (примерно $1 тыс. в месяц), на устройство вентиляции (для небольшого цеха - 1-3 сотни долларов), на отопление и электричество (сотня-другая долларов в месяц).
Градация композитных цехов по затратам примерно такова
1. Простейший цех с ручным нанесением смолы (ламинированием). Оборудование: малярные валики, щетки, емкости. Первоначальные вложения - около $2 тыс. Мощность - десяток-другой кг стеклопластика в день.
2. Машинное ламинирование (напыление). Оборудование: аппарат - гибрид компрессора и дозатора компонентов (гласкрафт-автомат; стоит примерно $15 тыс.), пистолетные “органы” для напыления ($0,25-0,5 тыс.). Инвестиции в оборудование -$40 тыс. и более. Цех с этой техникой способен “освоить” 100 или больше кг стеклопластика за день.
3. Индустриальное производство. Сверх описанных, здесь применяют промышленные методы формовки (пультрузия - производство профильных изделий, вакуумная формовка и т.д.), автоматическую намотку стеклонитей, узкоспециализированные агрегаты. Размеры матриц и изделий могут исчисляться десятками метров. Цеховое “железо” стоит сотни тысяч, а то и миллионы долларов.
Интересно, что технику для индустриального производства можно купить не только на дальнем Западе, но и в России. Проблема российских машиностроителей - в недостатке заказов. Отсюда - некоторая стагнация опытно-конструкторских работ. Напомним, производительность этой техники в сотни раз больше, чем у “гаражного” производства.
Персонал
Средняя нагрузка на рентабельный цех композитов не так уж велика, авралы сменяются простоями, поэтому рабочий режим “пролетария” напоминает вахтовый. Самого персонала в “начинающем” цехе - человека три-четыре; в среднем механизированном - с десяток; на крупном производстве - 30-50.
Где брать квалифицированный персонал? Стоит помнить, что многие мощные “композитчики” в Украине “ответвились” от специализированных институтов, некогда выпускавших или проектировавших военные корабли и самолеты, ракеты, радиооборудование. Это Киевский институт композиционных материалов, столичное АНТК имени Антонова, Харьковский авиационный институт, Николаевский кораблестроительный институт, феодосийский завод “Судокомпозит” (список далеко не полный). Подобные учреждения способны подготовить вполне боеспособный персонал.
Зарплата на самих производствах может серьезно разниться в зависимости от региона (географического месторасположения предприятия), размера фирмы, степени загрузки производства, квалификации самого работника. Она обычно соизмерима с “гонораром” квалифицированного “машиностроительного” станочника (работающего в том же городе). У киевских производителей в урожайный месяц “пролетариат” получает гривень 700.
Важнейший “кадр” на производстве изделий из полимербетона - дизайнер. Заработок у него тоже разный. Он соизмерим с вознаграждением хорошего дизайнера мебели. Поэтому речь стоит вести о некой минимальной месячной зарплате - от $200.
Материалы на основе нескольких компонентов, что обусловливает их эксплуатационные и технологичные характеристики. В основе композитов лежит матрица на основе металла, полимера или керамики. Дополнительное армирование выполняется наполнителями в виде волокон, нитевидных кристаллов и различных частиц.
За композитами - будущее?
Пластичность, прочность, широкая сфера применения - вот чем отличаются современные композитные материалы. Что это такое с точки зрения производства? Эти материалы состоят из металлической или неметаллической основы. Для усиления материала используются хлопья большей прочности. Среди можно выделить пластик, который армируется борными, углеродными, стеклянными волокнами, или алюминий, армированный стальными или бериллиевыми нитями. Если комбинировать содержание компонентов, можно получать композиты разной прочности, упругости, стойкости к абразивам.
Основные типы
Классификация композитов основана на их матрице, которая может быть металлической и неметаллической. Материалы с металлической матрицей на основе алюминия, магния, никеля и их сплавов обретают дополнительную прочность за счет волокнистых материалов или тугоплавких частиц, которые не растворяются в основном металле.
Композиты с неметаллической матрицей в основе имеют полимеры, углерод или керамику. Среди полимерных матриц наиболее популярны эпоксидная, полиамидная и фенолформальдегидная. Форма композиции придается за счет матрицы, которая выступает своеобразным связующим веществом. Для упрочнения материалов используются волокна, жгуты, нити, многослойные ткани.
Изготовление композитных материалов ведется на основе следующих технологических методов:
- пропитка армирующих волокон матричным материалом;
- формование в пресс-форме лент упрочнителя и матрицы;
- холодное прессование компонентов с дальнейшим спеканием;
- электрохимическое нанесение покрытия на волокна и дальнейшее прессование;
- осаждение матрицы плазменным напылением и последующее обжатие.
Какой упрочнитель?
Во многих сферах промышленности нашли применение композитные материалы. Что это такое, мы уже сказали. Это материалы на основе нескольких компонентов, которые обязательно упрочняются специальными волокнами или кристаллами. От прочности и упругости волокон зависит и прочность самих композитов. В зависимости от вида упрочнителя все композиты можно поделить:
- на стекловолокниты;
- карбоволокниты с углеродными волокнами;
- бороволокниты;
- органоволокниты.
Упрочнительные материалы могут укладываться в две, три, четыре и больше нити, чем их больше, тем прочнее и надежнее в эксплуатации будут композиционные материалы.
Древесные композиты
Отдельно стоит упомянуть древесный композит. Он получается посредством сочетания сырья разного типа, при этом в качестве основного компонента выступает древесина. Каждый древесно-полимерный композит состоит из трех элементов:
- частиц измельченной древесины;
- термопластичного полимера (ПВХ, полиэтилена, полипропилена);
- комплекса химических добавок в виде модификаторов - их в составе материала до 5 %.
Самый популярный вид древесных композитов - это композитная доска. Ее уникальность в том, что она объединяет в себе свойства и древесины, и полимеров, что существенно расширяет сферу ее применения. Так, доска отличается плотностью (на ее показатель влияет базовая смола и плотность древесинных частичек), хорошим сопротивлением на изгиб. При этом материал экологичный, сохраняет текстуру, цвет и аромат натурального дерева. Использование композитных досок абсолютно безопасно. За счет полимерных добавок композитная доска обретает высокий уровень износостойкости и влагостойкости. Ее можно использовать для отделки террас, садовых дорожек, даже если на них приходится большая нагрузка.
Особенности производства
Древесные композиты имеют особенную структуру за счет сочетания в них полимерной основы с древесиной. Среди материалов подобного типа можно отметить древесно-стружечные, разной плотности, плиты из ориентированной щепы и древесно-полимерный композит. Производство композитных материалов данного типа ведется в несколько этапов:
- Измельчается древесина. Для этого используются дробилки. После дробления древесину просеивают и делят на фракции. Если влажность сырья - выше 15 %, его обязательно высушивают.
- Дозируются и смешиваются основные компоненты в определенных пропорциях.
- Готовое изделие прессуется и форматируется для обретения товарного вида.
Основные характеристики
Мы описали самые популярные полимерные композитные материалы. Что это такое, теперь понятно. Благодаря слоистой структуре есть возможность армирования каждого слоя параллельными непрерывными волокнами. Стоит отдельно сказать о характеристиках современных композитов, которые отличаются:
- высоким значением временного сопротивления и предела выносливости;
- высоким уровнем упругости;
- прочностью, которая достигается армированием слоев;
- за счет жестких армирующих волокон композиты обладают высокой стойкостью к напряжениям на разрыв.
Композиты на основе металлов отличаются высокой прочностью и жаропрочностью, при этом они практически неэластичны. За счет структуры волокон уменьшается скорость распространения трещин, которые иногда появляются в матрице.
Полимерные материалы
Полимерные композиты представлены в многообразии вариантов, что открывает большие возможности по их использованию в разных сферах, начиная от стоматологии и заканчивая производством авиационной техники. Наполнение композитов на основе полимеров выполняется разными веществами.
Наиболее перспективными сферами использования можно считать строительство, нефтегазовую промышленность, производство автомобильного и железнодорожного транспорта. Именно на долю этих производств приходится порядка 60 % объема использования полимерных композиционных материалов.
Благодаря высокой устойчивости полимерных композитов к коррозии, ровной и плотной поверхности изделий, которые получаются методом формования, повышается надежность и долговечность эксплуатации конечного продукта.
Рассмотрим популярные виды
Стеклопластики
Для армирования этих композиционных материалов используются стеклянные волокна, сформованные из расплавленного неорганического стекла. Матрица основывается на термоактивных синтетических смолах и термопластичных полимерах, которые отличают высокая прочность, низкая теплопроводность, высокие электроизоляционные свойства. Изначально они использовались при производстве антенных обтекателей в виде куполообразных конструкций. В современном мире стеклопластики широко применяются в строительной сфере, судостроении, производстве бытового инвентаря и спортивных предметов, радиоэлектронике.
В большинстве случаев стеклопластики производятся на основе напыления. Особенно эффективен этот метод при мелко- и среднесерийном производстве, например корпусов катеров, лодок, кабин для автомобильного транспорта, железнодорожных вагонов. Технология напыления удобна экономичностью, так как не требуется раскраиваться стекломатериал.
Углепластики
Свойства композитных материалов на основе полимеров дают возможность использовать их в самых разных сферах. В них в качестве наполнителя используются углеродные волокна, получаемые из синтетических и природных волокон на основе целлюлозы, пеков. Волокно обрабатывается термически в несколько этапов. По сравнению со стеклопластиками углепластики отличаются более низкой плотностью и более высоким при легкости и прочности материала. Благодаря уникальным эксплуатационным свойствам углепластики находят применение в машино- и ракетостроении, производстве космической и медицинской техники, велосипедов и спортивных принадлежностей.
Боропластики
Это многокомпонентные материалы, в основе которых лежат борные волокна, введенные в термореактивную полимерную матрицу. Сами волокна представлены мононитями, жгутами, которые оплетаются вспомогательной стеклянной нитью. Большая твердость нитей обеспечивает прочность и стойкость материала к агрессивным факторам, но при этом боропластики отличаются хрупкостью, что осложняет обработку. Борные волокна стоят дорого, поэтому сфера применения боропластиков ограничена в основном авиационной и космической промышленностью.
Органопластики
В этих композитах в качестве наполнителей выступают в основном синтетические волокна - жгуты, нити, ткани, бумага. Среди особенных свойств этих полимеров можно отметить низкую плотность, легкость по сравнению со стекло- и углепластиками, высокую прочность при растяжении и высокое сопротивление ударам и динамическим нагрузкам. Этот композиционный материал широко используется в таких сферах, как машино-, судо-, автостроение, при производстве космической техники, химическом машиностроении.
В чем эффективность?
Композитные материалы за счет уникального состава могут использоваться в самых разных сферах:
- в авиации при производстве деталей самолетов и двигателей;
- космической технике для производства силовых конструкций аппаратов, которые подвергаются нагреванию;
- автомобилестроении для создания облегченных кузовов, рам, панелей, бамперов;
- горной промышленности при производстве бурового инструмента;
- гражданском строительстве для создания пролетов мостов, элементов сборных конструкций на высотных сооружениях.
Использование композитов позволяет увеличить мощность двигателей, энергетических установок, уменьшая при этом массу машин и оборудования.
Какие перспективы?
По мнению представителей сферы промышленности России, композиционный материал относится к материалам нового поколения. Планируется, что к 2020 году вырастут объемы внутреннего производства продукции композитной отрасли. Уже сейчас на территории страны реализуются пилотные проекты, направленные на разработку композитных материалов нового поколения.
Применение композитов целесообразно в самых разных сферах, но наиболее эффективно оно в отраслях, связанных с высокими технологиями. Например, сегодня ни один летательный аппарат не создается без использования композитов, а в некоторых из них используется порядка 60 % полимерных композитов.
Благодаря возможности совмещения различных армирующих элементов и матриц можно получить композицию с определенным набором характеристик. А это, в свою очередь, дает возможность применять эти материалы в самых разных сферах.
