Время углеродного волокна

Начальник управления маркетинга Светлoгoрcкoгo ПО «Химвoлoкнo» Алекcандр КОНОВАЛЬЧИК
Кoмпoзитные материалы из углерoдных вoлoкoн cегoдня ширoкo применяютcя в ракетнo-кocмичеcкoй oтраcли, авиационной промышленноcти, автомобилеcтроении, для изготовления продукции маccового потребления. Их производcтво – это cложный, многоcтупенчатый процеcc, cвязанный c активным применением нанотехнологий.

За поcледние годы cпрос на углеродное волокно на мировом рынке значительно вырос, и в дальнейшем эта тенденция сохранится. Еще в XIX веке Томас Эдисон впервые получил углеродную нить, обуглив хлопок. А первое производство было организовано 1960-е гг. в США и в СССР. Вискоза в 1970-е гг. уступила место полиакрилонитрильному (ПАН) жгутику как более подходящему для производства массовых сортов углеволокна, и тогда же начали применять другие виды сырья – нефтяной пек и различные смолы.

Сегодня на рынке массового углеволокна тон задают США, Япония и Германия. Наши технологии, к сожалению, так и остались на уровне 1970-х гг. Рынок углеродного волокна в силу своей специфики отражает реальные отношения между странами: технологию производства нельзя купить. Можно только разработать, а разработав, нужно постоянно развивать.

Рынок производителей

Ожидается, что по итогам 2008 г. производство углеволокна превысит 40 тыс. т. Из этого объема более половины будет сделано в Японии (компании Toray, Teijin, Kureha, Mitsubishi), а остальные 50% разделят между собой США (Cytec) и Германия (SGL). В список игроков в последнее время вошел и Тайвань (Formosa Plastics). Россия, к сожалению, все чаще упоминается экспертами в таблицах по массовым видам волокна в виде обозначений «n/d» (нет данных), или, что еще обиднее, «negl» (незначительно).

В Советском Союзе было восемь заводов по производству углеродного волокна. Из них осталось только два – государственное предприятие РУП СПО «Химволокно», расположенное в г. Светлогорске (Гомельская обл., Беларусь) и завод «Аргон» в г. Балаково (Саратовская обл., Россия). Белорусское предприятие делает углеволокно на основе вискозной нити, а завод в России – из ПАН жгута (везде прекурсор собственного производства, что в мировой практике уникальный случай). Оба производства сохранились исключительно благодаря государственной поддержке.

ЛУЧШИЕ В МИРЕ ТЕХНОЛОГИИ

Остался один вид волокна, где наши технологии по-прежнему лучшие в мире – на основе старой доброй вискозы. Это волокно правильнее называть графитовым по нескольким причинам, и в первую очередь из-за областей использования. Если волокно на основе ПАН применяется как конструкционный композит, где важна высокая прочность, то вискозное углеволокно дополняет и заменяет графит в высокотемпературных процессах. Более того, вискозное углеродное волокно применяется в первую очередь как углеродное, а не как сверхпрочное. Ведь, по большому счету, к сверхпрочным волокнам также относятся и не углеродные пара-арамиды: американский кевлар и японский тварон, которые способны заменять углеволокно как конструкционный материал, оставив «уголь» не у дел.

В Беларуси расположен самый крупный в мире цех по выпуску углеродного волокна на основе вискозы. Это подразделение предприятия «Светлогорское ПО “Химволокно”», входящего в состав государственного концерна по нефти и химии «Белнефтехим». Ни один производитель в мире не выпускает в пределах одной промышленной площадки и прекурсор и углеродное волокно.

Специалисты «Светлогорского ПО “Химволокно”», выделили семь направлений развития рынка, исходя из свойств волокна и предполагаемых готовых изделий, которые отображены в приведенной таблице.

Экспортная линия

Первой страной, начавшей массовое применение углеродных материалов в промышленности, стала Южная Корея. Пример этой страны как нельзя лучше характеризует способность грамотно организованной экономики воспринимать новинки и реализовывать их возможности. Сегодня корейские бизнесмены, используя нить и ленту из углеродных волокон, производят широкий ассортимент изделий от греющих кабелей для теплого пола до промышленных инфракрасных нагревателей, которые поставляют на конвейеры корейских гигантов: Хендэ, Самсунг, ЭлДжи. Многие изделия продаются и в страны СНГ.

Ведутся поставки в Чехию (в г. Брно традиционно была сильна научная школа сорбции в контексте медицинской тематики). Так появились специальные салфетки из углеродной ткани, способствующие заживлению гнойных ран и ожогов. Еще в начале 1980-х гг. такие салфетки производили в СССР. Почему о них мало кто знал? Дизайн и упаковка не соответствовали этому высококлассному продукту, а чешский рынок производит эти салфетки в соответствии со стандартами ЕС, хотя суть салфетки осталась прежней.

Сравнительно быстро были налажены отношения с американскими компаниями, хотя регулярные поставки начались лишь недавно, да и то в небольших объемах. Медленно, но верно Штаты становятся страной, где все большее количество продукции импортируется, в основном из Азии. Но, тем не менее, сегодня большой процент уплотнений и термоизоляционных материалов производится из нашего углеволокна. Речь идет, прежде всего, об изделиях, рассчитанных на эксплуатацию в экстремальных условиях (агрессивные среды при высоких температурах либо вакуумная изоляция свыше +1300?С).

А вот освоить азиатские рынки, прежде всего китайский и индийский, оказалось далеко не простой задачей. Лишь несколько лет назад удалось установить отношения с фирмами, по-настоящему заинтересованными в продвижении углеродного волокна из вискозы в этот регион. В результате сегодня до 50% от общего количества всех т.н. «карбоновых нагревателей» изготавливают в Китае на основе тонкой углеродной нити марки «Урал» либо углеродного войлока «Карбопон». Кроме этого, ряд компаний, производящих монокристаллический кремний, применяют ткани и войлок для термоизоляции печей, работающих в среде аргона при температуре +1500?C. В Индию налажены поставки войлока для термоизоляции печей по производству оптоволокна.

Сегодня белорусское предприятие поставляет углеродные волокна в 25 стран (без учета территории СНГ). Но все еще впереди. Потенциально любой регион мира представляет собой рынок потребителей углеродных тканей. Например, ткань для тонкой очистки жидкостей эффективна даже при кустарном применении: не нужно никаких башен фильтрации, отстойников и т.д. Но еще есть и ниша нагревателей, и идеи производства поглотителей запаха и т.д.

Разработки

Уникальные идеи, долгое время пролежавшие «под сукном» либо реализованные в виде сигнального образца, постепенно внедряются в опытное и далее в массовое производство. Греющие кабели для теплого пола – разработка из Мытищ. Ткань для обогревающей одежды – из Костромы (в сотрудничестве с московскими специалистами). Порошок из измельченного волокна для очистки от токсинов – совместная разработка Минска, Киева и Москвы. Греющие панели и теплоизоляционные панели для вакуумных печей – из г. Хотьково Московской обл.

Сегодня сложно определить, кто первым предложил использовать активированную ткань для применения в нефтеловушках (на стадии тонкой очистки). Но факт в том, что до 40% нефтеловушек на заправках и мойках в СНГ укомплектованы именно тканью «Бусофит». О домашних фильтрах для очистки воды можно написать книгу.

Особую роль в развитии рынка углеволокна сыграли украинские предприниматели. Количество идей и начинаний, особенно в последние годы, поражает. От медицинских электродов до инфракрасных нагревателей. Киев, Львов, Симферополь, Одесса, Николаев, Харьков, Луганск, Днепропетровск, Запорожье. В этих городах в течение 20 лет постоянно появляются новые изделия из углеродного волокна.

Рынок России и СНГ в целом всегда был важен для нас не только объемом поставки, но и постоянно возникающими идеями. С уверенностью можно сказать, что еще как минимум полвека будут появляться все новые и новые виды товаров на основе углеродного волокна. И вряд ли можно найти другой вид сырья, обладающий таким высоким потенциалом с точки зрения реализации изобретательских идей.

Золота в мире ежегодно производят около 2500 т, а вискозного углеродного волокна – не более 500.

Углеродное волокно нельзя расплавить. На воздухе оно сгорит при температуре свыше 600?С, в вакууме станет газом после нагрева выше 3600?С.

В зависимости от температуры финальной обработки волокно может быть диэлектриком или проводником.

Углеродные ткани, ленты и нити способны сохранять свойства миллионы лет, как уголь в шахте.

В мире насчитывается не более 100 специалистов, знающих технологию производства углеволокна на основе вискозной технической нити.

Плотность углеволокна лишь на 40% больше плотности воды. Металлы с такой же термостойкостью весят в 10 раз больше.

СПОСОБНОСТЬ ПРИНОСИТЬ ПРИБЫЛЬ

Экономический кризис не отразился на углеродном волокне. Продажи растут. Причина проста. В самых общих чертах нынешние экономические сложности связаны с двумя глобальными «пере»:

1. Всеобщее перепроизводство. Не нужно столько автомобилей, не нужно столько бытовой техники, не нужно столько одежды, мобильников и т.д. Настал момент, когда мировое население не может дальше продолжать гонку обновок, навязанную монополиями через рекламу.

2. Всеобщая переоценка реальной стоимости. Слишком дорогая нефть, жилье, машины, образование, авиабилеты и пр. Многолетняя глобальная финансовая пирамида развалилась.

Но углеродное волокно и изделия на его основе все еще далеки как от глобального распространения, так и от неоправданно высоких цен. За этот товар просят справедливую цену, предлагая взамен качество ХХI века. Возможно, это как раз и есть еще одно важное свойство углеродного волокна – способность приносить прибыль в таких экономических условиях?