Композитные материалы используются в коммерческих целях уже более 50 лет. На начальных этапах коммерциализации они применяются только в высокотехнологичных областях, таких как аэрокосмическая и оборонная промышленность. По мере развития технологий композитные материалы начинают коммерциализироваться в различных отраслях конечного потребления, таких как производство спортивных товаров, гражданская авиация, автомобилестроение, судостроение, гражданское строительство и другие. К настоящему времени стоимость композитных материалов (как сырья, так и производства) значительно снизилась по сравнению с предыдущими годами, что позволяет использовать их в больших масштабах во все большем числе отраслей.
Композитный материал представляет собой смесь волокон и смолы в определенной пропорции. В то время как смоляная матрица определяет окончательную форму композита, волокна выступают в качестве армирующих элементов, упрочняя композитную деталь. Соотношение смолы и волокна варьируется в зависимости от прочности и жесткости детали, требуемых производителем первого уровня (Tier 1) или производителем оригинального оборудования (OEM).
Для основной несущей конструкции требуется больше волокон по сравнению с полимерной матрицей, тогда как для вторичной конструкции достаточно лишь четверти волокон от полимерной матрицы. Это справедливо для большинства отраслей промышленности, соотношение полимера и волокна зависит от метода производства.
Морская яхтенная индустрия стала основной силой в мировом потреблении композитных материалов, включая материалы с пенопластовым сердечником. Однако она также пережила спад: замедлилось судостроение, а запасы выросли. Это снижение спроса может быть связано с осторожностью потребителей, снижением покупательной способности и перераспределением ограниченных ресурсов на более прибыльные и основные виды деятельности. Судостроительные верфи также перестраивают свою продукцию и бизнес-стратегии, чтобы сократить убытки. В этот период многие небольшие верфи были вынуждены закрыться или быть поглощенными из-за потери оборотного капитала, неспособные поддерживать нормальную работу. Производство больших яхт (>35 футов) пострадало, в то время как производство более мелких судов (<24 футов) стало основным направлением.
Почему именно композитные материалы?
Композитные материалы обладают множеством преимуществ перед металлом и другими традиционными материалами, такими как дерево, в судостроении. По сравнению с металлами, такими как сталь или алюминий, композитные материалы позволяют снизить общий вес детали на 30–40 процентов. Общее снижение веса влечет за собой множество дополнительных преимуществ, таких как снижение эксплуатационных расходов, уменьшение выбросов парниковых газов и повышение топливной эффективности. Использование композитных материалов также дополнительно снижает вес за счет исключения крепежных элементов благодаря интеграции компонентов.
Композитные материалы также предоставляют производителям лодок большую свободу проектирования, позволяя создавать детали сложной формы. Кроме того, композитные компоненты имеют значительно более низкую стоимость жизненного цикла по сравнению с конкурирующими материалами благодаря более низким затратам на техническое обслуживание, а также более низким затратам на установку и сборку благодаря их коррозионной стойкости и долговечности. Неудивительно, что композитные материалы получают все большее признание среди производителей лодок и поставщиков первого уровня.
Морской композит
Несмотря на недостатки композитных материалов, многие верфи и поставщики первого уровня по-прежнему убеждены, что в морских яхтах будет использоваться больше композитных материалов.
Хотя ожидается, что в более крупных судах будут использоваться более совершенные композитные материалы, такие как углепластик (CFRP), именно небольшие суда станут основным драйвером общего спроса на морские композиты. Например, во многих новых яхтах и катамаранах для изготовления корпусов, килей, палуб, транцев, такелажа, переборок, стрингеров и мачт используются передовые композитные материалы, такие как углеволокно/эпоксидная смола и полиуретановая пена. Однако на суперяхты и катамараны приходится лишь небольшая часть общего спроса на суда.
Несмотря на недостатки композитных материалов, многие верфи и поставщики первого уровня по-прежнему убеждены, что в морских яхтах будет использоваться больше композитных материалов.
Хотя ожидается, что в более крупных судах будут использоваться более совершенные композитные материалы, такие как углепластик (CFRP), именно небольшие суда станут основным драйвером общего спроса на морские композиты. Например, во многих новых яхтах и катамаранах для изготовления корпусов, килей, палуб, транцев, такелажа, переборок, стрингеров и мачт используются передовые композитные материалы, такие как углеволокно/эпоксидная смола и полиуретановая пена. Однако на суперяхты и катамараны приходится лишь небольшая часть общего спроса на суда.
Общий спрос на лодки включает моторные лодки (с внутренним, подвесным и кормовым приводом), реактивные катера, частные водные суда и парусные яхты.
Цены на композитные материалы будут расти, поскольку цены на стекловолокно, термореактивные и термопластичные смолы будут увеличиваться вместе с ценами на нефть и другими затратами на сырье. Однако ожидается, что цены на углеродное волокно в ближайшем будущем снизятся из-за увеличения производственных мощностей и разработки альтернативных прекурсоров. Но в целом это не окажет существенного влияния на цены на морские композиты, поскольку на армированные углеродным волокном пластмассы приходится лишь небольшая часть спроса на морские композиты.
С другой стороны, стекловолокно по-прежнему остается основным волокнистым материалом для морских композитов, а ненасыщенные полиэфиры и виниловые эфиры — основными полимерными материалами. Поливинилхлорид (ПВХ) продолжит занимать значительную долю рынка пенополимерных сердечников.
Согласно статистике, на композитные материалы, армированные стекловолокном (GFRP), приходится более 80% общего спроса на морские композитные материалы, а на материалы с пенопластовым сердечником — 15%. Остальное составляют углепластики, которые в основном используются в больших судах и в критически важных ударопрочных конструкциях на нишевых рынках.
На растущем рынке морских композитных материалов также наблюдается тенденция к использованию новых материалов и технологий. Поставщики морских композитов активно стремятся к инновациям, внедряя новые биосмолы, натуральные волокна, полиэфиры с низким уровнем выбросов, препреги низкого давления, сердечники и тканые стекловолоконные материалы. Главная цель – повышение возможности вторичной переработки и возобновляемости, снижение содержания стирола, а также улучшение технологичности и качества поверхности.
Дата публикации: 05 мая 2022 г.
