Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Саратовской области «Балаковский политехнический техникум»

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение
Саратовской области
«Балаковский политехнический техникум»
«Можно ли назвать карбон материалом 21 века?»
Исследовательская работа
Выполнил: студент гр.19
сп. 140448, 2 курс
Смирнов М. М.
Руководитель: Солоха Е.В.
2015 г.
Содержание
Цели и задачи исследовательской работы…………………………………. 3
История возникновения карбона…………………………………………… 4
Технология получения и свойства карбона………………………………..
5
Применение карбона………………………………………………………… 9
Перспективы развития области применения карбона…………………….. 14
Список использованных источников………………………………………. 22
2
Цели и задачи исследовательской работы
Целью работы является поиск ответа на вопрос «Можно ли назвать
углепластик материалом 21 века?». Основными задачами работы являются
установление области применения карбона в настоящее время, определение
проблем по развитию областей применения углепластика. В ходе работы
необходимо ответить на следующие вопросы: история возникновения карбона
(углепластика), технология получения и свойства карбона, области применения
заданного материала и перспективы развития области применения карбона.
В результате выполненной работы необходимо сделать вывод о
достоинствах и недостатках материала карбон, указать области применения
заданного материала в настоящее время в мире, а также исследовать вопрос
возможного дальнейшего использования данного материала в новых отраслях
промышленности, учитывая экономические факторы.
3
История возникновения карбона
Само слово «карбон» произошло от сокращения названия предпоследнего
геологического периода палеозойской эры – каменноугольного периода (сокр.
карбон (С)). В это время в недрах земли происходило сильное углеобразование,
отсюда и название этого периода.
Материал карбон относится к углепластикам или по-другому их
называют
карбонопластики (от
«carbon»,
«carbone» —
углерод).
Это
полимерные композиционные материалы из тонких переплетенных нитей
углеродного волокна, которые располагаются в матрице из полимерных смол,
например, эпоксидных.
Впервые об углеродных волокнах заговорили в 1880 году, когда Эдисон
предложил использовать их в качестве нитей накаливания ламп. Но вскоре
появилась вольфрамовая проволока и об этой идее Эдисона быстро забыли. И
только в середине 20 века мир снова заинтересовался углепластиками, когда
возникла потребность в материалах, выдерживающих огромную температуру
нагревания в ракетных двигателях. Сначала карбон начали использовать в
программе NASA для изготовления космических кораблей, затем его стали
использовать в военной промышленности. В 1967 году Англия начала
свободную
продажу
карбона,
но
процесс
продаж
контролировался
государством, а количество материала было ограничено. Когда же в 1981 г.
Джон Барнард впервые использовал карбоновое волокно при создании
монокока F1 на McLaren, углепластик с триумфом ворвался в автоспорт, и до
сих пор карбон остается одним из лучших материалов. Теперь углепластик
входит и в наш повседневный быт…
4
Технология получения и свойства карбона
Карбон (или углеродное волокно) представляет собой множество
тончайших нитей (диаметр 0,09 мм) углерода, прочность которых сравнима с
легированной сталью при гораздо меньшей массе (примерно, как у алюминия).
Из этих нитей сплетают волокно; в результате получается очень прочная ткань.
Волокна могут располагаться хаотично, а могут быть и в виде плетения.
Сами углеродные волокна для карбона можно изготовить разными
способами. Вот самые востребованные из них: выращивание кристаллов в
световой дуге, химическая осадка углерода, построение органических волокон
в специальной печи (ее также называют автоклавом).
Последний способ
получения волокон для карбона получил наибольшее распространение.
Исходным
материалом
для
получения
углеродного
волокна
служит
полиакрилонитрил – вещество белого цвета, по свойствам напоминающее
шерсть. Его несколько раз нагревают в среде инертных газов. На первом этапе
при температуре в +260°С изменяют структуру вещества (на молекулярном
уровне), затем уже при +700°С углеродные атомы «заставляют сбросить»
водород. Постепенно, за несколько раз нагревов доводят до +3000°С. Данный
процесс называют графитизацией. В результате углерода становится больше, а
связь между его атомами прочнее. Упрощенно говоря, карбоном можно считать
углеродное волокно, нагретое до обугливания.
Карбоновое
волокно
подразумевает
композит
–
это
сплошной
неоднородный материал, состоящий из двух армирующих элементов и одного
связующего, что благоприятно сказывается на характеристиках: высокая
прочность, износостойкость, жесткость и т.д. Армирующими элементами могут
быть: переплетенные нити углепластика и резины (такой карбон выглядит в
серых тонах, хотя, вполне может быть любых расцветок), углепластика и
кевлара (испещрен желтыми нитями), углепластика и еще какого-либо
5
материала. Нити переплетают между собой под определенным углом, образуя
слои, причем, в каждом слое карбона углы переплетения разные. Это делается
для компенсации ярко выраженных разнонаправленных свойств углепластиков.
В листе карбона на 1 мм толщины приходится 3-4 таких слоя. Вся эта
конструкция скрепляется эпоксидными смолами.
Слои карбона собираются двумя способами:
1) Мокрый способ - самый распространенный. Волокна укладываются в
форму, пропитываются эпоксидной смолой, излишки смолы удаляются в
вакууме или под давлением, а оставшаяся смола полимеризуется, само
карбоновое изделие формируется под давлением.
2)
Сухой
углепластиковые
способ
-
немного
заготовки,
более
сложный
изготовленные
под
процесс.
давлением,
Берутся
которые
формируют в процессе создания.
Карбон, изготовленный сухим способом, намного прочнее и легче
мокрого. Как их отличить? Очень просто: при проведении рукой по сухому
чувствуется его ребристая структура (если его, конечно, не покрыли лаком), а
мокрый карбон совсем гладкий на ощупь.
Карбон разделяется на сорта, зависящие от времени прогрева волокон в
автоклаве.
В качестве армирующих элементов углеродные волокна применяют в
виде жгутов, лент и тканей. Они являются более хрупкими и менее
технологичными, чем стеклянные, отличаются химической инертностью,
низкой поверхностной энергией, обусловливающей плохое смачивание волокон
растворами и расплавами матричных материалов, что в итоге приводит к
низкой прочности сцепления на границе «волокно-матрица». Основное
достоинство — высокая жесткость. Механические характеристики остаются
постоянными до температуры 450 °С, что позволяет применять углеродные
волокна с полимерной и металлической матрицами. Волокна характеризуются
отрицательным коэффициентом линейного расширения, что в совокупности с
положительным
коэффициентом
у
матрицы
позволяет
синтезировать
композиции для конструкций, сохраняющих свои размеры при температурном
6
воздействии. Углеродные волокна используют для изготовления элементов,
необходимая
эффективность
жесткость
которых
применения
является
материалов,
условием,
снижающим
армированных
стеклянными
волокнами. Стоимость углеродных волокон на два порядка выше, чем
стеклянных.
Положительные свойства карбона:

углеродные волокна карбона на растяжение также хороши, как сталь, но вот на
сжатие ведут себя не лучшим образом, решением данной проблемы стало их
сплетение в углепластиковое волокно;

при этом карбон легче, чем сталь на 40%, легче алюминия на 20% и, конечно
же, легче чем пластик;

карбон, собранный из углерода и кевлара, хоть и немного тяжелее, чем резина с
углеродом, имеет намного большую прочность, а при ударах трескается,
крошится, но не разбивается на части;

карбон выдерживает температуру 1600 градусов;

карбон – хороший энергопоглотитель (его можно увидеть вместо крыши
двигателя);

неокрашенный карбон потрясающе стильно и красиво выглядит.
Отрицательные свойства карбона:

первый по значимости для многих тюнеров минус – стоимость карбона
довольно высока, хотя он постепенно дешевеет;

высокая сложность ремонта карбона или невозможность восстановления в
случае повреждения;

со временем карбон становится темно-желтоватого оттенка на солнце, поэтому
углепластик следует беречь от ярких лучей нашей звезды, обычно для этого
карбон покрывают специальным лаком, а иногда и вовсе красят;

карбон, составленный из углепластика и резины, может выдержать мощнейшие
ударные нагрузки, но если во время столкновения он не выдержит, то
расколется на множество острых кусков. Еще больным местом такого карбона
можно назвать боязнь точечных ударов;
7

в отличие от металла, карбон легче и, потому, может легко оторваться на
прогулке с ветерком, потому карбоновым деталям требуется основательное
крепление;

длительное время изготовления карбоновых деталей на заказ;

в местах контакта карбона с металлом в соленой среде металл быстро
коррозирует (например, зимой, когда дороги посыпаются разной химией с
солью), проблема устраняется стеклопластиковыми вставками между карбном
и металлом, которые встраиваются в углепластик.
Несмотря на недостатки карбона, его плюсы с лихвой перекрывают
любые недостатки.
Одно из главных положительных качеств карбона – высокая прочность,
достигающая 1500 кг/куб. м. При этом прочность на растяжение достигает 1800
мПа. Температурный предел этого материала составляет +2000°С. Нити
углеродного волокна хорошо работают только на растяжение, поэтому
изготовление жесткой конструкции весьма проблематично. Карбон достаточно
хрупок, при ударе крошится, поэтому отремонтировать деталь практически
невозможно. При постоянном воздействии ультрафиолета углеволокно теряет
первоначальный цвет. Одной из характеристик карбона является удельная
масса (или плотность ткани), выражаемая в г/кв. м. Этот параметр зависит от
толщины волокна, в котором может быть несколько тысяч нитей. Например,
если в маркировке присутствует обозначение 2К, то в волокне находится 2000
нитей. Самый прочный карбон обозначают аббревиатурой UHM. Помимо
плотности, важной характеристикой является способ плетения нитей (в
наиболее дешевом материале оно отсутствует).
8
Применение карбона
По
комплексу
традиционные
стали,
свойств
углепластики
алюминиевые
и
существенно
титановые
превосходят
сплавы,
обладая
повышенными удельной прочностью и жесткостью, высокой усталостной и
длительной прочностью, возможностью регулирования анизотропии свойств,
широким
комплексом
тепло-
и
электрофизических
характеристик,
многофункциональностью назначения. Углепластики находят все более
широкое применение в различных отраслях промышленности.
В технике объем внедрения углепластиков в 70-90-е годы XX века
увеличивался интенсивно: от 2…4 % (от веса конструкции) до 25…60%.
В конструктивных решениях выполнения деталей из углепластиков
можно выделить три направления:

монолитные конструкции

трехслойные панели (в основном с сотовым заполнителем)

комбинированные (металлопластиковые) конструкции
В
каждом
конкретном
случае
необходимо
оценивать
весовую,
техническую и эксплуатационную эффективность конструкции.
Основная
тенденция
применения
углепластиков
—
создание
крупногабаритных элементов конструкций. При этом резко сокращается
количество входящих деталей, появляется дополнительное снижение массы
конструкции за счет уменьшения количества узлов соединений. Применение
углепластиков в авиационных конструкциях позволяет снизить их массу на
20…40 %, повысить жесткость элементов конструкций на 30…50 %,
выносливость — в 3-4 раза, а в некоторых случаях увеличить и прочность
конструкций.
В
космической
технике
с
применением
углепластиков
изготовляются высоконаправленные антенны, микроволновые фильтры и
волноводы, оптические телескопы, рамы солнечных батарей, корпуса ракетных
двигателей, различные ферменные конструкции, корпуса ракет и транспортных
контейнеров.
9
Углепластик (карбон) имеет невероятно широкую сферу применения.
Углеродные материалы и изделия из них можно встретить в самых
разнообразных отраслях промышленности.
В строительстве, например, углеродные ткани применяются в Системе
внешнего армирования. Использование углеродной ткани и эпоксидного
связующего при ремонте несущих конструкций (мостов, промышленных,
складских, жилых зданий) позволяет проводить реконструкцию в сжатые сроки
и со значительно меньшими трудозатратами по сравнению с традиционными
способами. При этом, хотя срок ремонта снижается в разы, срок службы
конструкции увеличивается также в несколько раз. Несущая способность
конструкции не просто восстанавливается, но и увеличивается в несколько раз.
В авиации углеродные материалы используются для создания цельных
композитных деталей. Сочетание легкости и прочности получаемых изделий
позволяет заменить алюминиевые сплавы углепластиковыми. Композитные
детали, при их весе в 5 раз меньшем, чем аналогичных алюминиевых, обладают
большей прочностью, гибкостью, устойчивостью к давлению.
В атомной промышленности углепластики используются при создании
энергетических реакторов, где основным требованием к используемым
материалам является их стойкость к высоким температурам, высокому
давлению и радиационная стойкость. Кроме этого, в атомной отрасли особое
внимание отдается общей прочности внешних конструкций, поэтому Система
внешнего
армирования
радиационная
стойкость
также
имеет
обширное
углепластиков
делает
применение.
их
применение
Высокая
весьма
эффективным в нейтронном оборудовании, для изготовления контейнеров и
перевозки радиоактивных материалов, для
захоронения радиоактивных
отходов.
В автомобилестроении карбон
для производства
как
отдельных
(или
углепластик)
деталей
и
используется
узлов,
так
и
для автомобильных корпусов целиком. Высокое отношение прочности к весу
позволяет создавать безопасные, и в то же время экономичные автомобили:
снижение веса автомобиля за счет углепластиков на 30 % позволяет снизить
10
выброс CO2 в атмосферу на 16% (!), благодаря снижению расхода топлива в
несколько раз.
В гражданской аэрокосмической отрасти композиционные материалы
занимают очень прочные позиции. Высокие нагрузки космических полетов
ставят соответствующие требования и материалам, которые используются при
производстве деталей и узлов. Углеродные волокна и материалы из них, а
также из карбидов работают в условиях высоких температур и давления, при
высоких
вибрационных
нагрузках,
низких
температурах
космического
пространства, в вакууме, в условиях радиационного воздействия, а также
воздействия микрочастиц и т.п.
В судостроении высокая удельная прочность, коррозионная стойкость,
низкая теплопроводность, немагнитность и высокая ударостойкость делают
углепластики лучшим материалом для проектирования и создания новых
материалов и конструкций из них. Возможность сочетать в одном материале
высокую прочность и химическую инертность, а также вибро-, звуко- и
радиопоглощение
обуславливает
выбор
именно
этого
материала
для
изготовления конструкций различных видов гражданских судов.
Одной из наиболее значимых областей применения углеродных
материалов в мировой практике является ветроэнергетика. В нашей стране эта
отрасль находится, по сути, в стадии зарождения, в то время как во всем мире
ветряки появляются и в незаселенных районах, и в прибрежных зонах, и на
морских платформах. Легкость и непревзойденные показатели прочности на
изгиб углепластиков позволяют создавать более длинные лопасти, которые, в
свою очередь, обладают большей энергопроизводительностью.
В железнодорожной отрасли углепластики имеют широкое применение.
Легкость
и
прочность
материала
позволяет
облегчить
конструкцию
железнодорожных вагонов, снизив тем самым общий вес составов, что
позволяет в дальнейшем как увеличивать их длину, так и улучшать скоростные
характеристики. В то же время углепластики могут использоваться и при
строительстве железнодорожного полотна и прокладке железнодорожных
проводов: высокие показатели прочности на изгиб позволяют увеличивать
11
длину проводов, сокращая необходимое количество опор и в то же время
снижая риск их провисания.
Благодаря высокой устойчивости к действию химически агрессивных
жидкостей и газов углепластики успешно применяются в химическом
машиностроении для изготовления реакторов, трубопроводов центрифуг,
лопастей насосов, осадительных ванн, выхлопных труб. В конструкции ткацких
станков из углепластиков изготовляют подборочные и направляющие стержни,
ремизные рамы, рапиры, спицы, тяги, что позволяет увеличить срок службы
деталей, повысить износостойкость, уменьшить величину усилий, поднять
производительность станков, уменьшить энергозатраты.
Благодаря
хорошей
электропроводности
углеродных
волокон
углепластики на их основе успешно применяются в качестве нагревательных
элементов для обогрева помещений, одежды, животноводческих ферм.
Высокая биологическая и механическая совместимость углеродных
волокон с тканями живого организма определяют перспективу их применения в
медицинской технике.
Низкий коэффициент линейного термического расширения углепластиков
позволяет их использовать в криогенной технике при изготовлении баллонов
для хранения сжиженных газов, а также для трубопроводов, клапанов.
Углепластики с высокой термостойкостью находят применение в
металлургии в качестве арматуры и футеровки печей, деталей приборов,
погруженных в жидкие металлы, деталей и узлов металлургических станков.
Все чаще углепластики используются в строительстве для изготовления
панелей жилых домов, балок, пролетов мостов, кранов.
В электротехнической промышленности углепластики эффективны для
создания лопастей ветроэнергетических установок различной мощности, в
электродвигателях, приборных панелях, для изготовления опор линии
электропередач, в изоляторах для линий высоковольтных передач, для защиты
от электромагнитных волн, в антеннах средств связи, радиоприборах,
диффузорах громкоговорителей.
12
В железнодорожном транспорте эффективно применение углепластиков
для изготовления вагонов, контейнеров, узлов подвески.
В
нефтяной
и
газовой
промышленности
углепластики
находят
применение в трубах для бурения глубоких скважин, в газопроводах.
Углепластики широко используются при изготовлении спортивного
инвентаря, спортивных самолетов. Они существенно позволяют снизить массу,
повысить жесткость и летные качества самолетов и планеров, ходовые качества
гоночных судов, яхт, байдарок, каноэ. Из них изготовляют гоночные
велосипеды, мотоциклы, шесты, весла, ракетки для гольфа, тенниса, луки,
стрелы, удочки, хоккейные клюшки, лыжи, лыжные палки и пр.
Композиционные материалы интенсивно входят в привычный мир
каждого человека. Из них создаются многие товары народного потребления:
предметы интерьера, детали бытовых приборов, спортивная экипировка и
инвентарь, детали ЭВМ и многое другое.
13
Перспективы развития области применения карбона
Однако по большому счету, в мировом масштабе, карбон пока остается
материалом для производства деталей и изделий в ограниченных количествах.
Основным фактором, сдерживающим его массовое применение, остается цена
композита (не случайно, например, в автомобильном секторе такие материалы
сегодня задействованы в производстве машин luxury-сегмента). К физическим
недостаткам карбона можно отнести его непластичность: он не способен
сгибаться или растягиваться. Нелегко выявить производственный дефект: если
повреждена металлическая деталь, то обнаружить деформацию можно
буквально на ее поверхности, карбоновая же имеет многослойную структуру и
требует
проверки
целостности
ультразвуковым
сканером.
Некоторые
специалисты добавляют в этот список проблемы ремонта и утилизации
карбона.
Неестественная
прочность
материала
означает
его
низкое
биологическое разложение, а ремонт карбоновых компонентов сложнее, чем
металлических — как правило, поврежденные детали из углепластика требуют
полной замены.
По оценкам экспертов, годовой объем мирового рынка композитных
материалов в настоящее время оценивается в $ 25 млрд. Из них $ 15 млрд
приходится на стеклопластики, а $ 10 млрд — на углепластик и другие, менее
распространенные композиты. И прогнозисты единодушны: в ближайшие 10
лет средний рост рынка промышленности высокопрочных композитных
материалов будет в разы опережать среднемировой рост.
Казалось
бы,
углепластики
и
стеклопластики
должны
дружно
соседствовать, однако в некоторых отраслях карбон начинает наступать на
пятки своему собрату. Согласно исследованиям GBI Research, производители
ветрогенераторов будут постепенно переходить со стеклопластиков на
углепластики из-за большей жесткости, более низкого веса и перспектив
уменьшения стоимости последних. Согласно прогнозам, спрос на карбон в
ветроэнергетике может вырасти с 12 тыс. тонн в 2011 году до 67 тыс. тонн в
2020 году. По оценке специалистов Lux Research, среднегодовой темп роста
14
мирового рынка углепластиков составит 13 %. В результате объем рынка
увеличится до $ 36 млрд в 2020 году.
Мировыми лидерами по производству карбона являются Cytec Industries,
Hexcel Corporation, Zoltek Companies (все три — США), Mitsubishi Rayon
(Япония), SGL Group (Германия), TohoTenax, Toray Industries (обе — Япония),
на них приходится 93 % глобального рынка углепластика. Очевидно, что
компаниям-новичкам сложно составить конкуренцию таким гигантам. Однако
при условии серийного производства автомобилей и других конструкций из
углепластика
спрос
обещает
превысить
предложение,
и
восполнить
образовавшийся дефицит смогут многие компании. Свой сегмент на мировом
рынке
рассчитывает
занять
и
Россия. В
СССР
углеродное
волокно
производилось в основном из ПАН-прекурсора для нужд стратегических
отраслей:
атомной,
космической,
ВПК.
После
распада
Союза
часть
предприятий осталась за пределами России, а те, что сохранились внутри
страны, достались госкорпорациям (в основном Росатому и Ростехнологиям)
либо попали в частные руки. Затем, как и в других отраслях промышленности в
постсоветский
период,
какие-то
предприятия
развалились,
технологии
устарели, спрос на карбон в новых сегментах не появлялся, а тот, что был,
частично удовлетворялся импортным сырьем.
В результате XXI век Россия встретила, не имея производства ПАНа и
углеродного волокна, конкурентоспособного по цене и качеству. Вот как
охарактеризовал состояние отрасли несколько лет назад гендиректор холдинга
«РТ-Химкомпозит», входящего в Ростех, Сергей Сокол: «Рынок углеродного
волокна в России на сегодняшний день практически отсутствует. Объемы
потребления оцениваются на уровне не более 160 тонн. Отечественные
углеродные волокна и ПКМ на их основе неконкурентоспособны на мировом
рынке ни по цене, ни по качеству».
За формирование рынка в гражданском сегменте (Ростехнологии также
развивают композитное направление, но об их проектах мало что известно,
один из них — создание хвостового оперения для МС-21) решили взяться
частные инвесторы. В 2009 году Леонид Меламед, который к тому моменту уже
15
накопил опыт работы и связи в «Росэнергоатоме», РАО «ЕЭС России» и
Роснано, вместе с единомышленниками основал холдинговую компанию
«Композит». Взяв за образец структуру глобальных лидеров карбонового
рынка, акционеры «Композита» решили выстроить всю цепочку производства
композитных материалов из углепластика — от прекурсора до готовых
изделий.
Для
начала
компания
приобрела
завод
по
производству
полиакрилонитрила, ПАНа — основы для получения углеродных волокон
(сейчас это предприятие называется ООО «Композит-Волокно»). Следующим
звеном цепочки были как раз предприятия Росатома, которые занимаются
производством и переработкой углеродных волокон: «Химпроминжиниринг» и
две его «дочки»: «Аргон» (Балаково) и «Завод углеродных и композиционных
материалов»
(Челябинск).
ХК
«Композит»
уговорила
отдать
ей
эти
предприятия, чьи мощности существенно превышали потребности атомной
отрасли, в управление.
Вот как рассказывает о формировании холдинга его гендиректор Л.
Меламед: «Какие-то активы мы купили, в частности, приобрели у «Лукойла»
завод в Саратове, который был в состоянии фактического банкротства. Дальше
мы договорились с Росатомом, которому в этой технологической цепочке
принадлежал еще ряд предприятий. Кстати, они были примерно в том же самом
состоянии, во многом вследствие того, что завод в начале технологической
цепочки, Саратовский, плохо себя чувствовал. Это заводы в Балаково и в
Челябинске по производству, уже по конечным стадиям углеродного волокна.
Эти активы мы взяли по договору управления, они все остались в
собственности Росатома».
Договоры управления предприятиями Росатома предполагают, что ХК
«Композит»
получает
вознаграждение
при
условии
неувеличения
административно-управленческих расходов — они остаются на уровне 2009
года. Также управляющая компания имеет долю в прибыли предприятий — на
уровне 20 %. «Но внутри этого показателя огромное количество понижающих
KPI, которые Росатом нам принял. То не сделал — вычет из этих 20 %, это не
16
сделал — вычет, — рассказывает Л. Меламед. — Формула еще зависит от
общего результата по сравнению с бюджетом, то есть если одно предприятие
прибыльное, второе — убыточное, то вообще ни за одно не получишь». «Помоему, единицы миллионов рублей за эти годы мы получили по этому
показателю. Ну, может, десятки миллионов рублей. Только в последнее время
эти активы стали прибыльными», — уточняет он.
Собственность Росатома, но и все инвестиции — в модернизацию старых
заводов, в строительство нового в Алабуге — тоже его. «И деньги Росатома, и
собственность на 100 % Росатома, мы там — только управляющая компания. И,
как управляющая компания, мы получили от него мандат на эти деньги
построить завод», — объясняет Л. Меламед, уточняя, что инвестиции в новый
актив и модернизацию прежних составили $120 млн.
На создание «Препрег СКМ» потратили порядка $100 млн — это были
средства преимущественно
Роснано. Капитал
инжинирингового
центра
составил $20 млн c возможностью увеличения до $50 млн — деньги
предоставили три партнера в равных долях (ХК «Композит», Роснано,
DowAksa), плюс займы от Фонда инфраструктурных и образовательных
программ нано-госкорпорации.
Итого инвестиции партнеров в развитие предприятий, находящихся в
управлении ХК «Композит», составили $270 млн. Однако перед руководством
холдинга стоит еще одна глобальная задача: построить новый завод в Саратове.
Первоначально это должен был быть инвестпроект на $50 млн — завод с одной
производственной линией. Однако консультант ХК «Композит» настаивает, что
масштаб завода необходимо наращивать до 10 тыс. тонн углеродного волокна
(или 20 тыс. тонн ПАНа), чтобы максимально воспользоваться эффектом
масштаба и быть конкурентоспособными на мировом рынке, а это —
инвестиции в размере $350 млн.
На следующем этапе ХК «Композит» договорилась с Росатомом о
строительстве нового современного завода по производству углеродного
волокна в Алабуге стоимостью 3 млрд рублей (финансирование — из средств
федерального бюджета и госкорпорации). А с Роснано — о создании СП ЗАО
17
«Препрег — cовременные композиционные материалы». «Здесь мы освоили
текстильные технологии по углеродному волокну, после этого было принято
решение построить в особой экономической зоне «Дубна» завод по так
называемым простым текстильным формам», — рассказывает глава компании.
Завод был запущен в 2013 году, он работает. «Мы уже в две смены там
работаем и надеемся, что скоро рост числа заказов позволит перейти на
трехсменный режим работы», — радуется он.
Также в кооперации с Роснано и с DowAksa был создан инжиниринговый
центр. «Основная идея этого центра — предоставить тем промышленным
потребителям, которые хотят новые материалы использовать, которые хотят
перейти на другой технологический уровень и соответствовать мировым
тенденциям, но не знают, как работать с этим материалом, возможность
получить
все
инжиниринговые
услуги:
от
расчетных
моделей
до
прототипирования, — тут же все это дело испытать, вплоть до выпуска мелких
серий изделия, и, может быть, выдать консультацию уже по приобретению
какого-то серийного промышленного оборудования», — объясняет глава ХК
«Композит».
ХК «Композит» близка к завершению формирования костяка вертикально
интегрированной цепочки, не хватает лишь нового завода по производству
ПАН-прекурсора вместо саратовских мощностей. «Без него мы не можем
производить
конкурентоспособное
углеродное
волокно
иначе,
чем
на
импортном ПАН-прекурсоре», — сетует Л. Меламед. Первоначальная задумка,
по его словам, была такова: построить новый завод углеродного волокна,
который на стартовом этапе работал бы на импортном ПАНе, а параллельно
разработать свою технологию с последующим сооружением уже собственного
производства прекурсора. Этот план был согласован в правительстве,
завершить строительство нового завода предполагалось в 2018 году. Однако
импорт ПАН-прекурсора, скорее всего, будет осложнен, констатирует
Л. Меламед: «Однозначно двойного назначения товар», — поэтому компания
решила ускорить строительство собственного завода по производству сырья.
«Тем более что мы совершили, как мы считаем, значительный прорыв в нашей
18
лаборатории: впервые получили собственные технологии по производству
ПАН-волокна», — гордится он. «У нас есть основания считать, что мы можем
поставить завод по производству ПАНа по технологии, которая будет
абсолютно конкурентоспособной. Видим пока только одного потенциального
соперника, но просто не знаем, какой запас у японского конкурента по
себестоимости прекурсора», — добавляет предприниматель.
По словам Л. Меламеда, ХК «Композит» работает почти со всеми
крупными производственными, технологическими компаниями, в основном
государственными. Хотя есть и примеры сотрудничества с негосударственными
предприятиями, такими, как «Тихвинский завод», и в таких случаях реализация
проектов продвигается быстрее. «В разных областях в основном сегодня это
работа, связанная с НИОКР. То есть многие наши коллеги с этих предприятий,
естественно, видят мировые тенденции по переходу на композиты в большом
числе отраслей промышленности. Естественно, наши идут с каким-то лагом
отставания, лет на пять – семь, но тем не менее видят, что за этим
перспектива», — комментирует Л. Меламед. «С учетом циклов разработки
новых продуктов мы будем иметь достаточно пологий участок подъема на
российском рынке в течение пяти – десяти лет, и потом уже можно ожидать
серийных изделий», — утверждает он. Кроме того, в ряде сфер, даже при
наличии
желания
перейти
на
российскую
продукцию
с
целью
импортозамещения, сделать это непросто с экономической точки зрения.
Например, «Композит» изготовил новый материал для Роскосмоса, но, чтобы
его квалифицировать, необходимо совершить три пуска ракеты. «То есть если
мы даже бесплатно им этот материал будем давать, это все равно их расходы на
пуски не оправдает», — поясняет Л. Меламед.
«Композит» уже запустил ряд пилотных проектов с российскими
гигантами. Например, была достигнута договоренность с «Газпромом» о
создании магистрального газопровода из композитных материалов. Ведется
работа с Роскосмосом, ОАК и с судостроительными предприятиями, в первую
очередь
Средне-Невским
судостроительным
заводом.
Проект
же
по
ветроэнергетике в России пока забуксовал, с сожалением констатирует
19
Л. Меламед. «Мы в принципе готовы к тому, чтобы начать производство
ветролопастей, но пока не делаем этого, потому что бессмысленно тратить
несколько десятков миллионов евро, чтобы поставить завод, который не будет
работать. Да и вообще лопасти у каждого производителя, у каждой
ветромашины — свои», — говорит он.
Л. Меламед так видит основную стратегию ХК «Композит»: превращение
в среднюю по мировым меркам компанию с относительно узкой линейкой
продуктов,
работающую
по
всему
миру
и
имеющую
возможность
финансировать свою деятельность и развитие за счет собственной выручки, а
не преференций внутри страны. Кроме того, производительность оборудования,
которое было установлено на заводах холдинговой компании, в разы
превышает сегодняшний объем российского рынка. Можно было бы закупить
меньше
оборудования,
рассуждает
Л. Меламед,
но
тогда
«прощай,
конкурентоспособность, потому что масштаб производства имеет большое
значение».
Для достижения этой цели ХК «Композит» на протяжении последнего
года выстраивала дистрибьюторскую сеть, прежде всего в Европе и в ЮгоВосточной Азии. «Сейчас уже стали задумываться о том, чтобы что-то
подобное повторить на рынке Соединенных Штатов, но будем смотреть за тем,
как обстановка развивается», — добавил глава компании. «Композит» на
данный момент имеет два действующих экспортных контракта и близок к
заключению еще нескольких. «Правда, это маленькие контракты, неприятные:
мы работаем на грани рентабельности. Рентабельность определяется так:
удалось тебе в чей-то контейнер незаполненный влезть со своей поставкой —
ты в плюсе, не удалось — ты в нуле», — поясняет Л. Меламед.
План компании на 2014 год предполагал увеличение экспортных продаж
до $2 млн, на 2015 год — уже до $10 млн. «Надеемся, что справимся, даже в
условиях геополитики», — отмечают в компании. Также в режиме своего рода
полуэкспорта «Композит» осуществляет поставки внутри Таможенного Союза:
Казахстан, Белоруссия и так далее. Уровень конкуренции на мировом рынке
запредельный, несопоставимый с российским, признает глава «Композита».
20
Поэтому компания решила сосредоточиться на тех технологиях, где она
способна опередить конкурентов. «Если вы остановитесь, то вас рано или
поздно выметут, поэтому мы все наши технологии постоянно и постоянно
улучшаем», — делится секретом успеха Л. Меламед.
Российские
материалов
и
власти
перспективность
экономическую
выгоду
от
применения
него
в
композитных
целом
понимают,
прислушиваются к мнению отраслевых экспертов и основных игроков. В 2013
году была принята дорожная карта по развитию композитных материалов,
согласно которой до 2020 года объем внутреннего производства композитов
должен увеличиться с 16,6 млрд рублей до 120 млрд рублей, а экспорт — с 1 %
до 10 %. Однако несмотря на ряд мер по стимулированию применения
композитных материалов в регионах и правила предоставления субсидий на
НИОКР, положительные примеры «Газпрома» и Москвы, при содействии
которой недавно было заключено соглашение между «Нанотехнологическим
центром композитов» и венгерской компанией Evopro, направленное на
создание модульных автобусов с кузовом из композитных материалов, — пока
единичные случаи.
В остальных же регионах России программы принимаются ради
программ: они существуют, но не работают, с сожалением констатирует Сергей
Ветохин, исполнительный директор «Союза производителей композитов». Да и
другие
монополии,
кроме
«Газпрома»,
энтузиазма
не
проявляют
и
демонстрируют достаточно формальный подход. Несколько лучше обстоит
дело в секторах, которым приходится конкурировать на мировом рынке и
нужно бороться за удешевление продукции: самолеты, суда, та же атомная
отрасль. «У нас есть все ресурсы для того, чтобы страна стала одним из
признанных в мире производителей композитных материалов», — уверен
предправления УК «Роснано» Анатолий Чубайс. Вопрос лишь в том, будут ли
эти ресурсы использованы.
Исходя из проведенной исследовательской работы, можно сделать вывод,
что углепастик – это материал настоящего и будущего, материал 21 века,
который так необходим в различных отраслях промышленности.
21
Список использованных ресурсов
Интернет-ресурсы:
1 http://atomicexpert.com/
2 http://fcp.by/index.php/analiticacarbon
3 http://www.hccomposite.com/about/solutions/
4 http://www.admagazine.ru/
5 http://ustroistvo-avtomobilya.ru/
6 http://graphite-pro.ru/
22