Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Автотекстиль


Технический текстиль/Автотекстиль/Технические полимерные материалы в автомобилестроении

Технические полимерные материалы в автомобилестроении

10 марта 2004
Технический текстиль №9, 2004


В третьем тысячелетии  мировая химическая промышленность вступила в пору бурного развития полимерных материалов, магистральными направлениями которого являются: 1) улучшение качества этих материалов и совершенствование методов их переработки; 2) создание новых полимеров; 3) расширение областей их применения.

В определенной мере отвечают целям промышленного применения как известные полимеры (полиамиды, полиэфиры, поликарбонат, сополимеры акрилонитрила и бутадиена, полиформальдегид), так и появившиеся сравнительно недавно (полифениленсульфид, полиэфиркетоны, жидкокристаллические системы).

Полимерные материалы,  выпускаемые по большей части в виде литьевых изделий, пленок и технического текстиля, благодаря их теплостойкости, термостойкости, механической прочности, стабильности размеров, устойчивости к химическим реагентам, огне- и влагостойкости, низкой удельной плотности и других потребительских свойств высоко ценятся во многих областях современного хозяйства.

Например, в 2002 г. 26,2% всего объема реализованных полимерных материалов в мире было востребовано автомобилестроеним, 23,4% - электронной и электротехнической отраслями, 19,8% - предприятиями-производителями потребительских товаров, 15,1 - другими отраслями перерабатывающей промышленности, 15,5 - в прочих секторах мировой экономики.1

Из этого перечня очевидна превалирующая роль автомобилестроения, где, как нам кажется, наиболее рельефно проявляются преимущества полимеров перед металлами. В частности, широко используемые магниевые и алюминиевые сплавы гораздо более энергоемки, чем большинство полимеров. В плане функциональных свойств металлы тоже не могут сравниться с полимерами. Необходимо также принять во внимание новые перспективные технологии, с помощью которых оптимизируются механические свойства и снижается вес материалов, например, состоящих из микровспененных полимеров, армированных стекловолокном. Помимо этого, другим важным преимуществом использования полимеров является комфортность автомобиля, достигаемая значительно лучшими акустическими свойствами, нежели у металлов, например, у алюминия.

Как известно, цену готовых изделий в значительной мере определяют затраты на последующую обработку. По мнению специалистов фирмы Dow Automotive, перерабатывать магний и алюминий гораздо сложнее, чем полимерные материалы. Так, из полимеров можно делать передние бамперы и багажные крышки, в будущем ожидается серийное производство полимерных панелей для внешнего корпуса автомобиля и кузовов. Наряду с этим наиболее важной сферой являются конструктивные детали, где, очевидно, найдут применение материалы, армированные длинным стекловолокном, такие как Vertron фирмы GE Plastics Deutschland, обладающие прекрасными ударными свойствами и термостойкостью. Аналогичные характеристики имеет длинноволокнистый термопласт Celstran, который нашел применение во внешнем интерфейсе и в дверном модуле автомобиля Jaguar.

Сегодня из-за удобств эксплуатации вынуждены применять полимеры даже там, где они дороже. Например, изготовление фар из поликарбоната обходится в 2,5 раза дороже, чем из минерального стекла, тем не менее, оно уходит из этого сектора автомобилестроения. Благодаря усилиям компании Exatec (совместное предприятие корпораций Bayer и GE) технические возможности поликарбоната расширяются. Новые виды покрытий и технологии формования сложных трехмерных деталей из поликарбоната позволяют получать не только легкие, но и чрезвычайно прочные изделия. Экономически выгодное двухкомпонентное литье под давлением позволяет использовать полимеры во внешнем корпусе автомобилей. Поэтому потребителю скоро станут доступны легкие панорамные крыши, крышки багажного отделения с интегрированными замками и рукоятками и др.

Швейцарская фирма EMS-Chemie разработала полифталамид, пригодный как раз в тех областях, где металлы должны быть заменены. Так,  этот полимер под торговой маркой Grivory HT  в центральном переключателе коробки скоростей заменяет обычный алюминий. По оценке фирмы-заказчика Gros Umstodter  материал стабилен в размерах и износостоек, при этом выдерживает высокие давления и температуры с пиковыми показателями намного выше 200°С. Вполне возможны длительные нагрузки при температуре до 160°С. По сравнению с алюминиевыми конструкционными элементами, для изготовления которых требуется восемь технологических операций, деталь из полифталамида можно сделать в две операции.

Еще одна сфера, где полимеры утвердились безраздельно - внутренняя отделка салона. Здесь еще продолжаются усовершенствования как в технологии, так и выборе материалов,  тем не менее,  традиционные материалы - за исключением разве что кожи и натуральной древесины - практически полностью вытеснены. Доминирующее место  занимает технический текстиль 2.

В качестве наглядного примера рассмотрим ситуацию с использованием технического текстиля на автомобильном рынке Западной Европы, включая 16 стран (Европейское сообщество с Норвегией и Швейцарией). Сегодня каждый новый автомобиль содержит более 11 кг различных волокон 3.

Как видно из приведенных данных (табл. 1, график 1), применение технического текстиля на данном рынке довольно велико. Например, В 2002 г. его объем составил около 260 тыс. тонн, а доходы от реализации превысили 1 млрд. долл. США. Отметим, что до 2001 г. темпы роста объема продаж технического текстиля не превышали 2%, в период 2001...2008 гг. прогнозируется их ускорение (в среднем на 2,6% ежегодно). В результате предполагается, что к концу  прогнозируемого периода (2008 г.) они достигнут чуть более 300 тыс. тонн. Увеличение доходов при этом на основе совокупных темпов годового роста должно достигнуть 1,6%, нарастив рыночную прибыль до 1,18 млрд. долл. США.

Какие факторы обусловливают применение технического текстиля на автомобильном рынке Европы? Прежде всего, возрастающий спрос на подушки безопасности, особенно на боковые подушки и надувные экраны. Это благотворно отражается на потреблении используемых для их производства  полиамидных (ПА) волокон. Отметим также рост потребления автомобильных ковров и обивочных тканей.  Не будем сбрасывать со счетов заботу об окружающей среде: растет спрос на волокна наиболее экологически безопасные, причем либо изготовленные в результате рециклинга отходов, либо пригодные для рециклинга по истечении срока эксплуатации автомобиля. Наконец, производители волокон вкладывают значительные средства в развитие сферы производства и потребления новых типов волокон, где технический текстиль для автомобильного рынка занимает одно из ведущих мест.

Как видим,  на европейском рынке автомобильного технического текстиля  доля применения полиэфирных (ПЭФ) волокон (в среднем около 40%) в целом превышает доли потребления полиамидных (ПА), полипропиленовых (ПП), вискозных (В) или арамидных (А) (табл. 2). ПЭФ волокна и нити обладают высоким уровнем эксплуатационных свойств и  используются во всех сферах, о которых говорилось выше. Тот факт, что их доля в период 2001-2008 г.г. сократится на 4,8%, обусловлен, в первую очередь, повышенным спросом на альтернативные типы волокон в некоторых областях применения, например, полипропиленовых (ПП) для ковров.

В настоящее время значительный объем технического текстиля для автомобилей выпускается в виде объемных, гладких тканей или полотен, изготавливаемых, в свою очередь, из ПЭФ текстурированных нитей. Эти материалы (преимущественно в виде окрашенных ворсовых тканей) чаще всего используются в качестве внутренней обивки для потолков автомобилей, а также для дверей, сидений и тормозных колодок АВС.4

С экономической точки зрения здесь эффективно применение новых технологических схем и машин для текстурирования ПЭФ нитей. В частности, использование современного оборудования, совмещающего операции вытяжки и сновки с пневмотекстурированием имеет почти в два раза меньшие удельные затраты на 1 кг получаемой нити (в зависимости от ее линейной плотности) по сравнению с традиционной схемой раздельных операций сновки и механического текстурирования (график 2).

Доля ПА волокон и нитей, которые используются для ковров и обивочных тканей в автомобилях, а также для подушек безопасности и усиления шин - вторая по величине на рынке автомобильного технического текстиля. Причем эта доля, начиная с 1998 г. слегка увеличилась, прежде всего, вследствие роста потребления подушек безопасности. Из табл.2 очевидно, что доля ПА волокон и нитей будет продолжать свой рост и к 2008 г. по прогнозам, составит 28,7% от объема продаж всех химических волокон.

Доля вискозных (В) нитей, используемых только для усиления шин, составляет 17,7% отгруженного объема в 2002 г., ее рыночная доля по сравнению с 1998 г. немного уменьшилась. Однако увеличение потребления этого типа для шинного каркаса гарантирует, что к 2008 г. доля вискозной кордной нити вырастет на 1,1%.

Доля ПП волокон и нитей, используемых для изготовления автомобильных ковров, увеличилась с 13,7% в 1998 г. до 14,1% в 2002 г., а к 2008 г., как ожидается, возрастет до 15,1%.

Доля арамидных нитей, применяемых для усиленных высокоэффективных шин высокого качества, на европейском рынке технического автотекстиля очень мала. За исследованный здесь десятилетний период она практически остается неизменной (0,5-0,6%), вплоть до 2008 г.

В заключение, остановимся кратко на состоянии основных областей применения технического текстиля для автомобилестроения. Подушки безопасности имеют опережающее развитие на автомобильном рынке технического текстиля в Европе.  Эта потребность будет стимулироваться в течение следующих нескольких лет мощными рекламными компаниями и большим объемом их модернизации и внедрения. В 2001 г. общее потребление нити, преимущественно ПА, для подушек безопасности составляло 22000 т, представляя годовой доход 94,5 млн. долл. США. Основные факторы, влияющие на выпуск подушек безопасности, - усиливающееся проникновение на рынок фронтальных подушек безопасности развитие боковых подушек безопасности и экранов, а также новых технологий в этой области.

Ремни безопасности, изготовляемые обычно из ПЭФ нити, в настоящее время представляют самый маленький сегмент европейского рынка с объемом продаж 13200 т. (в 2001 г.), при годовом доходе на уровне 35,9 млн. долл. США. Из факторов, которые помогают стимулировать рост этого рынка, можно отметить разработку ремней с тремя и четырьмя точками контакта для монтажа на средних и задних сидениях автомобиля, увеличение продаж различных транспортных средств, появление новых видов волокон.

В современных автомобилях используется очень много ковров, изготовляемых из ПЭФ, ПА и чаще всего ПП волокон, причем не только в качестве напольных покрытий, но также  как покрытие для потолков машины, дна чехлов, выравнивания боковых стенок. Рынок ковров - довольно развит: объем 71700 тонн (в 2001 г.) принес прибыль 247,1 млн. долл. США. Рост его обусловлен, в первую очередь,  спросом на изделия с шумоизоляцией, тенденцией к стеганым, тканым коврам, повышенным спросом на большие автомобили.

Обивочные ткани используются главным образом для обшивки сидений, при этом та же ткань часто пригодна для внутренней отделки  обшивки панелей дверей. Этот рынок достаточно велик: 34700 тонн (в 2001 г.) с доходом 207,5 млн. долл. США. Для производства обивочных материалов применяются ПЭФ и ПА, иногда другие  химические волокна, в том числе  полиакрилонитрильные (ПАН). Основные факторы, способствующие развитию  этой товарной группы - высокий спрос на долговечные изделия, большая озабоченность снижением экологических рисков и возросшее потребление транспортных средств. Одной из причин, ограничивающих развитие европейского рынка обивки сидений, является возросший спрос на технический текстиль из натуральных волокон.

Рынок шин отличается от других рынков комплектующих изделий для автомобилей своей ориентацией на производителя, а не на конечного потребителя.  Самая крупная область технического текстиля для этих целей - кордная ткань, изготавливаемая из ПЭФ, ПА, вискозных и реже - арамидных волокон. Потребление его в 2001 г. составило 111100 тонн и принесло доход 467,8 млн. долл. США. Положительным образом влияют на развитие рынка шин в Европе новые образцы продукции, остающиеся безопасными после прокола, повышенный спрос на вискозные и арамидные нити. Напротив, основным препятствием для развития европейского рынка являются «застой» на рынке шин, рост импорта шин из Азии, все большее использование стального корда (троса) и развитие сервиса по восстановлению шин.

Таким образом, современный рынок технического текстиля для автомобилестроения - это крупный рынок со сформировавшейся структурой и развитой конкурентноспособностью, на котором сегодня активно действуют от 20 до 30 компаний, в том числе такие гиганты, как Acordis Industrial Fibres (Нидерланды), DuPont (США), KoSa (Германия).

ПРИМЕЧАНИЯ

1 The Chemical Journal, №8-9, 2003, р. 51, 58-60.

2 Айзенштейн Эмиль. Высокие технологии. Будущее начинается сегодня // Технический текстиль, № 7, 2003.

3 Textile Asia,  Iuli 2002, p. 39-41.

4 Man-Made Fiber Year Book, Aug, 2003., p. 89-92.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

НАШИ  ЖУРНАЛЫ И СПРАВОЧНИКИ

Смотреть архив

АНОНСЫ:
ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №118

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №117

                    ( читать ... )