Производство пресс-материалов в России

тема номера: термореактивные полимерные материалы
Производство
пресс-материалов в России
Н. А. Петов,
эксперт ООО «Исследовательская группа “Инфомайн”»
Благодаря своим свойствам и высокой производительности процесса переработки пресс-материалы на основе термореактивных связующих (далее – пресс-материалы) получили широкое распространение в электротехнике (корпуса
автоматических выключателей, держатели токонесущих шин, дугогасительные камеры, контактодержатели и др.),
шахтном и взрывозащищенном электрооборудовании (корпуса выключателей, кабельные вводы), светотехнике (корпуса
светильников, отражатели автомобильных фар головного света), коммуникационной технике (распределительные
коробки и щиты, элементы антенн мобильной связи), бытовой технике (корпуса электромоторов, термоизолирующие
детали утюгов, тостеров и др.), автомобильной промышленности (поддоны картера, клапанные крышки, аккумуляторные ящики, бамперы и др.). Производство и потребление пресс-материалов стимулируются общим подъемом
промышленности и народного хозяйства в стране, и в первую очередь развитием электротехнического рынка России,
который, по оценке аналитиков, растет на 15 – 20 % в год. Активное развитие строительства, создание крупных
государственных машиностроительных корпораций, начало реализации программы модернизации энергетических
мощностей бывшего РАО ЕЭС инициируют увеличение производства электротехнического оборудования и, как следствие, его многочисленных элементов, изготавливаемых из пресс-материалов. Особый эффект дает их применение
в крупносерийном производстве – там, где требуемое количество деталей составляет 10 – 250 тыс. шт. в год.
Виды пресс-материалов
Пресс-материалы как полуфабрикаты для производства изделий из полимерных композиционных материалов различают по виду термореактивного связующего (фенопласты, аминопласты, кремнепласты, имидопласты,
полуфабрикаты на основе олигоэфирных связующих) и
форме наполнителя (премиксы, пресс-порошки, прессволокниты, препреги). Следует заметить, что понятие
«пресс-материалы», объединяющее рассматриваемые в
данном случае объекты, достаточно условно: хотя прессование и является основным методом формования изделий
из этих полуфабрикатов, некоторые из них могут быть
переработаны в изделия и другими методами – заливкой
(премиксы), намоткой (АГ-4С), вакуумным, автоклавным
формованием (препреги) и др. Объединительный же
признак всех этих пресс-материалов – термореактивная
природа связующего, необратимый переход которого
в сетчатое (отвержденное) состояние с одновременной
фиксацией формы изделия происходит в технологической
оснастке при повышенных температуре и давлении.
Премиксы представляют собой пастообразные смеси
жидкого, низковязкого термореактивного связующего
(ненасыщенной полиэфирной смолы), рубленого волокна (обычно стеклянного), минерального дисперсного наполнителя (мел, каолин или др.) и различных
добавок (например, смазок, красителей). Содержание
в премиксах связующего составляет 20 – 50 % масс.,
волокна – 5 – 35 % масс., дисперсного наполнителя –
30 – 60 % масс. Высокая вязкость премиксов, необходимая для последующего прессования, достигается
благодаря повышенному содержанию дисперсного
наполнителя. Премиксы типа ВМС (Bulk Moulding
Compounds), в которых для этой цели используются загустители, имеют вид рыхлой бесформенной смеси.
4
Препреги – это листовые полуфабрикаты на основе
коротко- (холст) или длинноволокнистых (ткань, лента)
наполнителей. В их состав также входят связующие на
основе ненасыщенных полиэфирных, фенольных, эпоксидных или других смол, волокнистый и (иногда) дисперсный минеральный наполнитель, пигменты и прочие
добавки. Среди препрегов полуфабрикат типа SMC (Sheet
Moulding Compounds), армированный не связанными
между собой стеклянными волокнами, обладает повышенной текучестью при прессовании. По сравнению с
премиксами препреги (на основе холста) имеют меньшую
текучесть, но обеспечивают более высокие прочностные
характеристики материала. Препреги перерабатывают
прямым прессованием или другими методами формования в крупногабаритные корпусные детали.
Пресс-материалы серии АГ-4 изготавливаются на
основе модифицированного фенолформальдегидного
связующего и стеклянных нитей и предназначаются для
производства прямым и литьевым прессованием (АГ-4В)
и намоткой (АГ-4С) изделий конструкционного и электротехнического назначения повышенной прочности.
Дозирующийся (ДСВ) и гранулированный (ГСП) стекловолокниты выпускают в виде гранул на основе комплексных стеклянных нитей, пропитанных модифицированным фенолформальдегидным связующим. Высокие механические характеристики пресс-материалов
ДСВ (в меньшей степени ГСП), достаточная теплостойкость, хорошая текучесть и дозируемость обеспечивают широкий диапазон их применения: от мелких
тонкостенных (толщиной до 0,2 мм) высокопрочных
деталей до разнообразных крупногабаритных (массой
до 5 кг) конструкционных изделий. Так же как и прессматериалы серии АГ-4В, ДСВ и ГСП используются для
изготовления прямым и литьевым прессованием изде-
2008/№ 10
тема номера: термореактивные полимерные материалы
лий, пригодных для работы при температурах от –196
до 200 °С и в условиях тропического климата.
Формально пресс-материалы типов АГ-4, ДСВ и
ГСП можно было бы отнести к фенопластам, однако
ввиду их значимости как полуфабрикатов для производства изделий конструкционного назначения в различных отраслях промышленности в дальнейшем они
выделены в отдельную группу стекловолокнитов.
Фенопласты – реактопласты на основе фенолформальдегидных смол. По типу смолы различают резольные и новолачные фенопласты. В их состав входят
наполнители, отвердители (для новолачных смол), катализаторы отверждения (для резольных смол), эластификаторы, пластификаторы, смазывающие вещества
(например, олеиновая или стеариновая кислота, стеараты Са, Ва или Cd, стеарин), аппретирующие добавки,
красители. По типу наполнителя фенопласты подразделяются на дисперсно-наполненные и армированные.
Высоконаполненные фенопласты могут содержать до
80 % масс. дисперсного наполнителя, например графита, кварцевого стекла и др. Армированные фенопласты
в качестве наполнителей могут содержать волокна
различной природы (волокниты), бумагу (гетинакс),
тканые и нетканые волокнистые полотна (текстолиты),
древесный шпон (древесно-слоистые пластики). Применяются фенопласты во всех отраслях промышленности в качестве конструкционных и электротехнических
материалов. Широкий выбор используемых наполнителей позволяет выпускать фенопласты с требуемыми
свойствами (электроизоляционные, теплостойкие,
влаго- и химстойкие, антифрикционные и др.).
Аминопласты получают на основе аминосмол – термореактивных продуктов конденсации формальдегида
с карбамидом или меламином или их сочетанием. В
состав аминопластов входят наполнители (целлюлоза,
тальк, асбест, древесная мука, стеклянное волокно и
др.); модифицирующие добавки (ди- или триэтаноламин, тиомочевина, полиамиды, кремнийорганические
олигомеры или поливиниловый спирт); смазочные
вещества (до 0,5 % масс.) – стеарин, стеараты Zn, Mo,
Al, глицерилстеараты; органические и (или) минеральные пигменты. Выпускают аминопласты в виде прессматериалов (порошки, гранулы, волокниты), слоистых
пластиков, пенопластов. Аминопласты используются
для изготовления электротехнических изделий (корпуса
приборов, выключатели, штепсельные розетки), декоративных материалов для отделки мебели и интерьеров,
искусственного мрамора, тепло- и звукоизоляционных
материалов, изделий бытового назначения. Области
применения аминопластов постоянно расширяются,
что в значительной мере обусловлено дешевизной и
доступностью сырья для синтеза связующих.
Кремнепласты представляют собой композиции
на основе кремнийорганической смолы, рубленых
стеклянных нитей, сыпучих минеральных наполнителей и смазывающего вещества. Кремнийорганические
пресс-материалы применяют для изготовления изделий
электротехнического и радиотехнического назначения
методами прямого и литьевого прессования. Они отличаются хорошими диэлектрическими свойствами,
2008/№ 10
5
тема номера: термореактивные полимерные материалы
ситуации на основных предприятиях-производителях
показывает, что длительный процесс спада выпуска
пресс-материалов завершен и в дальнейшем ожидается
увеличение их производства.
Свыше 80 % пресс-материалов в 2007 г. было произведено на основе фенолформальдегидных смол, за ними
следуют пресс-материалы на основе полиэфирных смол
и аминопласты (табл. 1). Доля кремнепластов и имидопластов незначительна – в пределах 0,8 – 1,4 %.
В общем объеме производства пресс-материалов в
процентном отношении отмечается небольшой рост (на
4,3 %) материалов на основе полиэфирных смол. Это
происходит в основном за счет некоторого снижения
обладают высокой дугостойкостью и работают в интервале температур от –60 до 400 (кратковременно) °С.
Имидопласты – это материалы на основе высокомолекулярных полимеров с высокой концентрацией ароматических и гетероциклов (имидных циклов). Детали и
заготовки из полиимидных пресс-материалов получают
прессованием и в ряде случаев спеканием порошка при
температуре 370 – 400 °С и давлении 40 – 80 МПа (в зависимости от вида и содержания наполнителя). Заготовки
изготавливают в виде пластин, стержней, дисков, колец,
втулок и др. Из наполненных графитом имидопластов
производят подшипники, шестерни быстроходных
редукторов, износостойкие фильеры экструдеров для
выпуска полимерных труб, втулки скольжения и другие
детали, работающие в узлах трения.
Таблица 1. Объемы производства в России пресс-материалов
различного вида в 2007 г. (оценка «Инфомайн»)
Оценка производства пресс-материалов в России
В последние годы производство пресс-материалов
носит стабильный характер (рис. 1). Некоторый спад
(на 14,0 %) в 2005 г. связан не столько с изменением
спроса на пресс-материалы, сколько со структурными преобразованиями на основных предприятияхпроизводителях. В частности, этот спад был вызван
последствиями попыток рейдерских захватов на ОАО
«Тверьстеклопластик», сменой владельца в ОАО «Карболит», судебными разбирательствами в ООО ПО
«Токем» и ОАО «Уральская химическая компания».
Кроме того, имели место последствия высокого уровня
промышленной инфляции 2004 г. (21,5 %). В 2007 г.
вектор индекса производства сменился на положительный (см. рис. 1), однако объем выпуска (13 950 т)
составил пока только 80,3 % от уровня 2001 г. Анализ
Пресс-материалы
Объем
производства, т (%)
Пресс-материалы на основе
фенолформальдегидных смол,
в том числе:
– фенопласты
– стекловолокниты
11 700 (83,9)
10 500 (75,3)
1 200 (8,6)
Пресс-материалы на основе
полиэфирных смол (премиксы
и препреги)
1 850 (13,3)
Аминопласты
210 (1,5)
Прочие
190 (1,4)
Всего…
13 950 (100)
П р и м е ч а н и е. В скобках – доля от общего объема производства пресс-материалов.
20 000
т
18 000
3,6
6
%
4
2
16 000
-1,6
-1,0
-1,3
0
14 000
-2
12 000
-4
-6
13 950
14 327
16 718
16 935
17 098
8 000
17 380
10 000
-6,0
6 000
-8
-10
-14,3
-12
13 461
4 000
2 000
-14
0
-16
2001
2002
2003
Производство, т
2004
2005
2006
2007
Индекс роста, %
Рис. 1. Динамика и индекс роста (прирост в % по отношению к предыдущему году) производства пресс-материалов в России в
2001 – 2007 гг. (2007 г. – оценка) (источник: «Инфомайн» на основе данных ФСГС РФ)
6
2008/№ 10
тема номера: термореактивные полимерные материалы
100%
2,1
8,8
7,9
80%
3,0
3,7
12,0
11,5
8,8
8,2
76,2
76,4
2002
2003
1,5
4,5
2,7
1,5
11,3
13,0
13,3
8,2
8,5
8,6
77,6
75,5
74,6
75,3
2004
2005
2006
2007
10,9
9,4
60%
40%
81,2
20%
0%
2001
Фенопласты
Стекловолокниты
Полиэфирные пресс -материалы
Аминопласты
Рис. 2. Видовая структура производства пресс-материалов в России в 2001 – 2007 гг. (2007 г. – оценка)
(источник: «Инфомайн» на основе данных ФСГС РФ)
Таблица 2. Основные производители и объемы произведенных ими пресс-материалов* в период 2001 – 2007 гг.**, т
(источник: «Инфомайн» на основе данных ФСГС РФ)
Предприятие
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
6 213
6 257
7 000
Фенопласты
ОАО «Карболит» (Московская обл.)
9 984
9 493
7 911
8 186
ООО ПО «Токем» (Кемеровская обл.)
2 990
1 638
2 947
1 356
1 521
2 361
2 500
ОАО «Уральская химическая компания» (Свердловская обл.)
1 130
1 893
2 072
2 132
1 584
1 419
1 000
ООО «Техинвест» (Кемеровская обл.)
Итого…
–
–
–
1 293
1 499
–
–
14 104
13 024
12 930
12 967
10 817
10 037
10 500
Стекловолокниты (АГ-4, ДСВ, ГСП)
ООО «Ступинский завод стеклопластиков» (Московская обл.)
982
932
845
1 039
707
701
700
ОАО «Гамбит» (Красноярский край)
110
394
471
490
426
402
477
ГУП «Алексинский химический комбинат» (Тульская обл.)
193
98
14
18
24
27
19
ОАО «Уральская химическая компания»
91
82
62
29
15
13
–
1 376
1 506
1 392
1 576
1 172
1 143
1 200
1 509
1 701
1 800
Итого…
Пресс-материалы на основе полиэфирных смол (премиксы и препреги)
ОАО «Тверьстеклопластик» (Тверская обл.)
1 266
ООО «Ступинский завод стеклопластиков»
Итого…
1 895
1 830
1 482
262
156
119
333
103
51
50
1 528
2 051
1 949
1 815
1 612
1 752
1 850
177
122
149
150
132
144
170
–
–
–
45
52
–
–
Аминопласты
ОАО «Жилевский завод пластмасс» (Московская обл.)
ООО «Техинвест»
ООО ПО «Токем»
53
65
103
59
71
105
–
ОАО «Химпласт» (Новосибирская обл.)
142
330
378
–
386
120
40
Итого…
372
517
630
254
641
369
210
Всего…
17 380
17 098
16 935
16 718
14 327
13 461
13 950
* Данные по кремнепластам и имидопластам не приводятся ввиду малых объемов их производства и сложности их вычленения
в производственных показателях предприятий.
** 2007 г. – оценка.
8
2008/№ 10
тема номера: термореактивные полимерные материалы
доли выпускаемых фенопластов (рис. 2), преобладание
которых по сравнению с другими полуфабрикатами
остается традиционно значительным.
Основными производителями фенопластов являются
ОАО «Карболит» (67 % от объема производства в 2007 г.)
и ООО ПО «Токем» (24 %), пресс-материалов на основе
полиэфирных смол – ОАО «Тверьстеклопластик» (97 %),
стекловолокнитов – ООО «Ступинский завод стеклопластиков» (58,3 %) и ОАО «Гамбит» (39,7 %).
Основными производителями прочих прессматериалов являются ОАО «Жилевский завод пластмасс» (кремнепласты), ОАО «Институт пластмасс им.
Г. С. Петрова» (Москва) и ООО «Суперпласт» (Москва)
(имидопласты).
По оценке экспертов «Инфомайн», в объемах производства пресс-материалов существенных изменений
не ожидается. Прирост достигается увеличением выпуска пресс-материалов в ОАО «Тверьстеклопластик» и
ОАО «Гамбит». В ООО «Ступинский завод стеклопластиков» увеличение выпуска препрегов нивелируется
их внутренней переработкой в готовые изделия. Свертывание производства ожидается в ОАО «Уральская химическая компания» и ГУП «Алексинский химический
комбинат».
На экспорт направляется 10 – 13 % выпускаемых
пресс-материалов. Внутренние потребности в них
отечественными производителями обеспечиваются на
80 – 90 %. Вместе с тем существует ряд пресс-
2008/№ 10
материалов, которые в России не производятся или
выпускаются в недостаточных объемах. К таким материалам относятся стиролсодержащие премиксы,
ленточные пресс-материалы серии АГ-4С, фенольные
ДСВ. Не хватает фенопластов для потребителей Сибирского и Дальневосточного федеральных округов.
Производство пресс-материалов в России стимулируется федеральной целевой программой «Национальная
технологическая база» на 2007 – 2011 гг. (разд. «Разработка полимероматричных композитов и технологий создания на их основе многофункциональных, конструкционных материалов»), и в ближайшей перспективе в
их выпуске ожидается общий положительный тренд с
некоторым снижением выпуска в 2009 г.
В статье использованы материалы маркетингового
исследования ООО «Исследовательская группа “Инфомайн”»
«Обзор рынка прессовочных и формовочных материалов
в России» (август 2008 г.) www.infomine.ru
Production of moulding compounds in Russia
N. А. Petov
Due to its properties and high efficiency of their processing thermosetting moulding compounds have found wide application in electrical
engineering, automobile production, production of household appliances etc. Data on their production volumes and producers in Russia
for the period of 2001-2007 is presented.
9