Kompozitinės medžiagos komerciniais tikslais naudojamos jau daugiau nei 50 metų. Pradiniuose komercializavimo etapuose jos naudojamos tik aukštos klasės įrenginiuose, tokiuose kaip aviacijos ir kosmoso pramonė ir gynybos pramonė. Technologijoms tobulėjant, kompozicinės medžiagos pradedamos komercializuoti įvairiose galutinių vartotojų pramonės šakose, tokiose kaip sporto prekės, civilinė aviacija, automobilių pramonė, laivyba, civilinė inžinerija ir statyba. Iki šiol kompozicinių medžiagų (tiek žaliavų, tiek gamybos) kaina, palyginti su ankstesniais metais, gerokai sumažėjo, todėl jas galima plačiai naudoti vis daugiau pramonės šakų.
Kompozitinė medžiaga yra pluošto ir dervos mišinys tam tikru santykiu. Nors dervos matrica lemia galutinę kompozito formą, pluoštai veikia kaip armatūra, sustiprinanti kompozitinę detalę. Dervos ir pluošto santykis kinta priklausomai nuo detalės stiprumo ir standumo, kurio reikalauja 1 pakopos arba originalios įrangos gamintojas (OEM).
Pirminei laikančiajai konstrukcijai reikia didesnės pluoštų dalies, palyginti su dervos matrica, o antrinei struktūrai reikia tik ketvirtadalio pluoštų, esančių dervos matricoje. Tai taikoma daugumai pramonės šakų, dervos ir pluošto santykis priklauso nuo gamybos būdo.
Jūrinių jachtų pramonė tapo pagrindine pasaulinio kompozicinių medžiagų, įskaitant putplasčio šerdies medžiagas, vartojimo jėga. Tačiau ji taip pat patyrė nuosmukį, lėtėjant laivų statybai ir didėjant atsargoms. Šis paklausos sumažėjimas gali būti susijęs su vartotojų atsargumu, mažėjančia perkamąja galia ir ribotų išteklių perskirstymu pelningesnei ir pagrindinei verslo veiklai. Laivų statyklos taip pat pertvarko savo produktus ir verslo strategijas, kad sumažintų nuostolius. Šiuo laikotarpiu daugelis mažų laivų statyklų buvo priverstos pasitraukti arba būti įsigytos dėl apyvartinio kapitalo praradimo, negalėdamos palaikyti įprastos veiklos. Didelių jachtų (>35 pėdų) gamyba nukentėjo, o mažesni laivai (<24 pėdų) tapo gamybos pagrindiniu objektu.
Kodėl kompozicinės medžiagos?
Kompozitinės medžiagos laivų konstrukcijoje turi daug pranašumų, palyginti su metalu ir kitomis tradicinėmis medžiagomis, tokiomis kaip mediena. Palyginti su metalais, tokiais kaip plienas ar aliuminis, kompozicinės medžiagos gali sumažinti bendrą detalės svorį 30–40 procentų. Bendras svorio sumažinimas suteikia daugybę antrinių privalumų, tokių kaip mažesnės eksploatavimo išlaidos, mažesnis šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas ir didesnis degalų naudojimo efektyvumas. Kompozitinių medžiagų naudojimas taip pat dar labiau sumažina svorį, nes integruojant komponentus nereikia tvirtinimo detalių.
Kompozitai taip pat suteikia laivų statytojams didesnę projektavimo laisvę, nes leidžia kurti sudėtingų formų detales. Be to, kompozitinių komponentų gyvavimo ciklo sąnaudos yra gerokai mažesnės, palyginti su konkurencingomis medžiagomis, nes jų priežiūra yra mažesnė, o montavimo ir surinkimo išlaidos – dėl atsparumo korozijai ir ilgaamžiškumo. Nenuostabu, kad kompozitai vis labiau populiarėja tarp laivų originalios įrangos gamintojų ir pirmos pakopos tiekėjų.
Jūrų kompozitas
Nepaisant kompozicinių medžiagų trūkumų, daugelis laivų statyklų ir pirmos pakopos tiekėjų vis dar įsitikinę, kad jūrinėse jachtose bus naudojama daugiau kompozicinių medžiagų.
Nors tikimasi, kad didesniuose laivuose bus naudojamos pažangesnės kompozitinės medžiagos, tokios kaip anglies pluoštu armuotas plastikas (CFRP), mažesni laivai bus pagrindinis bendros jūrinių kompozitų paklausos variklis. Pavyzdžiui, daugelyje naujų jachtų ir katamaranų pažangios kompozicinės medžiagos, tokios kaip anglies pluoštas / epoksidinė derva ir poliuretano putos, naudojamos korpusams, kyliams, deniams, trancams, takelažams, pertvaroms, stringeriams ir stiebams gaminti. Tačiau šios superjachtos ar katamaranai sudaro nedidelę visos laivų paklausos dalį.
Nepaisant kompozicinių medžiagų trūkumų, daugelis laivų statyklų ir pirmos pakopos tiekėjų vis dar įsitikinę, kad jūrinėse jachtose bus naudojama daugiau kompozicinių medžiagų.
Nors tikimasi, kad didesniuose laivuose bus naudojamos pažangesnės kompozitinės medžiagos, tokios kaip anglies pluoštu armuotas plastikas (CFRP), mažesni laivai bus pagrindinis bendros jūrinių kompozitų paklausos variklis. Pavyzdžiui, daugelyje naujų jachtų ir katamaranų pažangios kompozicinės medžiagos, tokios kaip anglies pluoštas / epoksidinė derva ir poliuretano putos, naudojamos korpusams, kyliams, deniams, trancams, takelažams, pertvaroms, stringeriams ir stiebams gaminti. Tačiau šios superjachtos ar katamaranai sudaro nedidelę visos laivų paklausos dalį.
Bendra laivų paklausa apima motorines valtis (vidinius, pakabinamus ir su laivagalio varikliais), reaktyvines valtis, privačius vandens motociklus ir burines valtis (jachtas).
Kompozitų kainos kils, nes stiklo pluošto, termoreaktyviųjų ir termoplastinių dervų kainos kils kartu su naftos kainomis ir kitomis sąnaudomis. Tačiau tikimasi, kad anglies pluošto kainos artimiausiu metu sumažės dėl padidėjusių gamybos pajėgumų ir alternatyvių pirmtakų kūrimo. Tačiau bendras poveikis jūrinių kompozitų kainoms nebus didelis, nes anglies pluoštu armuoti plastikai sudaro tik nedidelę jūrinių kompozitų paklausos dalį.
Kita vertus, stiklo pluoštas vis dar yra pagrindinė jūrinių kompozitų pluošto medžiaga, o nesotieji poliesteriai ir vinilo esteriai yra pagrindinės polimerinės medžiagos. Polivinilchloridas (PVC) ir toliau užims didžiąją putplasčio šerdies rinkos dalį.
Remiantis statistika, stiklo pluoštu armuotos kompozicinės medžiagos (GFRP) sudaro daugiau nei 80 % visos jūrinių kompozicinių medžiagų paklausos, o putplasčio šerdies medžiagos – 15 %. Likusi dalis yra anglies pluoštu armuotas plastikas, kuris daugiausia naudojamas dideliuose laivuose ir svarbiose smūgio konstrukcijose nišinėse rinkose.
Augančioje jūrinių kompozitų rinkoje taip pat pastebima tendencija diegti naujas medžiagas ir technologijas. Jūrinių kompozitų tiekėjai pradėjo ieškoti inovacijų, pristatydami naujas biologines dervas, natūralius pluoštus, mažos emisijos poliesterius, žemo slėgio prepregus, šerdis ir austo stiklo pluošto medžiagas. Visa tai susiję su perdirbimo ir atsinaujinimo galimybių didinimu, stireno kiekio mažinimu ir apdorojamumo bei paviršiaus kokybės gerinimu.
Įrašo laikas: 2022 m. gegužės 5 d.
