Rynek kompozytów będzie wzrastał

• Strona główna
• Artykuły
• Rynek kompozytów będzie wzrastał

2013-07-25

Sektor kompozytów mimo stosunkowo wysokich wymagań technologicznych wykazuje olbrzymi potencjał rozwoju, m.in. dzięki coraz większemu zastosowaniu tych materiałów w przemyśle i życiu codziennym. Za sprawą tak szerokiej akceptacji rynek kompozytów nie odczuł w istotny sposób trudnej sytuacji ekonomicznej panującej aktualnie na świecie.

Szeroki wybór kompozytów
Materiały kompozytowe są tworzywami o strukturze niejednorodnej – składają się z osnowy i umieszczonego w niej drugiego składnika (tzw. zbrojenia) o znacznie lepszych właściwościach mechanicznych. Kompozyty stanowią kombinację co najmniej dwóch komponentów, które zwykle różnią się rodzajem lub składem chemicznym w skali makroskopowej. Takie połączenie umożliwia otrzymanie właściwości, które oddzielnie nie mogą być uzyskane przez żaden z występujących w kompozycie składników. W zależności od jakości charakteryzują się stosunkowo wysoką wytrzymałością mechaniczną, termiczną i odpornością na substancje chemiczne i biologiczne. Jednocześnie należy wspomnieć, że materiały kompozytowe są tworzywami trudnopalnymi. Taki materiał jest też w zasadzie niezniszczalny.

Ponadto umożliwiają świadome kształtowanie żądanych właściwości i to w stopniu niedostępnym w przypadku metali, ceramiki oraz polimerów. Spośród wszelkich dostępnych na polskim rynku materiałów kompozytowych dużą popularnością cieszą się kompozyty polimerowe wzmacniane włóknami szklanymi lub węglowymi, jak również włóknami naturalnymi, m.in. lnianymi, z konopi, juty oraz drzewnymi.

Dostępne są także nieco droższe od kompozytów wzmacnianych włóknami szklanymi kompozyty wzmacniane włóknami bazaltowymi. Włókna naturalne - lniane, z konopii, juty i drewna - są nie tylko tańsze, ale dysponują również zdecydowanie mniejszą wytrzymałością. Jednakże w odróżnieniu od wyrobów z włókna szklanego nie tworzą one ostrych krawędzi oraz toksycznego pyłu, co w przypadku wielu wyrobów jest bardzo istotne.

Dodatkowo z grona dostępnych na rynku wyszczególnić można te mniej popularne kompozyty z cząstkami: agregatowe (wielkość powyżej 1 μm) i dyspersyjne (średni wymiar wynosi od 0,01 μm do 0,1 μm), jak również kompozyty strukturalne, takie jak laminaty oraz kompozyty wielowarstwowe. Również kompozyty z drewna i polimeru, charakteryzujące się interesującymi właściwościami konstrukcyjnymi i użytkowymi, zyskują coraz większe zainteresowanie ze strony przemysłu.

Dynamiczny rozwój całego rynku materiałów kompozytowych jest przede wszystkim związany z koniecznością stosowania nie tylko innowacyjnych, lekkich i zaawansowanych technologicznie rozwiązań konstrukcyjnych, ale również materiałów spełniających wysokie wymagania związane z wytrzymałością i eksploatacją. Dodatkowe kryteria, coraz częściej brane pod uwagę przy wyborze materiału, związane są z oddziaływaniem takiego materiału na środowisko naturalne oraz stosunkowo łatwym przetwarzaniem – recyklingiem.

Równocześnie produkty kompozytowe stanowią atrakcyjną alternatywę dla produktów wykonanych ze stali, która charakteryzuje się dużą wytrzymałością, ale jednocześnie wysoką przewodnością cieplną. W Europie szczególnie duże zainteresowanie materiałami kompozytowymi obserwuje się w budowie środków transportu, zarówno naziemnego, jak i powietrznego. Jest to podyktowane koniecznością zmniejszenia zużycia paliwa, poprawą ogólnych osiągów pojazdów oraz koniecznością sprostania coraz bardziej restrykcyjnym normom z zakresu ochrony środowiska naturalnego.

Metody wytwarzania materiałów kompozytowych
W Polsce do najważniejszych stosowanych obecnie technik wytwarzania kompozytów polimerowych należy m.in. metoda wtrysku oraz laminowania ręcznego (ang. hand lay-up). Inną metodą wykorzystywaną do wykonywania wyrobów o zamkniętym kształcie jest metoda prasowania – jedna z najbardziej wydajnych i wysoko zmechanizowanych metod wytwarzania – oraz szeroko stosowana metoda RTM (ang. Resin Transfer Moulding). Szczególne miejsce wśród technik wytwarzania materiałów kompozytowych zajmuje też metoda przeciągania (tzw. pultruzji) oraz metoda nawijania (ang. Filament Winding). Przewiduje się, że rodzimy rynek elementów wytwarzanych w procesie pultruzji i stosowanych głównie w budownictwie osiągnie w kolejnych pięciu latach największy wzrost w gronie wymienionych.

Wyroby produkowane z użyciem wymienionych technik posiadają wysoką zawartość włókna wzmacniającego (rzędu 70%, a w niektórych specjalnych wyrobach nawet 90%), a jego ułożenie jest uporządkowane. Dlatego też są to wyroby o bardzo wysokiej wytrzymałości, która ma kierunkowy charakter i daje się programować.

Polski rynek kompozytów
Analizując sytuację na światowym rynku materiałów kompozytowych, warto wspomnieć, że w zestawieniu z tradycyjnymi materiałami, takimi jak aluminium czy stal, materiały kompozytowe jeszcze w 2009 r. stanowiły 5,5% całej produkcji. W kolejnych latach nadeszła dla nich hossa i w 2012 r. ich udział w rynku zwiększył się do poziomu 16%. Przy czym, pod względem produkcji materiałów kompozytowych, rynek europejski stanowi blisko 26% rynku globalnego.

Najbardziej dynamiczny wzrost obserwuje się aktualnie w Chinach, Indiach i Brazylii, a dopiero w dalszej kolejności w Ameryce Północnej i Europie. Szacuje się, że w 2012 r. produkcja materiałów kompozytowych w Europie wynosiła 1,096 mln ton, z czego blisko 16% zostało wyprodukowane w Europie Centralnej i Wschodniej. Polska stanowi ponad 30% tego rynku, czyli przypada na nią blisko 53 tys. ton wyprodukowanych kompozytów. Jednocześnie obserwuje się całkowity wzrost produkcji o blisko 14,6% w stosunku do 2011 r.

Ocenia się, że w naszym kraju funkcjonuje 490-550 małych, średnich i dużych przedsiębiorstw, które zajmują się produkcją materiałów kompozytowych. Powstające nad Wisłą kompozyty są stosowane zwłaszcza w sektorze samochodowym (m.in. do produkcji elementów nadwozi ciężarówek, autobusów, samochodów osobowych, zderzaków, masek czy przyczep kempingowych) oraz w sektorze budowlanym. Warto też wspomnieć, że Polska ma znaczący wkład w produkcję jednostek pływających z kompozytów. W 2009 r. wyeksportowała ponad 10 tys. sztuk jachtów i łodzi. Również w branży energii wiatrowej obserwuje się znaczący wzrost wykorzystania materiałów kompozytowych. Służą one m.in. do produkcji łopat do turbin.

Główne trendy rozwojowe materiałów kompozytowych związane są z chęcią uzyskania wysokowytrzymałych i wysokomodułowanych konstrukcji przy jak najmniejszym ciężarze właściwym. Przykładowo, w najnowocześniejszych konstrukcjach samolotowych udział kompozytów to blisko 30% i planuje się, że w przeciągu kolejnych 30 lat wzrośnie on nawet do poziomu 60%. Równocześnie coraz większe znaczenie ma wykorzystanie materiałów kompozytowych w przemyśle samochodowym, lotnictwie, infrastrukturze i budownictwie w celu zastąpienia stali, aluminium oraz betonu.

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 3/2013 "CHEMII I BIZNESU". ZAPRASZAMY.

tworzywa sztuczneprzemysł chemicznykompozytyFrost&Sullivan