|
|
|||||
|
Всего |
14287 |
18945 |
27577 |
5,8 |
7,8 |
Данные таблицы представим графически.
|
Рисунок 25 – Мировое потребление углеродных волокон
Предлагаемое решение. Данное мероприятие предусматривает организацию производства высококачественных углеродных волокон из полиакрилонитрила, обладающих наиболее низкой стоимостью среди аналогичных волокон в мире. Высокое качество углеродных волокон и низкая стоимость достигаются путем применения высокоэффективных технологических процессов, создания оборудования третьего поколения и использования в качестве исходного сырья, как специальных полиакрилонитрильных жгутов, так и текстильных жгутов высокой линейной плотности, содержащих до 320000 элементарных волокон.
Рассмотрим в следующей таблице преимущественные характеристики нового волокна.
Таблица 15 – Углеродное волокно на основе полиакрилонитрильного волокна
Показатель
Волокна, производимые в настоящее время
Новые волокна
Прочность элементарной нити, ГПа
Модуль упругости, ГПа
g = 3,5 – 4,0
Е = 250 – 300
g = 5,0 – 6,0
Е = 500 – 550
Приведенных данных достаточно для того, чтобы оценить неоспоримые преимущества созданных российскими учеными новых специальных волокон, но не выпускаемых в серийном производстве из-за отсутствия необходимого оборудования.
Прочность и модуль упругости более качественных углеродных волокон превосходит старые в 1,5 – 2 раза, а цена снижена. Диапазон их применения, как уже было отмечено ранее, простирается от ракет до перевязочных материалов и лекарственных препаратов.
Целью работы является создание непрерывной линии для изготовления высокопрочных высокомодульных углеродных волокон производительностью 25 тонн в год.
Технология основана на переработке полиакрилонитрильных (ПАН) волокон в виде жгутов различной линейной плотности, содержащих от 3000 до 320000 элементарных волокон, исходные ПАН-жгуты подвергаются термостабилизации в интервале 190-270°С и графитации в интервале 1800-2600°С в защитной среде инертного газа.
Новое нестандартное оборудование в виде непрерывной линии включает в себя печи окисления, карбонизации и графитации с регулированием всех технологических параметров. Составной частью технологической линии является оборудование для обезвреживания выделяющихся ядовитых летучих веществ.
Сравнение новой технологии с зарубежными аналогами невозможно, так как способы и оборудование для производства углеродных волокон являются секретом зарубежных фирм.
Характеристика продукции. Продукцией линии являются углеродные волокна широкого ассортимента и многофункционального назначения.
- Углеродное волокно типа Вулон М в виде непрерывных жгутов линейной плотности 26500 текс с плотностью волокна не менее 1,95 г/куб.см и динами-ческим модулем упругости не менее 400 ГПа, аналогом является волокно марки Т50 (США).
- Углеродное супервысокомодульное волокно в виде непрерывных жгутов марки Вулон с модулем упругости 560 ГПа, аналогом является волокно марки 60 J (Япония).
- Углеродное высокопрочное волокно в виде непрерывных жгутов марки Ровилон с прочностью при разрыве 3,8 ГПа, аналогом является волокно марки Т300 (США, Япония).
- Углеродное волокно в виде непрерывных жгутов высокой линейной плотности со средним уровнем физико-механических свойств условной марки УВ-25: прочность при разрыве 1-1,4 ГПа, аналогом является волокно марки R-25 (Англия).
- Супервысокопрочное углеродное волокно в виде непрерывных жгутов типа Ровилон А с прочностью 5,8 ГПа при модуле упругости 220 ГПа, аналогом является волокно марки Т800 (Япония).
Углеродные волокна марок Вулон, Ровилон, Вулон М, Ровилон А в России и странах СНГ не выпускаются.
Преимуществом линии является возможность производства высоко-качественных конструкционных углеродных материалов в виде тонких жгутиков, содержащих 12000 элементарных волокон, и углеродных жгутов общего технического назначения высокой линейной плотности, содержащих от 40000 до 160000 элементарных волокон.
Сырьевая база. Темпы развития производства углеродных волокон во многом зависят от выбора исходного сырья. Углеродные волокна наследуют структуру исходного полиакрилонитрильного волокна. Поэтому для особо высоко-качественных углеродных волокон с прочностью 3,5-7,0 ГПа или модулем свыше 500 ГПа требуется специальное полиакрилонитрильное волокно.
Результаты исследований показывают, что из этого сырья могут быть получены углеродные волокна с модулем упругости не менее 400 ГПа и плотностью не менее 2,0 г/куб.см. Такого типа углеродные волокна пригодны для изготовления углерод-углеродных материалов фрикционного назначения и др.
ПАН-жгуты высокой линейной плотности выпускаются в Беларуси на Ново-Полоцком химическом комбинате. Кроме того, в 2000 году возобновлено производство жгута "Нитрон" в г. Саратове в бывшем ПО "НИТРОН". Этот же комбинат в 2000 году возобновил изготовление специальных ПАН-линий линейной плотности 850 и 425 текс. Годовая потребность в ПАН-волокнах составляет не более 70 тонн на одну линию ЛУВ-25.
Конкуренция на внутреннем и внешнем рынках. Наиболее крупной организацией по производству углеродных волокон из полиакрилонитрила в России является Челябинский электродный завод, который выпускает супер-высокомодульные волокна марки ВМН-4М с модулем упругости 560 ГПа и прочностью 2 ГПа. По имеющимся данным отпускная цена составляет не менее 120-150 долларов за килограмм. Волокна Челябинского электродного завода не конкурентоспособны на мировом рынке, а внутри России используются частично. Созданные мощности в Челябинске (150 тонн в год) по существу не используются из-за низкого уровня свойств углеродных волокон и высокой стоимости.
На мировом рынке углеродных волокон преобладают в основном 7-8 фирм, хотя производят углеродные волокна более 30 фирм. Наиболее крупными являются Фортофил, Амоко (США) - более 6000 тонн в год, Торейка (Япония) - более 2500 тонн в год и др. Стоимость высокопрочных углеродных волокон типа Т300 с прочностью 3,6 ГПа составляет не более 20 долларов за килограмм, а высокомодульных углеродных волокон типа Т50 с модулем упругости 400 ГПа - не менее 40 долларов за килограмм. На самом деле по отдельным сообщениям фирм и специалистов стоимость углеродного волокна типа Т300 может быть и 30 долларов за килограмм, а высокомодульного - не менее 50 долларов за килограмм. Наиболее дорогими являются высокомодульные углеродные волокна.
Продукция, которая должна быть получена с линии ЛУВ-25, по свойствам является конкурентоспособной и в настоящее время в России не производится. Эта продукция имеет зарубежные аналоги. Но ее отличительной особенностью является возможность снижения издержек производства, то есть себестоимости. Новая определяемая в проекте технология и оборудование третьего поколения линии ЛУВ-25 рассчитаны на существенное снижение в производстве расходов на электроэнергию, заработную плату и исходное сырье.
Потребность в углеродных волокнах. Начиная с 1985 года, в России производство углеродных волокон конструкционного назначения уменьшилось по объему и не улучшилось по качеству. В тоже время потребность в высококачественных углеродных волокнах атомной промышленности, авиастроения, ракетно-космической техники, противоракетного оружия или не удовлетворяется, или предлагается использовать недостаточно качественный материал. Особенно отрицательно влияет на развитие конструкционных углеродных волокон отсутствие в России супервысокопрочных углеродных волокон с прочностью не менее 6-7 ГПа и супервысокомодульных углеродных волокон с модулем упругости не менее 5,6-6 ГПа при прочности не менее 4,0 ГПа.
В настоящее время потребность одного НИИГрафита в высокомодульных высокопрочных волокнах типа Вулон, ВПР-19С, Ровилон составляет не менее 190 тонн в год, что уже гарантирует сбыт волокон с линии.
Кроме специальных областей техники углеродные высокомодульные волокна необходимы для изготовления из углерод-углеродных материалов тормозных фрикционных дисков для самолетов всех современных типов, различной конструкционной теплоизоляции для высокотемпературных печей, то есть для тех областей, где стоимость имеет первостепенное значение.
Ориентировочная потенциальная потребность в высококачественных углеродных волокнах находится в России на уровне нескольких сотен тонн в год.
План маркетинга: предприятие планирует осваивать внутренний рынок, учитывая, что в России данный вид продукции еще не освоен, а импортные пользуются хорошим спросом. Но как уже было отмечено выше, цена продукции будет ниже цен мировых конкурентов на 15-20 %, что достигается более низкой себестоимостью продукции. Поэтому планируется освоить внутренний рынок и заполнить производственные мощности линии на 100 %. Предполагается, что данный вид продукции будет относиться к категории «Звезда» (приносящей максимальную прибыль и способствующей экономическому росту предприятия) и спрос на него будет абсолютно эластичным, поскольку аналогов данного продукта на российском рынке нет.
Для организации производства в целом необходимо осуществить:
- подготовку производственного помещения (ЦФТ – 1);
- обучение персонала;
- закупку и ввод в действие линии ЛУВ-25 по производству высококачественных конструкционных углеродных материалов;
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.