Айзенштейн Э.М. http://vestkhimprom.ru Tue, 19 Mar 2024 11:26:24 +0000 Joomla! - Open Source Content Management ru-ru ПЕРСПЕКТИВЫ МИРОВОГО РЫНКА ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ http://vestkhimprom.ru/posts/perspektivy-mirovogo-rynka-voloknistykh-materialov http://vestkhimprom.ru/posts/perspektivy-mirovogo-rynka-voloknistykh-materialov ПЕРСПЕКТИВЫ МИРОВОГО РЫНКА ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Сложная эпидемиологическая и политическая обстановка в последние годы на планете Земля несколько притупила внимание к выпуску важной промышленной продукции, в частности, к мировому рынку волокнистых материалов, включая натуральные и химические волокна. С помощью данных, презентованных в июле т.г. в специальном издании текстильного отделения компании Oerlicon/Barmag (г. Ремшайд, Германия), и данных других авторитетных источников, а также профессиональных представлений автора настоящей статьи, постараемся в меру возможностей восполнить этот пробел. Согласно табл. 1, общий уровень производства всех известных видов волокон в мире достиг в 2021 г. 128 млн т, превысив итоги предыдущего года на 3,5%. Это в первую очередь связано с очередным подъемом…
]]>
data@niitekhim.com (Айзенштейн Э.М.) Статьи бесплатные Thu, 20 Jul 2023 11:33:56 +0000
Химические волокна в 2017 г. на мировом рынке http://vestkhimprom.ru/posts/khimicheskie-volokna-v-2017-g-na-mirovom-rynke http://vestkhimprom.ru/posts/khimicheskie-volokna-v-2017-g-na-mirovom-rynke Химические волокна в 2017 г. на мировом рынке
Вначале считаем своим долгом восполнить некоторый пробел в нашем прошлогоднем обзоре [1], дополнив его появившейся позже более детальной информацией о мировом производстве химических волокон в 2016 г. Таблицы 1–4 позволяют это сделать. Из последних сообщений FiberOrganon [2] вырисовывается несколько пессимистичная картина: темпы роста производства химических волокон в мире, начиная с 2012 г., постепенно падают – от 6,1 до 2,8% в 2016 г., когда объем их выпуска вырос на 1,9 млн т – до 70,5 млн т в целом. В этом же году мировое производство всех видов текстильных волокон, согласно табл. 1, увеличилось по сравнению с предыдущим годом всего на 1,6…

В региональном отношении доминирует Азия (табл. 2), на долю которой в 2016 г. приходилось 88,5% от мирового производства химических волокон, в том числе 64,9% – на Китай, 8,2% – на Индию, 3,0% – на Тайвань, 2,9% – на Индонезию и 2,5% – на Южную Корею [3]. Доля США в мировом балансе – 3,5%, остального американского континента – 1,6%, Западной Европы – 3,1% и Турции – 2,2%. В одних странах выпуск волокон по сравнению с 2015 г. упал (в %): Индонезия (9,3), Япония (4,1), Латинская Америка (3,9), Тайвань (3,0) и Южная Корея (1,4), а в других, наоборот, возрос: Индия (5,3), Китай (3,9), Вьетнам (13,1) и в Восточной Европе (8,0). В США и Западной Европе он оставался практически стабильным.

По видам волокон доминирующее положение (см. табл. 2) сохраняют полиэфирные (ПЭФ) волокна, на вторую позицию выдвинулись полиолефиновые (ПО), преимущественно полипропиленовые (ПП), оттеснив некогда самые популярные – полиамидные (ПА), далее – полиакрилонитрильные (ПАН) и др., в основном синтетические, так называемые «малотоннажные» (спандекс, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые, арамидные, углеродные, политетрафторэтиленовые, полисульфоновые и т.д.). Среди целлюлозных (Целл.) преобладает вискозное штапельное волокно, производство которого увеличивают (а в России и СНГ закрыли последнее), в Индии (+8%), Китае (+3%), Японии (+3%), Западной Европе (+1%) и других странах. Ацетатные, главным образом текстильные нити, напоминают о себе немного в США, Японии, Восточной и Западной Европе.

Таблица 1. Мировое производство текстильных волокон в 2016 г.

 

Примечание:
1) исключая спанбонд, мелтблаун, пленки и ремни;
2) включая эластан/спандекс нити (в 2016 г. по оценке 680 тыс. т), арамидные, ПТФЭ и др.;
3) исключая ацетатный сигаретный жгутик и волокно (лиоцелл).

 

Таблица 2. Мировое производство химических волокон в 2016 г. по странам/регионам (тыс. т)

 

 Примечание:
1) исключая спанбонд, мелтблаун, пленки и ремни;
2) главным образом Пакистан, Малайзия, Вьетнам, Бангладеш;
3) главным образом Египет, Израиль, Саудовская Аравия, Южная Африка;
4) исключая лиоцелл (мировая мощность около 245 тыс. т);
5) включая медноаммиачную нить;
6) текстильная нить (исключая ацетатный сигаретный жгутик).

 

Судя по данным табл. 3, мощности производства химволокон медленно, но растут, а коэффициент их фактического использования достаточно высок, особенно для ПАН и Целл. штапельных волокон, а для крупнотоннажных синтетических – несколько ниже. Конечно, нельзя пройти мимо достижений Китая в области химических волокон и текстиля – безусловного лидера в этой области, которая стала одним из главных драйверов резкого подъема экономики государства.

Таблица 3. Мощности производства химических волокон и степень их освоения в мире

 

Примечание:
1) исключая спанбонд, мелтблаун, пленки и ремни;
2) включая медноаммиачные нити;
3) текстильные нити (исключая ацетатный сигаретный жгутик).

Таблица 4 является как бы зеркалом развития волокнистых материалов в мире на примере Китая, где соблюдается примерно такой же баланс между производством и потреблением отдельных видов химических волокон: подавляющий приоритет ПЭФ (около 70%), прогрессивные тенденции ПП и Целл., стабильное положение ПА и ПАН, активный интерес к «малотоннажным», в первую очередь к высокоэластичным нитям спандекс, высокотермостойким и высокомодульным арамидным и углеродным волокнам, нетканым и композиционным материалам и многим другим [2].

После долгого периода медленного снижения темпов роста производства текстильных волокон в мире (отмеченного нами выше с 2012 по 2016 г.) в 2017 г. произошел их существенный прирост, равный 5% относительно предыдущего года и достигнув 103 млн т, при этом выпуск хлопка впервые за семь лет вырос на 11% – до 26 млн т, производство химических волокон – на 4% – до 72 млн т, других натуральных волокон – до 6 млн т (практически на прежнем уровне). В ежегоднике [4] упоминаются также волокна из биополимеров, занимающих заметную нишу на мировом рынке благодаря растущему спросу на жизнедеятельные и биоразлагаемые продукты.

Таблица 4. Производство химических волокон в Китае в 2016 г.

 

Из рис. 1 видно, что динамика роста мирового потребления волокон изменилась более чем в два раза с 2000-го по 2017 г. в основном благодаря синтетическим (от 30 до 64 млн т) и целлюлозным (от 3,5 до 8 млн т) волокнам, при практически неизменном уровне натуральных (около 30 млн т). Таким образом, доля синтетических волокон в общем балансе текстильного сырья составляет сегодня около 62%, целлюлозных – 8% и натуральных – 30% [5]. Среди химических волокон (рис. 2) явно преобладают полиэфирные, на долю которых приходится ¾ мирового рынка, за ними с большим отрывом следуют (в %): целлюлозные – 9, полиамидные  – 8, полипропиленовые – 4, полиакрилонитрильные – 2, другие волокна – 2. Для названных видов волокон отмечен подъем в 2017 г., за исключением ПАН, производство которого на протяжении последних шести лет продолжало снижаться.

Рис. 1. Мировое потребление всех видов волокон

 

Наибольший прирост в прошедшем году, в первую очередь благодаря Китаю, наблюдается у ПА волокон, преимущественно из полимера ПА-6 (типа капрон), поскольку для ПА-66 (типа найлон) возникли проблемы с исходным сырьем, в частности с адипонитрилом (АДН) поэтому некоторые компании перешли на выпуск ПА-6. Однако в период 2019–2021 гг. на четырех крупных заводах США и Франции запланировано строительство новых мощностей АДН. Мировое производство ПЭФ комплексных нитей текстильного, технического (включая шинный корд) и коврового ассортимента расширилось в 2017 г. в среднем на 5%, а ПЭФ штапельное волокно и жгут показали довольно умеренный рост – на 2% по сравнению с предыдущим годом. В начале 2017 г. итальянская фирма Sinterama выпустила три вида объемной пряжи из 100%-ного полиэтилентерефталата (ПЭТ), обладающих меланжевыми цветовыми эффектами и лучшими эксплуатационными характеристиками (по сравнению с ПЭФ нитями, получаемыми по технологии ложного кручения или пневмотекстурирования), что позволило разработать широкую гамму готовой продукции. ПЭФ технические и кордные нити, начиная с 2005 г., постепенно наращивают свое преимущество перед аналогичным ассортиментом нитей из ПА-6 и ПА-66 в силу лучших эксплуатационных и экономических показателей [13]. К 2020 г., считает PCI Wood Mackenzie, потребление ПЭФ волокон достигнет около 60 млн т, т.е. более чем в два раза превысит нынешнее потребление хлопка, который к тому времени останется ведущим сырьем среди штапельных волокон других видов [7].

Рис. 2. Мировой рынок химических волокон по видам

Объемы выпуска волокон целлюлозного происхождения дали прирост 3%, несмотря на продолжающийся уже четыре года спад производства ацетатного жгутика из-за снижения спроса на сигареты. А фирма Kelheim Fibers (Германия) 9 апреля 2018 г. произвела четырехмиллионную тонну вискозного волокна. «Юбилейная» тонна с уникальными свойствами была предназначена для изготовления гигиенических тампонов. В соответствии с прогнозами [7] Global Market Insights (Индия), к 2024 г. ожидается непрерывный подъем рынка гидратцеллюлозных экологически безопасных и жизнекомфортных волокон типа лиоцелл, применяемых в основном для пошива одежды. Объем этого рынка в 2016 г. исчислялся 448 500 т на сумму 894,2 млн долл., а к 2024 г. будет 817 800 т на сумму 1 667,5 млн долл. Высоких достижений в 2017 г. здесь добилась Lenzing Group (Австрия), выручка которой выросла на 5,9% – с 2,13  до 2,26 млрд долл., главным образом за счет роста цен на отбеленное волокно и улучшения ассортимента продукции [5]. Чистая прибыль за год составила 281,7 млн евро, что на 23% выше уровня предыдущего года. Деятельность компании в секторе волокон в 2017 г. была направлена на дальнейшую оптимизацию производственных процессов в части увеличения производительности и создания новых линий, расширения присутствия Lenzing Group на рынках Азии и Турции. Общий объем продаж волокнистых материалов составил 1, 96 млрд евро, из которых 70% приходится на текстильные волокна (торговая марка Tencel) и 30% – на нетканые материалы (HM), в том числе по регионам (в %): Северная Азия – 37, остальная Азия, Ближний Восток и Африка – 36, Европа и Америка – 27. Объем продаж волокон упал в 2017 г. на 3,7% – до 942 тыс. т, при этом доля специальных волокон (Tencel Modal) составила 41,9%, стандартных Tencel снизилась до 44,5%, по остальной продукции выросла с 11,0 до 13,6%. Lenzing/Austria достигла еще одной важной вехи в своем инновационном наследии, разработав в промышленном масштабе новое волокно Tencel Refibra из отходов хлопка и древесины, тем самым способствуя повышению экологичности процесса и сокращению расходных норм дефицитного и дорогого натурального сырья. Зафиксирован также в 2017 г. устойчивый рост НМ, изготавливаемых фирмой Lenzing из волокна торговой марки Veocel Lyocell, благодаря особым свойствам которого (совместимость с кожей, стойкость к запаху и высокая гидроскопичность) оно становится незаменимым в виде НМ для изготовления гигиенических продуктов, салфеток, туалетной бумаги, лицевых масок и т.п. Высокотехнологичные волокна, к  которым  сегодня   относят эластичные (типа спандекс), арамидные, углеродные, керамические, полисульфоновые и др., в 2017 г. суммарно показали заметный рост – на 6% – до 1 млн т. К 2021 г. их ежегодный прирост вырастет до 8,9% и объем продаж – до 16,46 млрд долл. против 10,73 млрд  в 2016 г. [15]. Пуск новых мощностей по выпуску высокоэластичной нити лайкра, запланированный к середине 2018 г. в Китае [5], имеет существенную значимость для развития текстильной индустрии этой страны. По мере развития бикомпонентных волокон, делающих их универсальными благодаря сочетанию  свойств нескольких полимеров, совершенствуется оборудование для производства таких волокон более высокого качества. Так, фирма Oerlikon Barmag (Германия) разработала новое плавильно-формовочное устройство SP8xB, обеспечивающее очень точное поддержание рабочих температур для полимерных расплавов различной молекулярной массы или разного химического состава при формовании бикомпонентных волокон структуры «ядро-оболочка», «острова в море» и «бок о бок» [12].                  

Мировой рынок штапельных волокон (резаное и жгутовое), включая химические и натуральные (преимущественно хлопок), увеличился в 2017 г. на 2% – до 56 млн т. Любопытно, что повторилась ситуация 2001 г. – мировые темпы роста натуральных волокон оказались выше (3%), нежели целлюлозных и синтетических (2%). Производство штапельной продукции в Китае и Индии выросло на 4%, хотя и здесь опережающие темпы принадлежат хлопку [4]. Большинство экспортных поставок штапельных волокон ныне осуществляется из трех стран – Китая, Индии и США, доля которых в мировом экспорте этой продукции превышает 60%. Поставки из США только в 2017 г. возросли на 18% за счет резкого подъема сборов хлопка, в то время как прирост химических волокон там выглядел значительно скромнее (см. ниже).

Таблица 5. Динамика развития основных видов пряжи (млн т)

 

Мировой рынок всех видов комплексных нитей и штапельной пряжи из хлопка, шерсти и химических волокон вырос в 2017 г. на 4% – до 86 млн т, а химических комплексных нитей (иногда называемых почему-то филаментной пряжей) на 5%, доведя свою долю в общем балансе пряж до 54%. При этом выпуск штапельной (прядильной) пряжи поднялся на 3% – до 40 млн т. Китай еще больше укрепил свои позиции после прироста на 6% производства комплексных нитей и тем самым заняв в этой области ¾ мирового рынка. Далее здесь, придерживаясь также высоких темпов, идет Индия, на третьем месте США, но с более медленной скоростью. Штапельная пряжа в Китае также набирала обороты, поскольку рыночные цены на хлопок стимулировали его использование внутри страны и импорт текстильной продукции. Это негативно сказалось на двух крупнейших производителях хлопчатобумажной пряжи – Индии и Пакистане, поскольку сократился их экспорт в Китай. В целом в мировом масштабе химические комплексные нити (филаментная пряжа), начиная с 2013 г. (табл. 5), опережает объемы производства штапельной пряжи и ее доля в 2017 г. составила 65% (см. данные в таблице).

Рис. 3. Производство нетканых материалов в Европе в 2017 г. (синие прямоугольники – весовое значение, желтая кривая – поверхностная плотность)

         Производство нетканых материалов (НМ) и волокнистых наполнителей в мире выросло на 6% – до 17 млн т, где наиболее высокие темпы принадлежат НМ, получаемым фильерным способом из расплавов полимеров (спанбонд, мелтблаун) и гидроструйным способом (Wetlaid). Объем выпуска непосредственно НМ (без волокон-наполнителей) в 2017 г. составил 10,1 млн т, или 269,8 млрд кв. м на сумму 42,3 млрд долл. [3]. К 2022 г. при ежегодных темпах роста более 6% эти цифры соответственно изменятся: 13,6 млн т, 382 млрд кв. м и 57,4 млрд долл. При этом в весовых единицах прирост в указанный период будет 6,2%, в кв. м – 7,2% и в денежных – 6,3% в год, что в целом отражает сложившиеся тенденции развития НМ в ряде стран Азии, например в Китае, Южной Америки (Бразилия) и Европы. НМ для технических нужд в 2017 г. в мире было выпущено 4,7 млн т, или 68,9 млрд кв. м на сумму 20, 9 млрд долл., а в 2022 г. эти цифры станут существенно выше: 6,8 млн т, или 98,7 млрд кв. м, 29,2 млрд долл. соответственно при среднем ежегодном приросте упомянутых показателей 7,5%. НМ для гигиенических целей к 2022 г. прогнозируются в объеме 6,22 млн т, в том числе 3,16 млн т в их составе приходится на полимерные суперабсорбенты [3]. В Европе в 2017 г. производство НМ, по данным международной ассоциации EDANA (Брюссель), увеличилось на 4,3% и достигло 2,544 млн т с оборотом около 7,87 млрд евро (+5,6%), в том числе на ЕС падает около 2 млн т (рис. 3). Наибольший прогресс в этой области – в Турции, Великобритании, Чехии и России, где рост превысил 9%. Франция и страны Бенилюкса, наоборот, снижают здесь обороты. Из способов получения НМ высокими темпами в Европейском регионе развивается влажный метод укладки волокна (Wetlaid), на долю которого приходится 9%. Значительный рост в 2017 г. на этом континенте показывают НМ, получаемые фильерным формованием из расплавов полимеров, преимущественно ПП и ПЭТ (спанбонд, мелтблаун): на 4,2% в т и 4,3% в кв. м. В итоге этот материал при средней поверхностной плотности 410 г/кв. м занимает лидирующее место на европейском рынке: 41% по весу и 65% по метражу (48,4 млрд кв. м). Активно укрепляет свои рыночные позиции компания Oerlikon Neumag (Германия), одна из ведущих компаний по изготовлению современного оборудования для производства НМ, отдавая при этом предпочтение выпуску комплектных линий для получения НМ расплавно-выдувным способом (мелтблаун), выпуск которых в 2017 г. вырос на 6% и стабильно сохранится в будущем. Благодаря формованию на этом оборудовании сверхтонкого (до нескольких граммов на кв. м) мелтблауна, равномерного по толщине в продольном и поперечном направлении (при рабочей ширине 1,6 м), стало возможным использование такого материала в качестве высокоэффективных фильтров для различных сред – начиная от фильтрации воздуха (эффективности 99,997%) до сложной фильтрации крови [11].

Региональное распределение производства химических волокон в мире иллюстрировано рис. 5, где вслед за безоговорочно лидирующим Китаем (68%) идут Индия (8%), США (4%), Тайвань (3%), Индонезия (2%), остальные страны  – 15% [5]. Первые три страны достигли своей доли на рынке до 80%, при этом Китай и Индия в 2017 г. подняли производство более чем на 5%, в то время как вклад США ограничился лишь 1%. Азиатские производители смогли расширить свои экспортные поставки химволокон на 4% и тем самым охватили 88% мирового рынка текстиля. Европейский вклад здесь увеличился на 2%, имея долю рынка 6%, в то время как стагнация американского производства химволокон снизила его долю на этом рынке до 5%. В целом в мире, включая 30 ведущих топ-стран и Европейский союз (ЕС) в качестве отдельного статистического региона, экспорт текстилем и одеждой вырос в 2017 г. на 3% – до 606 млрд долл., а импорт увеличился на 4% – до 479 млрд. Китайский экспорт вновь поднялся на 2% – до 267 млрд долл. (согласно [6], эта цифра – более чем вся доходная часть бюджета России на 2018 г. и плановый период 2019–2020 гг.), в Бангладеш – на 3% –до 32 млрд долл., во Вьетнаме – на 10% – до 31 млрд долл. Самый впечатляющий скачок, но со значительно низкого исходного уровня, произошел в Мьянме (ранее Бирма), где экспорт вырос на 42% – до 3 млрд долл. по сравнению с предыдущими восемью годами, когда он был практически на нулевом уровне.       

Рис. 4. Мировой рынок химических волокон в 2017 г. по регионам-изготовителям (в %)

 

За восемь месяцев 2017 г. поставки изготовителей синтетических волокон в США, как видно из табл. 6, увеличились на 2,4% – до 1,98 млн т, в том числе для внутреннего потребления до 1,93 млн т (+2,3%) и на экспорт 47 тыс. т (+3,0%). По-прежнему приоритет у производителей сохраняется за ПЭФ ковровым жгутиком, ПЭФ и ПП – штапельным волокном, а интерес к ПА продукции заметно падает [14].

Согласно последнему отчету Research and Markets (Ирландия) к 2025 г. мировой рынок защитной одежды, базирующийся в основном на арамидных волокнах, достигнет 7,78 млрд долл. при ежегодных темпах роста 3,4%, в том числе по огне- и жаростойкой и для химзащиты – 3,5%. Выпуск текстиля для работы с электрооборудованием в 2016 г. составлял 637 млн долл. и в дальнейшем прогнозируется его умеренный подъем. Рынок спецодежды в США в течение следующего десятилетия будет расти на 3,5% в год и к 2025 г. оценивается в 2,3 млн долл., а Азиатско-Тихоокеанский регион, на долю которого сегодня приходится около 20% этого рынка, по прогнозам, в ближайшие девять лет достигнет максимального уровня. В целом объем продукции технического текстиля в мире до 2022 г. будет прирастать в среднем на 5,9% ежегодно [5], достигнув суммарную сумму 220 млрд долл. (в 2017 г. он оценивался в 165 млрд долл.). При этом синтетические волокна, как сырье для этого сектора, останутся преобладающими, а лидирующие позиции по темпам роста сохранит Китай.

Таблица 6. Производство синтетических волокон в США в январе–августе 2017 г

 

Не углубляясь дальше в проблемы глобальной текстильной промышленности, вернемся к непосредственной теме настоящего сообщения. Правда, уточненные и более детальные цифры о мировом масштабе производства и потребления химических волокон к моменту подготовки данной статьи не были нам известны. Поэтому по крупнотоннажным волокнам ограничимся приведенными выше сведениями из последнего журнала Chem. Fibers Int. [5] и рассмотрим ниже несколько подробнее наиболее интересные достижения в области новых и специальных видов волокнистых материалов, большей частью относящихся пока к малотоннажной химии.

Неуклонно продолжает расти объем производства углеродных волокон (УВ) благодаря их выдающимся свойствам, требуемым для изготовления легких и прочных конструкций, прежде всего для ветроэнергетики, автомобиле-, самолето-, судо- и ракетостроения, и используемым главным образом в виде армирующей составляющей различных композиционных материалов (КМ) [7]. Например, для ветроэнергетических лопастей шириной до 180 м и мощности 8 МВт использование УВ является неотъемлемым условием для снижения веса и упрочнения конструкции. Львиная доля УВ производится фирмами Toray (включая Zoltec), SGL, Toho Tenax, Mitcubishi, Hexel и др. Растут производственные мощности в Китае. В последнее время все активнее вкладываются инвестиции в строительство мощностей по УВ и КМ на их основе, в том числе в Турции (Sisecam A.S.), США (PPG Industries, Hexel), Японии (Toray, Tejin и Mitsubishi Rayon), Германии (TU Dresden) и других странах. Пожалуй, основным препятствием для их дальнейшего развития являются значительные энергетические затраты в процессе получения и высокие цены на УВ. Поэтому технологические усовершенствования в производстве направлены на сокращение этих показателей. В частности, американские фирмы Litzler, Despatch, Harper и др. заменяют гигантские высокотемпературные печи на менее энергоемкие плазменные [7], утилизируют отработанные газы (на них приходится около 30% энергозатрат), увеличивают производительность линий, применяют более дешевое, чем ПАН, сырье для прекурсоров – лигнин, целлюлозу или полиэтилен (ПЭ). Из этих прекурсоров (чаще продуктов их химической модификации) получают УВ для КМ, применяемых при изготовлении деталей автомобилей, армирования бетона и строительных конструкций. Итальянскими учеными предложено [7] оригинальное и экономически оправданное технологическое решение – непрерывный двухстадийный процесс получения ПАН-прекурсора, включающий последовательные стадии полимеризации акрилонитрила (АН) в растворе диметилсульфоксида (ДМСО) и воды с последующим формованием в диметилацетамидную (ДМА) ванну [7]. Компания SGL Carbon SE (Германия) начала серийное производство УВ марки Sigrafil 50K, характеризуемое высоким модулем Юнга, делающим его идеальным для аэрокосмических целей, а также для напорных сосудов, приводных валов и т.д. В 2017 г. эта фирма увеличила выручку от продаж на 11,7% – до 860,1 млн евро. Компания Toho Tenax (Япония) разработала высокоударопрочный препрег из УВ, представляющий собой волокнистый лист (типа НМ), предварительно пропитанный матричной смолой и используемый в качестве промежуточного материала для армированных пластиков, облегченных при той же толщине и таких же механических свойствах примерно на 30%. Не всегда УВ из ПАН-прекурсора (как многие считают) лучше, чем из целлюлозного волокна. Так, американские ученые из университета Алабамы считают, что оптимальным вариантом для теплозащитного экрана и сопел твердотопливного ракетного двигателя является применение УВ, получаемых из КМ на основе карбонизированных вискозных нитей, обладающих минимальной теплопроводностью (скоростью передачи тепла при охлаждении) и тем самым обеспечивая медленное сжигание внутренней части сопла в полете, что позволяет избегать катастрофических последствий [9].

В аэрокосмической сфере на первый план постепенно выходят композиционные материалы (КМ), где металлическая или иная матрица армирована нитями из карбида кремния (SiC) типа Nextel (компания Maplewood, США), Nicalon (компания NGS Advanced Fibers, Япония). Непрерывные керамические нити используются для высокоэффективных композитов, там где первоочередным условием являются очень высокие показатели прочности, долговечности и теплостойкости. Ожидается, что в течение грядущего десятилетия их ежегодный прирост составит 27%. При использовании в КМ системы SiC/SiC при замене никелевых сплавов в реактивных двигателях достигается не только снижение веса (33%), но  более лучшая стабильность температуры ввиду исключения подачи холодного воздуха в горячую зону, что повышает производительность двигателя на 15% [7]. В целом здесь предстоит еще много сделать, ибо задач больше, нежели решений, и в первую очередь оптимизировать довольно сложные и затратоемкие вопросы выбора полиорганосилаксанового прекурсора и формования из него керамических волокон с заданными свойствами.

Намного проще обстоит дело с базальтовыми волокнами (БВ), которые ближе к натуральным, нежели химическим, и обладающими неисчерпаемой сырьевой базой (застывшая вулканическая лава) и неизмеримо меньшими затратами на технологию переработки, хотя в силу более скромных эксплуатационных показателей они главным образом пригодны для КМ гражданского назначения. Будучи близким по химическому составу к стекловолокну (наиболее распространенный армирующий компонент в КМ), БВ отличается от него химической устойчивостью к щелочам, кислотам и солям, окислению, радиации, более высокой прочностью на сжатие и сдвиг, а по температуростойкости (от –269 до +650°C) опережает даже волокна на основе ароматических полиамидов [7]. Будучи заметно легче и дешевле (1 кг базальтовой арматуры заменяет 9,6 кг стали) по сравнению с другими волокнами, БВ как армирующий элемент КМ применяется во многих областях, особенно там, где речь идет о замене дорогостоящих и редких металлов. На основе доступных базальтовых пород, помимо волокна, выпускаются НМ, сетки и другие ассортименты, обуславливая тем самым широкую сеть их применения. В частности, для улучшения механических свойств цемента его смешивают с резаным БВ, достигая повышения прочности на разрыв и изгиб, например портландцемента, в два–четыре раза. Армированные БВ полимерные композиты успешно используются в гео-композициях в качестве надежных дренажных устройств благодаря своей гидролитической устойчивости. Эффективно применение БВ в строительстве, преимущественно в качестве армирующего материала (фибровые стержни) для мостов, железобетона, неразрущающихся бетонных колонн, кабельных каналов, асфальтированных дорог, звукопоглощающих барьеров для автомагистралей, железных дорог, на многие другие, о чем мы не должны мечтать, а приступать немедленно к реализации этого крайне важного и довольно незатратного направления, тем более имея в стране богатые запасы базальтового сырья требуемого качества.

Постепенно мировое сообщество поворачивается к биополимерам и волокнам на их основе, например из полигидроксиалканатов и полилактида (PLA), синтезируемого из молочной кислоты [8]. Это, на наш взгляд, своеобразная подготовка к грядущему этапу в развитии волокнистого сырья, когда запасы нефти и газа будут исчерпаны, а запросы человечества к качеству и форме текстильных изделий неизбежно возрастут. Кроме того, важным является не только их биосовместимость с человеческим организмом, но и сравнительно легкая деградируемость отходов в природных условиях, заметно снижая экологическую нагрузку на растительный мир. Одни из последних цифр: с 2015 по 2016 г. мощности по биополимерам выросли на 4% – до 6,6 млн т, что равно 2% от мирового рынка всех полимеров, а к 2021 г. запланировано их довести до 8,5 млн т при ежегодных темпах прироста 4% (аналогично прогнозам по крупнотоннажному полимерному сырью). Сегодня большинство биополимеров употребляется для жесткой (бутылки и др.) и гибкой (пленки и др.) упаковки, благодаря в первую очередь биодеградируемым свойствам. А вот биобазовые строительные блоки (например, древесностружечные) к 2021 г. достигнут объема 3,5 млн т при ежегодном приросте, начиная с 2016 г., около 8%. Несмотря на то что полимолочная кислота (PLA) является одним из наиболее перспективных биодеградируемых полимеров, сочетающих ряд преимуществ (в частности, возобновляемое сырье, биоразложение отходов и др.), по свойствам волокон из нее занимает промежуточное положение между натуральными и синтетическими, уступая последним по теплостойкости и механическим характеристикам. Для улучшения этих показателей предложены методы химической и физической (структурирования) модификации PLA [10], позволяющие это волокно в виде интерьера использовать уже сегодня в автомобильном транспорте, где эффект поглощения CO2 из атмосферы чрезвычайно важен. То есть человечество все больше заглядывает в завтрашний день природного волокнистого сырья, не забывая о традиционных методах его химической модификации.

 

Литература

  1. Айзенштейн Э.М.//Химические волокна № 1, 2018,  с. 75–80.
  2. Fiber Organon, June 2017.
  3. Chem. Fibers Int., 2017, № 4, p. 195.
  4. The Fibers Year – 2018 GmbH, Speicher/Switzerland.
  5. Chem. Fibers Int., 2018, № 2, p. 8.
  6. ТАСС – Досье от 24.11.2017; http://tass.ru/info4679765.
  7. Chem. Fibers Int., 2018, № 1, p.1.
  8. Айзенштейн Э.М., Клепиков Д.Н.//Вестник химической промышленности № 5(92), 2016, с. 36–43.
  9. Man-Made Fiber Year Book, 2017, p. 52.
  10.  Chem. Fibers Int., 2017, № 3, p. 125.
  11.  Latinski M.//Fibers and Filaments, вып. 29.03.2018, p.19.
  12.  Fibers and Filaments, вып. 24.05.2016, p. 22.
  13.  Айзенштейн Э.М.//Вестник химической промышленности № 5(98), 2017, с. 28–33.
  14.  Fiber Organon, September 2017.
  15.  Chem. Fibers Int. № 2, 2017, p. 102.
]]>
data@niitekhim.com (Айзенштейн Э.М.) Статьи Wed, 19 Sep 2018 10:37:58 +0000
Мировое производство и потребление химических волокон в 2016 г. http://vestkhimprom.ru/posts/mirovoe-proizvodstvo-i-potreblenie-khimicheskikh-volokon-v-2016-g http://vestkhimprom.ru/posts/mirovoe-proizvodstvo-i-potreblenie-khimicheskikh-volokon-v-2016-g Мировое производство и потребление химических волокон в 2016 г.
2016 г. стал знаменательной вехой в истории глобального рынка текстильного сырья: впервые мировое производство вех видов волокнистых материалов превысило объем 100 млн т. По сравнению с предыдущим годом оно возросло на 3% и достигло 101,4 млн т, в первую очередь благодаря 8%-ному росту хлопковой промышленности после значительного спада ее в сезоне 2015–2016 гг. [1]. С учетом весомого вклада хлопка в анализируемый в настоящем сообщении текстильный баланс в дальнейшем изложении этому важнейшему виду сырья, помимо химических волокон, также будет уделено необходимое внимание. Химические волокна, включая штапельные и комплексные нити, сегодня занимают 70% мирового текстильного рынка (рис. 1), в том числе 64%…
]]>
data@niitekhim.com (Айзенштейн Э.М.) Статьи бесплатные Fri, 17 Nov 2017 11:36:54 +0000
Мировое и отечественное производство и потребление нетканых материалов http://vestkhimprom.ru/posts/mirovoe-i-otechestvennoe-proizvodstvo-i-potreblenie-netkanykh-materialov http://vestkhimprom.ru/posts/mirovoe-i-otechestvennoe-proizvodstvo-i-potreblenie-netkanykh-materialov Мировое и отечественное производство и потребление нетканых материалов
Автор, наблюдая за развитием индустрии нетканых материалов (НМ) в большей степени со стороны, как продуцент химических волокон, не ставит здесь дать целью исчерпывающий обзор по данной теме, а лишь попытается убедить читателя в превалирующей ныне роли НМ на рынке мирового текстильного сообщества. Можно без каких-либо допущений утверждать, что НМ по темпам роста производства, как в мире, так и в России (что будет показано ниже), не знают равных себе видов продукции бытового и технического назначения. Говоря о НМ, мы руководствуемся сравнительно недавно появившейся монографией отечественных авторов «Проектирование, производство и методы оценки качества нетканых материалов» [1]. Согласно [2] мировой спрос на НМ…
]]>
data@niitekhim.com (Айзенштейн Э.М.) Статьи бесплатные Mon, 18 Sep 2017 09:23:46 +0000