ООО «ТКТ» стремится сделать композитные изделия более доступными для промышленности, повысить степень автоматизации их производства и расширить сферы применения композитов. Для чего в качестве основной своей специализации выбрало разработку композитов на основе термопластичных матриц. В компании по запатентованной технологии изготавливают термопластичные препреги, из которых уже производят материалы и изделия со свойствами, сопоставимыми с зарубежными аналогами.
Термореактивные полимеры (эпоксидные, полиэфирные и так далее) после отверждения приобретают сшитую структуру и теряют способность плавиться без разложения. В то время как термопластичные (полиамиды (PA, ПА), полипропилен (PP, ПП), полифениленсульфид (PPS, ПФС), полиэфирэфиркетон (PEEK, ПЭЭК)) могут многократно подвергаться циклическому нагреву-охлаждению.
В последнее время заметно увеличение применения углепластиков в гражданских отраслях промышленности. И это неудивительно. Эксплуатационные характеристики углекомпозитов зачастую во много раз превосходят характеристики традиционно используемых материалов. Однако наиболее распространённое производство углепластиков с эпоксидной матрицей характеризуется длительностью и низкой степенью автоматизации (последнее возможно, но достаточно дорогостояще). А для широкого применения необходимо использовать более быстрые и более автоматизированные технологии, например те, по которым производят изделия из композитов с использованием термопластичных связующих материалов. Современные термопласты позволяют получать изделия для работы даже в экстремальных условиях — минусовых температурах, температурах свыше 200°С, в агрессивных средах. И не стоит забывать о возможности их вторичной переработки и использования.
Если подытожить, то разрабатываемые ООО «ТКТ» термопластичные композитные материалы (ТПКМ) позволяют:
- организовать серийное производство композитных изделий с минимальной стоимостью;
- использовать автоматизированные процессы производства, в том числе и 3D-печать;
- использовать композиты в экстремальных условиях, благодаря подбору соответствующих полимерных матриц;
- проводить вторичную переработку изделий, что позволяет экономить финансовые ресурсы и снижать стоимость жизненного цикла композитного изделия.
Компания «ТКТ» разработала линейку инновационных композитных материалов — полуфабрикатов, • доступных в различных формах под конкретные задачи заказчика с заданными свойствами. В настоящее время в компании выпускаются препреги на основе углеволокна и ПП, ПА6, ПФС, ПЭЭК. Ведется разработка по расширению линейки продукции, за счет использования комбинаций иных волокон и полимеров. Базовое содержание волокна в продуктах колеблется от 40 до 60%. Хранить их можно при комнатной температуре без ограничения срока годности.
На рисунке 1 представлен поперечный срез производимого в ООО «ТКТ» препрега, а в таблице 1 — основные свойства.
Ассортимент продукции компании представлен:
- однонаправленными термопластичными композитными лентами (рисунок 2), которые выпускаются на основе углеродного волокна и полиамидов, полифениленсульфидов, полиэфирэфиркетонов (последние — российского производства). Толщина лент составляет 0,14–0,2 мм, ширина — 3, 6,35, 12,7, 25,4 и 50,8 мм, длина в катушке — 100–1000 м. Данные ленты можно использовать при намотке и автоматической выкладке (ATL) изделий из композитов.
- консолидированными термопластичными композитными листами (рисунок 3), ориентация слоев наполнителя в которых может быть как базовой 0/90/-45/+45, так и любой другой — по запросу заказчика. Толщина листов — 0,5–5 мм, размер — до 500×500 мм. Листы могут быть армированы как угле-, так и стекловолокнами, а в качестве матрицы используются ПП, ПА6, ПФС, ПЭЭК. Данные листы перерабатываются в готовые изделия путем горячего прессования и/или сварки.
- термопластичным премиксом BMC (Bulk Molding Compound, рисунок 4), состоящим из отрезков ленты длиной от 10 до 70 мм и шириной 3–7 мм. Формовочный компаунд поставляется в мешках от 1 до 10 кг, перерабатывается с помощью горячего прессования и может быть изготовлен из угле- и/ или стекловолокон со связующими на основе ПП, ПА6, ПФС, ПЭЭК.
- Филаментом для 3D-печати, армированной непрерывным углеродным волокном (рисунок 5). Диаметр филамента может быть 0,4, 0,6 и 1,2 мм, а длина в бобине от 100 до 1000 м. Степень наполнения — 40–60%. Жилка производится из ПА6. Но в настоящее время также получены первые образцы, и ведутся работы по запуску производства филамента на основе ПФС и ПЭЭК.
- изделиями из термопластичных композитных материалов — под заказ (рисунок 6). Специалисты компании спроектируют и изготовят формы и оснастку, а также произведут с помощью горячего прессования, открытого формования и/или сварки на принадлежащем компании оборудовании необходимую заказчику партию изделий, размером до 500×500×200 мм. На рисунке 7 представлен углепластиковый кронштейн для мотоцикла, изготовленный ООО «ТКТ» под заказ. Благодаря переходу от использования композита на основе эпоксидной смолы к композиту на основе ПА6, удалось снизить стоимость и время изготовления партии изделий, сохранив при этом их низкий вес и прочность. Партия кронштейнов была изготовлена с помощью горячего прессования из однонаправленной термопластичной композитной ленты на основе углеволокна и ПА6.
Основные отрасли — потребители угленаполненных термопластичных композитов:
• автомобилестроение: конструкции сидений, дверные держатели, кузовные панели, элементы экстерьера и интерьера;
• индустрия спорта и отдыха: спортивные шлемы, части велосипедов, лыжи, сноуборды, дроны;
• авиационно-космическая область: напольные панели, фюзеляжи, опоры двигателя, компоненты кабины, корпуса и элементы ракет;
• здравоохранение и медицина: обувные вставки, протезы, ортезы;
• электроника: задние крышки для мобильных устройств;
• область 3D-печати: филамент для 3D-принтеров.
В некоторых областях применения композиты на основе термопластов дают ощутимые экономические и функциональные преимущества, по сравнению с термореактивными композитами и металлами. Возможность быстрого и экономичного серийного производства позволяет использовать композиты там, где ранее их применение было нерентабельным, например, изготовление дронов, авто-, мото- и велотехники.
Для российской композитной отрасли расширение производства и применения термопластичных композитов позволит как увеличить использование угле- и стеклопластиков в деталях и конструкциях, так и частично решить проблему переработки композитных материалов. Вышедшие из строя изделия из ТПКМ достаточно легко перерабатываются с небольшим изменением механических свойств.
Компания «ТКТ» открыта для сотрудничества как в вопросах поставки материалов, изготовления деталей, так и совместных работах и исследованиях: info@tpcomposites.ru