Konferencja podsumowująca foresihgt technologiczny w zakresie materiałów polimerowych

1. Konferencja podsumowująca foresihgt technologiczny w zakresie materiałów polimerowych P2 – przetwórstwo duroplastów Kierownik prof. dr inż.. Wacław Królikowski, 11 uczestników M5 – włókna i napełniacze Kierownik prof. dr hab. inż. Jacek Pigłowski 14 uczestników Wyniki prac dla paneli: M-6 kompozyty polimerowe Kierownik dr inż. Maria Władyka-Przybylak 32 uczestników Referujący: prof. dr inż. Wacław Królikowski Katowice, 14 maja 2008

2. Charakterystyka panelu P2 duroplasty - przetwórstwo • Półprodukty: • żywice polikondensacyjne, • żywice poliestrowe, allilowe, epoksydowe, poliimidowe, • inne żywice utwardzalne np. silikony, poliuretany, • Wyroby: • kompozyty konstrukcyjne, laminaty dekoracyjne, • tłoczywa, • polimerobetony i podobne materiały.

3. Charakterystyka panelu M5włókna i napełniacze • Włókna wzmacniające • szklane, bazaltowe, węglowe, aramidowe , polietylenowe, roślinne i inne, • Półprodukty włókniste o różnej architekturze • pasma, taśmy, włókna cięte, maty, włókniny, dzianiny, tkaniny, plecionki, wzmocnienia przestrzenne (3D) i dystansowe, • Napełniacze nieorganiczne • węglanowe, krzemianowe, krzemionkowe i inne, • Nanonapełniacze • krzemiany warstwowe, nanokrzemionki, nanorurki i nanowłókna C i inne nanonapełniacze.

4. Charakterystyka panelu M6 kompozyty polimerowe • Kompozyty według osnowy • - termoutwardzalne, • - termoplastyczne, • Kompozyty według stosowanego napełniacza lub wzmocnienia • - kompozyty włókniste (wzmocnione), • - kompozyty z napełniaczem rozdrobnionym (napełnione), • - kompozyty warstwowe i hybrydowe, • - nanokompozyty, • Kompozyty według przeznaczenia, • - kompozyty konstrukcyjne, • - kompozyty funkcjonalne.

5. Zagadnienia wspólne paneli P2, M5 i M6 • Materiały wyjściowe do wytwarzania kompozytów • Problematyka technologiczna wytwarzania wyrobów • Termodynamika, mikromechanika, mechanika kompozytów • Inżynieria i materiałoznawstwo kompozytów • Wyroby finalne

6. Stan dziedziny • Sytuacja światowa • Surowce polimerowe • Włókna i napełniacze • Środki pomocnicze i dodatkowe • Maszyny, urządzenia i technologie • Zastosowania

7. Światowy stan technologii polimerowych materiałów kompozytowych wg. JEC Composites Magazine oraz JEC-Strategic Studies „Structure and dynamics of the composite industry” Paryż 2007

8. SFT –610 000 T LFT –65 000 T wg. JEC Composites Magazine, nr 8 str. 26, 2006

9. Światowy stan technologii polimerowych materiałów kompozytowych –roczne trendy wzrostu produkcji • Zastosowanie termoplastów 6% • Włókien naturalnych 15% • Włókien węglowych 7% • Zautomatyzowanych procesów: • SMC, TWM, LFT, • DMC, RTM, AFP łącznie 7% • Ogólny wzrost produkcji materiałów kompozytowych w okresie 2003-8 wynosił ok. 5%

10. Surowce polimerowe w kraju • Wytwarzane są podstawowe rodzaje żywic polikondensacyjnych, poliestrowych i epoksydowych oraz termoplastów wielkotonażowych; • Nie produkuje się żywic do specjalnych technologii, żywic poliimidowych i termoplastów inżynierskich

11. Włókna i napełniacze • Wytwarzane są włókna szklane E, nie wytwarza się włókien szklanych nowszych typów, kwarcowych, bazaltowych, węglowych, aramidowych, specjalnych polietylenowych, modyfikowanych powierzchniowo włókien naturalnych, innych specjalnych, • Wytwarzane są napełniacze węglanowe (także modyfikowane kwasem stearynowym), • Produkowane są napełniacze krzemionkowe i krzemianowe, • Nie są jeszcze wytwarzane napełniacze funkcjonalne, • Wytwarzane są nanonapełniacze z krzemianów warstwowych.

12. Maszyny, urządzenia i technologie • Nie są budowane specjalistyczne urządzenia i maszyny do wytwarzania wyrobów z kompozytów polimerowych; • Wytwarza się wtryskarki, które w pewnym zakresie mogą być stosowane przy przetwórstwie granulatów wzmocnionych i tłoczyw; • Realizowane w kraju technologie wykorzystują urządzenia importowane

13. Stan technologii W skali przemysłowej realizowane są następujące technologie: • laminaty i tłoczywa polikondensacyjne (ZTS Pustków, Izo-Erg Gliwice), • wyroby nawijane (Plasticon Poland Toruń, Nord Cap Plastics Gdańsk, Stako Słupsk, • rury formowane odśrodkowo (filia Hobas w Dąbrowie Górniczej), • walczaki z polimerobetonów (Betonstal w Szczecinie), • laminowanie natryskowe (Fabryka Przyczep Niewiadów), • tłoczywa DMC i SMC (Polynt Niepołomice), • duże jednostki pływające mar-woj. (Stocznia Gdynia Oksywie), • śmigłowce i elementy konstrukcji lotniczych (PZL Świdnik), • szybowce (SZD w Bielsku-Białej), • profile (Krosglass Krosno, ZDE IE Międzylesie)

14. Silne strony • Obszerne (choć rozproszone) zaplecze naukowe dla B+R, dobry poziom wykształcenia kadr technicznych; • Już dość dobra aparatura badawcza; • Rozwinięte możliwości wymiany doświadczeń z ośrodkami zagranicznymi (konferencje, stypendia, udział w programach badawczych); • Nowoczesna i aktualna tematyka badawcza w dziedzinie niektórych problemów kompozytów polimerowych; • „Wyspy” nowoczesnych technologii w obrazie przemysłu krajowego; • Podstawowa baza surowcowa; • Gotowość branży do absorpcji środków inwestycyjnych.

15. Realizowane kierunki prac badawczych • Wytwarzanie modyfikowanych krzemianów warstwowych (obecnie politechniki Szczecińska, Wrocławska, Rzeszowska), • Kompozyty ceramiczno-elastomerowe (Politechnika Warszawska), • Kompozytowe zbiorniki do wysokich ciśnień (GIG, politechniki Wrocławska, Szczecińska), • Tłoczywa poliestrowe i epoksydowe różnych typów (uprzednio Politechnika Szczecińska), • Różne konstrukcje lotnicze (uprzednio i obecnie politechniki Warszawska i Rzeszowska,) • Kompozyty drzewno-polimerowe (kilka uczelni), • Problematyka nanokompozytów polimerowych (wiele uczelni), • Metody badań i badania właściwości wytrzymałościowych kompozytów (WAT, PW i inne ośrodki), • Problematyka zagadnień obliczeń i modelowania konstrukcji kompozytowych (WAT, PW, PWr).

16. Kierunki rozwoju technologii • Napełniacze i nanonapełniacze, nanokompozyty • Kompozyty z włóknami naturalnymi • Nowe żywice – poszerzenie asortymentu • Maszyny i urządzenia przetwórcze • Nowoczesne, wydajne technologie kompozytowe • Automatyzacja, poszerzenie zakresu zastosowań CAD-CAM-CAE, robotyzacja

17. Kierunki rozwoju technologii Napełniacze • Napełniacze typu jądro-powłoka (core-shell), • O określonym stopniu rozdrobnienia, kształcie ziaren i modyfikacji powierzchniowej, • Innych typów niż węglanowe i krzemionkowe, np. pochodzenia roślinnego, • Napełniacze funkcjonalne.

18. Kierunki rozwoju technologii Nanonapełniacze • Szeroki asortyment modyfikowanych krzemianów warstwowych, • Inne nanonapełniacze (np. nanokreda, nanotalk, nanotlenki), • Nanonapełniacze funkcjonalne, • Dendrymery.

19. Kierunki rozwoju technologii Włókna naturalne Podaż na rynek modyfikowanych proadhezyjnie i hydrofobowo krajowych włókien naturalnych (np. konopnych) w określonych postaciach i możliwie standaryzowanych właściwościach (krótkie, pasma, włókniny, tkaniny) dla różnych technologii formowania wyrobów kompozytowych z duro- i termoplastów.

20. Kierunki rozwoju technologii • Techniki infuzyjne i produkcja w formach zamkniętych – z użyciem wzmocnień płaskich, dystansowych, przestrzennych, przekładkowych, • Nawijanie i AFP (automated fibre placement), • Wysokowydajne formowanie wyrobów z SMC i BMC, • Formowanie niskociśnieniowe na zimno i laminowanie natryskowe, • Formowanie profili metodami pultruzji i pull-winding z duro- i termoplastów, • Technologie wytwarzania kompozytów długowłóknistych z osnową termoplastyczną (TWM, LFT), • Wysokowydajne formowanie profili wytłaczanych z termoplastów z napełniaczem drzewnym (powyżej 50%), • Nanokompozyty z TU i TP, • Szersze zastosowanie automatyzacji, robotyzacji i CAD/CAM/CAE w wymienionych technologiach.

21. Zakładane cele • Silniejsze powiązanie nauki i przemysłu, • Utworzenie na uczelniach interdyscyplinarnych, międzywydziałowych ośrodków badawczych w dziedzinie kompozytów polimerowych, • Wprowadzenie wcześniej wymienionych nowoczesnych technik wytwarzania wyrobów kompozytowych, • Poszerzenie asortymentu krajowych materiałów podstawowych i środków pomocniczych, co warunkuje wdrożenie wielu z przedstawionych technologii. • Rozbudowa krajowej bazy wytwórczej maszyn i urządzeń do wytwarzania wyrobów kompozytowych, • Poszerzenie zakresu wykorzystania kompozytów polimerowych w różnych dziedzinach, • Uzyskanie w najbliższym pięcioleciu stanu zastosowań kompozytów polimerowych na poziomie Hiszpanii (ok. 8% produkcji światowej)