Kompozyty polimerowe: Branża z przyszłością

• Strona główna
• Artykuły
• Kompozyty polimerowe: Branża z przyszłością

Data publikacji: 2012-12-20

Ich wykorzystanie wzrasta także w budownictwie – szczególnie w aplikacjach silnie wystawionych na wstrząsy lub ryzyko korozji. Wszystko to sprawia, że popyt na kompozyty rośnie na świecie w tempie przewyższającym globalny wzrost gospodarczy.

Rodzaje kompozytów polimerowych
Najbardziej znanymi kompozytami są kompozyty polimerowe wzmacniane włóknami. Na przestrzeni ostatnich lat ich produkcja rozwinęła się na tyle, że obecnie uważa się je za samodzielną grupę tworzyw konstrukcyjnych, które znajdują zastosowanie w najbardziej wymagających aplikacjach.
Zdecydowanie najpowszechniejszymi materiałami tego typu są kompozyty wzmacniane włóknami szklanymi (ang. glass fibre reinforced plastics, GRP). Cechuje je jednocześnie relatywnie niska cena oraz stosunkowo najmniej skomplikowany proces produkcji. Na drugi, znacznie mniejszy, a zarazem bardzo dynamicznie rozwijający się segment omawianego rynku składają się kompozyty wzmacniane włóknami węglowymi (ang. carbon fibre reinforced plastics, CRP). Ponieważ charakteryzuje je znacznie większa wytrzymałość niż kompozyty GRP, wykorzystywane są w bardziej wymagających aplikacjach. Odpowiednio wyższa jest jednak również ich cena. Jeszcze słabiej rozpowszechnione są kompozyty polimerowe z domieszką włókien aramidowych. Te niszowe produkty stosowane są najczęściej do produkcji komponentów, których zadaniem jest odpowiednia absorpcja bardzo dużej energii (np. w produkcji kamizelek kuloodpornych lub samochodów opancerzonych). Za produkty przyszłości uważa się kompozyty wzmacniane włóknami ceramicznymi. Te niezwykle wytrzymałe materiały już teraz testowane są m.in. w kosmonautyce.

Rozwój rynku kompozytów w Europie i na świecie
Kompozyty o osnowie polimerowej zaliczane są do materiałów o najwyższej relacji wytrzymałości do masy. Cechuje je bardzo duża sprężystość i rozciągliwość. Nic więc dziwnego, że stają się one coraz bardziej nieodzownym materiałem stosowanym w różnych sektorach gospodarki – szczególnie tych charakteryzujących się wysokim zaawansowaniem technologicznym. Globalny rynek kompozytów polimerowych dynamicznie rośnie i będzie również wzrastać w przyszłości – nie tylko z uwagi na rosnący popyt ze strony branż będących ich głównymi odbiorcami, lecz również ze względu na fakt, iż wynajdowane są dla nich nowe zastosowania. Łączna wartość światowego rynku kompozytów o osnowie polimerowej szacowana jest na ok. 60 mld dol. i z roku na rok rośnie w tempie przekraczającym wzrost globalnego PKB.
Najwolniej rośnie zdecydowanie największy z segmentów, czyli rynek kompozytów polimerowych z domieszką włókien szklanych. Szczególnie w krajach rozwiniętych jest on już dość silnie nasycony, przy czym w Europie można wręcz mówić o pewnym kryzysie w tej branży. Odzwierciedlają to dane publikowane przez niemiecką organizację branżową AVK. Na starym kontynencie, który odpowiada za około 1/4 globalnej podaży tych wyrobów, od 2008 r. poziom produkcji oscyluje w przedziale 1000-1050 tys. ton (pomijając kryzysowy rok 2009, gdy spadła ona do poziomu zaledwie 815 tys. ton), w praktyce więc tamtejszy rynek pogrążony jest w stagnacji.

Trendy rozwojowe w europejskim sektorze nie były jednak w tym czasie jednolite. Na takie a nie inne wyniki branży w ostatnich latach złożyły się bowiem z jednej strony wzrost produkcji odnotowany m.in. w krajach niemieckojęzycznych (gdzie w 2012 r. będzie ona o blisko 30% wyższa niż w roku 2008), nowych krajach członkowskich (+18%), krajach Beneluksu (+13%) czy Wlk. Brytanii (+9%), z drugiej zaś silne jej spadki w państwach przeżywających najpoważniejsze problemy gospodarcze (Hiszpania, Włochy, Portugalia) oraz w krajach Skandynawskich. Wskutek tych zmian na największego producenta omawianej grupy kompozytów w Europie wyrosły Niemcy (18% łącznej produkcji), dystansując do niedawna liderujące w tej dziedzinie kraje Półwyspu Iberyjskiego (16% vs. 22% w 2008 r.).
Aby zrozumieć przyczyny kryzysu omawianej branży w niektórych regionach Europy, należy prześledzić do jakich branż w szczególności trafiają kompozyty GRP. Wg AVK, ok. 35% ich europejskiej produkcji realizowane jest na potrzeby sektora budowlanego, drugie tyle zaś trafia do szeroko rozumianego przemysłu środków transportu (obejmującego produkcję samochodów, samolotów, łodzi oraz taboru szynowego). Drugorzędnymi obszarami konsumpcji kompozytów polimerowych wzmacnianych włóknami szklanymi są ponadto produkcja sprzętu sportowo-rekreacyjnego, jak również branża elektromaszynowa / elektroniczna (obie po ok. 15% udziału). W kraje południa Europy uderza przede wszystkim kryzys w przemyśle motoryzacyjnym. Na Półwyspie Iberyjskim załamanie popytu jest ponadto rezultatem kulejącego budownictwa. W Skandynawii do spadku produkcji przyczynia się zaś w szczególności zmniejszony popyt ze strony borykającej się z negatywnymi skutkami kryzysu branży jachtowej.
Na wpływy zewnętrzne znacznie mniej podatny jest segment kompozytów wzmacnianych włóknami węglowymi. Wynika to zasadniczo z dwóch powodów. Po pierwsze, są one wciąż stosunkowo słabo rozpowszechnione, stąd też ich rynek charakteryzuje dość niski stopień nasycenia. W wielu branżach dopiero znajdowane są dla nich kolejne zastosowania, dlatego popyt na kompozyty CRP rośnie w pewnym oderwaniu od negatywnych trendów rozwojowych obserwowanych po stronie niektórych odbiorców (dotyczy to np. komponentów wykorzystywanych w motoryzacji). Po drugie, jednym z najważniejszych obszarów zużycia kompozytów z domieszką włókien węglowych (blisko 1/4 światowej konsumpcji) jest energetyka odnawialna – branża, która na fali generalnego boomu ekologicznego przeżywa obecnie prawdziwy rozkwit. Efekty są nader widoczne: pomimo globalnego spowolnienia rynek kompozytów CRP na świecie notował w ostatnich 4 latach średnioroczny wzrost w tempie blisko 10%. W kolejnych oczekuje się nawet jego przyspieszenia – wg niemieckiej organizacji CCeV do 2020 r. światowe zużycie kompozytów polimerowo-węglowych może ulec nawet potrojeniu.

Wysokie koszty główną barierą popytową
Gdy porówna się aktualną skalę produkcji kompozytów oraz tradycyjnych materiałów, można się zorientować, że jest to wciąż działalność niszowa. Podczas gdy globalna produkcja stali kształtuje się na poziomie ok. 1,5 mld t/r., wolumen kompozytów GRP, dostarczany przez ich producentów na całym świecie, kształtuje się w granicach zaledwie 4-5 mln t/r. Jeszcze mniej znacząca jest produkcja kompozytów z dodatkiem włókien węglowych, która na poziomie globalnym wyniesie w tym roku (według szacunków) jedynie 65 tys. ton. Co uniemożliwia zatem wykorzystanie kompozytów na znacznie szerszą skalę? Otóż, pomimo ich unikatowych właściwości, główną barierą dla wielu potencjalnych odbiorców jest koszt kompozytów, kilkakrotnie przewyższający cenę komponentów o podobnych wymiarach, a wykonanych z tradycyjnych materiałów. Na dzień dzisiejszy popyt na kompozyty pojawia się zatem głównie tam, gdzie kluczowe znaczenie odgrywa relacja masy do wytrzymałości produktu. Zwykle chodzi tu o branże, w których zastosowanie kompozytów może przyczynić się bądź do wzrostu bezpieczeństwa produktu, bądź też poprawy ekonomiki jego użytkowania. Za dobre przykłady posłużyć mogą przemysł samochodowy oraz aeronautyczny. Producenci kompozytów – dążąc do poprawy konkurencyjności swoich wyrobów – podejmują duże wysiłki ukierunkowane na stałe udoskonalanie technologii ich wytwarzania. To z czasem prowadzić powinno do znacznych oszczędności kosztów. A potencjał w tym zakresie jest znaczny – wg Roland Berger mogą one do 2020 r. sięgnąć nawet 40% obecnej ceny kompozytów. Przy generalnym trendzie wzrostowym cen tradycyjnych surowców, może to doprowadzić do sytuacji, w której korzyści ze stosowania kompozytów zaczną przeważać nad kosztami również w tych branżach, w których dotychczas było ono nieopłacalne.

Wzrost biznesu odbiorców oraz rosnąca liczba zastosowań głównymi motorami rozwojowymi w przyszłości
Czynników, które w przyszłości przyczyniać się będą do dalszego intensywnego rozwoju branży kompozytów polimerowych jest co najmniej kilka. Wśród najważniejszych wymienić należy trzy:

• naturalny rozwój branż będących głównymi odbiorcami kompozytów przekładać się będzie na wzrost popytu z ich strony;
• postęp technologiczny dokonujący się we wspomnianych branżach wymuszać będzie zastosowanie komponentów w większych ilościach lub w nowych obszarach. Dotyczyć to może również sektorów, w których ich wykorzystanie było jak dotąd znikome;
• istnieje wciąż znaczny potencjał w zakresie udoskonalenia produkowanych kompozytów, jak również poprawy efektywności ich wytwarzania. Wzrost jakości w połączeniu z niższą ceną powinien przełożyć się zaś na rosnącą atrakcyjność tych półproduktów.

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 6/2012 "CHEMII I BIZNESU". ZAPRASZAMY.

przemysł chemicznykompozyty