Komposiitmaterjale on kaubanduslikult kasutatud enam kui 50 aastat. Kommertsialiseerimise algstaadiumis kasutatakse neid ainult tipptasemel rakendustes, nagu lennundus ja kaitsetööstus. Tehnoloogia arenedes hakatakse komposiitmaterjale turustama erinevates lõpptarbija tööstusharudes, nagu spordikaupade, tsiviillennunduse, autotööstuse, merenduse, tsiviilehituse ja ehituse tööstus. Praeguseks on komposiitmaterjalide (nii tooraine kui ka tootmise) hind võrreldes varasemate aastatega märkimisväärselt langenud, mis võimaldab neid laialdaselt kasutada üha rohkemates tööstusharudes.
Komposiitmaterjal on teatud vahekorras kiudude ja vaigu segu. Kuigi vaigumaatriks määrab komposiidi lõpliku kuju, toimivad kiud tugevdusmaterjalina, mis tugevdab komposiitdetaili. Vaigu ja kiudude suhe varieerub sõltuvalt detaili tugevusest ja jäikusest, mida nõuab esimese taseme või originaalseadmete tootja (OEM).
Primaarne kandekonstruktsioon vajab vaigumaatriksiga võrreldes suuremat kiudude osakaalu, samas kui sekundaarne struktuur vajab vaid veerandi vaigumaatriksi kiudude osakaalust. See kehtib enamiku tööstusharude kohta, vaigu ja kiudude suhe sõltub tootmismeetodist.
Merejahtide tööstusest on saanud komposiitmaterjalide, sealhulgas vahtmaterjalide ülemaailmse tarbimise peamine jõud. Samas on see kogenud ka langust, kuna laevaehitus aeglustub ja varud kasvavad. Nõudluse vähenemine võib olla tingitud tarbijate ettevaatlikkusest, ostujõu vähenemisest ja piiratud ressursside ümberjaotamisest tulusamatele ja põhitegevustele. Laevatehased kohandavad oma tooteid ja äristrateegiaid ka kahjumi vähendamiseks. Sel perioodil olid paljud väikesed laevatehased sunnitud käibekapitali kaotuse tõttu tegevuse lõpetama või omandamisele minema, kuna nad ei suutnud normaalset äritegevust jätkata. Suurte jahtide (>35 jalga) tootmine sai löögi, samas kui väiksematest paatidest (<24 jalga) sai tootmise keskpunkt.
Miks komposiitmaterjalid?
Komposiitmaterjalidel on paadiehituses metalli ja teiste traditsiooniliste materjalide, näiteks puidu ees palju eeliseid. Võrreldes metallide, näiteks terase või alumiiniumiga, võivad komposiitmaterjalid vähendada detaili kogukaalu 30–40 protsenti. Kaalu vähenemine toob kaasa hulgaliselt teiseseid eeliseid, nagu madalamad tegevuskulud, väiksem kasvuhoonegaaside heide ja suurem kütusesäästlikkus. Komposiitmaterjalide kasutamine vähendab kaalu veelgi, kuna komponentide integreerimise kaudu eemaldatakse kinnitusdetailid.
Komposiitmaterjalid pakuvad paadiehitajatele ka suuremat disainivabadust, võimaldades luua keeruka kujuga osi. Lisaks on komposiitkomponentidel oluliselt madalamad elutsükli kulud võrreldes konkureerivate materjalidega tänu madalamatele hoolduskuludele ning paigaldus- ja montaažikuludele tänu korrosioonikindlusele ja vastupidavusele. Pole ime, et komposiitmaterjalid on paaditootjate ja esimese taseme tarnijate seas üha enam populaarsust kogumas.
Merekomposiit
Vaatamata komposiitmaterjalide puudustele on paljud laevatehased ja esimese taseme tarnijad endiselt veendunud, et merepurjekatel hakatakse kasutama rohkem komposiitmaterjale.
Kuigi suuremate paatide puhul eeldatakse, et kasutatakse täiustatud komposiitmaterjale, näiteks süsinikkiuga tugevdatud plaste (CFRP), on väiksemad paadid merekomposiitide üldise nõudluse peamine liikumapanev jõud. Näiteks paljudes uutes jahtides ja katamaranides kasutatakse kerede, kiilude, tekkide, ahtripeegli, taglase, vaheseinte, talade ja mastide valmistamiseks täiustatud komposiitmaterjale, nagu süsinikkiud/epoksüüd ja polüuretaanvaht. Kuid need superjahid või katamaraanid moodustavad paatide kogunõudlusest vaid väikese osa.
Vaatamata komposiitmaterjalide puudustele on paljud laevatehased ja esimese taseme tarnijad endiselt veendunud, et merepurjekatel hakatakse kasutama rohkem komposiitmaterjale.
Kuigi suuremate paatide puhul eeldatakse, et kasutatakse täiustatud komposiitmaterjale, näiteks süsinikkiuga tugevdatud plaste (CFRP), on väiksemad paadid merekomposiitide üldise nõudluse peamine liikumapanev jõud. Näiteks paljudes uutes jahtides ja katamaranides kasutatakse kerede, kiilude, tekkide, ahtripeegli, taglase, vaheseinte, talade ja mastide valmistamiseks täiustatud komposiitmaterjale, nagu süsinikkiud/epoksüüd ja polüuretaanvaht. Kuid need superjahid või katamaraanid moodustavad paatide kogunõudlusest vaid väikese osa.
Paatide üldine nõudlus hõlmab mootorpaate (sise-, pära- ja päramootoriga), jetipaate, eraisikute veesõidukeid ja purjekaid (jahte).
Komposiitmaterjalide hinnad on tõusuteel, kuna klaaskiudude, termoreaktiivsete ja termoplastvaikude hinnad tõusevad koos toornafta hindade ja muude sisendkuludega. Süsinikkiu hinnad peaksid aga lähitulevikus langema suurenenud tootmisvõimsuse ja alternatiivsete lähteainete väljatöötamise tõttu. Kuid selle üldine mõju merekomposiitide hindadele ei ole suur, kuna süsinikkiuga tugevdatud plastid moodustavad vaid väikese osa merekomposiitide nõudlusest.
Teisest küljest on klaaskiud endiselt peamised kiudmaterjalid merekomposiitides ning küllastumata polüestrid ja vinüülestrid on peamised polümeermaterjalid. Polüvinüülkloriidil (PVC) jääb jätkuvalt suur osa vahtplastist südamiku turul.
Statistika kohaselt moodustavad klaaskiuga tugevdatud komposiitmaterjalid (GFRP) üle 80% merekomposiitmaterjalide kogunõudlusest, samas kui vahtplastist südamikuga materjalid moodustavad 15%. Ülejäänu on süsinikkiuga tugevdatud plastid, mida kasutatakse peamiselt suurtes paatides ja kriitilistes löögirakendustes nišiturgudel.
Kasvav merekomposiitide turg on tunnistajaks trendile uute materjalide ja tehnoloogiate poole. Merekomposiitide tarnijad on asunud innovatsiooni otsingutele, tutvustades uusi biovaike, looduslikke kiude, madala emissiooniga polüestreid, madalrõhu prepregmaterjale, südamikke ja kootud klaaskiust materjale. Kõik see puudutab ringlussevõetavuse ja taastuvuse suurendamist, stüreeni sisalduse vähendamist ning töödeldavuse ja pinnakvaliteedi parandamist.
Postituse aeg: 05.05.2022
