ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН, НИТЕЙ И ПЛЕНОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Развитие производства различных видов многотоннажных химических волокон и нитей в настоящее время характеризуется следующими особенностями:

• • сохраняется устойчивая динамика увеличения объемов производства химических волокон и нитей, мировое производство которых в 2011 г. составило 51 млн т (60,6 % от общего объема производства всех видов волоком);
• • наиболее интенсивно растут объемы выпуска волокон и нитей, формуемых из расплавов полимеров, прежде всего полиэфирных, суммарный объем производства которых в мире в 2011 г. составил около 39 млн т, а мощности в 2013 г. достигли 59,5 млн т;
• • совершенствуются процессы получения вискозных и гидратцеллюлозных волокон типа лиоцелл, эластомерных полиуретановых нитей;
• • при разработке процессов получения новых видов химических волокон и волокнистых материалов на их основе широко используются методы их модифицирования - это один из наиболее перспективных путей, который позволяет получать материалы с широкой гаммой заданных функциональных свойств.

В современной экономике требования к производимым волокнам и текстилю на их основе формируются запросами рынка. Рыночные требования к функциональным характеристикам изделий бытового, технического и других назначений и цена, зависящая от экономики производства, являются определяющими в развитии тех или иных видов волокон. В то же время, рассматривая перспективу развития химических волокон и технологий их получения, необходимо иметь в виду, что после создания достаточно экономичных инженерных технологий и первых производств дальнейшие процессы регулируются не только научно-техническими достижениями, ио в некоторых случаях и государственными интересами.

При анализе развития производства химических волокон необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на этот процесс:

• • возможности совершенствования имеющихся технологий, развитие методов модифицирования волокон (а также готового текстиля);
• • создание технологий, основанных на новых принципах;
• • появление нового ассортимента и новых видов волокон, возможность замены или дополнения одних волокон другими.

В зависимости от функционального назначения создаваемых изделий (одежды, интерьера, технических изделий и др.) комплекс требований к текстильным материалам, структуре и дизайну, а соответственно и к исходным волокнам существенно различается. Для оценки возможности применения волокон или нитей в смесевых и неоднородных материалах может быть использован термин «взаимодополняющие волокна», когда недостатки одного вида волокон нивелируются другим волокнистым компонентом. Классическим примером взаимодополняемости являются целлюлозные и полиэфирные волокна, когда полиэфирный компонент резко снижает сминаемость получаемых тканей и увеличивает их носкость, а гигроскопичность обеспечивается наличием целлюлозного компонента.

Развитие производств каждого вида многотоннажных химических волокон определяется комплексом факторов, без учета которых невозможен их динамичный рост:

• • возможность выпуска волокон необходимого ассортимента и заданных свойств;
• • потребность в различных видах волокон, их взаимозаменяемость и взаимодополняемость;
• • степень совершенства и возможности интенсификации технологии;
• • доступность исходного сырья;
• • минимум материалоемкости и энергопотребления;
• • возможность максимального рециклинга химикатов;
• • безопасность и экологическая чистота технологии;
• • экономичность производства.

Процессы глобализации и географического районирования в производстве химических волокон. Одной из наиболее выраженных тенденций в области производства химических волокон являются изменения в географическом размещении предприятий. В конце XX - начале XXI в. основная часть прироста мирового производства химических волокон приходилась на страны азиатско-тихоокеанского региона и Южной Америки, где сосредоточено в настоящее время более 60 % производственных мощностей. В этих странах произошел гигантский рост производства химических волокон , особенно в Китае, тогда как производство химических волокон в Европе и Северной Америке стало постепенно сокращаться.

В странах Азии и Южной Америки были созданы заново производства искусственных (вискозных) волокон. В качестве примера можно привести австрийскую фирму Lenzing AG, которая, обладая производством целлюлозы и вискозных волокон в Австрии мощностью более 220 тыс. т/год, одновременно имеет аналогичные крупные производства в Индонезии и Бразилии, обеспечивая примерно 22-23 % мирового выпуска вискозных волокон.

В странах Азии быстрыми темпами развиваются и производства традиционных видов синтетических волокон, получаемых методами формования из расплава, особенно полиэфирных. Одновременно выросла доля модифицированных волокон.

Общее число производящих химические волокна предприятий в мире по состоянию на 2010 г. составляет 1776, в том числе по видам волокон: полиэфирные - 733; полиолефиновые - 509; полиамидные - 339; на основе целлюлозы - 106; полиакрилонитрильные - 58; ацетатные - 29; прочие - 137.

Распределение предприятий по регионам мира выглядит следующим образом: Западная Европа - 357; Восточная Европа - 129 (в том числе страны СНГ - 65); Северная Америка (Канада, Мексика, США) - 229; другие регионы Америки - 87; Азия - 1100 (в том числе КНР - 686); Средний Восток, Африка и Океания - 79.

Производимые химические волокна большей частью в этих же регионах перерабатываются в текстильные изделия, которые экспортируются в развитые страны. Получаемая экономия полностью перекрывает рост транспортных расходов. Основные инвестиции, техника и технологии для производства химических волокон и текстиля поступают в эти страны от крупных международных компаний, в значительной мере из стран Западной Европы, США и Японии. Таким образом, процессы глобализации приводят к тому, что многие транснациональные компании сосредоточивают в своих руках крупные производственные мощности, находящиеся в различных регионах мира.

В последние 15-25 лет в мировой промышленности химических волокон и текстиля наблюдаются существенные изменения в структуре производства - происходят процессы дифференциации и интеграции фирм - производителей химических волокон и другой химической (в том числе полимерной) продукции.

В странах Европы, США, Японии происходят процессы концентрирования и монополизации производств химических волокон - продажа предприятий одних фирм другим, слияние некоторых фирм или покупка пакетов акций крупными финансово-промышленными группами. Многие крупные многопрофильные фирмы Европы и США сокращают или прекращают производство традиционных видов химических волокон и переносят центр своей деятельности в область производства других высокотехнологичных, специальных и жизнеобеспечивающих видов химической продукции. Этого направления придерживаются фирмы в США (DuPont De Nemour, Monsanto, American Cyanamide, Eastmen Kodak), Европе (Hoechst, Rhone Poulenc, Akzo Nobel) и др.

В то же время крупные фирмы, специализирующиеся в основном на выпуске химических волокон, сохранили свой профиль, однако развивают производство преимущественно в азиатских странах. На базовых предприятиях осуществляется выпуск новых и модифицированных видов химических волокон, переработка которых в высококачественный модный текстиль и технические изделия осуществляется также в этих регионах.

Еще одним значимым процессом является объединение усилий, совместные инвестиции и совместная деятельность крупных фирм химического профиля в области создания новых производств и видов химических волокон. В качестве примера можно привести создание двумя компаниями (Cargill Inc и Dow Chemical Со) новой крупной фирмы в США - Cargill Dow LLC - по разработке и организации в 2003 г. первого промышленного производства полилактидных волокон NatureWork мощностью 140 тыс. т/год с перспективой увеличения производства этих волокон до 560 тыс. т/год.

Общий объем производства химических волокон в промышленно развитых странах (Западная Европа, Северная Америка, Япония) снижается, и изменяется его структура. Происходит сокращение производства искусственных (в основном вискозных) и некоторых видов синтетических волокон. Традиционные виды волокон и нитей текстильного назначения производятся во все меньшем объеме, тогда как расширяется производство волокон со специальными свойствами, необходимыми при изготовлении текстиля и текстильных изделий с существенно улучшенными характеристиками, отвечающими сегодняшним требованиям рынка.

Например, фирма Lenzing AG во все больших объемах выпускает модифицированные огнезащищенные и антимикробные вискозные волокна; фирма Hoechst выпускает большое количество химически модифицированных огнезащищенных полиэфирных волокон и т.д. Новые модифицированные волокна и изделия из них полностью отвечают повышенным функциональным требованиям и современной моде, что, в свою очередь, способствует развитию производства этих более дорогих высококачественных изделий и оправдывает более высокие издержки производства в промышленно развитых странах.

Состояние и перспективы производства химических волокон в Республике Беларусь. Мощности всех предприятий химических волокон и нитей Республики Беларусь составляют около 310 тыс. т/год. В настоящее время перечень выпускаемых в Беларуси волокнистых и пленочных материалов по расплав- ной технологии достаточно широк:

• • полиэфирные текстильные и технические нити различных марок, полиэфирная кордная ткань, полиэфирное волокно и нетканые материалы различного ассортимента;
• • полиамидные технические и ковровые (жгутовые) нити и кордная ткань;
• • полипропиленовые текстильные и пленочные нити;
• • полипропиленовые и полиэфирные нетканые материалы фильерпого способа производства;
• • полипропиленовые и полиэтиленовые пленки различного ассортимента.

На всех предприятиях химических волокон Беларуси ведется систематическая работа по коренной модернизации основных производственных фондов, снижению материало- и энергоемкости производства, освоению выпуска наиболее конкурентоспособных видов продукции. В результате выполнения инвестиционных программ к 2015 г. ожидаемый рост производственных мощностей составит: по полиамиду - в 1,8 раза; пленочным материалам - в 2,3 раза; полиэтиленте- рефталату пищевого назначения - в 2,5 раза; полиэфирным текстильным нитям - на 23 %; полиэфирным техническим нитям - в 1,5 раза; нетканым материалам (полипропиленовым и полиэфирным) - в 2,2 раза; преформам для бутылок - в 13 раз.

Тенденции в развитии машиностроения для производств полимеров, волокон и нитей, перерабатываемых через расплав. Основными направлениями в конструировании оборудования для производства полимеров и полимерной продукции являются:

• • повышение производительности единичных аппаратов путем увеличения размеров аппаратов за счет максимального увеличения поверхности контакта реагирующих веществ или рабочей поверхности аппаратов; использования эффективных мешалок особой конструкции; приближения условий работы оборудования к оптимальным за счет применения методов математического моделирования при расчете и конструировании аппаратов и интенсификации технологических процессов;
• • снижение энергопотребления оборудования (до 30-40 %) за счет совершенствования конструкции аппаратов с целью обеспечения эффективного удаления выделяющихся продуктов без перемешивания расплава, использования систем циркуляции инертного газа, применения многокорпусных вакуум-выпарных установок и др.;
• • локализация тепловыделений и выделений вредных веществ, минимизация теплопотерь;
• • механизация и автоматизация оборудования с применением микропроцессорной техники и микроэлектроники;
• • повышение надежности оборудования за счет применения новых узлов и механизмов, антикоррозионных покрытий, новых конструкционных материалов, сохраняющих работоспособность и свойства при эксплуатации в условиях высоких температур и давлений; обеспечение гарантированной межремонтной продолжительности эксплуатации до 10 лет;
• • оснащение оборудования современными системами контроля технологического процесса, включающими надежные системы противоаварийиой защиты и блокировок;
• • создание непрерывных технологических линий с сокращением количества аппаратов, с оригинальной конструкцией реакторов, учитывающей кинетику реакций, особенности процессов тепло-и массообмена;
• • определение вида оборудования в соответствии с требуемой производительностью. При производительности до 100 т/сут наиболее экономично современное оборудование периодического способа производства полимера, при большей производительности - непрерывного;
• • сопряженность оборудования разных видов и разных стадий процесса;
• • при производстве стандартных массовых ассортиментов полимерной продукции использование прямого формования из расплава для повышения экономичности процесса и качества продукции, при выпуске небольших партий разной по свойствам продукции с целью мобильного удовлетворения требований рынка - использование в качестве сырья гранулированного полимера. Современные способы позволяют после конечного реактора непрерывных линий синтеза полимеров модифицировать расплав, чтобы обеспечить получение практически всех известных типов полимерной продукции с одной линии синтеза;
• • переход от многостадийной технологии к совмещенным процессам (формование - вытягивание - термофиксация; вытягивание - трощение - текстурирование; формование - вытягивание - текстурирование и т.п.);
• • повышение производительности всех видов формовочного и текстильного оборудования за счет повышения скоростей;
• • создание практически универсального оборудования для производства волокон и нитей из разных видов расплавных полимеров без значительной переналадки и переоснастки;
• • создание модульных конструкций машин и агрегатов для повышения технологической «гибкости» оборудования;
• • широкое использование устройств контроля качества продукции он line для мобильного реагирования на нарушения в технологических процессах;
• • учет требований эргономики при конструировании оборудования для улучшения условий и повышения производительности труда.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Что означает термин «взаимодополняющие волокна»?
• 2. Чем объяснить ускоренное развитие производства химических волокон в азиатско-тихоокеанском регионе?
• 3. Что означает термин «реструктуризация» применительно к промышленности химических волокон?
• 4. Назовите пути повышения технологической «гибкости» линий.
• 5. Назовите тенденции в развитии машиностроения для предприятий химических волокон.
• 6. Что такое контроль качества продукции on line'i