Новости компании Вопросы и ответы
Галерея Статьи и публикации
Главная страница / Статьи и публикации / Эффект грязного стекла

 Эффект грязного стекла 

Ирик Имамутдинов, Глеб Переходцев

 

Многомиллиардный рынок стекловолокна потревожили компании, чей совокупный оборот всего пара миллионов долларов

Месяца полтора назад на одном из японских автозаводов произошло малоприметное на первый взгляд событие. С конвейера сошла серийная машина, которая от предыдущих легковушек той же модели отличалась только глушителем - вместо обычной звуко- и теплоизоляционной набивки из стекловолокна в нем использовалось волокно базальтовое, причем непрерывное (т. е. неограниченное по длине).

Эта небольшая деталь и стала поводом для беспокойства крупнейших транснациональных корпораций, выпускающих стекловолокно. В специализированных журналах и даже в общественно-политической прессе прошла серия материалов, разъясняющих, что "грязное стекло" (так иногда материаловеды называют базальт) ничем не лучше стекла, а произведенные из него волокна якобы канцерогенны. В офисы автокорпораций зачастили "стекольные эмиссары", которые принялись проводить соответствующую разъяснительную работу среди менеджеров и инженеров. Тратиться на шумную PR-кампанию имело смысл: потребность мирового автопрома в звуко- и теплоизоляционных волоконных материалах составляет десятки тысяч тонн в год и оценивается в сотни миллионов долларов. Причем это лишь один из сегментов мирового рынка непрерывного волокна, где пока еще неоперившаяся базальтоволоконная отрасль может составить конкуренцию старой стекольной индустрии (в мире ежегодно выпускается около 3 млн тонн одного только непрерывного стекловолокна на сумму в 10-12 млрд долларов). Пикантность ситуации состоит в том, что непрерывное базальтовое волокно (БНВ) стекольные гиганты делать не умеют - уникальной технологией его производства реально обладают только три постсоветские страны: Россия, Украина и Грузия.

 

Волоконная революция

Интерес к непрерывным волокнам возник в сороковых годах XX века. Инженеры и конструкторы, создававшие ракетную, атомную технику и электронику, все чаще сталкивались с тем, что необходимо получать материалы определенных свойств (например, с прочностью легированной стали, но значительно более легкие и с более высокой теплостойкостью). Выход был найден в так называемых композитах, основой (или армирующим материалом) для которых и служат непрерывные волокна. Сегодня лучшими - по надежности, долговечности и прочности - считаются непрерывные углеродные волокна. Достаточно сказать, что по некоторым характеристикам (модуль упругости, теплопроводность etc.) они превосходят природный эталон - алмаз. Но цена килограмма самого "плохого" углеродного волокна и сейчас-то превышает 40 долларов, а наиболее качественные оцениваются в тысячи долларов, поэтому рынок лучшего по своим характеристикам волокна ограничен: на его основе изготавливают детали баллистических ракет, суперавтомобилей или самых дорогих яхт.

Еще до разработки углеродных волокон в 40-х годах прорыв в области армирующих материалов сделали стекольщики - было получено непрерывное, или текстильное, стекловолокно. Еще с начала XX века в промышленности использовалось прерывистое, или штапельное, волокно, если попросту - стекловата. Теперь же научились производить нити не только любой необходимой длины, но и с заданными свойствами. Это стало революцией в индустрии композитов - большая их часть стала изготавливаться на основе стекловолокна. И в наше время оно все еще доминирует среди армирующих материалов. По ряду таких важных характеристик, как теплостойкость (до 3000 градусов у углеродного и до 1200 - у лучшего стекольного) или удельная прочность, стекловолокно намного уступает углеродному, но из-за дешевизны и вполне приемлемых для большинства потребителей свойств около 60% композитов по-прежнему изготавливаются на его основе. Сейчас на этом большом и прибыльном рынке, по словам заместителя гендиректора НПО "Теплозвукоизоляция" Юрия Цыбули, преобладают четыре игрока: это американские (по сути транснациональные) компании Johns-Manville Corp. и Owens Corning, французская Saint-Gobain и японская ассоциация фирм FRP. Годовой оборот каждой из них превышает 3 млрд долларов. Изрядная доля этих средств эффективно вкладывается в НИОКР, благодаря чему стекловолоконные технологии в мире сейчас очень интенсивно развиваются.

 

Продукт неограниченного финансирования

Еще в двадцатых годах "стекольная" американская компания Johns-Manville Corp. попробовала использовать в качестве сырья базальт - благо из него состоит около трети земной коры - и даже смогла наладить выпуск дискретного волокна (базальтовой ваты). В 30-х патент был перекуплен датской Rockwool. В 50-х выпуск этой высокотехнологичной продукции был освоен уже в нескольких промышленно развитых странах, в том числе и в СССР.

В начале 60-х годов головному разработчику стекловолокна - подмосковному институту стеклопластиков и волокон (НИИСПВ), где для получения необходимых характеристик экспериментировали не только с различными добавками, но и с сырьем - удалось получить прообраз БНВ. Правда, непрерывным первое волокно из базальта можно было назвать с большой натяжкой - длина его лишь ненамного превышала длину волокон в вате. Но когда в 1963 году в журнале "Стекло и керамика" в статье сотрудницы Института химфизики Галины Андриевской появилось описание свойств свежеполученного материала, стало понятно: даже то, что получено, по ряду характеристик превосходит существовавшее тогда стекловолокно. Прочностные свойства базальтового волокна, к примеру, оказались значительно лучше, чем у стали, к тому же они оставались неизменными и при 700 градусах - это, естественно, не могло не запасть в душу военным, которые поручили НИИСПВ получить по-настоящему непрерывное волокно из базальта.

Стекло и базальт похожи по составу веществ - и там и там есть оксид кремния и окислы разных металлов. Непрерывное стекловолокно изготавливают из стекла с определенным набором нормируемых добавок. А базальтовое содержит еще и добрую часть таблицы Менделеева, причем его "добавки" разнятся от места добычи, за что базальт и получил от стекольщиков нелестное название "грязное стекло". Поэтому стекольная технология - вытягивание нитей через отверстия в дне емкости с расплавом - для базальта оказалась неприменима. Базальт тянуться не желал - и нити, достигнув нескольких сантиметров в длину, рвались, несмотря на все усилия ученых.

Поняв, что дело у стекольщиков не клеится, военные передали заказ из профильного НИИСПВ в занимающийся более фундаментальными исследованиями Институт проблем материаловедения в Киеве, в то время его возглавлял академик Виктор Трефилов. Там был создан так называемый 37-й отдел с экспериментальной базой в Беличах (теперь это НПО "Беличский завод 'Теплозвукоизоляция'"), занимавшийся исключительно базальтовыми технологиями. Работы института, похоже, не остались незамеченными на Западе. Немного позже киевлян - с 1972-го по 1975 год - интенсивные исследования вела американская корпорация Owens Corning, но промышленной технологии не разработала и, потратив более 100 млн долларов, свернула работы. Позже, в начале 80-х, немецкая компания DBW в течение нескольких лет пыталась получить БНВ - результат был тем же.

Советским исследователям повезло больше - технологию производства БНВ они все-таки получили, правда, после 20 лет беспрерывных экспериментов. Постоянно менялись температурные режимы, к которым оказался столь чувствителен процесс вытягивания. Шла кропотливая работа над конструкцией и геометрией фильер - устройств из сплава платины и родия с отверстиями, через которые и продавливается базальтовый расплав. Подбирался химический состав замасливателей, которыми обрабатываются получаемые нити.

Большинство из этих элементов технологии до сих пор остаются секретом, и детали know-how известны только разработчикам. Во многом это связано, по словам одного из совладельцев патента на технологию БНВ, руководителя НТЦ "Базальт" Леонида Смирнова, с тем, что "волокно получили не по расчетам, а эмпирическим путем - в физхимии процессов разобрались позднее".

Получить настоящее БНВ удалось аккурат к началу перестройки, в 1985 году. По утверждению другого совладельца патента Юрия Цыбули, успеху способствовало "практически неограниченное и долгое финансирование". По его оценкам, Советский Союз потратил на исследования "многие сотни миллионов долларов". Но до своей кончины СССР успел потратиться еще - кроме установки в НПО "Теплозвукоизоляция", были построены печи в Судогде (Владимирская область) и в Грузии (Рустави). Установлены были печи еще в Киргизии и Казахстане, но о них давно уже ничего не слышно.

После того как в 1991 году патент был зарегистрирован, сведения о непрерывном базальтовом волокне начали появляться в открытой печати. Тогда и выяснилось, что его комплексные характеристики могли удовлетворить технологические запросы абсолютного большинства потребителей стекловолокна. Конечно, утверждает Юрий Цыбуля, "если взять только одну характеристику, например устойчивость к высоким температурам, или химическую стойкость в кислотах, или химическую стойкость к щелочам, то всегда найдется тип стекловолокна, который гораздо лучше БНВ. Можно найти стекло, которое превзойдет базальт и по совокупности двух параметров, но оно будет и более дорогим. Комбинация же из трех свойств почти всегда лучше у базальта, - такое же по качеству стекло- или углеволокно будет дороже его в разы".

 

Издержки базальтового мифа

Описание свойств базальта в многочисленных публикациях произвело фурор среди промышленников и инвесторов в первой половине 90-х годов. Но прошедшая по всему миру волна интереса к базальту пришлась его производителям некстати. К тому времени в Беличах и Судогде только-только начали налаживать промышленное производство и могли поставить на рынок очень небольшой объем продукции, которого не хватало даже на удовлетворение заказов компаний, берущих БНВ для экспериментальных целей. Инвесторы же не спешили вкладывать деньги в неуютные для бизнеса Россию, Украину и Грузию. Ситуацией воспользовались некоторые западные компании и "освоили" под инновационный шумок сотни миллионов долларов, спекулируя акциями на бирже или привлекая средства доверчивых венчурных финансистов. Инвесторам обещали с лихвой вернуть их деньги, суля вскорости завалить мир дешевой и качественной базальтовой продукцией, которая должна была выдавить с рынка дорогие стекло- и углеродные волокна. По словам начальника по качеству НПО "Стеклопластик" (бывший НИИСПВ) Николая Доброскокина, "тогда-то и появилось вокруг базальта много наносного, и сейчас, когда эта технология наконец стала обретать реальные рыночные черты, за мифы тех лет приходится расплачиваться, и конкуренты оборачивают их против самого же базальта".

Организовать производство БНВ ни в США, где было больше всего шумихи, ни в Старом Свете, где до сих пор существует специальная программа Евросоюза, ни в Южной Корее и Китае, которые включили технологию производства БНВ в число приоритетных, так и не смогли. И разочарованные инвесторы утратили интерес к базальту.

Леонид Смирнов утверждает, что сейчас "поднимается еще одна волна интереса к БНВ - спрос на него в несколько раз превышает предложение". Но несмотря на то что темпы роста производства базальтового волокна составляют сотни процентов в год (в 1999 году было продано немногим более 100 тонн продукции, в 2000-м - уже 300, а в текущем - более 800), постороннему заметить этот впечатляющий по стремительности подъем нового для волоконного рынка сегмента трудно - его оборот до конца 2001 года не превысит двух миллионов долларов. Правда, деятельность маленьких базальтовых компаний не остается без внимания забеспокоившихся производителей стекловолокна.

 

Подрыв рынка

Сейчас значительную долю производимой украинцами базальтовой ткани закупает канадская компания Albarrie Canada Ltd., выпускающая высокотемпературные фильтры для очистки промышленных газов. А российское БНВ идет на производство высокотемпературных промышленных тепло- и звукоизоляционных матов, для которых американская BGF Industries даже зарегистрировала торговую марку Basalt Mat. По признанию производителей БНВ, "только за выход на эти рынки мы от стекольщиков получили и еще получим". Но еще большую тревогу производителей стекловолокна вызвала история с использованием БНВ в глушителях. Дело в том, что в современных западных автомобилях выхлопные газы из соображений экологичности дожигают и они поступают в глушитель при достаточно высокой температуре. Сейчас в глушителях используется набивка из жаропрочной стекловаты, однако в ней содержатся особо тонкие канцерогенные волокна. Всемирная организация здравоохранения рекомендовала к 2003 году найти замену стекловате, и теперь производителям глушителей придется выбирать между дорогим жаропрочным непрерывным стекловолокном или значительно более дешевым БНВ. Японцы создали опасный для стекольщиков прецедент, показавший, что предпочтение может быть отдано базальту.

 

Структура потребления текстильного стекловолокна в США (2000 год)

1 млн тонн текстильного волокна

всего

550 тыс. тонн

армированные пластики композиты

200 тыс. тонн

кровля: стеклорубероид, стеклоизол

100 тыс. тонн

армированная бумага, ленты

50 тыс. тонн

электротехника

50 тыс. тонн

шинное производство

50 тыс. тонн

разное

Источник: НПО "Стеклопластик"

 

Рано или поздно встанет вопрос о выборе между стеклом и базальтом в качестве армирующего материала и перед производителями композитов. А это куда более лакомый кусок: из миллиона тонн выпускаемого в США текстильного волокна почти 600 тыс. тонн идут на композиты, производители которых отстегивают стекольщикам более 2 млрд долларов в год, в мире же на эти цели тратится около 7-8 млрд долларов. Юрий Цыбуля утверждает, что "вводить новый продукт в консервативную рыночную среду очень сложно, поэтому к 2005 году будет произведено не более пяти тысяч тонн БНВ стоимостью около десяти миллионов долларов". По мнению же других экспертов, г-н Цыбуля явно скромничает в своих оценках. Специалисты из Беличей признают, что готовы к многократному росту объемов производства. Грузия, где год назад печь вообще не работала, стремительно наращивает поставки немецким партнерам. Заработала небольшая установка и в московском НИИГрафит. В Судогде собираются до конца года запустить еще одну печь производительностью 1,5 тыс. тонн в год. Ее стоимость генеральный директор АО "Судогодское стекловолокно" Александр Жаров оценивает в 1,5 млн долларов и полагает, что она окупится уже через пару лет.

Поэтому пессимизм некоторых производителей БНВ связан совсем не с оценкой рыночных перспектив базальтового волокна, а с опытом выведения его на рынки, полностью контролируемые крупными стекловолоконными корпорациями. Специалисты говорят, что "не ожидали встретить столь сильное противодействие при попытке наладить поставки столь мизерных объемов волокна". По мнению Юрия Цыбули, "для того чтобы внести хотя бы некоторую нестабильность в миллиардный стекловолоконный рынок, необходимо не менее ста миллионов долларов инвестиций. Для 'подрыва' же всего рынка необходимо около одного миллиарда". Если судить по нервной реакции стекловолоконных грандов, "некоторая нестабильность" уже внесена. Хотят того производители БНВ или нет, status quo нарушен, мира уже быть не может. Причем из поднявшейся волны противостояния стекольщиков и базальтчиков выгоду скорее извлекут последние - шум наверняка привлечет внимание инвесторов.