Papier aramidowy staje się główną siłą rozwojową przemysłu lotniczego i kosmicznego

Wraz ze wzrostem obszarów zastosowań papieru aramidowego, oczekuje się, że rynek papieru aramidowego będzie miał dobre perspektywy rozwoju. Według danych publicznych stron trzecich, zużycie papieru aramidowego w Chinach wzrosło z 2742 ton w 2017 r. do 4215 ton w 2021 r., a zużycie papieru aramidowego w moim kraju ma osiągnąć 12 357 ton w 2028 r. Struktura plastra miodu jest najlepszą konstrukcją nośną w dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki i będzie istnieć w projektowaniu konstrukcyjnym samolotów i statków kosmicznych przez długi czas.

Włókno aramidowe nazywane jest „aromatycznym włóknem poliamidowym”. Posiada doskonałe właściwości, takie jak ultrawysoka wytrzymałość, wysoki moduł, odporność na wysoką temperaturę, odporność na kwasy i zasady oraz lekkość. Włókno aramidowe zostało pomyślnie opracowane i wprowadzone na rynek przez firmę DuPont w Stanach Zjednoczonych w latach 60. XX wieku. Włókno aramidowe nie będzie bezpośrednio wykorzystywane jako produkt końcowy. Przynajmniej musi zostać przetworzone na tkaniny lub odpowiednie materiały kompozytowe, zanim będzie mogło zostać użyte. Kategoria i wydajność włókna aramidowego mają stosunkowo duży wpływ na wydajność produktu końcowego. Włókno aramidowe można podzielić na trzy typy: orto-aramid, para-aramid (aramid 1414, PPTA) i meta-aramid (aramid 1313, PMTA). Spośród nich produkty przemysłowe to głównie meta-aramid i para-aramid. Papier aramidowy wykonany z czystego meta-aramidu ma wysoką wytrzymałość, niskie odkształcenia, odporność na wysoką temperaturę, odporność na korozję chemiczną, ognioodporność i doskonałe właściwości izolacji elektrycznej, jest szeroko stosowany w obronności, lotnictwie, pociągach dużych prędkości i izolacji elektrycznej. Para-aramid ma lepsze właściwości kompleksowe niż meta-aramid. Może być stosowany w przemyśle lotniczym do produkcji stałych powłok silników rakietowych do pocisków i drugorzędnych materiałów konstrukcyjnych do dużych samolotów (takich jak drzwi kabiny, okna, części związane ze skrzydłami itp.), kamizelek kuloodpornych, hełmów kuloodpornych, odzieży odpornej na przebicie i przecięcie, odzieży do usuwania bomb, spadochronów o wysokiej elastyczności, kuloodpornych karoserii samochodowych, płyt pancernych itp. w przemyśle obronnym.

Od włókien aramidowych do materiału rdzenia aramidowego o strukturze plastra miodu, wymagana jest seria procesów produkcyjnych, takich jak produkcja papieru i prasowanie na gorąco. Zgodnie z procesem i przepływem produkcji, obejmuje on głównie papier aramidowy, materiały rdzenia aramidowego o strukturze plastra miodu i inne produkty. Papier aramidowy to nowy materiał o wysokiej wydajności, wykonany z włókien aramidowych o jakości papierowej poprzez formowanie na mokro, wykańczanie w wysokiej temperaturze i inne procesy. DuPont pomyślnie opracował papier aramidowy w latach 60. XX wieku. Ze względu na doskonałe właściwości, takie jak wrodzona trudnopalność, izolacja, odporność na wysoką temperaturę i wysoka wytrzymałość, stopniowo stał się niezbędnym kluczowym materiałem dla rozwoju ważnych gałęzi przemysłu i dziedzin, takich jak obrona narodowa, lotnictwo, energia elektryczna, transport kolejowy, nowa energia i komunikacja elektroniczna.

Aramidowy plaster miodu to bioniczna struktura wykonana z papieru aramidowego poprzez szereg złożonych procesów, takich jak klejenie, laminowanie, prasowanie na gorąco, przycinanie, rozciąganie, kształtowanie, zanurzanie i utwardzanie. Ma heksagonalną strukturę naturalnego plastra miodu. Jest lekki, o wysokiej wytrzymałości, wysokim module, dużej stabilności strukturalnej i ma zalety izolacji akustycznej, izolacji cieplnej i ognioodporności. Może być stosowany jako lekki i wytrzymały materiał konstrukcyjny (głównie jako materiał rdzeniowy) i stosowany w kluczowych obszarach, takich jak lotnictwo, transport kolejowy i obrona narodowa. Materiał rdzenia aramidowego o strukturze plastra miodu stał się ważnym materiałem redukującym wagę w dziedzinach lotnictwa, transportu kolejowego i innych ze względu na jego doskonałe właściwości. Jednocześnie, w połączeniu z prepregiem, zajmuje ważną pozycję w dziedzinie pochłaniania fal.

Absorbery o strukturze plastra miodu oparte na materiałach rdzenia plastra miodu są ważnymi absorberami strukturalnymi. Absorbery typu plaster miodu są głównie stosowane w dziedzinie radar stealth. Składają się z plastrów miodu aramidowych impregnowanych absorberami i panelami transmitującymi fale i mają zarówno doskonałe właściwości mechaniczne, jak i właściwości absorbujące. Jeśli chodzi o absorbery typu plaster miodu aramidowego, ich właściwości absorbujące zależą głównie od specyfikacji i wymiarów samych plastrów miodu oraz systemu klejenia impregnującego. Obecnie absorbery typu plaster miodu aramidowego mogą tworzyć silne pochłanianie w paśmie częstotliwości 0-18 GHz.

Produkty z serii meta-aramid paper są głównie stosowane w dziedzinie izolacji elektrycznej, a niewielka ilość jest stosowana w dziedzinie materiałów rdzeniowych o strukturze plastra miodu. Transformatory są obecnie obszarem, w którym papier aramidowy jest częściej stosowany w moim kraju. Jednocześnie, wraz z elektryfikacją kolei w moim kraju i budową na szeroką skalę metra miejskiego i kolei lekkiej, postawiono wyższe wymagania dotyczące powiązanego wyposażenia pociągów dużych prędkości, w tym transformatorów trakcyjnych dużej mocy.

Produkty z serii papierów para-aramidowych są głównie stosowane w dziedzinie materiałów o strukturze plastra miodu. W porównaniu z materiałami o strukturze plastra miodu wykonanymi z papieru meta-aramidowego, kompleksowe właściwości mechaniczne materiałów o strukturze plastra miodu wykonanych z papieru para-aramidowego są znacznie ulepszone w porównaniu z materiałami o strukturze plastra miodu z papieru meta-aramidowego. Jego wytrzymałość jest 5 razy większa niż stali tej samej jakości, ale jego gęstość stanowi tylko jedną piątą gęstości stali. Jednak ze względu na wysoki koszt jest on powszechnie stosowany w dziedzinie materiałów o strukturze plastra miodu o wyższych wymaganiach wytrzymałościowych.

2. Główne scenariusze zastosowań materiałów rdzeniowych z aramidu o strukturze plastra miodu
Dziedzina lotnictwa: Po połączeniu materiałów rdzenia plastra miodu z papieru aramidowego z panelami w celu utworzenia struktury warstwowej, mogą być one używane jako jedna z idealnych form konstrukcyjnych i są szeroko stosowane w lotnictwie. Główne części zastosowania obejmują klapy, lotki, pionowe krawędzie natarcia usterzenia, stery kierunku, kaczki, kadłuby, łopaty, osłony radarów, osłony radarów, panele ścienne, drzwi, podłogi i inne części, a także duże sztywności i drugorzędne części nośne samolotu. Jako preferowany materiał rdzeniowy do kompozytowych struktur plastra miodu samolotu, może zmniejszyć masę konstrukcyjną samolotu i osiągnąć transmisję fal, redukcję hałasu i izolację cieplną funkcjonalnych komponentów. Według statystyk, w krajowym samolocie Z-9 znajduje się ponad 280 paneli plastra miodu Nomex, pokrywających około 80% całego samolotu. Panele plastra miodu myśliwca F-111 USA stanowią ponad 90% całej powierzchni zewnętrznej. C919 wykorzystuje dużą liczbę materiałów rdzenia plastra miodu w wielu częściach samolotu, aby sprostać potrzebie redukcji masy. Szacuje się, że popyt na materiały z rdzeniem aramidowym o strukturze plastra miodu na jeden lot wyniesie ponad 10 milionów juanów.

Pole statku: Struktury typu „plaster miodu” mogą nie tylko zmniejszyć wagę pustych statków, poprawić zwrotność i odporność statków na uderzenia, ale także znacznie poprawić odporność na korozję i „stealth” statków. W ostatnich latach marynarki wojenne różnych krajów również stosowały materiały typu „plaster miodu” do nadbudówek, takich jak nadbudówki, grodzie i sufity samolotów nawodnych statków, aby poprawić wszechstronną wydajność statków we wszystkich aspektach. Kuter straży przybrzeżnej USA wykorzystuje strukturę plastra miodu Nomex w celu zastąpienia płyty azbestowej, co nie tylko zmniejsza wagę kutra o ponad 9 ton, ale także eliminuje potencjalne zagrożenia spowodowane azbestem. Wystrój wnętrza lotniskowca Liaoning wykorzystuje ponad 100 000 metrów kwadratowych arkuszy aramidowych, których cena wynosi 1500-2000 juanów za metr kwadratowy. Wiadomo, że główne instytuty badawcze China Shipbuilding Industry Corporation zaczęły stosować arkusze aramidowe typu „plaster miodu” jako lekkie projekty wystroju wnętrz statków.

Obszar tranzytu kolejowego: Materiały aramidowe mogą skutecznie zmniejszyć zużycie energii i hałas pociągów dużych prędkości. Stosowano je w panelach bocznych, panelach dachowych, siedzeniach, przegrodach, bagażnikach i panelach świetlików w szybkich pojazdach kolejowych w celu zmniejszenia masy pojazdu i zwiększenia prędkości pociągu. EMU o prędkościach powyżej 200 kilometrów na godzinę muszą wykorzystywać dużą ilość materiałów o strukturze plastra miodu z papieru aramidowego. Changchun Passenger Car Factory CRH-5 EMU zaleca stosowanie materiałów o strukturze plastra miodu z aramidów jako materiałów o strukturze warstwowej dla pociągów dużych prędkości, przy rocznym zapotrzebowaniu na materiały o strukturze plastra miodu z aramidów o grubości 10-15 mm na 50 000 metrów kwadratowych. Ponadto nowe modele, takie jak standardowe EMU, wagony sypialne i nowe niskopodłogowe wagony energetyczne, również wykorzystują struktury plastra miodu z aramidów w projektowaniu wnętrz, aby sprostać potrzebom lekkości i komfortu.

Ponadto materiały o strukturze plastra miodu z papieru aramidowego można również stosować przy produkcji łopat turbin wiatrowych, statków i jachtów, łodzi wyścigowych, nart, pojazdów kempingowych i innych produktów.

Obecnie globalna zdolność produkcyjna włókien aramidowych wynosi około 140 000-150 000 ton, z czego ponad 50 000 ton to włókna meta-aramidowe, a 90 000-100 000 ton to włókna para-aramidowe. Jeśli chodzi o włókna meta-aramidowe, około 60% z nich jest wykorzystywanych w stosunkowo niskiej klasy przemysłowych polach filtracyjnych w Chinach, a tylko około 10% jest wykorzystywanych w wysokiej klasy materiałach izolacyjnych i rdzeniach plastra miodu. Jeśli chodzi o włókna para-aramidowe, 40% jest wykorzystywane do wzmocnienia włókien optycznych w Chinach. 20% jest wykorzystywane do ochrony kuloodpornej, wojskowych hełmów kuloodpornych, rękawic itp. 20% jest wykorzystywane w przemyśle gumowym samochodowym, a 20% jest wykorzystywane w materiałach kompozytowych.

Papier aramidowy: Według statystyk nominalna zdolność produkcyjna papieru aramidowego na świecie wynosi około 20 000 ton/rok, a efektywna zdolność produkcyjna wynosi około 12 000 ton/rok. Globalny popyt na papier aramidowy wynosi około 10 000 ton/rok, a główny udział w rynku zajmuje DuPont. Według danych zebranych przez CITIC Securities Research Institute, światowy papier aramidowy jest wykorzystywany głównie do izolacji elektrycznej i materiałów o strukturze plastra miodu, stanowiąc odpowiednio 64% i 34%. Porównując globalną strukturę konsumpcji, 90,76% popytu na papier aramidowy w moim kraju w 2020 r. pochodzi z izolacji elektrycznej, podczas gdy zużycie materiałów konstrukcyjnych o strukturze plastra miodu i innych materiałów kompozytowych stanowi zaledwie 9,24%.

Obecnie głównym krajowym producentem papieru aramidowego jest Minshida. Minshida jest pierwszym producentem papieru aramidowego w Chinach. Obecnie jej globalny udział w rynku produktów z papieru aramidowego zajmuje drugie miejsce, zaraz za DuPont w Stanach Zjednoczonych.

Według obliczeń, z 100-kilogramowego kawałka papieru aramidowego można uzyskać 3 metry sześcienne materiału o strukturze plastra miodu, co oznacza, że teoretyczna zdolność produkcyjna plastrów miodu aramidowego na świecie może osiągnąć 2,04 miliona metrów sześciennych, a teoretyczna zdolność produkcyjna plastrów miodu aramidowego na rynku chińskim może osiągnąć 240 000 metrów sześciennych. Efektywna zdolność produkcyjna materiałów o strukturze plastra miodu aramidowego wynosi około 54 000 metrów sześciennych.

Obecnie głównym krajowym producentem materiałów rdzeniowych z plastra miodu aramidowego jest AVIC Composites. Produkcja plastra miodu AVIC Composites jest dystrybuowana głównie w Pekinie i Nantong. Wśród nich linia produkcyjna plastra miodu wielkogabarytowego Nantong ma poziom zaawansowania międzynarodowego i wysoki stopień automatyzacji. Jej produkty są przeznaczone głównie dla sektora samolotów cywilnych i głównie dla klientów handlu zagranicznego, takich jak Airbus, Boeing i Yaqi.

W ostatnich latach mój kraj nadal zwiększał wsparcie polityczne dla materiałów z włókien aramidowych i papieru aramidowego. W szczególności szybki rozwój w moim kraju szybkich pociągów, krajowej produkcji samolotów, lotniskowców i innych gałęzi przemysłu produkujących sprzęt w ostatnich latach napędzał rozwój papieru izolacyjnego aramidowego i materiałów rdzeniowych z papieru aramidowego o strukturze plastra miodu.

Wraz ze wzrostem obszarów zastosowań papieru aramidowego oczekuje się, że rynek papieru aramidowego będzie miał dobre perspektywy rozwoju. Według publicznych danych stron trzecich, zużycie papieru aramidowego w Chinach wzrosło z 2742 ton w 2017 r. do 4215 ton w 2021 r. i oczekuje się, że osiągnie 12 357 ton w 2028 r. Struktura plastra miodu jest najlepszą konstrukcją nośną w dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki i będzie istnieć w projektowaniu konstrukcyjnym samolotów i statków kosmicznych przez długi czas.