Каким образом пултрузионных композиты конкурируют на строительном рынке с такими материалами, как дерево, ПВХ и алюминий?

На развивающемся семимильными шагами северо-американском рынке домовладельцы, особенно те, кто имеет двух кормильцев в семье не желают тратить деньги на содержание собственного дома. Многие домовладельцы предпочитают тратить свободные деньги на продукт, нуждающийся в минимальных эксплуатационных расходах, либо не требующий подобных расходов вовсе. Кроме того, высокая стоимость рабочей силы не добавляет оптимизма организациям-подрядчикам в связи с рекламациями в период гарантийного срока на обслуживание дома. Именно поэтому обе стороны пребывают в поиске строительных материалов, позволяющих свести к минимуму временные и материальные затраты на эксплуатацию. Эта тенденция предоставляет пултрузионным композитам возможность продемонстрировать свойственные им эксплуатационные характеристики в широком диапазоне применения в строительной сфере, успех в которой дает все основания для последующего вытеснения дерева, ПВХ и алюминия в областях с гораздо более низким сегодняшним уровнем потребления.

Пултрузионные профили в оконных конструкциях за последние 20 лет заслужили репутацию не требующих эксплуатационных расходов и сегодня считаются непревзойденным решением с точки зрения сопротивления деформации и уровня -термоизоляции.

Пултрузионные линейные профили так же находят применение, заменяя древесину в строительных опорах, возведении заборов и изгородей. С недавнего времени пултрузионные профили используются одной из ведущих американских строительных компаний при строительстве тысяч и тысяч домов, возводимых каждый год. Экономия трудозатрат на сборке и монтаже ведет к более низкой стоимости строительства по сравнению со строительством дома из древесины.

Рыночные возможности.

Пултрузионные профили конкурируют с традиционными материалами фактически во всех рыночных сегментах. Если бы наши материалы и технологии не могли обеспечить дополнительные преимущества, мы никогда бы не смогли доказать наше превосходство на подобных узких рынках /областях применения и добиться объемов продаж, которыми мы гордимся сегодня.

Эти дополнительные преимущества включают в себя: легкий вес, высокую прочность, стойкость к деформации, коррозийную устойчивость, отсутствие эксплуатационных расходов, диэлектрические свойства, легкость сборки, термоизоляционные свойства. Кроме того, мы должны принимать во внимание фактические преимущества непрерывной длины и неизменного соотношения прочности и сопротивления усадке свойственные технологии пултрузии.

На строительном рынке мы традиционно конкурируем с древесиной, алюминием, ПВХ, бетоном и сталью. В то время как акцент делается на конкуренции с древесиной, мы кроме того, конкурируем с ПВХ и алюминием, поскольку эти материалы традиционны для замещения и, следовательно, представляют собой конкурентную цель для пултрузии. На сегодняшний день мы можем видеть несколько рынков, где имеет место активная конкуренция между пултрузионным стекловолокном, древесиной, ПВХ и алюминием. Это: окна и двери, заборы и ограждения, арки и беседки, декоративные несущие колонны, дамбы, здания индивидуальной застройки, жилые здания.

Рынок окон и дверей.

Производители окон используют дерево, алюминий, ПВХ, сталь и композиционные материалы для изготовления рам, оконных переплетов, деталей дверной конструкции. Как правило дерево используется в форме монолитных брусов. Алюминий используется в виде тонких листов из-за более высокой стоимости по сравнению с деревом. ПВХ был представлен на рынке во многом таким же образом, как и алюминий с тем лишь отличием, что он не требует покраски. Тем не менее, прочность ПВХ такова, что требуется как усиление самих листов, так и множество крепежных деталей для самой конструкции. Подобные сложные конструкции бросают вызов пултрузионной технологии. Кроме того, возникает задача – как собрать и смонтировать стеклопластиковое окно.

Наиболее значительным преимуществом, говорящим в пользу нашей технологии является то, что коэффициент термического расширения стеклопластика и оконного стекла совпадают. Поэтому наши окна эксплуатируются лучше, так как ни воздух, ни вода никогда не смогут проникнуть в собранное стеклопластиковое окно, давая ему непревзойденное преимущество по термоизоляционным качествам перед деревом, алюминием и ПВХ. Со временем дерево дает усадку, давая возможность воздуху проникать вовнутрь конструкции. Алюминий имеет линейное расширение в 2 с половиной раза больше, чем стеклопластик, а ПВХ в 8 раз. Сопротивление деформации пултрузионного стеклопластика делает его незаменимым материалом для изготовления окон премиум-класса.

Наибольшего успеха на строительном рынке композиты добились именно в сегментах окон и дверей. Профили из стеклопластика были представлены на рынке с начала 80х. Ежегодный объем продаж на рынке окон и дверей составляет более 3 миллиардов долларов США.

Проникновение стеклопластика на оконный рынок можно было в лучшем случае охарактеризовать как медленное. Первоначально производители воспринимали пултрузионный стеклопластик в большей степени в качестве отдельного конструкционного компонента, нежели цельной оконной конструкции. Компания Andersen Windows была первой, кто внедрил профиль в массовое производство, используя свой профиль Flexiframe для изготовления наружной части окон с фиксированной рамой. В этом продукте дерево использовалось для изготовления внутренней части, а стеклопластик – для наружной. Подобный окрашенный профиль до сих пор используется в больших количествах. Производители окон постепенно использовали отдельные компоненты профильных конструкций во все большем количестве, до тех пор, пока не было освоено изготовление единой оконной системы. Интересен тот факт, что именно производители деревянных окон признали пултрузионный стеклопластик материалом «нового поколения».

Производители окон находятся в постоянном поиске материалов и дизайнерских решений, которые бы отличали их продукцию от продукции прочих изготовителей. На сегодняшний день большинство потенциальных возможностей применения композиционных технологий конкурируют с деревом, как материалом, в пользу которого производители окон делают свой выбор чаще всего, большинство же производителей окон считают стеклопластик качественным материалом, лучше всего приспособленным для создания новых оконных систем.

Пултрузия.

Пултрузионным продуктам было совсем не легко выйти на рынок производителей окон. Прежде необходимо было добиться соответствия серьезным запросам производителей. Во-первых, было необходимо производить тонкостенные пултрузионные профили сложной формы со скоростью, позволяющей стеклопластику конкурировать с традиционными материалами по цене и внешним параметрам. Особой задачей было формование непрерывного стекломата на большой скорости без возникновения заминов при низком проценте брака. Чем выше скорость обработки, тем ниже трудозатраты и производственные издержки, и тем проще композиционному профилю конкурировать с экономической точки зрения.

Раньше не вызывало удивления, то, что некоторые производители пултрузионного профиля получали процент брака более 10%. Многие производители прибегали к разным технологиям с целью повысить скорость формования, и увы, многие из них вынуждены были отказаться от этой идеи в условиях низких рыночных цен. Многие решили, что проще производить традиционный профиль, чем конкуренция на соответствие рыночным запросам путем выработки больших объемов при низком уровне рентабельности. Вы не можете терять деньги на каждом футе или метре и возмещать их за счет объема. Кроме того благодаря качественной технологии формования пултрузионщик может быть уверен в стабильном качестве и прочности производимого профиля.

Другой вопрос, требующий решения – это ускоренное отверждение позволяющее сократить производственный цикл и обеспечить визуальное качество поверхностной обработки максимально близкое к ПВХ. Для этого производители должны подобрать нужное соотношение термореактивной смолы и подходящего катализирующего комплекса и рассчитать температуру для каждой области нагрева таким образом, чтобы добиться быстрого отверждения и легкого извлечения профиля из фильеры. Легкость выхода из фильеры обеспечивает качественный внешний вид профиля. В больших внутренних сегментах и оправках, многие производители обнаружили, что нагревательные трубки матриц наряду с однородным и полным отверждением, способствующим лучшему качеству последующей отделки: нанесения покрытия или окраски, способствуют сокращению самого производственного цикла.

Окраска, либо нанесение покрытия на профиль практически всегда необходимы для придания стойкости к атмосферным явлениям и перепадам температур. Первоначально, производители профиля передавали работы по окраске сторонним организациям, однако высокая стоимость работ подрядчиков при низком уровне рентабельности не способствовали успешным продажам. Некоторые использовали полиуретановые покрытия, не смотря на их экологическую небезопасность. Другие производители разработали и запатентовали систему нанесения защитного покрытия спеканием, тем не менее, так и не использовав ее в производстве профиля. И только очень немногие пултрузионщики разработали и внедрили собственные мощности по конечной отделке профиля. Большинство использует акриловую краску на водной основе, которая не представляет опасности для окружающей среды и имеет достаточную адгезию и атмосферную стойкость, в то время как некоторые из производителей окон предпочитают заниматься окраской самостоятельно. Со временем, для того, чтобы преуспеть в реализации продукции фирмам-производителям приходится заниматься разработкой новых возможностей в сфере вариантов конечной отделки и усовершенствований в технологии производства.

Показатели среднегодового роста рынка.

Согласно маркетинговому исследованию Друкера за 2004 год, рынок алюминиевых окон сокращается со скоростью 5% в год. Большинство экспертов признают, что алюминиевые окна исчезнут с рынка примерно в течение 5-10 лет. В то же время рынок деревянных окон сокращается со скоростью 3% в год. С другой стороны, рост рынка ПВХ продолжается, хотя теперь со скоростью только 2,5% в год, в то время как в предыдущие годы его рост составлял 20-40% в год. Совершенно очевидно, что пик ПВХ уже миновал.

Согласно тому же исследованию темпы роста рынка композиционных материалов составляют 37% в год. Исследование не вычленяет отдельно стекловолокно от смешанных древесных композитов и термопластов, но совершенно ясно, что композиционные и стеклопластиковые оконные профили заняли свое место на сегодняшнем рынке. К сожалению, большинство исследований недооценивают объемы использования стекловолокна, потому что содержание его редко подсчитывается. Существует много производителей, которые используют единственный отдельный стеклопластиковый профиль в оконных конструкциях сложного дизайна с использованием целого комплекса материалов.

Возможно, мы никогда не сможем оценить точные объемы, но совершенно ясно, что рынок композитов находится на подъеме. Стеклопластик продолжит конкурентную борьбу с деревянными и промерзающими алюминиевыми окнами и эта борьба сконцентрирована в верхнем ценовом сегменте. Существует множество причин того, что стеклопластиковый профиль продолжит увеличивать свою долю на рынке окон:

- термоизоляционные характеристики стеклопластикового профиля позволяют расширить их использование в среднестатистическом доме оставаясь в соответствии с федеральными и региональными требованиями по расходованию энергии.

- стеклопластик достаточно прочен для использования в качестве материала оконных рам и позволяет увеличить зону обзора за счет незначительной толщины самой рамы.

- более низкий коэффициент термического расширения препятствует проникновению воздуха и воды вовнутрь конструкции, делая ее более энергосберегающей.

- стеклопластиковые окна отлично препятствуют образованию конденсата

- композиционные материалы имеют отличную химостойкость по отношению к агрессивной среде прибрежных зон и территорий, подверженных кислотным дождям

- не требующая восстановления окрашенная поверхность пултрузионного профиля продлевает срок эксплуатации конечной отделки

- стеклопластиковые окна имеют более низкие общие издержки жизненного цикла, чем любой другой материал для изготовления окон.

Рыночные тенденции, способствующие успеху пултрузионных композитов в сегменте окон следующие:

- стеклопластик завоевал определенную репутацию и признание среди архитекторов, инженеров и домовладельцев

- оконная промышленность все больше признает выдающиеся эксплуатационные характеристики стеклопластиковых деталей в оконных конструкциях

- в стеклопластике проявляют себя термические свойства Е-стекловолокна

- освоение пултрузионной технологии крупными производителями окон из древесины укрепляет доверие к стеклопластиковым окнам и деталям

- производители окон вполовину сократили время на монтаж, делая стеклопластиковые окна более конкурентносопособными по цене

- более жесткое федеральное и региональное законодательство по энергосбережению выдвигает требования к эксплуатационным характеристикам окон, отдавая предпочтение стеклопластику в качестве материала для их изготовления

- производители окон и подрядчики стремятся минимизировать гарантийные рекламации

- стеклопластик выступает в качестве нового материала, а новые материалы необходимы на рынке для того, чтобы помочь производителям занять свою рыночную нишу

Возможности для последующего роста.

Пултрузионный стеклопластиковый профиль целенаправленно движется к завоеванию своей рыночной доли на потребительском рынке окон и дверей. Сфера применения пултрузионного профиля в будущем наиболее отчетливо видна в области коммерческого строительства. Были предприняты некоторые разовые усилия в этой области, но недавно Министерство энергетики США профинансировало нескольких производителей с целью разработки более энергосберегающих оконных систем для коммерческого применения. Задействованные здесь объемы значительны, но и требования состоят в том, чтобы создать прочный профиль, обладающий энергосберегающими и огнестойкими качествами. Мы предполагаем, что стеклопластиковый профиль выйдет на это рынок в массовом масштабе в самом ближайшем будущем.

Заборы и ограждения.

Годами дерево и ПВХ занимали большую часть рынка заборов и ограждений. Дерево - вследствие низкой стоимости и ПВХ – благодаря отличному внешнему виду. Тем не менее, ПВХ недешев и не отвечает всем требованиям конечного потребителя. Для того, чтобы быть по настоящему строительным материалом в некоторых случаях ПВХ должен быть армирован сталью, что делает его более тяжелым и дорогим по сравнению с обычным ПВХ.

Стеклопластиковые ограждения дают возможность потребителю значительно увеличить длину пролета изгороди по сравнению с ПВХ. Это уменьшает количество вертикальных стоек и способствует снижению ценовой разницы между стеклопластиковой и ПВХ изгородями. Стеклопластиковая изгородь воспринимается как более надежная конструкция, чем ПВХ. ПВХ ограждениям и изгородям, по мнению экспертов присущ так называемый «синдром ослабленной веревки». Когда вы опираетесь на ПВХ изгородь, особенно в условиях повышенной температуры у вас не возникает ощущения жесткого сопротивления, а, напротив, возникает ощущение, как будто изгородь вот-вот прогнется. Поэтому сегодня стеклопластиковые изгороди и ограждения находят все большее применение на рынке. Застройщики отмечают снижение количества гарантийных рекламаций и в целом более высокую степень удовлетворения качеством композиционного продукта среди потребителей.

Беседки и арки.

Высокая прочность, малый вес, и всепогодные качества композитов после окраски сподвигли нескольких производителей элементов ландшафтного дизайна на замену древесины пултрузионными композитами. Один производитель беседок использовал 5 дюймовый профиль квадратного сечения для того, чтобы заменить деревянную колонну, которая регулярно ломалась на уровне земли. Производитель использовал только дерево для балок, для того, чтобы добиться внешнего вида в стиле дальнего востока, в соответствии с пожеланиями заказчика. Из-за того, что дерево страдает от атмосферных явлений по прошествии некоторого времени балки будут нуждаться в ремонте. У другого производителя беседок были проблемы с изготовлением беседки большого размера. Многие продавцы мебели для загородного досуга стремятся продемонстрировать свою мебель в интерьере беседки. Для этой цели понадобилась беседка с интервалом установки колонн в 20 футов. Достать качественную древесину такой длины было почти невозможно. Когда же древесина была найдена, она деформировалась под своим собственным весом. Изготовитель сделал выбор в пользу тонкостенного пултрузионного профиля в качестве материала для изготовления балок и обрешетин над ними. Балки размерами 1,75 х 7,5 дюймов весили более 1 фунта на фут (1,52 кг/м) в то время как обрешетины – 0,4 фунта на фут (0,6 кг/м). Балки деформировались менее чем на три шестнадцатых дюйма (около 4,5 мм) на промежутке более 20 футов. Толщина обоих профилей составляла только 2 мм и затем литьем из полиуретана были заполнены все концевые пустоты профиля для придания беседке требуемого «стильного» вида.

Те же самые качества способствовавшие проникновению облегченного пултрузионного профиля на рынок окон, а именно – тонкостенный профиль, высокой прочности, отличный внешний вид и всепогодная внешняя отделка – помогли пултрузионным продуктам выйти и на этот рынок.

Декоративные строительные колонны.

Многие архитекторы и подрядчики использовали деревянные колонны для поддержки портиков, веранд и других элементов крыши. Со временем деревянные детали выходят из строя и нуждаются в замене. По меньшей мере два производителя в США приспособили пултрузионные стеклопластиковые колонны для этой цели. Присущая стеклопластику коррозийная стойкость делает его идеальным материалом для использования в прибрежной зоне. Кроме того, стеклопластиковые колонны более упруги, чем деревянные и могут с большим успехом переносить неправильную эксплуатацию без внешних признаков повреждения.

Эти стеклопластиковые колонны изготавливаются как правило размерами 8, 10 и 12 кв. дюймов. В то время как некоторые из них представляют собой обычные квадраты с прямыми сторонами, более новые варианты сочетают линейный дизайн, делающий колонну похожей на деревянную, изготовленную вручную, новые варианты дизайна дополнительно оформлены стилизованными выемками и желобками. Этот рыночный сегмент использования стеклопластика стал очень значительным. Установленные колонны «под дерево» весят менее 5 фунтов на фут (7,41 кг/м). Даже при скорости изготовления 1 фут в минуту – эта работа является «мечтой» пултрузионщика.

Не смотря на то, что стоимость оснастки для подобных больших профилей высока и производство требует оборудования с большой рабочей площадью, это стало огромной рыночной возможностью для композитов. Производители алюминиевых колонн тоже испытывают давление со стороны стеклопластика по причине меньшего процента брака в процессе его изготовления и лучшей чем у алюминия коррозийной стойкости. Один из американских производителей работает с тремя различными дизайнами в двух типоразмерах. Объемы производства одного из них уже достигли уровня многопоточного производства.

Морские дамбы

Дерево и сталь делили между собой рынок производства морских дамб в течение многих лет. Как правило, используемая на рынке древесина была специально обработанной, но большинство реагентов, используемых ранее для ее обработки оказались вредными для окружающей среды. Сталь ржавеет, что по истечении лет порождает необходимость замены.

Проблемы двух этих материалов открыли возможность для ПВХ и стеклопластиковых дамб. Винил уже вышел на рынок но он имеет значительные проблемы с окружающей средой. Подобные зачастую имеющие значительную протяженность дамбы, должны быть углублены в дно водоема. Дамбы из пултрузионных композитов недавно продемонстрировали свою прочность, коррозийную устойчивость, и , в случае большой протяженности, способность к простому монтажу. Присущая композиционным материалам коррозийная устойчивость делает их идеальными для преимущественного использования в этой сфере.

Кашпо для коммерческого использования.

Одна из калифорнийских компаний начала продажу кашпо, изготовленных по пултрузионной технологии размерами 9 на 9 дюймов (22,8 см х 21,6 см) «У» образной формы, и , по аналогии с декоративными колоннами, по некоторым внешним признакам они производят впечатление изготовленных из дерева. Стеклопластик был выбран в качестве материала для изготовления благодаря его прочности в процессе использования. Эти кашпо имеют специальные стеновые заглушки, что позволяет производить профиль любой длины.

Размеры от 3 до 6 футов ( 90 см – 1,8 м) являются наиболее распространенными для жилого сектора, когда как в коммерческом секторе как правило используется большая длина. Многие кашпо, используемые в коммерческих целях подвешены непосредственно снаружи зданий . Якорные крепежи из нержавеющей стали монтируются в стену здания. С каждой из сторон у кашпо есть специальные фланцы, в которые «входит» крепеж. Использование трубопроводной системы подачи воды Тайгон к каждому кашпо решает проблему каждодневного полива. В то время как кашпо весит 3,3 фунта/фут (около 4,95 кг/м) вместе с землей и растениями их вес может достигать 75 фунтов /фут (112 кг/м). По этой причине древесина и ПВХ не расцениваются как материалы достаточно прочные для подобного применения. Прочность стеклопластика должна быть достаточной для того, чтобы кашпо не сломалось на крепеже и не упало бы на тротуар. В то время как ландшафтные архитекторы разрабатывают многочисленные варианты подобных кашпо, ряд покупательских каталогов, включая Смит и Хокен предлагают использовать подобные кашпо в частных садах. Этот производитель разрабатывает такие новые варианты дизайна, которые даже в крупногабаритном исполнении могут быть в той же концепции использованы в коммерческом секторе.

Строительство по индивидуальному заказу.

Пултрузия используется для возведения зданий по индивидуальному заказу особенно в случае присутствия значительных электромагнитных помех. И IBM и Apple Computer тестировали производственные здания, построенные полностью из стандартного и изготовленного на заказ профиля.

Когда «Мать Природа» преподносит сюрпризы такие как индонезийское цунами и ураган Катарина в Новом Орлеане из серии профилей могут быть возведены мобильные здания, что позволит временно защитить и приютить пострадавшие семьи. Больницы, кухни, спальные места могут быть оборудованы с использованием этих профилей и разобраны для хранения до следующего стихийного бедствия. Правительства должны осознать потребности и оценить предоставление подобных укрытий во времена бедствий. Тем временем индивидуальные здания будут продолжать возводиться в тех случаях , когда преимущества композитов и пултрузии не могут быть восполнены с помощью других материалов.

Жилое строительство

Во время недавнего прорыва один из крупнейших застройщиков жилых домов – Pulte Home Science – разработал серию профилей, позволяющих значительно сократить время возведения дома рассчитанного на одну семью.

Концепция задействует частичное объединение естественных преимуществ, позволяющих с помощью одного большого профиля заменить функционально три детали, традиционно изготовляемые из алюминия, ПВХ и древесины и традиционно монтируемые по отдельности. Водосточный желоб, софит и фризовая панель изготовлены методом пултрузии и установлены одним широким сегментом, заменяя три прежде используемых отдельных сегмента/материала. Pulte сделал заявку на патент на данное нововведение и планирует использовать его в большинстве возводимых им домов в США, где Pulte строит около 2% всех домов. Наиболее интересным во всем этом является то факт, что владелец строительной компании разрабатывает профили изначально как пултрузионные, а затем находит производителя для их изготовления. Все разработки производились без какого-либо содействия со стороны композиционной отрасли. Возможно это не звучит как хорошая новость, тем не менее, что может быть более воодушевляющим, чем информация о том, что мы стали настолько известны как особая технология обработки материала, что кто-то использует имеющиеся у него знания и идет вперед без нашей помощи. Когда происходит подобное, это демонстрирует новую степень осознания в рамках рынка. Масштабы этих последних событий станут известны со временем, но не будет слишком самоуверенным заявление о том, что это рождение возможно единственной и крупнейшей возможности в нашем секторе промышленности, и это происходит в секторе промышленности чрезвычайно чувствительном к ценовому фактору.

В центре внимания ценность.

Пултрузионные композиционные профили обеспечили решение для всех приведенных строительно-ориентированых областей применения:

-оконные рамы, с присущей композитам степенью термоизоляции, превосходной стойкостью к деформации при воздействии высоких и низких температур, позволяющие изготавливать самые энергосберегающие окна в промышленности.

- композиционные заборы и ограждения демонстрируют прочность и жесткость не доступную с виниловыми материалами

- арки и беседки используют преимущества прочности композиционных профилей, что позволяет устанавливать перекрытия с большими промежутками, чем при использовании винила или древесины, одновременно демонстрируя отличную антикоррозийную устойчивость и прекрасный внешний вид.

- декоративные /строительные колонны прочны, легко устанавливаются, не несут эксплуатационных расходов и имеют отличный внешний вид

- пултрузионные морские дамбы прочны и корозийноустойчивы

- кашпо для коммерческого использования прочны, имеют легкий вес, не требуют эксплуатационных расходов и соответствуют самым жестким требованиям архитекторов по отношению к внешнему виду.

- здания индивидуальной застройки с использованием пултрузионных материалов используют преимущества всех композитов и самой технологии пултрузии включая электромагнитную прозрачность

- рынок жилого строительства, о котором много уже было написано как о недостижимом, вскоре обнаружит новые возможности применения пултрузионных композитов, уменьшающие трудозатраты благодаря легкости монтажа и установки.

В масштабах отрасли мы должны забыть ценовой конкуренции! Вместо этого, мы должны делать акцент на ценности. Сегодня у нас множество успешных областей применения, основанных именно на ценности. Вопрос не должен ставиться таким образом – как мы можем конкурировать с традиционными материалами, а напротив - как традиционные материалы могут конкурировать с пултрузионными композитами. Наша задача, как пултрузионщиков, определить те рынки и области применения, где бы наши естественные преимущества могли бы обеспечить решения, невозможные для традиционных материалов. Мы сделали первый шаг и преимущества наших материалов и технологий докажут ценность всего, что мы сможем предложить.

www.newchemistry.ru