Наши предприятия имеют успешный опыт по организации внедрения в производство инновационных научно-технических разработок различных научных авторских коллективов. Одной из таких разработок является производство высокопрочной, высокомодульной нити из сверхвысокомолекулярного волокнообразующего полиэтилена.

Создание волокон с уникально высоким уровнем прочностных показателей - высокопрочных нитей из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (ПЭ) - относится к событиям, определяющим прогресс многих отраслей современной техники. Промышленное производство этих нитей было организовано в середине прошлого десятилетия фирмами «ДСМ» (Голландия) и «Эллайд Сигнал» (США). Производству предшествовали многолетние научные, технологические и аппаратурные исследования. В результате исследований выяснилось, что от других высокопрочных волокон (углеродных, арамидных, борных и др.) ПЭ нити выгодно отличаются более высоким значением удельных механических характеристик, сильным положительным влиянием скорости деформации на прочность, полной радиопрозрачностью. А также способностью совмещаться с высокоэластичными аморфными полимерами (например, бутилкаучуками), не склонными к механическому стеклованию и трещинообразованию даже при очень высоких (баллистических) скоростях нагружения.

Последнее отличие является принципиальным, поскольку позволяет получить на базе ПЭ нитей изделия нового класса – легкие, баллистически стойкие композиционные материалы (КМ) с очень высокой ударной прочностью. Другие высокопрочные волокна не совмещаются с эластичными матрицами и в производстве ударостойких КМ не используются. Сказанное означает, что ПЭ нити и композиты на их основе обладают ценными специфическими качествами, отсутствующими у полимерных материалов иного рода.

В США и Западной Европе ПЭ КМ находят широкое применение в производстве средств индивидуальной и коллективной бронезащиты, бронированных автомобилей, летательных аппаратов, судов и других объектов военной техники. На эти цели расходуется около 1000 тонн ПЭ нити в год. Масса защиты снижается по сравнению с броневой сталью в 2 - 2,5 раза, что обеспечивает существенные тактико-технические преимущества.

В нашей стране выпуск ПЭ нити и ударостойких КМ отсутствует, а использование импортных материалов в средствах вооружения и военной техники запрещено. По этой причине вопрос, касающийся создания отечественного производства ПЭ нити и КМ представляется крайне актуальным.

НИОКР, направленные на организацию выпуска высокопрочной ПЭ нити, ведутся в России с 1989 года. В результате совместной деятельности ряда предприятий удалось:
- Разработать чистые в патентном отношении технологии, обеспечивающие получение специальных каталитических систем, волокнообразующего сверхвысокомолекулярного ПЭ и нити на его основе с соответствующими лучшим мировым стандартам свойствами (прочность: 300 - 350 сН/текс, начальный модуль: 10000 - 12000 сН/текс).
- Создать производство по выпуску каталитических систем и сверхвысокомолекулярного ПЭ.
- Разработать конструкторскую документацию на оборудование, входящее в состав модуля опытно-промышленного производства (ОПП) высокопрочной ПЭ нити мощностью 20 т/год.
- Решить вопросы научного и методического обеспечения создаваемого производства.

Мероприятия по организации выпуска высокопрочной ПЭ нити проводятся в настоящее время в рамках Программы Союзного государства России и Беларуси по спецволокнам. В Программе задействованы ФГУП «ВНИИСВ», Институт Катализа им. Борескова СО РАН, ООО «Томскнефтехим» и два машиностроительных завода. Результатом совместной деятельности должна стать организация выпуска на экспериментальном заводе ФГУП «ВНИИСВ» 10 т/год высокопрочной ПЭ нити.

По данным производителей средств бронезащиты верхняя планка цены ПЭ нити, обеспечивающая ее широкое распространение, не должна превышать 65 $/кг. Расчеты, основанные на учете материальных и энергетических ресурсов, а также других текущих издержек показывают, что в условиях предлагаемого к тиражированию модуля ОПП мощностью 20 т/год себестоимость ПЭ нити составит около 22 $/кг. Это рекордно низкая себестоимость среди высокопрочных волокон. Для сравнения отметим, что себестоимость арамидной нити «Русар», используемой сегодня в производстве устаревших бронежилетов 1-го (т.е. наименьшего) класса защиты, достигла уже 55 - 60 $/кг. Низкая себестоимость ПЭ нити обусловлена относительной дешевизной используемых материалов (ПЭ, вазелинового масла, бензина), а также меньшим удельным энергопотреблением. Добавим также, что за счет увеличения концентрации прядильного раствора процесс производства может быть легко переориентирован на выпуск нити повышенной линейной плотности с прочностью около 240 сН/текс (уровень «Русара»), которая предназначается для изготовления менее ответственных (в сравнении с бронежилетами и боевыми шлемами) изделий. Производительность модуля увеличивается при этом в 1,6 - 1,7 раз, а себестоимость килограмма продукции снижается до 16 - 17 $.

По данным МВД РФ для оснащения внутренних войск, милиции, спецподразделений и сотрудников охранных агентств бронежилетами, легкими боевыми шлемами, бронепластинами и другими современными средствами защиты необходимо около 80 - 100 тонн ПЭ нити в год. С учетом потребностей МО, погранвойск, ФСБ, а также возможных экспортных поставок в страны СНГ общий объем производства ПЭ нити баллистического ассортимента прогнозируется в ближайшее десятилетие на уровне 160 - 180 т/год. Целесообразно поэтапное наращивание производства. Стоимость изготовления оборудования, входящего в состав одного модуля ОПП ПЭ нити составляет 43 млн. руб. (в ценах на 01.07.2004).

Следует отметить, что инвестиции понадобятся для создания только трех тиражируемых модулей ОПП ПЭ нити. Рост выпуска продукции будет осуществляться по мере необходимости за счет прибыли созданного производства. Важно также подчеркнуть, что себестоимость выпуска продукции можно существенно сократить в случае объединения процессов получения сверхвысокомолекулярного ПЭ и нити в рамках одного производства.

Мы, ООО «Примех» и ООО НПК «РИТАЛ», предлагаем использовать в модуле ОПП ПЭ нити блок электромагнитной стимуляции процессов сшивки молекулярных цепей ПЭ, уже отработанный нами в смежных областях. Это позволит еще больше снизить себестоимость килограмма ПЭ нити и довести её, тем самым, до уровня, позволяющего массовое промышленно-бытовое использование. Например, в производстве высоконагруженных шин, высокопрочных корпусных изделий бытового назначения (корпусов промышленных, медицинских, бытовых центрифуг), и т.д.

Для этого необходимо:
- Доработать уже имеющуюся документацию на модуль ОПП ПЭ нити с целью использования в нем предлагаемого нами электромагнитного излучателя.
- Доработать блок питания излучателя с учетом поставленных задач.
- Провести НИОКР по изучению полученной ПЭ нити.

При этом модуль ОПП ПЭ нити может использоваться как с электромагнитным излучателем, так и без него.
Прогнозируемый уровень дополнительных затрат составляет 7 – 8 млн. руб. (в ценах на 01.05.2005). Точный объем необходимых инвестиций определится после разработки технического задания.