Obecne i przyszłe trendy rozwojowe włókienniczych wyrobów balistycznych, cz. 1 M. H. Struszczyk, M. Olejnik Artykuł powstał jako rezultat prac w ramach projektu typu foresight pt. Instytut Technologii Bezpieczeństwa “MORATEX” „Nowoczesne technologie dla włókiennictwa. Szansa dla Polski” nr umowy UDA-01.01.01-00-005/09 współfinansowanego przez Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego 1. Oczekiwany popyt na technologie, wyroby goto- niku efektywności (opisanym jako funkcjonalność we i półprodukty z uwagi na rozwój obecnych i przy- w stosunku do ceny) zwłaszcza w zakresie wyrobów szłych dziedzin zastosowania oraz trendy w realizacji balistycznych produkowanych masowo, np.: w przy- prac badawczych padku osłon balistycznych oraz opancerzeń pojazdów (zarówno dla służb odpowiedzialnych za utrzymanie Przemysł włóknistych kompozytów balistycznych, bezpieczeństwa wewnętrznego, jak i dla zastosowań nie tylko w Polsce, ale także na całym świecie, ulegał militarnych). Główną zaletą kompozytów włókienni- w ciągu ostatnich 20 lat (od czasu zakończenia „zimnej czych, w tego typu zastosowaniach, jest ich trwałość wojny”) ciągłej restrukturyzacji. Obecnie można ana- w różnych i zmieniających się warunkach środowisko- lizować go raczej w odniesieniu do skali globalnej, niż wych i klimatycznych. lokalnej. Większość przedsiębiorstw typu MŚP została Tendencje globalne w wykorzystaniu lekkich kom- albo wchłonięta przez większych graczy rynkowych, pozytów balistycznych oraz rozszerzeniu ich możliwo- albo połączyła się w Grupy Kapitałowe, co umożliwiło ści aplikacyjnych (głównie w zakresie kompozytów zwiększenie ich konkurencyjności poprzez zwiększe- konstrukcyjnych) i w innych zastosowaniach spowo- nie skali produkcji, jej efektywności oraz dywersyfika- dowały dynamiczne zwiększenie produkcji wysoko cje asortymentu produktowego. wyspecjalizowanych włókien oraz preimpregnatów. Obserwując, w ostatnie dekadzie rozwój, rynku ba- Należy zauważyć, że obecnie w Polsce nie ma pro- listycznych wyrobów balistycznych można stwierdzić, ducentów surowców podstawowych (m.in.: polime- w oparciu o dostępne dane, że średnioroczna dynami- rów, włókien, przędz, żywic, itp.) do wytwarzania ka produkcji lekkich wyrobów kompozytowych wy- kompozytów balistycznych. Z tego powodu nasz ro- nosi 5%, konstrukcyjnych wyrobów kompozytowych dzimy przemysł prawie w 100% opiera się na impor- - 10%, zaś kompozytowych materiałów lub wyrobów cie surowców podstawowych z zagranicy, co wpływa balistycznych - 25% [1]. negatywnie na potencjał jego innowacyjności (bariera Największą dynamikę przyrostu wykazują te gałęzie ograniczonej innowacyjności) oraz jego silne uzależ- przemysłu, które wymagają zastosowania materiałów nienie surowcowe i technologiczne od producentów lub wytwarzają wyroby o zwiększonym współczyn- zagranicznych. “Część artkułu stanowi rozdział z nieopublikowanego RAPORTU Z BADAŃ W OBSZARZE TECHNOLOGICZNYM T8. Specjal- ne włókiennicze wyroby techniczne, Projekt Foresight Nowoczesne Technologie dla Włókiennictwa. Szansa dla Polski, 2010” 20 Techniczne Wyroby Włókiennicze 2011 Przedsiębiorstwa, także te w Polsce, które już nik „rapid prototyping” z pewnością rozszerzy możli- we czesnym stadium rozpoznały potencjał tkwiący wości stosowania kompozytów włóknistych [1–2]. w rynku włóknistych wyrobów balistycznych są obec- Nowoczesne włókniste wyroby balistyczne wyma- nie, mimo globalnego kryzysu, w fazie stałego rozsze- gają nowych typów wysoko wytrzymałych i odpornych rzania rynku [1]. na działanie czynników środowiska włókien oraz pół- Identyfikuje się obecnie kilka zagrożeń związanych produktów o odpowiednim składzie chemicznym ma- z obecnym, gwałtownym rozwojem rynku kompozy- trycy kompozytowej. Docelowo pozwoli to na znaczą- tów balistycznych: ce obniżenie masy gotowych wyrobów oraz umożliwi • brak akceptowalności całkowitego zastąpienia sta- ewentualnie znalezienie nowych zastosowań, także w li pancernej przez włókniste kompozyty balistycz- zakresie zastosowań cywilnych. Obniżenie masy oso- ne (w aspekcie kosztu, odporności na działanie bistych ochron balistycznych pozowali na zniesienie czynników zewnętrznych, odporności na bezpo- barier wynikających z ograniczeń związanych z bra- średnie działanie ognia, problemy z uzyskaniem kiem lub znaczącym ograniczeniem komfortu użyt- jednorodnych jakościowo kompozytów, braku kowania. Związane z tym są także negatywne aspekty dostępnych ogólnie danych naukowych o właści- fizjologiczne użytkowania osobistych ochron bali- wościach kompozytów balistycznych), stycznych wynikające z dużego wydatku energetycz- • brak międzynarodowych dokumentów norma- nego w czasie użytkowania, szybkiej utraty zdolności tywnych oraz międzynarodowej unifikacji klas ba- koncentracji, wprowadzenia dodatkowego elementu listycznej odporności dla wyrobów balistycznych, rozpraszającego, ryzyka szybkiego odwodnienia or- • brak akceptowalności rynku na wyroby o wyso- ganizmu (zwłaszcza w czasie użytkowania w wysokiej kim koszcie wytworzenia i/lub wysokim koszcie temperaturze) oraz przegrzania organizmu[2]. stosowania, W przyszłości wymagalnym będzie projektowanie • brak szerokiej dostępności nowoczesnych włó- ochron balistycznych o jak najmniejszej masie i jak kien o potencjalnym przeznaczeniu do produkcji największym poziomie ochrony balistycznej. Oczywi- wyrobów balistycznych (nieakceptowalna rynko- stym jest, więc że obniżenie masy wyrobów balistycz- wo cena pojedynczych partii produkcyjnych, brak nych nie może odbywać się kosztem ich odporności znaczenia komercyjnego, brak możliwości utrzy- balistycznej. Wręcz odwrotnie, w obecnie aktualizo- mania ciągłości produkcji ze względu na małe za- wanych wytycznych normatywnych zaleca się, aby potrzebowanie rynku). odporność balistyczna była jak najwyższa. Dotyczy W przypadku Polski dochodzi do tego wspomina- to także maksymalizacji powierzchni ochrony wyrobu ne wyżej uzależnienie od dostawców zagranicznych balistycznego. w zakresie materiałów podstawowych oraz technologii Biorąc pod uwagę doświadczenia z obecnie sto- w powiązaniu z ograniczeniem innowacyjności wdra- sowanymi kompozytami balistycznymi oraz rosnące żanych w Polsce rozwiązań. wymagania użytkowników końcowych należy założyć, Rozwój rynku włóknistych wyrobów balistycznych że największy nacisk w przyszłych pracach badaw- jest obecnie ograniczany nie tylko przez dostępność czych powinien być położony na projektowanie coraz rodzimych rozwiązań technologicznych czy surow- to trwalszych kompozytów włóknistych wraz ze ści- cowych, lecz przede wszystkim przez aspekty eko- słym zdefiniowaniem ich potencjalnego zakresu stoso- nomiczne. Przełomem technologicznym stanie się wania. Ze względu na właściwości stosowanych obec- zapewne możliwość uzyskania lżejszych materiałów nie wkładów balistycznych, zarówno miękkich, jak balistycznych o powtarzalnej i jednorodnej jakości i twardych, nie jest możliwe uzyskanie jednocześnie oraz cenie porównywalnej do ceny materiałów obec- maksymalnej powierzchni ochronnej, wysokiej klasy nie stosowanych w środkach transportu cywilnego, jak odporności balistycznej oraz minimalnej ergonomii. i użytkowanych w obszarze bezpieczeństwa wewnętrz- Projektując balistyczne ochrony osobiste wybiera się nego oraz obronności. konsensus pomiędzy bezpieczeństwem (odporność Fundamentalne znaczenie dla szybszego rozwoju balistyczna oraz ochrona tylko najważniejszych dla ży- technologii włóknistych materiałów balistycznych cia organów) oraz ergonomią. mają prace badawcze dotyczące zrozumienia zjawisk Ze względu na konieczność obniżenia masy środ- zachodzących w czasie interakcji pocisku z kompozy- ków transportu dużą dynamikę wykazują obecnie pra- tem balistycznym. Opisanie tych zjawisk oraz możli- ce badawcze, powiązane pośrednio lub bezpośrednio, wość wdrożenia do praktyk badawczych zwalidowa- z opracowaniem ultralekkich, wysoko funkcjonalnych nych analiz komputerowego modelowania oraz tech- opancerzeni/dopancerzeń powietrznych środków transportu [1]. Dotyczy to także innych potencjalnych Techniczne Wyroby Włókiennicze 2011 21 zastosowań. Z drugiej jednak strony lekkie kompozyty niem materiałów balistycznych charakteryzujących się balistyczne posiadają wiele wad, m.in.: wielofunkcjonalnością, tzn. powinny łączyć wysoką • wysoki koszt surowcowy i wytworzenia (bariera odporność balistyczną z odpornością na przekłuciem ekonomiczna), bronią białą oraz odpornością na uderzenia. Wydaje • nieekologicznie procesy wytwarzania i przetwa- się, że zastosowanie hybrydowych połączeń materia- rzania surowców oraz wyrobów gotowych (barie- łów balistycznych przyniesie znaczący sukces w osią- ra ekologiczna), gnięciu w/w właściwości. • brak lub ograniczone możliwości wymiany oraz Oczywiście każda modyfikacja powinna być anali- naprawy zużytych/uszkodzonych elementów zowana z punktu widzenia efektywności ekonomicz- (bariery związane z użytkowaniem i konserwacją) nej. Skróceniu powinny ulec wszystkie procesy wy- oraz twórcze, a udział prac manualnych powinien być zre- • brak lub ograniczone możliwości recyclingu po dukowany do nieznacznego minimum [6]. utracie przydatności do użycia (bariera ekologicz- Przykładem tego jest obecnie produkowany w Nor- na ujęta zwłaszcza w aspekcie polityki zrównowa- wegii hełm balistyczny TEPEX® [6-7]. Proces techno- żonego rozwoju UE) [1]. logiczny składa się jedynie z kilku 5-minutowych cykli Drugim aspektem rozważanym w pracach badaw- prasowania bez konieczności zastosowania długotrwa- czych jest ocena wpływu czasu użytkowania/przecho- łego procesu przygotowawczego z udziałem czynnika wywania osłon osobistych oraz warunków, w jakim