ألياف البازلت: مادة خضراء جديدة عالية الأداء، منتجاتها، وتطبيقاتها

مادة ألياف البازلتتتمتع ألياف البازلت باستخدامات فعّالة. فكيف تُنتج؟ هي ألياف متصلة تُصنع عن طريق سحب صخور البازلت بسرعة عالية بعد صهرها عند درجة حرارة تتراوح بين 1450 و1500 درجة مئوية باستخدام مغزل مصنوع من سبيكة البلاتين والروديوم. تتميز ألياف البازلت بلونها البني أو الذهبي. وهي نوع جديد من الألياف غير العضوية، الصديقة للبيئة، والمستدامة، وعالية الأداء. تُعد ألياف البازلت مادة جديدة للقرن الحادي والعشرين، فهي خضراء، صديقة للبيئة، وغير ملوثة، وتُصنف ضمن أهم أربع ألياف عالية الأداء في الصين. تتميز ألياف البازلت بخصائص ممتازة من حيث القوة، ومقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة، ومقاومة التآكل، والعزل الحراري والصوتي، ومقاومة اللهب، بالإضافة إلى... المواد الكيميائية والعزل الكهربائي.

خيوط ألياف البازلت

هي حزمة مُجمّعة تتكون من دمج خيوط متوازية متعددة أو خيوط متوازية مفردة دون التواء. تبلغ قوة الشد للخيوط التي يتراوح قطرها بين 7 و13 ميكرومتر ≥ 0.65 نيوتن/تكس، ومعامل المرونة ≥ 95 جيجا باسكال، والاستطالة عند الكسر ≥ 2.6%. ألياف البازلت لا يتميز البازلت بقوة عالية ومعامل مرونة عالٍ ومقاومة للصدمات تضاهي الألياف عالية التقنية مثل PPTA (بولي فينيلين تيريفثالاميد) وUHMWPE (البولي إيثيلين فائق الوزن الجزيئي)، بل يتميز أيضًا بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية والضوء. كما يتميز بقوة ترابط عالية جدًا مع الراتنج. لذلك، يمكن استخدام خيوط البازلت بمختلف مواصفاتها في نسج ولفّ وتضفير مختلف أشكال المواد المركبة.

خيوط نسيجية من ألياف البازلت

هو خيط يُصنع عن طريق لفّ ونسج خيوط متعددة من ألياف البازلت، ويبلغ قطر الخيط الأحادي عادةً 9 ميكرومتر أو أقل. يمكن تصنيف خيوط النسيج بشكل عام إلى خيوط للنسيج وخيوط للاستخدامات الصناعية الأخرى؛ وتأتي خيوط النسيج بشكل أساسي على شكل بكرات أنبوبية وبكرات مخروطية.

ألياف البازلت المقطعة

هو منتج مصنوع من خيوط ألياف البازلت المقطعة. تُغطى الألياف بمادة تحجيم (سيلان). لذلك، تُعد خيوط ألياف البازلت المقطعة الخيار الأمثل لتقوية الراتنجات الحرارية، كما أنها أفضل مادة لتقوية الخرسانة. البازلت مكون صخري بركاني عالي الأداء. يمنح هذا السيليكات الخاص ألياف البازلت مقاومة كيميائية ممتازة، وخاصةً مقاومة القلويات. لذلك، تُعد ألياف البازلت بديلاً ممتازاً للبولي بروبيلين (PP) والبولي أكريلونيتريل (PAN) في تقوية الخرسانة الإسمنتية؛ كما أنها منتج منافس للغاية لاستبدال ألياف البوليستر وألياف اللجنين وغيرها في الخرسانة الإسفلتية، مما يُحسّن استقرار الخرسانة الإسفلتية في درجات الحرارة العالية، ومقاومتها للتشقق في درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومتها للإجهاد.

خيوط من ألياف البازلت المنسوجة

تُعالج خيوط ألياف البازلت باستخدام آلة تشكيل نسيج عالية الأداء لإنتاج خيوط مُشكّلة من ألياف البازلت. وتتلخص آلية التشكيل في دخول تيار هواء عالي السرعة إلى قناة التشكيل، مما يُحدث اضطرابًا. يُستخدم هذا الاضطراب لتفريق ألياف البازلت، مما يؤدي إلى تكوين ألياف حلقية الشكل، وبالتالي إضفاء كثافة على ألياف البازلت وإنتاج خيوط مُشكّلة.

نسيج ألياف البازلت، المعروف أيضًا باسم نسيج من ألياف البازلت

يُنسج هذا النسيج باستخدام ألياف البازلت عالية الأداء بعد عمليات مثل اللف والتشكيل. يتميز نسيج ألياف البازلت بخصائص ممتازة، وقوة عالية، وملمس متجانس، وسطح أملس، وتقنيات نسج متنوعة. يمكن نسجه لإنتاج أقمشة منخفضة الكثافة، تسمح بمرور الهواء، وخفيفة الوزن، ورقيقة، أو أقمشة عالية الكثافة، عالية القوة، سميكة، وصلبة. تشمل أنواع أقمشة ألياف البازلت الشائعة: النسيج السادة، والنسيج المائل، والنسيج الساتان، والنسيج المزدوج، وشريط البازلت، وغيرها.

لباد مثقوب بالإبرة من ألياف البازلت

تُمرر خيوط ألياف البازلت المقطعة، ثم تُعزز طبقة الحصيرة المقطعة وتُدمج مع نسيج داعم باستخدام عمليات التثقيب بالإبر أو التشابك المائي لتشكيل وحدة متكاملة. بعد ذلك، تُعالج بالتشريب والتجفيف لتشكيل اللباد النهائي المثقب بالإبر (يمكن الاستغناء عن المعالجة اللاحقة).

مركبات ألياف البازلت

بالمقارنة مع الألياف عالية التقنية مثل ألياف الكربون والأراميد وألياف البولي إيثيلين فائقة الوزن الجزيئي (UHMWPE)، لا تتميز ألياف البازلت فقط بقوة ومتانة الألياف عالية التقنية، بل تتمتع أيضًا بخصائص ممتازة مثل مقاومة درجات الحرارة العالية (من -269 درجة مئوية إلى 760 درجة مئوية)، ومقاومة الأكسدة، ومقاومة الإشعاع، والعزل الحراري والصوتي، والترشيح الجيد، وقوة الضغط والقص العالية، وملاءمتها للاستخدام في بيئات متنوعة، مع نسبة أداء إلى تكلفة جيدة. إنها مادة طبيعية غير عضوية وغير معدنية نقية، ومادة أساسية جديدة، وألياف عالية التقنية قادرة على تلبية احتياجات التنمية للصناعات الأساسية للاقتصاد الوطني. يمكن لألياف البازلت ومركباتها أن تلبي بشكل أفضل احتياجات مواد البناء في مجالات مثل بناء الدفاع الوطني، والنقل، والبناء، وصناعة البتروكيماويات، وحماية البيئة، والإلكترونيات، والطيران، والفضاء، مما يجعلها تلعب دورًا هامًا في تعزيز بناء الدفاع الوطني، والمشاريع الكبرى، وتحديث الهيكل الصناعي. إنها مادة صديقة للبيئة تلبي متطلبات القرن الحادي والعشرين، وصناعة مواد جديدة تنافسية ذات تنمية مستدامة في قطاع الألياف عالي التقنية العالمي. وتمتلك الصين بالفعل حقوق ملكية فكرية مستقلة لتكنولوجيا وعملية تصنيع ألياف البازلت، وقد حققت مستوىً رائداً دولياً بفضل ميزة الريادة. لذا، فإن تطوير صناعة ألياف البازلت وموادها المركبة بقوة يُعدّ ذا أهمية بالغة.

استخدام ألياف البازلت في الملابس الوظيفية

يتميز نسيج ألياف البازلت بقوة عالية ومقاومة دائمة للاشتعال، ويتحمل درجات حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية لفترات قصيرة، ويمكن استخدامه لفترات طويلة في بيئة تصل درجة حرارتها إلى 760 درجة مئوية، مما يجعله بديلاً مثالياً لأقمشة الأسبستوس والألياف الزجاجية. يتميز نسيج ألياف البازلت بقوة تحمل عالية للكسر، ومقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة، ومقاومة دائمة للاشتعال. وهو بديل منخفض التكلفة للألياف عالية الأداء والمتطورة مثل نومكس (أراميد 1313)، وكيفلار (أراميد 1414)، وزيلون (ألياف PBO)، وألياف الكربون. يمكن صبغ نسيج ألياف البازلت وطباعته بعد الصباغة الكيميائية والتشطيب. بعد التشطيب الوظيفي، مثل التشطيب بالفلور العضوي، يمكن تحويله إلى نسيج طارد للزيوت والماء، ومقاوم للاشتعال بشكل دائم. تشمل الملابس التي يمكن تصنيعها من نسيج ألياف البازلت ما يلي: معدات رجال الإطفاء، وبدلات العزل الحراري، وبدلات الحماية من أشعة الشمس، والملابس الواقية لعمال الأفران، وملابس العمل الخاصة باللحام، والبدلات المقاومة للهب لأطقم المركبات المدرعة العسكرية، وما إلى ذلك.