Privlačnost bazaltnih vlakana
Koncept proizvodnje vlakana od bazalta nije nov. Prvi patent za proizvodnju bazaltnih vlakana izdat je 1923. godine, a tokom 1950-ih i 1960-ih, opsežna istraživanja usmjerena su na njihovu vojnu primjenu. Čak su i vodeći... Staklena vlakna Proizvođači su u to vrijeme istraživali potencijal bazalta, iako su 1970-ih prebacili fokus istraživanja i razvoja na visokoperformansna staklena vlakna poput S-2. Tokom decenija, interes za kompozite od bazaltnih vlakana je varirao, ali je posljednjih godina stalno porastao.
S obzirom na to da bazalt potiče od lave bogate magnezijumom i željezom koja se brzo ohladi u stijenu, ne čudi da bazaltna vlakna pokazuju izuzetnu toplotnu izolaciju, otpornost na vatru i stabilnost na visokim temperaturama. Ova svojstva ih čine standardnim materijalom za izolaciju na visokim temperaturama. Na primjer, ruski proizvođač bazaltnih vlakana Kamenny Vek snabdijeva američku automobilsku industriju proizvodima za izolaciju ispušnih sistema i pruža materijale otporne na toplinu za industrijsku primjenu.
Osim termalnih performansi, bazaltna vlaknakombinacija čvrstoće, krutosti, otpornosti na udarce i Hemijsko Inertnost ga čini atraktivnim ojačanjem za kompozite. U primjenama plastike ojačane vlaknima (FRP), procesi njegovog oblikovanja podsjećaju na procese oblikovanja staklenih vlakana. Gotovo svaka tehnika oblikovanja staklenih vlakana može se prilagoditi za bazaltna vlakna uz manja prilagođavanja ključnih parametara. Bazaltna vlakna su također kompatibilna sa svim standardnim sistemima smole.
Iako je gustoća bazalta (2,63 g/cm³) nešto veća od gustoće staklenih vlakana, njegove prednosti u performansama omogućavaju lakše i fleksibilnije kompozite.
Termička svojstva bazaltnih vlakana privlače pažnju i izvan izolacije. Njihovi kompoziti se sve više koriste u primjenama koje zahtijevaju širi temperaturni raspon. Njihova otpornost na udar također nadmašuje staklena i karbonska vlakna. Preliminarne studije njemačkog Centra za integrativne lagane konstrukcije i Instituta za tekstilnu tehnologiju na Univerzitetu RWTH Aachen pokazale su da poliamid 6 ojačan hibridnom pređom od bazaltnih vlakana (HYWF) apsorbira 35% više specifične energije od HYWF od staklenih vlakana i 17% više od HYWF od karbonskih vlakana.
Oksidi željeza i aluminija u bazaltu doprinose dodatnim prednostima. Na primjer, bazaltna vlakna pokazuju bolju otpornost na koroziju i usporavanje gorenja od E-stakla. Studija irskog Mafica i kanadskog Fraunhofer Project Centra potvrdila je da su testne ploče od bazaltnih vlakana/epoksida postigle 40% veći modul zatezanja, zateznu čvrstoću i međuslojnu smičuću čvrstoću, zajedno sa 20% većom specifičnom krutošću, u poređenju sa E-staklom/epoksidnim pločama napravljenim od iste smole i procesa. Kamenny Vek je izvijestio o sličnim rezultatima.
Bazaltna vlaknaNiska apsorpcija vode ovog materijala je ključna za građevinarstvo i primjenu u cjevovodima. Neprovodljiv je i, kao prirodni materijal, lakši za recikliranje od sintetičkih vlakana - ključno razmatranje za automobilsku i druge industrije. Gencarelle opisuje bazaltna vlakna kao "vitkija, zelenija i čvršća" od alternativa, pozicionirajući svoje kompozite kao most cijene i performansi između E-stakla i karbonskih vlakana. Kao što Thompson primjećuje, "Popunjavamo prazninu između karbonskih i staklenih vlakana - tržište koje je dugo željelo takvo rješenje."
Prelazak s ugljičnih na bazaltna vlakna navodno je lakši od prelaska s E-stakla, iako su oba izvodljiva. Za korisnike ugljičnih vlakana, uštede troškova pokreću promjenu, dok uravnoteženi omjer performansi i cijene bazalta odgovara primjenama gdje ultra visoke performanse ugljika nisu potrebne. Njihovi načini kvara se također razlikuju: ugljična vlakna imaju tendenciju katastrofalnog otkazivanja (npr. lomljenja), dok bazaltna vlakna pokazuju postepeni, sigurniji kvar. Streetman ilustrira: „Protetska noga od ugljičnih kompozita iznenada otkazuje, uzrokujući pad; noga od bazaltnih kompozita omogućava korisniku da sjedne.“
Iako poboljšanja u proizvodnji smanjuju troškove, bazaltna vlakna ostaju dvostruko skuplja od E-stakla u primjenama velikih količina. Da bi se opravdala ova premija, njihova superiorna svojstva - veća krutost, čvrstoća, otpornost na udarce, otpornost na hemikalije/vodu i sigurniji načini loma - moraju pružiti ključnu vrijednost. Kako tehnologija napreduje, ova vulkanska stijena zauzima jedinstvenu nišu u svijetu naprednih materijala.
