Kouzlo čedičového vlákna
Koncept výroby vláken z čediče není nový. První patent na výrobu čedičových vláken byl vydán v roce 1923 a během 50. a 60. let 20. století se rozsáhlý výzkum zaměřil na jejich vojenské využití. Dokonce i přední Skleněné vlákno Výrobci v té době prozkoumali potenciál čediče, ačkoli v 70. letech 20. století přesunuli své zaměření na výzkum a vývoj na vysoce výkonná skleněná vlákna, jako je S-2. V průběhu desetiletí zájem o kompozity z čedičových vláken kolísal, ale v posledních letech neustále roste.
Vzhledem k tomu, že čedič pochází z lávy bohaté na hořčík a železo, která se rychle zchladne do horniny, není divu, že čedičová vlákna vykazují výjimečnou tepelnou izolaci, požární odolnost a stabilitu při vysokých teplotách. Díky těmto vlastnostem jsou standardním materiálem pro izolaci při vysokých teplotách. Například ruský výrobce čedičových vláken Kamennyj Vek dodává americkému automobilovému průmyslu produkty pro izolaci výfukových systémů a poskytuje tepelně odolné materiály pro průmyslové aplikace.
Kromě tepelného výkonu, čedičové vláknokombinace pevnosti, tuhosti, odolnosti proti nárazu a Chemikálie Díky své inertičnosti je atraktivní jako výztuž pro kompozity. V aplikacích s vlákny vyztuženými plasty (FRP) se jeho lisovací procesy podobají těm u skleněných vláken. Téměř jakoukoli techniku lisování skleněných vláken lze s drobnými úpravami klíčových parametrů upravit pro čedičová vlákna. Čedičová vlákna jsou také kompatibilní se všemi standardními pryskyřičnými systémy.
Přestože je hustota čediče (2,63 g/cm³) o něco vyšší než u skleněných vláken, jeho výkonnostní výhody umožňují výrobu lehčích a flexibilnějších kompozitů.
Tepelné vlastnosti čedičových vláken získávají na pozornosti i mimo izolaci. Jejich kompozity se stále častěji používají v aplikacích vyžadujících širší teplotní rozsahy. Jejich odolnost proti nárazu také překonává skleněná a uhlíková vlákna. Předběžné studie německého Centra pro integrované lehké konstrukce a Ústavu textilních technologií na Univerzitě RWTH Aachen ukázaly, že polyamid 6 vyztužený hybridní přízí z čedičových vláken (HYWF) absorbuje o 35 % více specifické energie než skleněná vlákna HYWF a o 17 % více než uhlíková vlákna HYWF.
Oxidy železa a hliníku v čediči přispívají k dalším výhodám. Například čedičová vlákna vykazují lepší odolnost proti korozi a zpomalení hoření než E-sklo. Studie irské společnosti Mafic a kanadského Fraunhofer Project Center potvrdila, že testovací panely z čedičových vláken a epoxidu dosáhly o 40 % vyššího modulu pružnosti v tahu, pevnosti v tahu a mezivrstvé smykové pevnosti, spolu s o 20 % vyšší specifickou tuhostí ve srovnání s panely z E-skla a epoxidu vyrobenými se stejnou pryskyřicí a procesem. Společnost Kamennyj Vek oznámila podobné výsledky.
Čedičové vláknoNízká nasákavost čedičového vlákna je klíčová pro stavebnictví a potrubní aplikace. Je nevodivý a jako přírodní materiál se snáze recykluje než syntetická vlákna – což je klíčový faktor pro automobilový a další průmysl. Společnost Gencarelle popisuje čedičové vlákno jako „štíhlejší, ekologičtější a odolnější“ než alternativy a své kompozity prezentuje jako most mezi uhlíkovým vláknem a uhlíkovými vlákny, který představuje most mezi poměrem ceny a výkonu a uhlíkovými vlákny. Jak poznamenává Thompson: „Vyplňujeme mezeru mezi uhlíkovými a skleněnými vlákny – trh, který po takovém řešení dlouho toužil.“
Přechod z uhlíkových vláken na čedičová vlákna je údajně snazší než přechod z E-skla, ačkoli obojí je proveditelné. Pro uživatele uhlíkových vláken jsou hnací silou přechodu úspory nákladů, zatímco vyvážený poměr ceny a výkonu čediče je vhodný pro aplikace, kde není ultravysoký výkon uhlíku nutný. Liší se také jejich způsoby selhání: uhlíková vlákna mají tendenci selhávat katastroficky (např. se roztříští), zatímco čedičová vlákna vykazují postupné a bezpečnější selhání. Streetman to ilustruje: „Protéza nohy z uhlíkového kompozitu selže náhle a způsobí pád; noha z čedičového kompozitu umožňuje uživateli se posadit.“
I když vylepšení výroby snižují náklady, čedičové vlákno zůstává ve velkoobjemových aplikacích dvakrát dražší než E-sklo. Aby se ospravedlnila tato prémiová cena, musí jeho vynikající vlastnosti – vyšší tuhost, pevnost, odolnost proti nárazu, chemická/voděodolnost a bezpečnější způsoby selhání – poskytovat zásadní hodnotu. S technologickým pokrokem si tato vulkanická hornina vytváří jedinečnou mezeru ve světě pokročilých materiálů.
