Bazalta šķiedras valdzinājums
Bazalta šķiedru ražošanas koncepcija nav jauna. Pirmais patents bazalta šķiedru ražošanai tika izsniegts 1923. gadā, un 20. gadsimta 50. un 60. gados plaši pētījumi bija vērsti uz to militāro pielietojumu. Pat vadošie Stikla šķiedra Ražotāji tolaik pētīja bazalta potenciālu, lai gan 20. gs. septiņdesmitajos gados viņi pārcēla savu pētniecības un attīstības fokusu uz augstākas veiktspējas stikla šķiedrām, piemēram, S-2. Gadu desmitu laikā interese par bazalta šķiedru kompozītmateriāliem ir svārstījusies, taču pēdējos gados tā ir nepārtraukti pieaugusi.
Ņemot vērā, ka bazalts rodas no magnija un dzelzs bagātas lavas, kas ātri atdziest līdz iezim, nav pārsteigums, ka bazalta šķiedrām piemīt izcila siltumizolācija, ugunsizturība un stabilitāte augstā temperatūrā. Šīs īpašības padara tās par standarta materiālu augstas temperatūras izolācijai. Piemēram, Krievijas bazalta šķiedru ražotājs Kamenny Vek piegādā ASV autobūves nozarei produktus izplūdes sistēmu izolācijai un nodrošina karstumizturīgus materiālus rūpnieciskiem lietojumiem.
Papildus termiskajai veiktspējai, bazalta šķiedraizturības, stingrības, triecienizturības un Ķīmiskā Inertums padara to par pievilcīgu stiegrojumu kompozītmateriāliem. Šķiedru armētas plastmasas (FRP) pielietojumos tā liešanas procesi atgādina stikla šķiedras liešanas procesus. Gandrīz jebkuru stikla šķiedras liešanas tehniku var pielāgot bazalta šķiedrai, nedaudz pielāgojot galvenos parametrus. Bazalta šķiedra ir saderīga arī ar visām standarta sveķu sistēmām.
Lai gan bazalta blīvums (2,63 g/cm³) ir nedaudz lielāks nekā stikla šķiedrai, tā veiktspējas priekšrocības ļauj izgatavot vieglākus un dizaina ziņā elastīgākus kompozītmateriālus.
Bazalta šķiedras termiskās īpašības piesaista arvien lielāku uzmanību ne tikai izolācijai. Tās kompozītmateriāli arvien vairāk tiek izmantoti lietojumos, kuros nepieciešams plašāks temperatūras diapazons. Tās triecienizturība pārspēj arī stikla un oglekļa šķiedras. Vācijas Integratīvā vieglās konstrukcijas centra un Tekstila tehnoloģiju institūta RWTH Āhenes universitātē sākotnējie pētījumi parādīja, ka ar bazalta hibrīddzijas audumu (HYWF) pastiprināts poliamīds 6 absorbē par 35 % vairāk īpatnējās enerģijas nekā stikla šķiedra HYWF un par 17 % vairāk nekā oglekļa šķiedra HYWF.
Bazalta sastāvā esošie dzelzs un alumīnija oksīdi sniedz papildu priekšrocības. Piemēram, bazalta šķiedrai ir labāka izturība pret koroziju un ugunsdrošība nekā E-stiklam. Īrijas Mafic un Kanādas Fraunhofer projektu centra pētījums apstiprināja, ka bazalta šķiedras/epoksīda testa paneļi sasniedza par 40 % augstāku stiepes moduli, stiepes izturību un starpslāņu bīdes izturību, kā arī par 20 % lielāku īpatnējo stingrību, salīdzinot ar E-stikla/epoksīda paneļiem, kas izgatavoti ar tiem pašiem sveķiem un procesu. Kamenny Vek ir ziņojis par līdzīgiem rezultātiem.
Bazalta šķiedraZemā ūdens absorbcija ir kritiski svarīga būvniecības un cauruļvadu pielietojumiem. Tā nav vadoša un, būdama dabiski sastopams materiāls, ir vieglāk pārstrādājama nekā sintētiskās šķiedras, kas ir svarīgs apsvērums autobūves un citās nozarēs. Dženkarels bazalta šķiedru raksturo kā “liesāku, videi draudzīgāku un izturīgāku” nekā alternatīvas, pozicionējot savus kompozītmateriālus kā izmaksu un veiktspējas attiecību starp E-stiklu un oglekļa šķiedru. Kā norāda Tomsons: “Mēs aizpildām plaisu starp oglekļa un stikla šķiedrām — tirgus, kas jau sen ir gaidījis šādu risinājumu.”
Tiek ziņots, ka pāreja no oglekļa uz bazalta šķiedru ir vienkāršāka nekā pāreja no E-stikla, lai gan abas ir iespējamas. Oglekļa šķiedras lietotājiem pāreju veicina izmaksu ietaupījums, savukārt bazalta līdzsvarotā veiktspējas un cenas attiecība ir piemērota lietojumiem, kuros oglekļa īpaši augstā veiktspēja nav nepieciešama. Arī to atteices režīmi atšķiras: oglekļa šķiedra mēdz katastrofāli sabojāties (piemēram, saplīstot), savukārt bazalta šķiedra uzrāda pakāpenisku, drošāku bojājumu. Strītmens ilustrē: “Oglekļa kompozīta protēzes kāja sabojājas pēkšņi, izraisot kritienu; bazalta kompozīta kāja ļauj lietotājam apsēsties.”
Lai gan ražošanas uzlabojumi samazina izmaksas, bazalta šķiedra joprojām ir divreiz dārgāka nekā E-stikls liela apjoma lietojumos. Lai attaisnotu šo augsto cenu, tās pārākajām īpašībām — augstākai stingrībai, izturībai, triecienizturībai, ķīmiskajai/ūdens izturībai un drošākiem bojājumu veidiem — ir jānodrošina kritiski svarīga vērtība. Tehnoloģijām attīstoties, šis vulkāniskais iezis iekaro unikālu nišu moderno materiālu pasaulē.
