Kúzlo čadičového vlákna
Koncept výroby vlákien z čadiča nie je nový. Prvý patent na výrobu čadičových vlákien bol vydaný v roku 1923 a počas 50. a 60. rokov 20. storočia sa rozsiahly výskum zameral na ich vojenské využitie. Dokonca aj poprední... Sklenené vlákno Výrobcovia v tom čase preskúmali potenciál čadiča, hoci v 70. rokoch 20. storočia presunuli svoje zameranie na výskum a vývoj na vysokovýkonné sklenené vlákna, ako je S-2. V priebehu desaťročí záujem o kompozity z čadičových vlákien kolísal, ale v posledných rokoch neustále rastie.
Vzhľadom na to, že čadič pochádza z lávy bohatej na horčík a železo, ktorá sa rýchlo ochladí do horniny, neprekvapuje, že čadičové vlákna vykazujú výnimočnú tepelnú izoláciu, ohňovzdornosť a stabilitu pri vysokých teplotách. Vďaka týmto vlastnostiam sú štandardným materiálom pre vysokoteplotnú izoláciu. Napríklad ruský výrobca čadičových vlákien Kamennyj Vek dodáva americkému automobilovému priemyslu produkty na izoláciu výfukových systémov a poskytuje tepelne odolné materiály pre priemyselné aplikácie.
Okrem tepelného výkonu, čadičové vláknokombinácia pevnosti, tuhosti, odolnosti voči nárazu a Chemické Vďaka inertnosti je atraktívnou výstužou pre kompozity. V aplikáciách s vláknami vystuženými plastmi (FRP) sa jeho procesy tvarovania podobajú procesom sklenených vlákien. Takmer akúkoľvek techniku tvarovania sklenených vlákien je možné prispôsobiť pre čadičové vlákno s malými úpravami kľúčových parametrov. Čadičové vlákno je tiež kompatibilné so všetkými štandardnými živicovými systémami.
Hoci hustota čadiča (2,63 g/cm³) je o niečo vyššia ako hustota sklenených vlákien, jeho výkonnostné výhody umožňujú výrobu ľahších a flexibilnejších kompozitov.
Tepelné vlastnosti čadičových vlákien si získavajú pozornosť nielen nad rámec izolácie. Ich kompozity sa čoraz viac používajú v aplikáciách vyžadujúcich širšie teplotné rozsahy. Ich odolnosť voči nárazu tiež prekonáva sklenené a uhlíkové vlákna. Predbežné štúdie nemeckého Centra pre integrované ľahké konštrukcie a Inštitútu textilných technológií na Univerzite RWTH Aachen ukázali, že polyamid 6 vystužený hybridnou priadzou z čadičových vlákien (HYWF) absorbuje o 35 % viac špecifickej energie ako HYWF zo sklenených vlákien a o 17 % viac ako HYWF z uhlíkových vlákien.
Oxidy železa a hliníka v bazalte prispievajú k ďalším výhodám. Napríklad bazaltové vlákno vykazuje lepšiu odolnosť proti korózii a ohňu ako E-sklo. Štúdia írskej spoločnosti Mafic a kanadského projektu Fraunhofer potvrdila, že testovacie panely z bazaltových vlákien/epoxidu dosiahli o 40 % vyšší modul pružnosti v ťahu, pevnosť v ťahu a medzivrstvovú pevnosť v šmyku spolu s o 20 % vyššou špecifickou tuhosťou v porovnaní s panelmi z E-skla/epoxidu vyrobenými s rovnakou živicou a postupom. Spoločnosť Kamennyj Vek oznámila podobné výsledky.
Čadičové vláknoNízka nasiakavosť čadičového vlákna je kľúčová pre stavebné a potrubné aplikácie. Je nevodivý a ako prírodný materiál sa ľahšie recykluje ako syntetické vlákna – čo je kľúčový faktor pre automobilový a iné odvetvia. Spoločnosť Gencarelle opisuje čadičové vlákno ako „štíhlejšie, ekologickejšie a odolnejšie“ ako alternatívy a svoje kompozity prezentuje ako most medzi spotrebou energie a uhlíkovými vláknami, čo predstavuje most medzi uhlíkovými a sklenenými vláknami. Ako poznamenáva Thompson: „Vypĺňame medzeru medzi uhlíkovými a sklenenými vláknami – trh, ktorý po takomto riešení už dlho túži.“
Prechod z uhlíkových vlákien na čadičové vlákno je údajne jednoduchší ako prechod z E-skla, hoci oba sú uskutočniteľné. Pre používateľov uhlíkových vlákien je prechod poháňaná úsporami nákladov, zatiaľ čo vyvážený pomer výkonu a ceny čadiča je vhodný pre aplikácie, kde nie je ultravysoký výkon uhlíka potrebný. Ich spôsoby zlyhania sa tiež líšia: uhlíkové vlákno má tendenciu katastroficky zlyhávať (napr. rozbíjať sa), zatiaľ čo čadičové vlákno vykazuje postupné a bezpečnejšie zlyhanie. Streetman to ilustruje: „Protéza nohy z uhlíkového kompozitu zlyhá náhle a spôsobí pád; noha z čadičového kompozitu umožňuje používateľovi sadnúť si.“
Hoci vylepšenia výroby znižujú náklady, čadičové vlákno zostáva vo veľkoobjemových aplikáciách dvakrát drahšie ako E-sklo. Aby sa táto prémiová cena ospravedlnila, jeho vynikajúce vlastnosti – vyššia tuhosť, pevnosť, odolnosť voči nárazu, chemická/vodotesnosť a bezpečnejšie spôsoby poruchy – musia prinášať rozhodujúcu hodnotu. S pokrokom technológií si táto sopečná hornina vytvára jedinečné miesto vo svete pokročilých materiálov.
