Bazaltna vlakna: visokozmogljiv zeleni nov material, njegovi izdelki in uporaba

Material iz bazaltnih vlakenima močno uporabo. Kako se torej proizvajajo bazaltna vlakna? To so neprekinjena vlakna, izdelana z visokohitrostnim vlečenjem bazaltnega kamnitega materiala po taljenju pri 1450 °C do 1500 °C skozi predilno šobo iz platinasto-rodijeve zlitine. Bazaltna vlakna so rjave ali zlate barve. Bazaltna vlakna so nova vrsta anorganskega, okolju prijaznega, zelenega, visokozmogljivega vlaknastega materiala. Je nov material za 21. stoletje, ki je zelen, okolju prijazen in ne onesnažuje okolja ter je eno od štirih glavnih visokozmogljivih vlaken na Kitajskem. Bazaltna vlakna kažejo odlične lastnosti glede trdnosti, odpornosti na visoke in nizke temperature, odpornosti proti koroziji, toplotne izolacije, zvočne izolacije, zaviranja gorenja, pa tudi Kemijsko in električno izolacijo.

Bazaltna vlaknasta roving

Gre za sestavljen snop, ki nastane z združevanjem več vzporednih filamentov ali posameznih vzporednih filamentov brez zvijanja. Natezna trdnost rovinga velikosti 7–13 μm je ≥0,65 N/tex, elastični modul je ≥95 GPa, raztezek pri pretrgu pa ≥2,6 %. Bazaltna vlakna Ne le da ima visoko trdnost, visok modul in odpornost proti udarcem, primerljivo z visokotehnološkimi vlakni, kot sta PPTA (poli-p-fenilen tereftalamid) in UHMWPE (polietilen z ultra visoko molekulsko maso), temveč ima tudi odlično odpornost na visoke temperature in svetlobo. Še posebej je zelo visoka trdnost vmesne vezi s smolo. Zato se lahko bazaltni roving različnih specifikacij uporablja za tkanje, navijanje in pletenje različnih predoblik iz kompozitnih materialov.

Tekstilna preja iz bazaltnih vlaken

Gre za prejo, ki nastane s sukanjem in prepletanjem več filamentov iz bazaltnih vlaken, pri čemer je premer monofilamenta običajno ≤ 9 μm. Tekstilno prejo lahko na splošno razdelimo na prejo za tkanje in prejo za drugo industrijsko uporabo; tkalska preja je večinoma v obliki cevastih in stožčastih vretenc.

Sesekljana pramen iz bazaltnih vlaken

Je izdelek, izdelan s sesekljanjem neprekinjenih bazaltnih vlaken. Vlakna so prevlečena s (silanskim) klejivom. Zato so sesekljana bazaltna vlakna material izbire za ojačitev termoplastičnih smol in tudi najboljši material za armiranje betona. Bazalt je visokozmogljiva vulkanska kamnina. Ta poseben silikat daje bazaltnim vlaknom odlično kemično odpornost, zlasti prednost odpornosti na alkalije. Zato so bazaltna vlakna odličen material za zamenjavo polipropilena (PP) in poliakrilonitrila (PAN) za armiranje cementnega betona; so tudi zelo konkurenčen izdelek za zamenjavo poliestrskih vlaken, ligninskih vlaken itd. v asfaltnem betonu, kar lahko izboljša stabilnost pri visokih temperaturah, odpornost proti razpokam pri nizkih temperaturah in odpornost proti utrujenosti asfaltnega betona.

Teksturirana preja iz bazaltnih vlaken

Preja iz bazaltnih vlaken se obdeluje v visokozmogljivem teksturirnem stroju za proizvodnjo teksturirane preje iz bazaltnih vlaken. Načelo oblikovanja je naslednje: visokohitrostni zračni tok vstopi v teksturirni kanal in ustvari turbulenco. Ta turbulenca se uporablja za razpršitev bazaltnih vlaken, zaradi česar tvorijo zankasta vlakna, s čimer bazaltnim vlaknom dodajo volumen in ustvarijo teksturirano prejo.

Tkanina iz bazaltnih vlaken, znana tudi kot Tkanina iz bazaltnih vlaken

Tkana je iz visokozmogljivih bazaltnih vlaken po postopkih, kot sta sukanje in upogibanje. Tkanina iz bazaltnih vlaken je visokozmogljiva tkanina z odličnimi lastnostmi, visoko trdnostjo, enakomerno teksturo, ravno površino in različnimi tehnikami tkanja. Lahko se tke v tkanine z nizko gostoto, ki dihajo, so lahke in tanke, ali v tkanine z visoko gostoto, visoko trdnostjo, so debele in toge. Med običajne tkanine iz bazaltnih vlaken spadajo platnena vezava iz bazaltnih vlaken, keper vezava iz bazaltnih vlaken, satenasta vezava iz bazaltnih vlaken, vezava iz bazaltnih vlaken z dvojnim votkom, trak iz bazaltnih vlaken itd.

Iglano preluknjan filc iz bazaltnih vlaken

Sesekljana pramen iz bazaltnih vlaken se mika, nato pa se plast sesekljane podloge ojača in sestavi z mrežico z uporabo iglanja ali hidroprepletanja, da se tvori enotna celota. Nato se obdela z impregnacijo in sušenjem, da se oblikuje končni iglano preluknjani filc (naknadna obdelava se lahko tudi izpusti).

Kompoziti iz bazaltnih vlaken

V primerjavi z visokotehnološkimi vlakni, kot so ogljikova vlakna, aramid in polietilenska vlakna z ultra visoko molekulsko maso (UHMWPE), bazaltna vlakna ne le da imajo visoko trdnost in visok modul visokotehnoloških vlaken, temveč imajo tudi odlične lastnosti, kot so dobra odpornost na visoke temperature (od -269 °C do 760 °C), odpornost proti oksidaciji, odpornost proti sevanju, toplotna izolacija, zvočna izolacija, dobra filtracija, visoka tlačna in strižna trdnost ter primernost za uporabo v različnih okoljih, z dobrim razmerjem med ceno in kakovostjo. Je čisti naravni anorganski nekovinski material ter nov osnovni material in visokotehnološko vlakno, ki lahko zadovolji razvojne potrebe osnovnih industrij nacionalnega gospodarstva. Bazaltna vlakna in njihovi kompoziti lahko bolje zadovoljijo potrebe konstrukcijskih materialov na področjih, kot so gradnja nacionalne obrambe, promet, gradbeništvo, petrokemična industrija, varstvo okolja, elektronika, letalstvo in vesoljska industrija, ter igrajo pomembno vlogo pri spodbujanju gradnje nacionalne obrambe, večjih projektov in nadgradnje industrijskih struktur. Je tako zeleni material, ki izpolnjuje ekološke okoljske zahteve 21. stoletja, kot tudi konkurenčna nova industrija materialov s trajnostnim razvojem v svetovnem visokotehnološkem sektorju vlaken. Kitajska ima še posebej neodvisne pravice intelektualne lastnine za tehnologijo in postopek proizvodnje bazaltnih vlaken ter je dosegla vodilno mednarodno raven s "prednostjo poznejšega razvoja". Zato je nedvomno zelo pomemben močan razvoj industrije bazaltnih vlaken in kompozitnih materialov.

Uporaba bazaltnih vlaken v funkcionalnih oblačilih

Tkanina iz bazaltnih vlaken ima visoko trdnost, trajno zaviranje gorenja, lahko prenese kratkotrajne temperature nad 1000 °C in se lahko dolgoročno uporablja v okolju s temperaturo 760 °C, zaradi česar je idealen nadomestek za azbestno in stekleno vlakno. Tkanina iz bazaltnih vlaken ima visoko pretržno trdnost, odpornost na visoke temperature in trajno zaviranje gorenja. Je cenovno ugodna alternativa visokozmogljivim in naprednim vlaknom, kot so Nomex (Aramid 1313), Kevlar (Aramid 1414), Zylon (PBO vlakna) in ogljikova vlakna. Tkanino iz bazaltnih vlaken je mogoče barvati in tiskati po kemičnem barvanju in dodelavi. Po funkcionalni dodelavi, kot je organofluorinska dodelava, jo je mogoče izdelati v tkanino, ki odbija olje, vodo in je trajno zaviralna v ognju. Oblačila, ki jih je mogoče izdelati iz tkanine iz bazaltnih vlaken, vključujejo: gasilsko opremo za reševalne akcije, toplotnoizolacijske obleke, obleke za zaščito pred bližino, zaščitna oblačila za delavce v pečeh, varilska delovna oblačila in obleke, ki zavirajo gorenje, za posadke vojaških oklepnih vozil itd.