Чарівність базальтового волокна
Концепція виробництва волокон з базальту не нова. Перший патент на виробництво базальтового волокна було видано в 1923 році, а протягом 1950-х і 1960-х років проводилися масштабні дослідження, зосереджені на його військовому застосуванні. Навіть провідні Скловолокно У той час виробники досліджували потенціал базальту, хоча в 1970-х роках вони змістили свою увагу до досліджень і розробок на високопродуктивні скловолокна, такі як S-2. Протягом десятиліть інтерес до композитів з базальтового волокна коливався, але в останні роки він неухильно зростав.
З огляду на те, що базальт походить із лави, багатої на магній та залізо, яка швидко охолоджується в породу, не дивно, що базальтові волокна демонструють виняткову теплоізоляцію, вогнестійкість та стійкість до високих температур. Ці властивості роблять їх стандартним матеріалом для високотемпературної ізоляції. Наприклад, російський виробник базальтового волокна «Кам'яний вік» постачає американській автомобільній промисловості продукцію для ізоляції вихлопних систем та пропонує термостійкі матеріали для промислового застосування.
Окрім теплових характеристик, базальтове волокнопоєднання міцності, жорсткості, ударостійкості та Хімічна Інертність робить його привабливим матеріалом для армування композитів. У застосуванні волокнистого пластику (FRP) процеси його формування нагадують процеси формування скловолокна. Майже будь-яку технологію формування скловолокна можна адаптувати для базальтового волокна з незначним коригуванням ключових параметрів. Базальтове волокно також сумісне з усіма стандартними системами смол.
Хоча щільність базальту (2,63 г/см³) трохи вища, ніж у скловолокна, його переваги в експлуатаційних характеристиках дозволяють створювати легші та гнучкіші в дизайні композити.
Теплові властивості базальтового волокна привертають увагу не лише до ізоляції. Його композити все частіше використовуються в сферах застосування, що вимагають ширших температурних діапазонів. Його ударостійкість також перевершує скляні та вуглецеві волокна. Попередні дослідження, проведені німецьким Центром інтегративного легкого будівництва та Інститутом текстильних технологій при Університеті Рейнсько-Вест-Харбор Ахена, показали, що поліамід 6, армований базальтовою гібридною пряжею (HYWF), поглинає на 35% більше питомої енергії, ніж скловолокно HYWF та на 17% більше, ніж вуглецеве волокно HYWF.
Оксиди заліза та алюмінію в базальті надають йому додаткових переваг. Наприклад, базальтове волокно демонструє кращу стійкість до корозії та вогнестійкість, ніж скло Е-типу. Дослідження, проведене ірландською компанією Mafic та канадським Центром проектів Фраунгофера, підтвердило, що випробувальні панелі з базальтового волокна/епоксидної смоли досягли на 40% вищого модуля пружності на розтяг, міцності на розтяг та міжшарової міцності на зсув, а також на 20% більшої питомої жорсткості порівняно з панелями з епоксидного волокна/епоксидної смоли, виготовленими з використанням тієї ж смоли та процесу. Компанія «Кам'яний вік» повідомила про аналогічні результати.
Базальтове волокноНизьке водопоглинання базальтового волокна є критично важливим для будівництва та трубопроводів. Воно не проводить струм і, як природний матеріал, легше переробляється, ніж синтетичні волокна — ключовий фактор для автомобільної та інших галузей промисловості. Gencarelle описує базальтове волокно як «менш економне, екологічніше та міцніше», ніж альтернативи, позиціонуючи свої композити як місток між електричним скловолокном та вуглецевим волокном, що забезпечує економічну ефективність. Як зазначає Томпсон: «Ми заповнюємо прогалину між вуглецевими та скляними волокнами — ринок, який давно прагнув такого рішення».
Повідомляється, що перехід з вуглецевого волокна на базальтове волокно простіший, ніж перехід з E-скла, хоча обидва варіанти є можливими. Для користувачів вуглецевого волокна економія коштів є рушійною силою цього переходу, тоді як збалансоване співвідношення ціни та продуктивності базальту підходить для застосувань, де надвисока продуктивність вуглецю не потрібна. Їхні режими відмови також відрізняються: вуглецеве волокно має тенденцію до катастрофічних руйнувань (наприклад, розбиття), тоді як базальтове волокно демонструє поступове, безпечніше руйнування. Стрітмен ілюструє: «Протез ноги з вуглецевого композиту раптово виходить з ладу, що призводить до падіння; нога з базальтового композиту дозволяє користувачеві сісти».
Хоча вдосконалення виробництва знижують витрати, базальтове волокно залишається вдвічі дорожчим за електростекло (E-glass) у великих обсягах виробництва. Щоб виправдати цю високу цінність, його чудові властивості — вища жорсткість, міцність, ударостійкість, хімічна/водостійкість та безпечніші режими руйнування — повинні забезпечувати вирішальну цінність. З розвитком технологій ця вулканічна порода займає унікальну нішу у світі передових матеріалів.
