Базальтовое волокно, будучи сравнительно новым материалом, прошло стремительное развитие от получения первичных образцов, похожих на природную вулканическую вату, до создания на его основе высокотехнологичных сверхпрочных нитей и многофункциональных тканей. Этот путь напоминает процесс освоения хлопка, который также когда-то начинался с простой ваты. Для реализации полного потенциала базальтового волокна требовалось лишь адаптировать существующие успешные технологии к особенностям этого нового материала. После этого началось активное внедрение базальтового волокна в строительство и различные отрасли промышленности.
Базальтовое волокно обладает уникальным комплексом физико-химических и эксплуатационных характеристик, что определяет его широкое применение. Так, материал отличается химической инертностью, биологической устойчивостью, термостойкостью, огнестойкостью, гидрофобностью, низкой теплопроводностью, высокой звукоизоляцией, стойкостью к перепадам температур, радиации и ультрафиолету. Кроме того, базальтовое волокно является экологически безопасным, не выделяя вредных веществ. Все эти свойства позволяют использовать данный материал в широком спектре отраслей, включая строительство, машиностроение, судостроение, авиацию, энергетику и другие.
Ключевые характеристики базальтового волокна
Базальтовое волокно представляет собой натуральный неорганический материал, получаемый путем расплавления вулканических горных пород базальтовой группы, таких как базаниты, диабазы, габбро, и последующего преобразования расплава в каменные нити.
Технология производства базальтового волокна основана на использовании высокопрочных и химически, термически стойких базальтовых пород в качестве сырья. Расплав этих пород формируется в тонкие волокна с помощью различных методов: центрифугирования, раздува струями горячих газов или вытягивания через фильеры. Современные технологии не предполагают применения каких-либо опасных химических реагентов, что позволяет получать экологически чистый и безвредный для человека и окружающей среды продукт. Связующие компоненты обеспечивают высокую прочность волокон, а гидрофобизаторы защищают их от кратковременного воздействия воды.
Разновидности базальтового волокна
Базальтовые волокна традиционно делятся на две большие группы - непрерывные и дискретные (вата), называемые еще супертонкими. Однако большинство производителей предлагают три основных вида:
- Штапельное короткое волокно. Это небольшие по длине каменные волоконца, название которых происходит от немецкого слова "stapel" - "пучок". Основным параметром для этой разновидности является диаметр отдельных нитей, который непосредственно влияет на теплоизоляционные и звукопоглощающие свойства готового изделия и определяет области его применения. В зависимости от диаметра штапельное базальтовое волокно может быть микротонким, ультратонким, супертонким, тонким, утолщенным, толстым или грубым, отличающимся повышенной коррозионной стойкостью. В процессе производства минеральный расплав раздувают, получая довольно длинные заготовки, которые затем рубят под определенный стандарт для изготовления разнообразной теплоизоляционной продукции. Для получения готового изделия каменную вату необходимо сформовать и проклеить или прошить.
- Дискретное или супертонкое волокно (БСТВ). Производство данного вида продукции начинается с изготовления обычного ("толстого") штапельного волокна, которое затем подвергается дополнительной обработке для придания ему более тонкой структуры методом раздува с помощью сильно нагретых газов. Главными характеристиками этой разновидности являются толщина (0,5-3 мкм) и длина изделия (до 50 мм). Длина - это основной критерий, от которого зависит вибростойкость изготовленных на его основе материалов, так как утеплители из базальтового волокна минимальной длины плохо противостоят ударной нагрузке и тряске.
- Непрерывное базальтовое волокно (БНВ). Эта разновидность материала представляет собой непрерывные пряди, которые могут быть либо закручены в нить, либо смотаны в ровинг. Иногда нити нарезают на рубленые отрезки нужного размера. Из базальтового волокна такого типа получают композитные и армирующие материалы, нетканые и тканые текстильные основы, преимуществом которых является повышенная гибкость и прочность на разрыв. По сравнению с БСТВ этот вид характеризуется более низким уровнем механической прочности, для повышения которого в процессе изготовления используют различные добавки.
Эксплуатационные свойства базальтового волокна
В сравнении с другими природными материалами базальт имеет бесспорные преимущества. Среди достоинств стоит отметить устойчивость к деформации, истиранию, длительным механическим воздействиям, что обеспечивает изделиям из камня долгий срок службы.
Общими эксплуатационными свойствами для всех видов базальтового волокна являются: химическая инертность по отношению к большинству агрессивных сред; биологическая устойчивость - не боятся грибка, плесени, не гниют, не привлекают грызунов, насекомых-вредителей; широкий диапазон рабочих температур; термостойкость - способны выдерживать высокие рабочие температуры; огнестойкость - относятся к классу негорючих веществ, отвечают всем требованиям пожарной безопасности; гидрофобность; минимальная теплопроводность; высокая звукоизоляция; стойкость к перепадам температур - выдерживают колебания от -260°С до +600°С; являются диэлектриком, не создают электрическое поле; хорошая драпируемость и гибкость, что позволяет точно повторять внешнюю конфигурацию рабочей поверхности; экологическая безопасность - не выделяют вредных веществ в атмосферу; высокая устойчивость к радиоактивному излучению, ультрафиолету, биологическому загрязнению; отличная паропроницаемость - пропускают влагу, но не образуют внутри конденсат. Каменная вата превышает по прочностным характеристикам все другие виды минеральной ваты, а также имеет больший срок эксплуатации.
Сферы применения базальтового волокна
В зависимости от диаметра базальтовое волокно применяется практически в каждой сфере производства. Микротонкие нити активно используют в бумажной промышленности, а также при производстве специальных фильтров тонкой очистки различных воздушных и жидких сред. Ультратонкий вариант незаменим при изготовлении эффективных тепло- и звукоизоляционных материалов. Супертонкие необходимы для производства прошивных матов с высокими тепло- и звукоизолирующими свойствами, универсального изоляционного нетканого материала, протяженных полос и жгутов, плит, фильтров высокого уровня очистки. При условии дополнительной термической обработки из базальтового волокна толщиной до 3 мкм получают инновационный микрокристаллический материал с высокой термостойкостью, предназначенный для фильтрации агрессивных сред в условиях повышенных температурных режимов. Тонкие и утолщенные применяются при изготовлении базальтовых холстов, матов, используются для решения задач фильтрации на гидротехнических сооружениях. Грубые волокна характеризуются высокой стойкостью к коррозии, поэтому эффективно заменяют металлические изделия при необходимости армирования различных материалов. Базальтовое волокно в качестве армирующего компонента снижает риск появления трещин, повышает показатели ударопрочности конструкций. Ровинг - непрерывное базальтовое волокно - применяется в строительстве для изготовления различных профилей из стеклопластика, труб, емкостей, кровельных, облицовочных материалов, а также в дорожном хозяйстве для армирования дорожных покрытий, укрепления склонов.
Применение базальтового волокна в строительстве
Востребовано базальтовое волокно и в строительной сфере. На основе БСТВ делают различные теплостойкие строительные материалы, утепленные панели, плиты, перекрытия, тепло-, звукоизоляционные насыпные материалы, противопожарные переборки, огнестойкие двери, кровельные материалы, строительную арматуру. Современные строительные технологии и материалы ориентированы на увеличение энергоэффективных, экологичных параметров. А базальтовое волокно заслуженно лидирует среди экологически чистой звуко- и теплоизоляции. На строительном рынке более 60% всех изоляционных материалов представлены минеральной каменной ватой. Данный вид утеплителя можно использовать для тепловой защиты практически всех конструктивных элементов строительства: кровля, фундамент, стены, перегородки, перекрытия. Применение таких материалов особенно актуально при строительстве ответственных промышленных объектов с повышенной пожарной безопасностью, таких как атомные электростанции, химические, нефтехимические промышленные объекты, высотные здания. Минеральный утеплитель используется для термоизоляции фасадов зданий, внутренних и внешних стен. Применяется базальтовое волокно и для производства новых эффективных дымоходов из нержавеющей стали, где теплоизолятор препятствует кондиционированию влаги внутри трубы. Производители предлагают самые разные изделия из базальтового волокна: базальтопластиковая арматура, фибра, базальто-волоконный холст, маты, ткани, плиты, картон, противопожарные шторы, огнеупорная одежда. Каждый продукт уникален и может использоваться для решения самых нестандартных задач. Например, базальтовая нить стала основой для изготовления заборов, а ажурные конструкции из базальта используют в производстве мебели, предметов интерьера. Базальтовая лента применяется для защиты объектов путем обматывания, в качестве теплоизолятора, электроизолятора, уплотнителя.
Использование базальтового волокна в промышленности
Благодаря высоким свойствам и характеристикам, базальтовые волокна и материалы на их основе имеют чрезвычайно широкую перспективу применения в ведущих отраслях промышленности и энергетике: машиностроении - для теплоизоляции термического оборудования, нагревательных конструкций; судостроении; авиационной промышленности; вагоностроении; автомобильной промышленности; химической, нефтехимической и холодильной промышленности - для изоляции термического оборудования или агрессивных сред; электронной промышленности; металлургии; в энергетике - для сооружения электростанций, турбин, теплотрасс. Кроме строительства и теплоизоляционной защиты, широко применяется в дорожном хозяйстве. Является основой при изготовлении армирующего полотна и сеток. В случае укрепления насыпей или рекультивации земель геотекстильным базальтовым материалам нет равных в области экологической безопасности. Сквозь их волокна может легко пробиваться трава и кусты. Также геотекстильные материалы - отличное средство для гидропоники при выращивании различных сельхозкультур и растений.