После того, как человечество научилось получать базальтовое волокно, похожее на природную вулканическую вату, вторым этапом стало создание на его основе сверхпрочных нитей, а также высокофункциональных тканей. Аналогично развивался процесс освоения хлопка, который совсем недолго оставался просто ватой. Нужно было лишь адаптировать уже существующие, успешно функционирующие технологии под новый материал. И началось его активное применение в строительстве, а также в различных отраслях промышленности.
Основные свойства базальтового волокна
Базальтовое волокно — натуральный неорганический материал, полученный в результате расплава вулканических горных пород и дальнейшего преобразования полученной массы в каменные нити.
Технология производства
Природным сырьем для изготовления тонких, но при этом сверхпрочных нитей выступают породы базальтовой группы магматического происхождения — базаниты, диабазы, габбро и другие.
Базальты характеризуются выносливостью, химической, термической стойкостью, поэтому каменные волокна отличаются качеством, долговечностью, отличными техническими характеристиками.
Технологические расплавы для выпуска каменной ваты или ткани из базальта производят одинаково.
Различаются только способы их формирования:
- с помощью центрифуги или ее аналога;
- методом раздува;
- путем вытягивания из фильер.
Современные технологии не предполагают применения каких-либо потенциально опасных химических реагентов. Так получают экологически чистый, абсолютно безвредный для человека и окружающей среды продукт.
Связующие обеспечивают прочность, а гидрофобизаторы в составе гарантируют защиту от краткосрочного воздействия воды.
Виды 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 (0,6 мкм);
- ультратонким (0,6–1 мкм);
- супертонким (1–3 мкм);
- тонким (9–15 мкм);
- утолщенным (15–25 мкм);
- толстым (25–150 мкм);
- грубым (150–500 мкм), которое отличается повышенной коррозионной стойкостью.
В процессе производства минеральный расплав раздувают, получая довольно длинные заготовки. Затем их рубят под определенный стандарт, который используют при изготовлении разнообразной теплоизоляционной продукции — от матов до цилиндров.
Для того, чтобы получить готовое изделие, каменную вату надо сформовать и проклеить или, используя другую технологию, прошить.
- Дискретное или супертонкое волокно (БСТВ).
Производство данного вида продукции начинается с изготовления обычного («толстого») штапельного волокна. На следующем этапе основная задача заключается в том, чтобы сделать каменную нить более тонкой, растянуть ее до нужных размеров.
Делают это методом раздува с помощью сильно нагретых газов.
Главное, что характеризует эту разновидность:
- толщина (0,5–3 мкм);
- длина изделия (до 50 мм).
Длина — это основной критерий, от которого зависит вибростойкость изготовленных на его основе материалов.
Так утеплители из базальтового волокна минимальной длины плохо противостоят ударной нагрузке, тряске, например, при транспортировке или при утеплении самих транспортных средств, других подвижных конструкций.
Повышение этого показателя положительно влияет на устойчивость материала к нагрузкам этого типа.
Термический диапазон эксплуатации частично зависит от химического состава исходного сырья.
Например, чем больше процентное содержание кремнезема (относительно больше, потому что его избыток способен, наоборот, существенно снизить максимальную температуру эксплуатации), тем выше предельно допустимый температурный порог.
Для обычного базальта этот показатель не превышает +600 ⁰С, а для чуть более кислой его разновидности достигает +800 ⁰С.
При этом, что особенно важно, речь идет о постоянной эксплуатационной температуре, а не о разовом нагреве.
Антипирены в составе дополнительно повышают огнестойкость изделий из базальта, который и само по себе не горит, не дымит и не поддерживает горения.
- 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.
БНВ выступают и в роли фиброволокна.
По сравнению с БСТВ этот вид характеризуется низким уровнем механической прочности. Для повышения показателей в процессе изготовления используют различные добавки.
По толщине БНВ классифицируют на три подгруппы:
- 8–11 мкм;
- 12–14 мкм;
- 16–20 мкм.
Длина одной такой нити стартует от 25 и может достигать 50 и даже больше километров.
Технические характеристики 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 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,
- 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.
Область применения
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. Изделия предназначены 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.
Строительство
Востребовано базальтовое волокно и в строительной сфере.
На основе БСТВ делают:
- различные теплостойкие строительные материалы;
- утепленные панели;
- утепленные 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:
- атомных электростанций;
- химических, нефтехимических промышленных объектов;
- высотных зданий.
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 — применяется при строительстве фундаментов домов, тоннелей, мостов, метро;
- фибра — не дает появляться трещинам в бетоне, обеспечивает его прочность, уменьшает объем используемого бетона;
- базальто-волоконный холст;
- маты;
- ткани с каменной нитью;
- базальтопластиковые плиты;
- картон;
- противопожарные шторы;
- огнеупорная одежда.
Каждый продукт уникален и может использоваться для решения самых нестандартных задач.
Например, базальтовая нить — продукт переработки БНВ — стала основой для изготовления заборов.
Со временем это стало неким стилистическим приемом оформления.
Аналогичные ажурные конструкции из базальта используют и в производстве мебели, предметов интерьера.
Базальтовая лента — полоса теплоизоляционной ткани — используется для защиты объектов путем обматывания (как бинтом).
Может выполнять задачи утягивания и бандажирования там, где нужен термостойкий материал.
Выступает теплоизолятором, препятствуя потерям тепла при прохождении теплоносителя по трубам небольшого диаметра.
Также может пригодиться в качестве термостойкого электроизолятора. Еще ленту из базальта используют в качестве уплотнителя.
Промышленность
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.
← Все статьи