Larte Design › Блог › Тонкости нашего дела. Базальт — что это?
Сегодня мы хотим поделиться материалом, опубликованным на сайте basalt.today, рассказывающим о том, что такое базальтовое волокно, откуда появилось, что с ним делать и как его используют в современном мире!
Так как мы — как тюнинг-ателье уже больше 3-х лет используем этот материал в своем производстве, думаю, вам тоже будет интересно почитать обо всем более подробно!
Статья скопирована, поэтому, пользуясь случаем, хотим поблагодарить за данный материал basalt.today/ru/2018/06/16286/
Волокно из базальта: от жерла вулкана до современных композитов
Слава базальтового волокна ещё не так громко звучит в мире, как карбонового или стеклянного, хотя оно обладает целым рядом конкурентных преимуществ.
Базальтовое волокно занимает всё больше ниш в применении благодаря своим свойствам, вытесняя где-то менее прочное стекловолокно, где-то более дорогое углеродное. Высокая устойчивость к истиранию, малый вес, прекрасная механическая прочность, высокая сопротивляемость действию кислот, щелочей и соляных растворов, магнитная и электрическая инертность и ещё множество замечательных качеств наряду с широким распространением сырья для производства делает базальтовое волокно действительно интересным материалом для целого ряда приложений.
Наиболее распространённой породой в составе земной коры является базальт. По своей сути это магма, в расплавленном виде излившаяся из жерл вулканов. Вступив во взаимодействие с атмосферой, она несколько изменяет свои свойства, разливаясь лавовыми потоками, и постепенно остывает. Базальтовые месторождения есть практически во всех странах, их запасы огромны.
Базальтовое волокно. Начало
Базальт как камень использовался человечеством уже давно, но идея производить из него волокно пришла французу Полу Де, который получил патент на своё изобретение в 1923 году в США. Особого ажиотажа изобретение в то время не вызвало, а катализатором для активных разработок в этой сфере стал период Холодной войны в 60-х годах прошлого века. Под грифом секретности США и СССР начали исследовать свойства и возможности применения базальтовых волокон. В первую очередь, конечно, в милитарных приложениях.
Центр разработок СССР базировался в Киеве, где в 80-х годах и был разработан промышленный способ производства базальтового волокна. Тем не менее, несовершенство технологий того времени затормозило исследования практически во всём мире и заставило вернуться к старым проверенным методам использования стекловолокна. Позже на арену выйдет углеродное волокно, весьма дорогостоящее в производстве из-за целого цикла обработок, но с полезными характеристиками для ВПК, что и стало основным толчком для его применения.
Изготовление базальтового волокна происходит в один этап: путём расплавления измельчённого базальта в плавильной печи при температуре 1500 ºС с последующим вытеканием через пластины с воронкообразными отверстиями (фильеры). В зависимости от модификации волокна оно может быть штапельным или непрерывным. Для получения тонких волокон вытекающий из фильер расплав раздувают потоком сжатого воздуха, реже применяют другой метод – разбрызгивают центробежными устройствами. Непрерывное волокно получают, вытягивая застывающий расплав из фильер в нити и наматывая их на катушки. Тонкие волокна осаждаются в виде отдельных супертонких ворсинок, непрерывное волокно — это нить. Стекловолокно изготавливается по аналогичной технологии, но из нескольких компонентов, для базальтового волокна о подготовке сырья и его гомогенизации позаботилась сама природа. Никаких химических добавок – ничего, кроме натурального неметаллического, неорганического сырья.
Базальтовое волокно в композиционных материалах
Высокие показатели устойчивости базальтового волокна к агрессивным средам, высокой температуре и ультрафиолету, негорючесть и электро- магнитная инертность открывает широкие возможности для его использования в различных композиционных материалах. Композит – продукт из нескольких компонентов: матрицы (или связующего) и наполнителя. В качестве наполнителя применяются как собственно волокна (волокнистые композиты) или базальтовая чешуя, так и ровинги, шнуры, ткани, холсты или ленты, полученные из непрерывного волокна (слоистые композиты). Базальтовое волокно в силу своих характеристик может служить наполнителем для широчайшего спектра матриц: металлических, полимерных, деревянных, керамических, бетонов, гипсов и асфальтов.
Варьируя материал связующего и наполнителя, получают продукты с максимально подходящими для конкретного применения свойствами. Базальтокомпозиты на основе термопластов обладают отличными показателями трещиностойкости, ударной вязкости и легко поддаются переработке под действием высоких температур.
Процесс производства композитов с термореактивной матрицей дольше, чем для термопластичных из-за более долгого процесса формования и отвердения матрицы. Поэтому ведущие производители средств передвижения (автомобили, суда, самолёты) сосредоточились на разработке и усовершенствовании термопластов, чтобы в промышленных масштабах получать изделия с параметрами, не уступающие термореактивным композитам.
Для жаростойких базальтокомпозитов в качестве матричного материала используют керамику и металл. Основное применение таких материалов – ракетная и аэрокосмическая отрасли. Над разработкой усовершенствованных волоконно-армированных композитов с алюминиевой матрицей активно работает, например, Калифорнийский государственный политехнический университет в Помоне (США), успешные результаты исследования использования базальтового волокна в качестве наполнителя для керамической композиции публиковал Национальный технологический центр металлов и материалов в Таиланде, а НАСА ещё в 2011 году запатентовало керамобазальтовый композит для ракетных двигателей (патент US 7,968,620 B2).
Наиболее широкое распространение в данный момент базальтовые продукты получили в строительной отрасли. Армированный базальтовой фиброй бетон демонстрирует более высокие параметры трещиностойкости, прочности на изгиб и растяжение. А ведь бетон – это и стены, и перекрытия, и мостовые конструкции, и подземные коммуникации, в том числе арочные. Базальтовое волокно прекрасно переносит как повышенную влажность гидротехнических сооружений, так и цикличные сезонные перепады температуры, действие агрессивных химических сред и солевых растворов.
Арматура и кладочная сетка из базальтового волокна уже успешно применяются на стройках, повышая не только скорость и качество работ, но и долговечность объекта. Дорогоукладчики используют композитные ткани из базальтового волокна, геосетки и георешётки, укрепляя грунты или для связки с последующими слоями дорожной одежды на трассах.
Отлично зарекомендовала себя и минеральная вата из тонких базальтовых волокон — это прекрасная термо- и звукоизоляция, которая нашла применение как в жилищном строительстве, так и в промышленном. Кроме того, из нетканых базальтовых материалов производят высококачественные фильтры для химических и фармакологических лабораторий.
Активно ведутся разработки цистерн и баллонов из непрерывного базальтового волокна, которые обещают стать идеальными ёмкостями для хранения и транспортировки химических жидкостей. Глава компании Infinite Composites Technologies, которая занимается производством криогенных баллонов (для сжиженного топлива при низких температурах), заявил, что потенциальные покупатели проявили огромный интерес к их первым образцам, которые они в настоящее время усовершенствуют.
Волокно из базальта: от жерла вулкана до современных композитов
Источник: NICHЕ
Основные тренды современной промышленности – энергоэффективность и охрана окружающей среды. Последние разработки и исследования ведущих мировых лабораторий направлены на минимизацию выбросов парниковых газов и создание производств замкнутого цикла. Базальтовое волокно рассматривается рядом проектов, как один из наиболее прогрессивных материалов в этом направлении: его производство характеризуется низкими энергозатратами, отходы от изготовления композитов можно использовать для получения других продуктов, а сами базальтокомпозиты легко поддаются рециклингу. Инновационная компания Niche, например, уже несколько лет назад создала полностью утилизируемый сноуборд с базальтовым волокном.
Европейский Союз в настоящее время запустили ряд проектов по широкому внедрению композитов в судостроении: RAMSSES, FIBRESHIP. Судостроители обращают серьёзное внимание в том числе на базальтовые композиты, для этого существует ряд причин. Основные — стойкость базальтового волокна к коррозии, негорючесть, прочность и малый вес.
В 2018 году в рамках ведущего мирового композитного шоу JEC World проект экояхты из базальтового волокна итальянской компании GS4C srl был номинирован на премию JEC Innovation Award в секции «Устойчивость», что является значимой оценкой усилий команды. GS4C («Go Sailing, for a Change») успешно воплощает в жизнь соответствующие мировым трендам устойчивые решения, работая над процессами и материалами для построения композитных лодок с возможностью их переработки в конце жизненного цикла. Компания уже запатентовала технологию получения волоконно-металлического слоистого материала (Fiber Metal Laminate) – композита из тонких слоев алюминия и базальтового волокна, соединенных с помощью вакуумной инфузии.
Мировой автопром также заинтересован в исследовании новых материалов, позволяющих продлить эксплуатацию автомобилей, снизить их вес и, следовательно, расход топлива. Благодаря таким технологиям автомобили на жидком топливе уменьшат выбросы в атмосферу, электромобили увеличат дальность пробега без подзарядки.
Из базальтового волокна изготовляют не только тормозные колодки, термоизоляцию на выхлопные трубы и прочие технические детали. Из базальтового композита тюнинг-ателье LARTE Design создало комплекты ультрасовременного тюнинга для электромобилей Tesla, премиальных внедорожников Infiniti и других престижных авто. В базальтовый корпус одела свой автомобиль команда Roller Team, разработавшая кемпинг-кар Trigano Group Triaca Concept 230.
Базальтовое сырьё и волокно стали применять в аддитивной отрасли, где практически исключены отходы, и это открывает новые горизонты его применения.
Базальт в строительстве что выбрать
Базальт. Как добывается и применяется в строительстве
Базальт это натуральный камень, образовавшийся в результате вулканических процессов. Проще говоря, это застывшая магма. Его еще называют вулканитом. Базальт очень прочный и твердый, тяжелый строительный материал, но, не смотря на эти качества, камень все же поддается обработке, шлифованию и полированию. Следует отметить, что базальт, не смотря на свою твердость, обладает еще свойствами гибкости, Из него изготавливают лыжи, скейтборды, теннисные ракетки и многое другое.
Базальт используется во многих сферах промышленности и в производстве, даже применяется в сельском хозяйстве.
Базальт очень широко применяется в строительной отрасли, его можно увидеть, как на садовых дорожках, так и на кухне, в качестве рабочей поверхности и облицовки, как утеплитель стен и потолков.
Очень интересный факт, базальт преобладает на других планетах нашей Солнечной системы, так как там тоже происходят вулканические процессы.
Этот материал экологичный и долговечный, устойчив к атмосферным изменениям. Из базальтовых плит изготовляют тротуарную и облицовочную плитку. Широко применяют как отделочный материал для фасадов домов и зданий, отливают садовые и парковые скульптуры.
Виды базальта
Базальт встречается разных оттенков, от серого до черного, даже бывает темно-зеленых оттенков, коричневатых и красноватых. Камень отличается по прочности и структуре.
Самый распространенный вид базальта — «Базальтин», его добывают в Италии. В строительстве используют с древних времен, он очень прочный, поэтому и один из самых дорогостоящих видов базальта.
Азиатский базальт имеет темно серый цвет. Нашел широкое применение в архитектурной стихии и в дизайнерских идеях. Так же его отличает умеренная стоимость.
Мавританский базальт темно зеленого цвета с разными вкраплениями смотрится очень изысканно. Но по твердости немного слабее других видов базальта и поэтому применяется только для внутренней отделки помещений.
Самый крепкий базальт из Китая – сумеречный. Черного или дымчато-серого оттенков. По стоимости выше, чем азиатский базальт.
Как добывается базальт
Самая богатая страна по залежам базальта считается Индия, но камень добывают как в странах СНГ, так же и в Гренландии, Исландии, Австралии, Бразилии, Америке. Процесс добычи базальта открытый и механизированный, но трудоемкий. Занимается этим горнодобывающая отрасль. В рудниках и карьерах добываются залежи огромных монолитов и плит базальта. Огромные монолиты взрывают, затем откалывают большие плиты, которые отправляют на производство брусчатки и плитки. Более мелкие части базальтовой плиты идут на производство щебня. Базальтовый щебень применяется для асфальта и бетона, железнодорожного балласта. Очень огромные площади залежей базальта находятся в океанах. Практически все океаническое дно состоит из базальта. Но добыча пока там не ведется. Весь процесс добычи базальта только на суше.
Применение материалов из базальта
Базальтовая плитка
Базальтовую плитку производят путем плавления базальта при очень высокой температуре, затем разливают по формам. Цветовая гамма природная, в серых и черных тонах, без дополнительных красок. Камень устойчив к механическим повреждениям. Укладку плитки применяют не только на пол, но и на стены. Базальтовая плитка очень востребована не только в производственных помещениях с тяжелым оборудованием, а также широко используется для отделки гостиниц, салонов, ресторанов, кафе, частных домов.
Базальтовая сетка
Базальтовая сетка для армирования активно сменяет металлическую сетку, так как гораздо прочнее металла, не поддается ржавчине, устойчива к коррозии, более долговечна и надежна. Выдерживает большие нагрузки на растяжение и изгибы. Не боится влажности и попадания щелочных растворов на нее, по весу легче металлической сетки. Не пропускает электрический ток. По стоимости базальтовая сетка ниже металлической.
Базальтовое волокно
Базальтовое волокно изготовляют из базальтового щебня, путем дробления и в дальнейшем плавления базальтовой крошки для изготовления непрерывного базальтового волокна.
Применяется в строительстве для повышения прочности бетона. Усиленный базальтовым волокном бетон, устойчив к колебаниям температур, снижает образование трещин в бетоне.
Применяется базальтовое волокно в машиностроении, судостроении, авиационной промышленности, атомной энергетике в материалах для радиоактивной защиты, в электронной, химической, нефтехимической промышленности, металлургии и других промышленных и производственных сферах.
Базальтовая ткань
Изготовляется из нити базальта, имеет различные виды плетения и толщину, обладает высокой прочностью, пожароустойчивая, огнезащитная, защищает от электромагнитного излучения. Применяют как защитный слой при изоляции трубопровода и дымовых труб. Из ткани изготавливают огнестойкую специализированную одежду.
Базальтовая вата
Изготовляется из очень тонких базальтовых нитей. Базальтовая вата обладает очень высокими теплоизоляционными свойствами, а также отталкивает влагу, не возгорается, Выдерживает сжатие и различные деформации при строительстве. Ассортимент ваты различен по плотности и по размерам. Парадоксально, что базальтовая вата производится в процессе плавления, но, тем не менее она абсолютно не подлежит возгоранию, только может обугливаться.
Применяется как теплоизоляция стен и пола, для теплоизоляции труб и воздухопроводов. Служит как звукоизоляция помещения. Сверху на вату можно наносить штукатурку, обшивать различными стройматериалами. Служит как противопожарная защита помещения.
Базальтовый картон
По характеристикам базальтовый картон намного превосходит асбестовый. Поглощает шум, не возгорается, не деформируется, долговечен. Применяется в строительстве для конструкций возле печей, котлов, обогревателей как огнеупорный элемент стены или пола. Применяется как термоизоляция печного оборудования, для изоляции трубопровода, как горячего, так и холодного. Отлично поглощает шум, не поддается перепадам температуры.