Что такое базальтовое волокно?

Базальтовое волокно – один из наиболее востребованных теплоизоляционных материалов, применяемый практически во всех отраслях промышленности. Волокна на основе природных минералов отличаются стойкостью к высоким температурам, коррозии, ультрафиолету и механическим воздействиям. Они инертны к агрессивным химическим реагентам, имеют продолжительный срок службы и полностью безвредны как для человека, так и для окружающей среды.

В данном обзоре подробно разберемся, что из себя представляет базальтовое волокно, как производится и какими преимуществами обладает.

Особенности материала

Базальт – это горная порода магматического происхождения черного или темного цвета, которая сформировалась в недрах земной коры под воздействием различных климатических факторов. По физико-химическим параметрам, базальты являются одними из самых прочных представителей силикатных пород. 

Базальтовое волокно – это продукт переработки вулканического материала. Его получают путем переплавки камня при сверхвысоких температурах и последующего пропуска раскаленной массы через дренажную систему на основе родиево-платинового сплава. На выходе получается экологически чистый материал светло-коричневого цвета, обладающий уникальными физико-эксплуатационными свойствами – высокой твердостью и плотностью.

Базальтовое волокно имеет правильную цилиндрическую форму. В зависимости от структуры может использоваться при температуре от -260 до +900 °C. Материал обладает малой гигроскопичностью, термо-виброустойчивостью и хорошими шумоизоляционными свойствами. Он упруг, имеет низкий коэффициент теплопроводности и является хорошим диэлектриком. На сегодняшний день, непрерывное базальтовое волокно по многим характеристикам превосходит другие типы волокнистых продуктов, такие как стекловолокно, арамидные и углеродные волокна.

Параметр	Значение
Номинальная температура применения	от -260 до +900 °C
Плотность	от 2,5 до 2,9 грамм/см³
Прочность на разрыв	от 2999 до 4850 МПа
Упругость	от 79 до 92,9 ГПа
Сопротивление (объемное)	1*1012 Ом*м
Толщина нити	от 0,3 до 500 микрон
Теплопроводность	от 0,03 до 0,037 Вт/м*К
Максимальное удлинение при разрыве	от 1,4 до 3,3%
Шумопоглощение	от 0,89 до 0,99%

Как производится

Технология производства базальтового волокна достаточно проста и состоит всего из одной стадии обработки – переплавки. Предварительно очищенная, мелко дробленая горная порода помещается в специальную печь, в которой разогревается до точки плавления (примерно 1500 градусов). Далее, расплавленная масса пропускается сквозь матрицу с отверстиями разного диаметра. Базальтовый состав разбрызгивается при помощи центробежных машин или раздувается, посредством нагнетания воздуха, формируя нити базальтового волокна. Последние, после застывания, наматываются на бобину или формируют «ковер».

Процесс создания материала не требует применения каких-либо химических реагентов, поэтому абсолютно экологичен. При этом, эффективность переработки равна практически 100% – то есть из одной тонны твердого минерала получается чуть меньше тонны волокон.

Преимущества материала

Базальтовое волокно обладает следующими достоинствами:

• Высокая термическая устойчивость – изоляторы на основе базальта не боятся огня, высоких и сверхнизких температур, поэтому могут эксплуатироваться в экстремальных условиях: от – 260 до +900 градусов и выше.
• Стойкость к распространению грибков, истиранию и коррозии.
• Сверхвысокая прочность на разрыв и сжатие.
• Отличные шумопоглощающие свойства и низкая гигроскопичность.
• Устойчивость к высоким механическим нагрузкам.
• Инертность к агрессивным рабочим средам, включая щелочные, солевые и кислотные.
• Хорошая совместимость с пластиками, металлами и другими материалами, что позволяет использовать волокно при производстве широкого спектра армированной композитной продукции.
• Стойкость к радиационному воздействию.

Помимо этого, волокнистые продукты на основе природного минерала, отличаются длительным сроком службы – от 100 лет и больше.

Разновидности базальтового волокна

По физико-эксплуатационным свойствам и методу производства различают два основных вида базальтовых волокон:

• Непрерывные – представляют собой очень длинные нити (до 20 и более километров), характеризующиеся повышенной прочностью на разрыв и стойкостью к воздействию агрессивных сред (атмосферных явлений, морской воды и т.д.). Используются, как основа для производства огнеупорной, армирующей и другой продукции.
• Штапельные – нити небольшой длины (6-11 мм), устойчивые к влиянию окружающей среды и химических веществ. Применяются для изготовления матов и других изоляционных материалов.

Одним из самых главных параметров, который определяет свойства волокна и изделий из него, является толщина нити. По диаметру, базальтовые волокна классифицируют на следующие типы: микротонкие (менее 0,6 микрон), сверхтонкие (сечением от 0,6 до 1 микрона), ультратонкие (толщиной от 1 до 3 микрон), тонкие (диаметром от 5 до 15 микрон), утолщенные (сечением от 15 до 25 микрон), толстые (от 26 до 149 микрон) и грубые (толщиной более 150 микрон).

Где используется

На основе базальтового волокна производятся сетки, ткани, холсты, маты, иглопробивные и композитные материалы, которые применяются в самых разных областях промышленности.

• Металлургия – теплоизоляция для трубопроводных систем, рекуператоров, термических установок и другого технологического оборудования. Производство пыле- и дымоулавливающих фильтров для металлургических и горнообогатительных предприятий, фильтроэлементов для очистки канализационных стоков и пр.
• Машиностроение – изготовление теплоизоляционных материалов для защиты тепломагистралей и производственного оборудования.
• Автомобилестроение – производство глушителей, автопокрышек, теплоизоляционных экранов, прокладок и других элементов кузова. Базальтовое волокно является составной частью армирующих и композиционных материалов, используемых при производстве негорючих деталей для автомобилей.
• Нефтехимическая отрасль – изготовление инертных к различным химическим веществам труб, фильтроэлементов, термозащитных покрытий.
• Судостроение – создание корпусов малогабаритных судов, тепло и шумоизоляция конструкций, оборудования и т.д.
• Аэрокосмическая промышленность – утепление и звукоизоляция фюзеляжей, технологического оборудования, двигателей самолетов и других летательных аппаратов.
• Энергетика – продукция на основе базальтовых волокон используется, в качестве электроизолятора при постройке высоковольтных ЛЭП, теплоизолятора термических установок (например, котельного оборудования), антирадиационного защитного кожуха на атомных объектах и пр.
• Вагоностроение – армирование пластиковых конструкций, шумо и теплоизоляция обшивки и электротехнического оборудования.
• Строительство – базальтовые нити являются составной частью армирующих сеток, композиционных конструкций, различных утеплителей и прочих стройматериалов.

Минеральные волокна также активно используют в коммунальной сфере, производстве радиоэлектроники и криогенной техники.

Вывод 

Базальтовое волокно – это экологически чистый материал, обладающий уникальными физико-эксплуатационными свойствами. Он производится на основе природных минералов, не горит, устойчив к механическим нагрузкам, отличается хорошим шумопоглощением и низкой теплопроводностью, поэтому активно используется практически во всех отраслях современной экономики.