Базальтовое волокно

Базальтовое волокно — производят из базальтовых пород путем их плавления и преобразования расплава в волокна.

Базальты – породы магматического происхождения природное сырье. Основные энергозатраты на подготовку базальтового сырья для производства волокон – обогащение и первоначальное плавление базальтового сырья произведены в природных условиях.

Производят и применяют базальтовые непрерывные волокна, штапельные короткие волокна и супертонкие волокна.

Назначение базальтовых волокон: непрерывных волокон – производство армирующих и композитных материалов и изделий, тканей и нетканых материалов; штапельных коротких волокон – производство теплоизоляционных материалов матов и плит; супертонких волокон – производство тепло и звукоизоляционных материалов высокого качества (холстов, матов, плит, картона), материалов для фильтров.

Производство

Производство базальтовых волокон основано на выборе базальтовых пород, пригодных для производства волокон («длинные» базальты»), плавлении базальтового сырья и выработке волокон из расплава через фильерные питатели, или устройства волокнообразования.

Применение базальтового сырья, первоначальное плавление и подготовка которого выполнена в природных условиях, позволяет производить базальтовые волокна с низким потреблением энергоресурсов.

Производство базальтового непрерывного волокна осуществляется (БНВ) на модульных и фидерных печах и установках. Патенты Вытяжка базальтовых непрерывных волокон из расплава осуществляется через платинородиевые фильерные питатели наматывающими шпиндельными машинами. Дальнейшая переработка БНВ в армирующие, композитные материалы, ткани и нетканые материалы осуществляется с применением «холодных технологий» с низкими энергозатратами

В настоящее время разработаны промышленные технологии и оборудование производства БНВ, созданы заводы БНВ и производства материалов БНВ.

Производство супертонкого волокна осуществляется по двухстадийной технологии – плавление базальтов, вытяжка первичных волокон из расплава и раздув первичных волокон в супертонкие высокотемпературной струей раскаленных газов из камеры раздува.

Производство штапельных тонких волокон осуществляется путем плавления базальтовых пород в плавильных печах ванного, или ваграночного типа, подачи расплава на устройства волокнообразования – валки, или головки раздува.

Технология производства БНВ – одностадийная: плавление, гомогенизация базальта и вытяжка волокон. Базальт нагревается только один раз, что позволяет получать требуемый продукт – БНВ. Дальнейшая переработка БНВ в материалы производится с применением «холодных технологий» с низкими энергозатратами.

Виды и свойства

Базальтовые непрерывные волокна (БНВ). Базальтовые непрерывные волокна производят диаметрами 8 – 11 микрон (мк), 12 – 14 мк, 16 – 20 мк, длина волокон 25 – 50 и более километров.

Штапельные короткие волокна. Диаметры элементарных волокон 6 – 12 мк, длина 5 – 12 мм.

Базальтовые супертонкие волокна (БСТВ). Диаметры элементарных 0.5 – 3 мк, длина 10 – 50 мм.

Базальтовые волокна производятся из базальтовых пород магматического происхождения. Это определяет высокую химическую стойкость волокон к воздействию щелочей, кислот и химически активных сред; возможности длительной эксплуатации волокон под воздействием окружающей среды, влаги и морской воды; негорючесть и высокую термическую стойкость волокон.

В процессе вытяжки непрерывные волокна из расплавов базальтов приобретают достаточно высокие прочностные характеристики. Прочность базальтовых непрерывных волокон на разрыв составляет от 2800 до 4800 МПа.

Базальтовые штапельные короткие и, особенно, супертонкие волокна имеют хорошие термо и звукоизоляционные характеристики. Диапазон температур длительного применения базальтовых волокон от – 200 до +6000С. Базальтовые волокна из кислых базальтовых пород имеют более высокие температуры применения до + 750,…. + 8000С.

Сочетание свойств и характеристик базальтовых волокон обеспечивают возможности производства целого спектра материалов и их широкого применения в строительной отрасли, дорожном строительстве, промышленности и энергетике.

Характеристики и преимущества

Базальтовые волокна имеют высокую стойкость к воздействию химически активных сред (кислот, щелочей, растворов солей), высоких температур и открытого пламени. Стойкость базальтовых волокон к воде и морской воде составляет 100%, к воздействию щелочи 96 % и кислоты 94% [ 5, 6, 7 ]. Химическая стойкость базальтовых волокон позволяет применять их для армирования бетонов и асфальтобетонов, производства труб, емкостей для химической и нефтехимической промышленности, композитов для гидротехнического, прибрежного и морского строительства.

Диапазон температур длительного применения базальтовых волокон от – 2000С до + 6000С. Базальтовые волокна являются негорючими и огнестойкими, при пожаре выдерживают воздействие пламени и температур +900, … +10000С.

Теплоизоляционные и огнестойкие материалы на основе штапельных и супертонких волокон выдерживают стандартный пожар, при нагреве и воздействии пламени не выделяют дыма. Гигроскопичность базальтовых волокон в 6 раз ниже, чем у стеклянных волокон. Только тепло и звукоизоляционные материалы на основе супертонких базальтовых волокон применяются в авиационной и судостроительной промышленности, так как не набирают лишнюю влагу, не горят, не дымят при пожаре, являются высокотемпературными и огнестойкими.

Базальтовые волокна – диэлектрик, прозрачны для электромагнитного излучения, радиолучей и магнитного поля, являются основой для производства электроизоляционных материалов, а также обтекателей РЛС и антенн.

Указанные характеристики определяют преимущества базальтовых волокон по сравнению с минеральными, стеклянными, углеродными и химическими волокнами по долговечности эксплуатации под воздействием окружающей среды, морской воды и химически активных сред.

Базальтовые непрерывные волокна (БНВ) имеют достаточно высокие прочностные характеристики и модуль упругости, а также потенциально низкую себестоимость производства (т.к. базальты – готовое сырье, основные энергозатраты на подготовку которого, выполнены в природных условиях).

Характеристики БНВ на 65 – 70% определяются исходным базальтовым сырьем и, соответственно, на 35 – 30% технологиями производства, работой технологического оборудования, применяемыми замасливателями (покрытиями поверхности волокон).

Характеристики БНВ вызывают больший интерес со стороны рынка армирующих и композитных материалов.

Основные преимущества.

• Базальтовые волокна имеют повышенную природную стойкость к воздействию окружающей и агрессивных сред, пламени и высоких температур, устойчивость к вибрациям. Волокна не поддаются воздействию плесени и других микроорганизмов. Это определяет долговечность применения базальтовых волокон и материалов на основе в строительной отрасли, в автомобильной и авиационной промышленности, судостроении и энергетике.
• Хорошие электроизоляционные и термоизоляционные характеристики, длительные сроки службы и. Это свойство позволяет использовать базальтовые волокна для производства термостойких материалов, а также как огнезащитный и противопожарных материал.
• Повышенная химическая стойкость в кислотной и щелочной средах, в морской воде по сравнению с Е-стеклом. Это свойство базальтовых волокон открывает широкие перспективы их применения для конструкций, работающих при воздействии влаги, растворов солей, химических и щелочных сред. Позволяет потребителям заменять металлические конструкции и детали, которые под воздействием химически активных сред подвержены коррозии, легкими, прочными и коррозионно- стойкими материалами из базальтового волокна. БНВ может использоваться для армирования бетона, при строительстве морских сооружений. В дорожных покрытиях рубленое базальтовое волокно повышает прочность бетона и асфальтобетона предохраняет бетон и арматуру от проникновения антиобледеняющих солей и агрессивных веществ, повышает остаточную прочность и устойчивость к замораживанию-оттаиванию.

Химическая стойкость базальтового волокна является одним из определяющих конкурентных преимуществ для производства фильтров химической и металлургической промышленности, для производства емкостей и труб для химической промышленности и коммунальных служб.

• Экологическая чистота материала. Полное соответствие программе REACH. Готовый продукт не содержит вредных веществ и полностью соответствует протоколу REACH и всем гигиеническим стандартам.
• Высокая долговечность. Срок службы материалов — 50 лет. Применение таких материалов позволяет добиться экономии за счет долговечности и усиливает безопасность эксплуатации промышленных объектов.
• Невысокая цена в сравнении со стоимостью специального стекловолокна.