Базальтовое волокно

Природный материал базальт люди ранее использовали исключительно для строительства дорог и плитки. Поскольку он очень широко распространен на нашей планете, то его добыча относительно недорога. Но найти более эффективное применение базальту не удавалось вплоть до XX века. Лишь наши современники достаточно хороши изучили его и создали технологию, которая позволяет превращать эту горную породу в волокна с уникальными свойствами. Благодаря открытию ученых базальтовое волокно сегодня вытеснило вредный для здоровья человека и для окружающей среды асбест. Теперь он все увереннее вытесняет собой и другие материалы, применяемые в самых разных сферах деятельности людей: огнестойкие строительные материалы, тепло- и звукоизоляция, защитные ткани, средства радиоактивной защиты и много многое другое.

Базальт очень часто встречается в магматических породах во всем мире. В нашей стране его и подобные ему породы издавна использовали в качестве отсыпки дорожного полотна и как добавку для получения других строительных материалов. Теперь, когда технологии способны создавать базальтовое волокно, сфера применения данного минерала значительно расширилась. Этот минерал очень разнообразен по составу. В различных местностях он может быть с разными добавками. Например, на Урале и на Кавказе распространены зеленоватые слои базальтовой породы (их еще называют диабазы). Своеобразный цвет им придает хлорит.

Собственно базальт — магматическая порода, которая формировалась в третичный и четвертичный периоды образования земной коры. Формирование базальтовых слоев сыграло очень важную роль при формировании океанов, а морской базальт довольно сильно отличается по составу от того, что находят на суше. Примеси железа окрашивают базальт в темные цвета. Но сам материал очень нестабилен по составу. В зависимости от региона добычи он может содержать самые разные химические элементы. Основу составляет кремнезем (более 50%), остальное — оксиды различных элементов.

Базальтовое волокно создается довольно просто: добытая порода проходит стадию предварительной подготовки (его моют, чистят, дробят), а затем ее плавят в печах с особым режимом и конструктивными особенностями. Расплавленный состав вытекает через отверстия различного диаметра, а застывающие нити формируют базальтовое волокно. Это достаточно дешевое производство за счет использования только одной стадии. Оно даже дешевле, чем производственный процесс создания стекловолокна. При этом эффективность использования сырья — практически 100% (из 1 центнера базальтовой породы получается почти 1 центнер волокон). А другие подобные материалы при изготовлении требуют нескольких стадий обработки, что увеличивает их стоимость в несколько раз по сравнению с базальтовым волокном. Кроме того, в отличие от асбеста, например, данный материал не вреден для человека и не наносит вреда окружающей среде ни при использовании, ни при производстве.

Базальтовые волокна достаточно сильно различаются по составу у разных производителей, поскольку состав самой породы достаточно вариативен. Но при этом все полученные волокна характеризуются общим набором признаков и свойств, а именно:

• отличная прочность на сжатие и на разрыв;
• долговечность (период активного использования — минимум 100 лет);
• очень высокая температура плавления (от 1460°С);
• широкий диапазон рабочих температур (от -250°С до +982°С);
• отличные огнезащитные свойства;
• высокие показатели звукопоглощения;
• устойчивость к химическим воздействиям;
• устойчивость к радиации.

По всем указанных характеристикам базальтовое волокно превосходит стекловату и многие другие аналоги, поэтому его все чаще выбирают специалисты различных сфер промышленности. Новое направление в производстве пластиков — базальтопластики — считается весьма перспективным из-за значительного увеличения физических и химических свойств устойчивости пластиков, в состав которых входит этот материал. Даже на правительственном уровне базальтовые волокна и композитные материалы с базальтом были признаны одним из приоритетных направлений для изучения российской наукой и техникой.

Благодаря своих неповторимым физическим и химическим свойствам базальтовые волокна сегодня применяются:

• в строительстве — как теплоизоляционные, звукоизоляционные, паропроницаемые, огнезащитные материалы; для укрепления металлоконструкций; в строительстве дорог и пр.;
• в энергетической отрасли — как электроизоляция и теплоизоляция оборудования, в составе композитных электроматериалов;
• в атомной промышленности — для создания материалов и тары для хранения радиоактивных отходов;
• в авиации и судостроении — для создания материалов, устойчивых к высоким вибрациям, воздействиям воды и агрессивных сред;
• в отрасли создания автомобилей — для производства прочных и устойчивых к воздействиям деталей и элементов конструкции машин;
• в машиностроении — для создания фильтров (газовых, водных, воздушных) и других деталей, устойчивых к звуковым, пылевым, тепловым воздействиям.

Современная наука, оценив все полезные характеристики базальтового волокна, теперь уделяет большое внимание изучению базальта и находит все новые сферы его применения: металлургия, сельское хозяйство, нефтедобыча, добыча газа, коммунальная сфера, радиоэлектроника и т.д. Единственная трудность до сих пор заключалась лишь в том, что добыча базальта была не очень распространена в мире. Теперь и России, и за рубежом месторождения этой магматической породы разрабатываются все активнее. Ведь замена старых, опасных и канцерогенных материалов (таких, как асбест, к примеру), а также дорогих в производстве является очередным шагом на пути к прогрессу. Поэтому можно с уверенностью сказать, что базальтовые волокна — это главный приоритет в развитии материаловедения нынешнего века.