Базальтовые волокна и некоторые материалы на его основе

Не вдаваясь в подробности общей научной классификации волокон можно отметить, что базальтовые волокна (т.е. волокна из горной породы "базальт") делятся на две большие группы:

  1. непрерывные волокна;
  2. дискретные волокна (вата), называемые еще базальтовыми супертонкими волокнами (БСТВ).

Понятно, что они имеют соответственно и различное назначение, но уже выступают в роли товара для непосредственного применения или исходного материала для последующих переделов. Ниже мы рассмотрим эти материалы несколько подробнее.

Непрерывные волокна

Непрерывные волокна имеют толщину элементарного волокна от 7 до 24 мкм.

Назначение непрерывных базальтовых волокон:

  1. При толщине 7-15 мкм применяется как армирующий наполнитель при производстве композитов (базальтопластиков) и изделий на их основе с полимерными и неорганическими матрицами.
  2. При толщине 15-24 мкм используется как армирующий наполнитель композитов с органическим и минеральным связующим (бетон, асфальт, гипс и т.п.).
  3. Как исходный материал применяется для производства тканей различного назначения (для фильтров, огнезащитной одежды, противопожарных кошм и т.п.), рукавов (армирование труб, защита кабелей и т.п).

Получение непрерывных волокон

Базальтовое волокно получают в одну стадию по следующей схеме: базальтовый щебень с определенной крупностью порционно загружается в малогабаритную плавильную установку, где он плавится при температуре 1460-1500°С. Далее расплав гомогенизируется и под действием своего веса выдавливается через платино-родиевую фильеру, имеющую от 200 до 400 калиброванных отверстий малого диаметра, образуя капли.

Из этих постоянно висящих капель вытягиваются элементарные волокна диаметром 9 мкм со скоростью 50 м/с. Эти 200-400 волокон складываются в одну комплексную нить, на нее наносится замасливатель, который предотвращает распушение нити и обеспечивает необходимые свойства ее поверхности при дальнейшей технологической переработке. Затем нить наматывается на бобины или шпули. Установка работает круглосуточно и непрерывно 350 дней в году с плановой остановкой и профилактикой 1 раз в год сроком от 7 до 15 дней. Съем готового волокна с одного фильерного отверстия (а их может быть 200 и 400) составляет 1 кг в сутки.

В реальном производстве в настоящее время работают установки с плавильным агрегатом в виде ванной печи на газовом, мазутном топливе и с электронагревом производительностью 100, 260 и 500 т волокна в год.С установки волокно передается на участок трощения и перемотки, где в случае необходимости осуществляется перемотка и получение крученых нитей. Эта и последующие операции производятся уже с использованием стандартного оборудования, применяемого для переработки стекловолокна: ткацкого, намоточного, пултрузионного и др.

Базальтовое дискретное волокно (БСТВ)

Дискретные волокна имеют толщину элементарного волокна 3-9 мкм, длина 40-60 мм.

Применение дискретных базальтовых волокон:

  • для производства энергоэффективных теплозвукоизоляционных экологически чистых материалов и изделий для производства звукопоглощающих материалов и изделий;
  • для криогенной техники;
  • для гидропоники;
  • как наполнитель объемноармированных базальтовых композиционных материалов и изделий с различными связующими;
  • широко применяется в судо-, авиа-, автомобилестроении, строительстве, акустике, а также для повышения огнестойкости и пожарной безопасности.

Получение дискретных волокон

 Суть дуплекс-способа получения базальтового волокна заключается в следующем: в плавильный агрегат малогабаритной установки производства БСТВ дозатором порционно загружается мелкофракционный базальтовый щебень строго определенной по размеру фракции. Базальт расплавляется, гомогенизируется и под действием собственного веса продавливается (проливается) через фильерные пластины из жаропрочной стали с калиброванными отверстиями сложной формы, образуя капли. Из этих капель вытягиваются элементарные волокна толщиной 300-350 мкм, которые на следующем этапе раздуваются высокотемпературной газовоздушной смесью, обдувающей волокно под углом 90°. Происходит оплавление первичного волокна и вытягивание высокоскоростным потоком раскаленного газа вторичных элементарных волокон толщиной 3-9 мкм и длиной 60 мм.

Эти волокна потоком газа уносятся в камеру волокноосаждения, в которой осаждаются на движущийся сетчатый транспортер в виде ковра и, в конечном итоге, наматываются на приемный барабан. В зависимости от скорости транспортера получается базальтовый ковер определенной толщины. Этот ковер снимается с барабана и поступает для дальнейший технологических операций рулонный ковер - уже товар и поставляется для теплозвукоизоляции стен и перекрытий домов, изготовления кузовов рефрижераторов, холодильников, термоизоляции кухонных плит, стиральных машин, судов, полетов и т.д.

На этой вате по технологиям гидропоники выращивают рассаду, овощи и цветы, так как минеральный состав базальта содержит необходимые растениям химические вещества. Этот ковер хорошо сохраняет свою форму благодаря длинному элементарному волокну, что не характерно для волокон, полученных другими способами. Длинное волокно создает в ковре структуру "упругой путанки", и для сохранения формы при толщине 50-100 мм ему не нужно связующее.