Базальтовое волокно

ГОСТ 32794-2014 определяет базальтовое волокно как волокно, образуемое из расплава базальта или габбродиабаза, и разделяет его в зависимости от технологии производства на непрерывное и штапельное. Это позволяет отличать сам материал от широкого понятия «минеральная вата», которое охватывает продукцию и из других видов минерального сырья.

Из чего делают базальтовое волокно

Основным сырьём служат природные магматические горные породы. Для получения волокна используют базальты и родственные им породы, пригодные по химическому и минералогическому составу для формирования стабильного расплава.

Принцип производства заключается в том, что подготовленное минеральное сырьё нагревается до перехода в расплав, после чего жидкая масса преобразуется в тонкие волокна. Дополнительный химический синтез самого базальта для этого не требуется: исходным материалом уже является природная горная порода.

Однако термин «базальтовое» не всегда следует понимать как указание на стопроцентный химически чистый базальт. В производстве минеральных теплоизоляционных материалов могут использоваться породы габбро-базальтовой группы, их аналоги и предусмотренные технологией минеральные компоненты.

Как производится базальтовое волокно

Процесс начинается с подготовки минерального сырья. Породу сортируют, при необходимости дробят до требуемой фракции и направляют на плавление. После получения однородного расплава начинается формирование волокон.

Дальнейшая технология зависит от необходимого продукта.

Для непрерывного базальтового волокна из расплава формируют длинные нити. Такой материал востребован прежде всего там, где важны механическая прочность и армирующие свойства: в тканях, сетках, базальтопластиках и других композиционных изделиях.

При производстве штапельных и супертонких волокон формируются более короткие хаотично расположенные элементы. Из них можно получать объёмный теплоизоляционный слой, холсты, маты и другие изделия, где на первый план выходят низкая теплопередача и способность удерживать воздух между волокнами.

Какие бывают базальтовые волокна

Базальтоволокнистые материалы различаются прежде всего способом формирования и геометрией волокна.

Непрерывное волокно представляет собой длинные нити. Оно используется в армирующих материалах, тканях, сетках, композитных профилях и других изделиях, для которых важна передача механической нагрузки.

Штапельное волокно состоит из отдельных волокон ограниченной длины. Такая структура подходит для формирования тепло- и звукоизоляционных материалов.

Супертонкое базальтовое волокно — БСТВ представляет особый интерес для высокоэффективной изоляции. Например, для выпускаемого промышленностью БСТВ встречается диаметр элементарных волокон до нескольких микрометров. Чем тоньше волокнистая структура и больше неподвижного воздуха удерживается внутри материала, тем эффективнее может ограничиваться передача тепла при правильно подобранной плотности.

Конкретный диаметр, плотность и температурный диапазон необходимо смотреть в документации производителя, поскольку единого значения для всей группы базальтовых материалов нет.

Базальтовое волокно и базальтовая вата — это одно и то же?

Не совсем. Базальтовое волокно — исходный волокнистый материал.

Базальтовая или каменная вата — сформированный из минеральных волокон материал, предназначенный прежде всего для тепло-, звукоизоляции и изготовления готовых изделий.

Из волокон могут производиться плиты, маты, холсты, картон и другие виды продукции. При этом понятие «базальтовое волокно» шире по возможным направлениям применения: непрерывные нити, например, используются в армирующих композитах и вообще не являются ватой.

Не вся минеральная вата является базальтовой. Действующий ГОСТ 4640-2011 распространяется на минеральную вату, которую допускается получать не только из горных пород габбро-базальтовой группы, но также из других подходящих пород, шлаков, силикатных отходов и их смесей.

Поэтому последовательность понятий лучше представлять так:

базальтовая порода → расплав → базальтовое волокно → волокнистый материал или готовое изделие.

Базальтовое и каменное волокно — в чем разница

«Каменное волокно» — более широкое обозначение минеральных волокон, полученных из горных пород. Базальтовое относится к этой группе, но указывает на более конкретную сырьевую основу.

В строительной торговле выражения «базальтовая вата» и «каменная вата» нередко используются как близкие по смыслу, особенно когда речь идёт о теплоизоляции из пород габбро-базальтовой группы. Для технической документации лучше ориентироваться на терминологию конкретного производителя и состав изделия.

Если производитель указывает только «каменная вата», без сведений о базальтовой сырьевой основе, автоматически называть такой продукт материалом из чистого базальта некорректно.

Основные свойства базальтового волокна

Сочетание минеральной природы и тонковолокнистой структуры определяет свойства материала.

К характерным особенностям относятся:

• устойчивость самого минерального волокна к воздействию высоких температур;
• низкая теплопередача у правильно сформированных волокнистых изделий;
• способность поглощать звуковые колебания;
• устойчивость минеральной основы к биологическому разрушению;
• возможность получения материалов различной плотности и толщины;
• применение без органического связующего в отдельных видах изделий;
• возможность изготовления гибких и формованных теплоизоляционных материалов.

Набор характеристик готовой продукции может заметно отличаться. Например, мягкий холст из супертонкого волокна и жёсткая минераловатная плита имеют одну минеральную природу, но различную плотность, механическую прочность и способ монтажа.

Горит ли базальтовое волокно

Минеральная базальтовая основа не является горючим органическим материалом и поэтому широко используется в противопожарных и высокотемпературных решениях.

Но при оценке пожарных характеристик нужно разделять само волокно и готовое изделие.

В составе плиты или мата могут присутствовать:

• органические связующие;
• клеевые компоненты;
• покрытия;
• фольга;
• армирующая сетка;
• облицовочные материалы.

Поэтому класс пожарной опасности или группа горючести должны подтверждаться документами именно на конечную продукцию. Нельзя переносить свойства отдельного минерального волокна на любую систему, изготовленную с его применением.

Для огнезащитных конструкций действует ещё одно правило: негорючесть материала сама по себе не означает наличие у системы требуемого предела огнестойкости EI или R. Эти показатели подтверждаются испытаниями конкретной конструкции.

Какую температуру выдерживает базальтовое волокно

Единой рабочей температуры для всех базальтоволокнистых изделий нет.

Для минеральной ваты ГОСТ 4640-2011 предусматривает применение в качестве теплоизоляционного материала для поверхностей с температурой от −180 до +700 °C. При этом специальные материалы из супертонкого базальтового волокна могут иметь другие заявленные диапазоны.

Например, производители БСТВ указывают для отдельных марок возможность работы при существенно высоких температурах, вплоть до порядка +900 °C. Это характеристика конкретного продукта, а не универсальная граница для любого изделия из базальта.

Температуру применения необходимо проверять по техническому листу, поскольку её могут ограничивать не сами волокна, а связующее, облицовка, клей или другие компоненты системы.

Почему базальтовое волокно работает как теплоизоляция

Сам базальт является плотной горной породой, поэтому теплоизоляционные свойства возникают не просто благодаря химическому составу сырья.

После превращения расплава в тонкие хаотично расположенные волокна между ними образуется большое количество небольших воздушных полостей. Неподвижный воздух плохо передаёт тепло, а сложная волокнистая структура затрудняет конвективный перенос внутри слоя.

На результат влияют:

• диаметр волокон;
• их расположение;
• плотность материала;
• влажность;
• температура эксплуатации;
• толщина изоляции.

Именно поэтому два материала из похожего минерального сырья могут иметь различную теплопроводность.

Звукоизоляционные свойства

Разветвлённая структура волокон способна рассеивать энергию звуковой волны. Поэтому базальтовые материалы применяются не только для ограничения теплопотерь, но и в звукопоглощающих конструкциях.

Наибольший эффект достигается не самим фактом наличия базальта, а правильной конструкцией системы: учитываются плотность, толщина, воздушные промежутки, облицовка и способ установки.

Поэтому материал внутри перегородки, технического кожуха или звукопоглощающей панели может выполнять одновременно тепловую и акустическую функцию.

В каких формах выпускаются материалы

Из базальтовых волокон получают продукцию с разной структурой и способом монтажа:

• супертонкое волокно в объёмном виде;
• теплоизоляционные холсты;
• прошивные маты;
• базальтовый картон;
• плиты;
• полосы и шнуры;
• рулонные материалы;
• ткани и сетки из непрерывного волокна;
• армирующее волокно для композитов.

В технической и противопожарной изоляции особенно распространены гибкие маты и холсты. Они позволяют повторять форму воздуховодов, трубопроводов, оборудования и металлических элементов.

Базальтовое супертонкое волокно — БСТВ

БСТВ отличается небольшим диаметром отдельных волокон и развитой внутренней структурой материала. Например, производитель «Базальтек» указывает для своей продукции верхний предел диаметра элементарного волокна 3 мкм.

Материал используется для изготовления теплозвукоизоляционных изделий и систем, рассчитанных на эксплуатацию при низких и повышенных температурах.

Супертонкое волокно может применяться как самостоятельный теплоизоляционный слой либо служить сырьём для:

Малый диаметр волокон позволяет получать лёгкую развитую структуру с большим количеством воздушных микрополостей.

Применение базальтового волокна в огнезащите

Одна из ключевых областей для супертонкого базальтового волокна — конструктивная защита элементов от нагрева.

На его основе изготавливают материалы для огнезащиты:

В системе огнезащиты волокнистый слой работает как тепловой барьер и замедляет передачу энергии к защищаемой поверхности.

Но требуемый предел огнестойкости создаёт не отдельное волокно, а вся испытанная конструкция: толщина мата, количество слоёв, крепление, клеевой состав, наличие фольгированной обкладки и технология монтажа.

Например, если система воздуховода имеет подтверждённый показатель EI 60, это нельзя трактовать как самостоятельное свойство рулона базальтового материала. EI 60 относится к системе в том исполнении, в котором она прошла испытания.

Применение в технической теплоизоляции

Волокнистые материалы хорошо подходят для поверхностей сложной формы и инженерного оборудования. Их применяют для уменьшения тепловых потерь и ограничения температуры наружной поверхности:

Для таких задач особенно важно учитывать максимальную температуру эксплуатации конкретного изделия. Если волокно способно выдерживать высокий нагрев, но связующее или облицовка рассчитаны на меньшую температуру, рабочий предел определяется всей системой.

Использование в строительной теплоизоляции

Каменная вата на основе базальтовых пород применяется в стенах, фасадах, кровлях, перекрытиях и других ограждающих конструкциях.

При этом строительный утеплитель заметно отличается от свободного супертонкого волокна. Волокна формируются в изделие заданной плотности и геометрии, могут обрабатываться гидрофобизирующими добавками и соединяться связующим.

За счёт изменения структуры выпускаются:

Поэтому слово «базальтовый» говорит прежде всего о минеральной основе, но не определяет автоматически назначение продукции.

Базальтовое волокно и стекловолокно

Оба материала относятся к неорганическим волокнистым материалам, но производятся из разного минерального сырья.

Стеклянное волокно получают из стекольного расплава, а базальтовое — из расплава соответствующих горных пород. Из обоих можно производить теплоизоляцию, ткани, армирующие материалы и другие изделия.

Нельзя утверждать, что один из материалов безусловно лучше другого во всех конструкциях. Выбор зависит от назначения: температуры эксплуатации, требуемой плотности, механических характеристик, способа монтажа, пожарных требований и стоимости системы.

Для теплоизоляционного продукта определяющими являются характеристики конкретной марки, а не только название исходного волокна.

Чем базальтовое волокно отличается от асбеста

Базальтовое волокно и асбест имеют разное происхождение и структуру.

Базальтовое волокно получают промышленным способом из расплава горной породы. Асбест представляет собой группу природных тонковолокнистых минералов, использование которых ограничено из-за доказанных рисков воздействия асбестовой пыли на здоровье.

Поэтому современные базальтовые материалы применяются во многих теплоизоляционных и высокотемпературных задачах, где ранее могли использоваться асбестосодержащие изделия. Однако это не означает полной технической взаимозаменяемости: для каждой конструкции необходимо учитывать её нормативные и эксплуатационные требования.

На что смотреть при выборе материала

Для практической задачи одного указания «из базальтового волокна» недостаточно. Нужно оценивать параметры готового продукта.

В зависимости от назначения проверяют:

Для огнезащиты дополнительно проверяют протоколы испытаний системы и требуемый предел огнестойкости. Для строительного утепления ориентируются на теплотехнический расчёт и назначение конкретной конструкции.

Главное о базальтовом волокне

Базальтовое волокно получают путём расплавления минерального сырья базальтовой группы и последующего формирования тонких волокон. В зависимости от технологии они могут быть непрерывными, штапельными или супертонкими.

Непрерывные разновидности востребованы прежде всего в армирующих и композиционных материалах, а тонкие и супертонкие — в тепло-, звукоизоляции и огнезащите.

При этом нельзя автоматически переносить свойства исходного волокна на готовую продукцию. Температурный диапазон, пожарные характеристики, теплопроводность и область применения определяются устройством конкретного изделия и должны подтверждаться его технической документацией.