الیاف بازالت چیست؟
با گسترش روز افزون کاربردالیاف‌های مصنوعی، هر روزه صنایع بیشتری به الیاف بازالت علاقه‌مند می‌شوند. طبیعی است که گستره کاربرد متنوع‌تر می‌شود. برخی از کاربردها، تولید کالای دارای ارزش افزوده را در بر می‌گیرد. با توجه همگان به سمت فرآیندهای تولید الیاف ویژه و صنعتی نظیر الیاف بازالت، کربن، شیشه، کولار افزایش چشم‌گیری داشته است. یکی از جدیدترین الیاف مصنوعی با کاربردهای صنعتی الیاف بازالت (Basalt Fiber)می‌باشد که توانسته به خوبی جایگاه خاص و ویژه خود را در بین الیاف‌های شیشه و کربن پیدا کند.
شاید برایتان این سوال پیش بیاید که بازالت چیست؟ بازالت یک سنگ آتشفشانی طبیعی و خنثی با گستره دسترسی در سراسر جهان است. نخستین تلاش‌ها برای تولید رشته‌های بازالت از مذاب آن در سال ۱۹۲۳در ایالات متحده آمریکا انجام شد. در خلال جنگ جهانی دوم و به دنبال آن در دهه ۱۹۵۰، با تحقیقات انجام شده در بعضی کشورها، دانش و فناوری تولید الیاف بازالت پیشرفت کرد ولی هیچ‌گونه محصول تجاری تولید نشد. بازالت یک نوع سنگ سخت، سیاه و ریزدانه آتشفشانی است که از جامد شدن مواد مذاب ماگمای(Magma) خروجی از لایه‌های زیرین پوسته کره زمین در سطح رویی و یا بستر دریاها شکل می‌گیرد.
سنگ بازالت دارای ۴۵الی ۵۲درصد اکسید سیلیس، ۱۲الی ۱۶درصد اکسید آلومینیوم، ۶الی ۱۸درصد اکسید آهن، ۱۰الی ۲۰درصد فلزات قلیایی خاکی و ۲الی ۸درصد سایر فلزات قلیایی می‌باشد. ساختار بلوری بازالت نیز عمدتا از(Plagioclase)مانند آلبیت(Albite)و آنورتیت(Anorthite)و پیروکسن (Pyroxene)عمدتاً اوگیت(Augite)تشکیل شده است.
فناوری موجود تولید الیاف بازالت، بسیار شبیه فناوری مورد استفاده در تولید الیاف شیشهEاست. تفاوت اصلی در فناوری در این است که الیاف شیشهEاز مخلوط پیچیده‌ای از مواد ساخته می‌شود در حالی‌که الیاف بازالت از ذوب سنگ بازالت بدون هیچ افزودنی تولید می‌شود. مواد پایه بازالتی هیچ مشکلی برای محیط زیست ایجاد نمی‌کنند و خطرناک نیستند.
 
برتری‌ها و کاربردهای الیاف بازالت
الیاف بازالت دارای ترکیب بی‌نظیر با ویژگی‌های فنی بالا از جمله مقاومت در برابر خوردگی و حرارت می‌باشد. این ویژگی‌ها به علاوه قیمت پایین الیاف بازالت این امکان را برای الیاف بازالت فراهم می‌کند که در رقابت با الیاف شیشه مانند الیاف شیشه نوعSموفق باشد.
الیاف بازالت با توجه به خواص ویژه خود جایگزین شیشه  E، شیشه با استحکام بالا و سایر انواع ویژه الیاف شیشه می‌شوند. این ویژگی‌ها عبارتند از:

• استحکام کششی ۲۵-۲۰درصد بالاتر از شیشه  E
• استحکام کششی ۱۵-۱۰ درصد بالاتر از شیشه  E
• مقاومت شیمیایی بهتر نسبت به شیشه Eمعمولی
• گستره دمایی وسیع‌تر تا ۵۸۰ درجه سانتی‌گراد
• مقاومت در مقابل خوردگی و حرارت
• بی ضرر بودن برای محیط زیست و دفع و بازیافت آسان‌تر پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف بازالت(BFRP)نسبت بهGFRP

الیاف بازالت از نظر استحکام کششی، بین شیشه Eو شیشه با استحکام بالا قرار دارد و از نظر مدول کششی تقریبا معادل شیشه با استحکام بالا و حتی کمی بهتر است. زیان نرساندن به محیط زیست و بازیافت‌پذیری بهتر آن نیز باید مورد توجه قرار گیرد.
انواع گوناگون رووینگ، الیاف سوزنی و رشته‌های تابیده بازالت در دسترس‌اند. گونه‌های مختلف مواد بافته شده و نبافته، پارچه‌های تک جهته و چند محوره نیز قابل عرضه‌اند. تمام این محصولات، با انواع گوناگون رزین همانند اپوکسی، فنلیک، پلی استر و وینیل استر سازگارند.
زمینه‌های کاربردی محصولات الیاف بازالت، با توجه به ویژگی‌های خاص این الیاف فوق‌العاده گسترده است. ازجمله صنایع خودرو، لوازم ورزشی، قایق‌سازی، پره‌های توربین بادی و مهندسی عمران.
در صنعت خودرو، الیاف سوزنی، پارچه‌ها و رووینگ‌های با کیفیت بالای بازالت در تولید کپسول‌هایCNG، لنت ترمز، انباره اگزوز، پوشش سقف اتاق و دیگر قطعات داخلی به کار گرفته می‌شوند. مهم‌ترین نیازهای این صنعت عبارتند از ویژگی‌های مکانیکی بالا و بازیافت الیاف آسان.رووینگ بازالت با توجه به ویژگی‌های مکانیکی بالای خود، برای تولید لوازم ورزشی گوناگون از جمله اسکی، اسنوبرد و دوچرخه بسیار مناسب است.
در کاربردهای قایق‌سازی و پره توربین بادی، رووینگ‌های بازالت برای تولید پارچه‌های بافته، تک جهته و چندمحوره به کار می‌روند. در این بخش، مقاومت خوردگی بالا ویژگی‌های مکانیکی بالای بازالت نقش اصلی را ایفا می‌کنند.گستره وسیعی از محصولات نیز را برای تقویت بتن در دسترس است. ازجمله رووینگ‌های با استحکام بالا برای قطعات پالترودی تحت بار و میله‌های تقویت‌کننده بتن، پارچه‌های بافته بازالتی (Geogrids)برای تقویت جاده و زمین و شبکه‌های گچ اندود برای بازسازی و تقویت دیوار. ویژگی‌های مکانیکی بالا، مقاومت به خوردگی، گستره دمای وسیع‌تر و ویژگی‌های عایق‌سازی بسیار خوب در این بخش بسیار مهم‌اند.
اگرچه انواع محصولات بازالتی هم‌اکنون موجود است، محصولات و راه حل‌های جدید هر ساله توسعه می‌یابند. به عنوان مثال، در سال ۲۰۰۸محصول جدیدی (مت سوزنی بازالت)به محصولات موجود اضافه شد و پروژه جدیدی نیز برای تولید نوارهای تک جهته بازالت برای پره‌های توربین بادی در حال اجراست.
 
مت سوزنی بازالت
تولید این مت‌ها از ژوئن ۲۰۰۸ آغاز شده است. الیاف بازالت به صورت مکانیکی شکل داده شده و به نرمی توسط یک دستگاه پانچ سوزنی برای تولید مت فشرده می‌شود. سپس الیاف موجود در مت به وسیله همان تارهای بازالتی که درون مت با سوزن‌های کشیده شده‌اند به هم متصل می‌شوند. مت به دست آمده هیچ‌گونه رزین و چسبی ندارد.
قطر الیاف بازالت بیش از ۱۰-۹ میکرومتر است و هیچ‌گونه خطری از نظر تنفسی ندارند. قطر تک رشته‌های پشم شیشه و پشم سنگ که به طور گسترده در ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند کمتر از ۹ میکرومتر است، بنابراین تنها با اعمال بعضی استرهایی که از انتشار این تارها به درون محیط زیست جلوگیری می‌کنند در ساختمان‌سازی به کار گرفته می‌شوند.
در ساخت مت‌های سوزنی بازالت از الیاف با قطر تک رشته ایمن استفاده می‌شود. این مت‌ها حاوی رشته‌های سرطان زای آزبست یا چسب‌های فنلیک خطرناک نیستند و در نتیجه می‌توانند به عنوان مواد عایق‌ساز صوتی و حرارتی سازگار با شرایط سخت بهداشتی و ضدآتش طبقه‌بندی شوند. بازالت گستره دمایی کاری وسیع‌تر و مقاومت شیمیایی بهتری نسبت به شیشهEدارد که مت بازالت را یک ماده بسیار ارزشمند می‌سازد.

تولید محصولات ضدآتش
تولید محصولات ضدآتش با این ماده شروع شده است و نوارهای تک جهته بازالت برای پره‌های توربین بادی بخش انرژی رونق زیادی در سراسر جهان دارد و انرژی بادی نقش مهمی در رشد انرژی‌های تجدیدپذیر دارد. تاکنون انرژی بادی پرکاربردترین شکل انرژی تجدیدپذیر بوده و گسترش آن شتاب یافته است. واحدهای جدید تولید توربین بادی هرساله تأسیس و پره‌هایی با طول بیشتر ساخته و نصب می‌شوند تا مقدار انرژی تولیدی به وسیله توربین‌ها افزایش یابد.
در حال حاضر سازندگان پره توربین بادی از الیاف شیشه Eاستفاده می‌کنند. صنعت انرژی بادی برای افزایش بازده انرژی توربین‌های موجود دائما به دنبال مواد ارزان و به راحتی در دسترس با ویژگی‌های مکانیکی بالاتر هستند. الیاف بازالت با کیفیت، دارای مدول و استحکام کششی ۲۰-۱۵ درصد بالاتر هستند، در نتیجه از نظر ویژگی‌ها نزدیک به شیشه با استحکام بالا و سایر الیاف ویژه و حتی کارآمدتر هستند ولی به گرانی این الیاف نیستند.
مشخصه‌های مکانیکی فوق‌العاده الیاف بازالت نسبت به شیشه Eاستاندارد، تولید پره‌های بلندتر با همان مقدار الیاف را ممکن ساخته است و این یعنی افزایش بازده انرژی.چندین شرکت به طور فعال الیاف بازالت را برای تولید پره‌های توربین بادی آزمایش می‌کنند. پروژه جدیدی هم برای تولید نوارهای بازالت تک جهته ویژه برای پره‌های توربین بادی در حال انجام است.
گاهی اوقات انتقال مشخصه‌های مکانیکی بالای الیاف به محصول نهایی (نوار تک جهته، پارچه چندمحوره) مشکل است. بنابراین متغیرهای فرآیند تبدیل باید به دقت انتخاب شوند.الیاف بازالت  مدول الاستیک بالاتری دارند و از شیشه Eسفت‌ترند. این ویژگی‌ها هنگام شکل‌دهی محصول باید موردتوجه قرار گیرند.
در حال حاضر تحقیقی برای بهینه‌سازی متغیرهای فرآیند تبدیل رووینگ بازالت به نوار تک جهته، با نگاهی به خلق محصولات متناسب با نیازهای سازندگان پره و توسعه فناوری بهینه تولید تک جهته، در حال انجام است.
 
خصوصیات الیاف بازالت

• دسته‌بندی خصوصیات الیاف بازالت بسیار پیچیده می‌باشد و با توجه به محل تامین سنگ اولیه، خصوصیات این الیاف می‌تواند بسیار متنوع باشد و حتی در بعضی موارد معادن مختلف یک محل نیز، سنگ‌هایی با ترکیبات ساختاری متفاوت دارند.
• به طور کلی زیاد بودن میزان اکسید آلومینیوم و اکسید سیلیس منجر به افزایش استحکام کششی و مدول یانگ می‌شود و افزایش میزان اکسید آهن منجر به بهبود مقاومت حرارتی و هدایت الکتریکی خواهد شد.
• همچنین زیاد بودن اکسیدهای فلزی نظیر سدیم، منیزیم، آلومینیوم، پتاسیم، کلسیم و آهن منجر به کاهش مقاومت در محیط اسیدی می‌شود و جهت بهبود مقاومت در محیط قلیایی معمولا بایستی به میزان اکسید سیلیس افزود.
• هرچند که به دلیل عدم توانایی جهت انتخاب میزان ترکیبات تشکیل‌دهنده الیاف بازالت با محدودیت مواجه هستیم، اما هم‌چنان می‌توان گفت که از لحاظ تجاری این الیاف نسبت به الیاف شیشه دارای برتری‌های بالقوه قابل ملاحظه‌ای هستند.
• در حال حاضر الیاف شیشه با وجود خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی پایین‌تر نسبت به الیاف بازالت بیش از ۹۵% بازار تولید مواد کامپوزیتی را در اختیار دارند که با گسترش فعالیت‌های تحقیقاتی بر روی الیاف بازالت و به دلیل ارزانی مواد اولیه آن پیش‌بینی می‌شود در آینده‌ای نزدیک این روند تغییر یابد.

شرکت فنی و مهندسی مارین سازه مفتخر است آمادگی خود را به منظور ارائه خدمات فنی و مهندسی ( طرح و اجرا ) در زمینه‌های مختلف مهندسی به شرح زیر در شهرهای تهران، کرج، هشتگرد، قزوین، سمنان، قم، قشم، کیش و سایر نقاط کشور اعلام نماید.
1.   طراحی، تولید، نصب و راه‌اندازی انواع اسکله‌های شناور بتنی در کاربری‌های متنوع و چند منظوره
2.   بهسازی لرزه‌ای و مقاوم‌ساز انواع سازه‌ها و ساختمان‌ها ( طرح و اجرا ) 
3.   طراحی و اجرای کلیه نقشه‌های معماری و سازه
4.   طراحی و اجرای سازه‌های خاص