Al Hilal Towers, Sakamkam, Fujairah, United Arab Emirates

الشركة العربية للتعدين – الفجيرة

ألياف البازلت وتطبيقاتها

أصبحت التقنية النسيجية من أحدث اتجاهات العالم في السنوات الأخيرة في مجال الصناعات النسيجية، وبدا ذلك واضحاً في العديد من التطبيقات. ومن أكبر التحديات التي تواجه هذه الصناعة الوصول إلى منتج نهائي بكامل المواصفات والمعايير لهذا فهي تتطور بشكل دائم ومتسارع لتحل مكان المواد التقليدية في مختلف القطاعات بالاقتصاد الوطني.

أصبح من المهم في الوقت الحالي بسبب زيادة الوعي العام بالبيئة وأهمية العناية بها، إنتاج واستخدام مواد صديقة للبيئة. حيث يتم استخدام مواد البوليمر المركبة بشكل كبير في صناعة التقنية النسيجية، لكن الآن أصبح من الضروري العمل على تطويرها بشكل يلائم المتطلبات البيئية والتقنية في مجال الصناعات [1-2]

يستخدم الفايبر غالباً في تركيب المواد لتعزيز الخصائص الميكانيكية والمقاومة البيئية للمواد عند تعرضها لظروف بيئية قاسية ومن أشهرها الألياف الزجاجية. كما أن هناك أنواع أخرى كألياف الكربون وألياف البلاستيك.

تتميز الألياف الزجاجية وألياف الكربون عن غيرها بخصائص ميكانيكية وحرارية فائقة وقدرة عالية على الاحتمال ولكن يبقى السؤال عن تأثيرها البيئي دائماً في المقدمة.

 

الأهمية المتزايدة لألياف البازلت

في السنوات الأخيرة، أصبح من المهم دراسة الألياف الطبيعية بسبب زيادة الوعي والحاجة إلى حماية المصادر الطبيعية والبيئية ومن ضمنها تقلص الغطاء النباتي [3-4] .

 بالرغم من مميزات الألياف الطبيعية مقارنة بالتقليدية، من حيث انخفاض التكلفة وانخفاض الكثافة وخصائص قوة مقبولة وانخفاض التآكل وقابليته للتحلل الحيوي، إلا أنه يعاني من العديد من العيوب مثل انسجامها مع الماء (بعكس المصفوفة البوليمرية الكارهة للماء)، والتشتت في الخواص الميكانيكية وانخفاض درجة حرارة المعالجة المطلوبة.

ونتيجة لذلك، يتم حالياً دراسة مواد تعزيز وتقوية جديدة، قد تتمثل بألياف البازلت [5-6]. إن إنتاج الألياف المعدنية من البازلت لا تعتبر صناعة جديدة ولكن الجديد نسبيًا تلائمها كمادة تعزيز مع مركبات البوليمر. تعتبر هذه الألياف المعدنية طبيعية المنشأ، آمنة وسهلة لإعادة التدوير. كما أن ألياف البازلت تتمتع بخصائص فيزيائية وكيميائية فائقة، بالإضافة لقدرتها على التلاحم والترابط بالمعادن الأخرى والإيبوكسي والمواد اللاصقة. فهي لا تتميز فقط بمقاومة ميكانيكية وكيميائية فائقة، ولكنها تتميز أيضًا بخصائص عزل حرارية وكهربائية وصوتية ممتازة. يمكن استخدام ألياف البازلت في العديد من التطبيقات بسبب مميزاته المتفردة ،كالمنسوجات التقنية. في هذه المقالة سنقدم تقريراً موجزاً عن خصائص وتطبيقات ألياف البازلت.

 

مادة البناء الخضراء للقرن الحادي والعشرين

 

تُعرف ألياف البازلت بأنها مادة البناء الخضراء للقرن الحادي والعشرين، فهي مادة طبيعية تتواجد في الصخور التي نشأت من الحمم البركانية المجمدة، حيث تتراوح درجة حرارة انصهارها بين 1500 درجة مئوية و 1700 درجة مئوية [7-8].

تعتبر ألياف البازلت مادة طبيعية خاملة 100٪، حيث أن منتجاتها لا تؤثر بشكل ضار على الهواء أو الماء، كما أنها غير قابلة للاشتعال ومقاومةٌ للانفجار. إن تعرضها لمواد كيميائية أخرى، لا ينتج عنها أي تفاعلات كيميائية قد تسبب الضّرر للصحة أو البيئة، حيث تم اختبارها واثبات أنها غير مسرطنة وغير ضارة أبدًا.

صُنفت ألياف البازلت كمادة مستدامة، لأنها تشكلت من مادة طبيعية المصدر، كما أنه خلال عملية إنتاجها لا تُضاف لها أي مواد كيميائية، أو مذيبات، أو أصباغ، أو مواد أخرى خطرة. إن ألياف البازلت صديقة للبيئة حيث إن إعادة تدويرها يعتبر أكثر كفاءةً من الألياف الزجاجية [9-10]. صُنفت ألياف وأنسجة البازلت على أنها آمنة وفقاً لإرشادات السلامة المهنية في الولايات المتحدة الأمريكية والأوروبية. بالرغم من أن الجزيئات أو الشظايا الليفية التي تنتجها عند تعرضها للتآكل سميكة للغاية ليتم استنشاقها وترسبها في الرئتين إلا أنه ينصح بالحذر في التعامل معها [11].

الشكل (١): منتجات ألياف البازلت

الشكل (٢): تطبيقات ألياف البازلت

يتمركز في الوقت الحالي معظم جهود البحث والإنتاج والتسويق لألياف البازلت بشكل أساسي في بعض البلدان التي كانت جزءاً من الاتحاد السوفيتي (جورجيا وأوكرانيا وروسيا نفسها)، بالإضافة للصين [12-14]. أما في عام 2000 تم تأسيس الشركة الأوكرانية اليابانية المشتركة لإنتاج BCF. بالإضافة إلى اليابان وكوريا الجنوبية والصين والنمسا والولايات المتحدة الأمريكية التي تعمل على تقنية BCF. كما أن لدى الاتحاد الأوروبي وبعض الدول الأخرى برامج أبحاث عن الألياف البازلتية.

تطبيقات ألياف البازلت

استُخدم البازلت في العصر الروماني بشكله الطبيعي كحجر رصف وبناء. أما الفرنسي Paul Dhé، فهو أول طرح فكرة بثق الألياف من البازلت وحصل على براءة اختراع أمريكية في عام 1923، كما هو موضح في الشكل (١) [15]. يُعرف البازلت بخصائصه الميكانيكية الممتازة، ومقاومته لامتصاص الرطوبة، بالإضافة إلى مقاومته للسوائل التي تسبب التآكل والبيئات المُعرض لها، وايضاً متانته في الخدمة وتأقلمه المميز. تغطي تطبيقات البازلت ومنتجاته مجالات واسعة، منها في الهندسة المدنية والسيارات وبناء القوارب وشفرات توربينات الرياح والمعدات الرياضية، كما هو موضح في الشكل(٢) [16-18].

يُستخدم البازلت في الأنابيب والقضبان والحرارة الداخلية وعزل الصوت للأرضيات والأسطح والجدران الهيكلية وأغلفة السخانات والخزانات والمداخن وهياكل الحماية من الحرائق وغيرها نظراً لتطبيقاته الواسعة في مواد البناء. عند اختيار المواد في قطاع البناء، يتم النظر في بعض الخصائص المعينة وأخذها في عين الاعتبار، أهما الصلابة الممتازة والخصائص الميكانيكية العالية ومقاومة التآكل والصدأ والمجال الممتد لتحمل درجة الحرارة وخصائص العزل الجيدة. يتم استخدام قضبان وأنسجة وخيوط البازلت المقطعة العالية الجودة في إنتاج أسطوانات الغاز الطبيعي المضغوط وسادات الفرامل وكواتم الصوت وبطانات السقف وغيرها من الأجزاء الداخلية لصناعة السيارات.

تُستخدم خيوط البازلت المقطعة بشكل جيد في تحضير مواد الاحتكاك. عندما تتم مُقارنة وسادات الفرامل من ألياف البازلت مع ألياف الزجاج والألياف الأخرى، يتفوق عليها بامتلاكه معامل احتكاك أفضل وأكثر استقراراً. توفر ايضاً ألياف البازلت العديد من المميزات، مثل حشو كاتم الصوت للسيارة الذي يظهر خصائص كتمٍ رائعة ومقاومة جيدة للتدوير الحراري، كانت المرة الأولى في التسعينيات، حيث قامت شركة صناعة السيارات اليابانية بالتواصل مع شركة صناعة كييف لبناء نظام عادم جديد. تم إنجازه بهدف أن محركات الطرازات الجديدة تتمتع بدرجة حرارة إنهاك عالية، حيث اتلفت الألياف الزجاجية التي كانت تُستخدم سابقاً. كما تم استخدام ألياف البازلت المقاومة للحرارة في كاتمات صوت سيارات تويوتا، حيث كان هذا نجاحاً كبيراً. ومنذ ذلك الوقت، أصبحت شركة تصنيع السيارات المشهورة عالمياً – تويوتا تستخدم الألياف البازلتية كحشو كاتم للصوت في سياراتهم بشكلٍ دائم.

إن إمكانية استخدام منتجات البازلت امتدت لتشمل الطلاء الواقي من المواد الكيميائية ومقاومة اهتراء الخزانات وخطوط الأنابيب (معظمها خطوط أنابيب النفط) وأوعية الضغط العالي وفلاتر مياه الصرف والخزانات والأنابيب المقاومة للتآكل. كما يمكن لأنابيب البازلت المركبة نقل البترول والمنتجات البترولية والغازات والسوائل سريعة التفاعل والمواد السائبة وإمدادات المياه الساخنة والباردة. كما تعتبر منتجات البازلت مناسبة لإنتاج السلع الرياضية المختلفة مثل عصي الهوكي ومضارب التنس والزلاجات وألواح التزلج والسهام وغيرها من المنتجات بسبب خصائصها الميكانيكية العالية [19-21].

الخلاصة

إن ألياف البازلت بمميزاتها وخصائصها، تمتلك فرصة كبيرة لتكون مواد الأكثر استخداماً في المستقبل. حيث إنه من المتوقع أن ينمو السوق العالمي للألياف البازلتية بمعدل سنوي يقدر ب 13.1٪ من 2015 إلى 2020 بسبب استخدامها الواسع والمتميز في البنية التحتية وصناعة السيارات والتطبيقات الاستهلاكية. ووفقاً لمعدل النمو المقدر، من المتوقع أن تبلغ قيمة الصناعة 200 مليون دولار بحلول عام 2020.

تتكون ألياف البازلت من ذوبان صخر البازلت الخام فقط، كما أنها تتفوق على الألياف الأخرى من حيث الاستقرار الحراري وخصائص العزل الحراري، وعزل الصوت، ومقاومة الاهتزاز، والمتانة. تتمتع ألياف ومركبات البازلت بخصائص مميزة حيث تطبق في مجالات واسعة. كما أنها تعتبر من المواد الصديقة للبيئة وغير الخطرة.

إنها ليست مادة جديدة، لكن تطبيقاتها مبتكرة، حيث إن أدائها الميكانيكي والكيميائي والحراري الجيد أتاح استخدامها في مجالات واسعة من مشاريع البناء والتشييد إلى كفاءة الطاقة، ومن صناعة السيارات إلى صناعة الطيران. وبالتالي، اكتسب البازلت اهتماماً متزايداً كمواد تعزيز وتقوية مقارنةً مع الألياف الزجاجية التقليدية.

 

المراجع

1. Shishoo RL (1997) Technical textiles-Technological and market developments and trends. Indian J Fibre & Textile Res 22(4): 213- 221.

2. Hafsa J, Rajesh M (2016) A green material from rock: basalt fiber-a review. J Textile Institute 107(7): 923-937.

3. John MJ, Thomas S (2008) Bio fibres and bio composites. Carbohyd Polym 71(3): 343-364.

4. John MJ, Anandjiwala RD (2008) Recent developments in chemical modification and characterization of natural fiber-reinforced composites. Polym Compos 29(2): 187-207.

5. Czigany T, Vad J, Poloskei K (2005) Basalt fiber as a reinforcement of polymer composites. Period. Polytech Mech Eng 49(1): 3-14.

6. Czigány T (2007) Trends in fiber reinforcements-the future belongs to basalt fiber. Express Polym Lett 1(2): 59.

7. Militky J, Kovacic V, Rubnerova J (2002) Influence of thermal treatment on tensile failure of basalt. Eng Fract Mech 69(9): 1025- 1033.

8. Militky J, Kovacic V (1996) Ultimate mechanical properties of basalt filaments. Text Res J 66(4): 225-229.

9. Kamenny Vek (2009) Advanced basalt fiber.

10. Ross A (2006) Basalt fibers: Alternative to glass, Composites Technology. Composites Technology 12(4): 44-48.

الشركة العربية للتعدين – الفجيرة

تأسست الشركة العربية للتعدين – الفجيرة في عام 2018 كشركة ذات مسؤولية محدودة مع التركيز بشكل رئيسي على أنشطة التعدين في العالم العربي ، وهي مملوكة بالكامل للشركة العربية للتعدين ARMICO.

هاتف: 0971524940693

الجوال: 00971524940693

bb

صندوق بريد: 5561

الإيميل: info@armico-fjr.com

موقعنا

مكتب رقم 1601 ، أبراج الهلال
سكمكم ، الفجيرة
الإمارات العربية المتحدة

تابعنا على وسائل التواصل الإجتماعي

Terms   |   Privacy policy              الشركة العربية للتعدين – الفجيرة

Arab Mining Company Fujairah © جميع الحقوق محفوظة 2022