应用潜力巨大的原材料在欧盟的首家生产企业:德国玄武岩纤维有限公司

玄武岩纖維製品 ©Marie-Luise Möller

无论用于混凝土还是作为汽车结构部件:以火山岩拉制而成的玄武岩纤维由于独具优势,可充当玻璃纤维和碳纤维等常规原材料的替代品。此项生产工艺在格鲁吉亚开发成功,如今在萨克森–安哈特州得以应用。

在前苏联,玄武岩纤维被视若珍宝。这种材料于1963年在格鲁吉亚首都第比利斯的自然科学研究院首次制成,前苏联时期被用于航天领域,人们对其讳莫如深。1998年,进一步开发出了连续拉制玄武岩纤维的高效生产工艺。“我祖父开发了此项技术,我父亲于2008年将其带到了德国。”格奥吉·高戈拉(Georgi Gogoladze)说。他从2017年起在萨安州桑格豪森(Sangerhausen)经营格鲁吉亚裔德国企业——德国玄武岩纤维有限公司(Deutsche Basalt Faser GmbH)。该公司是欧盟内唯一一家生产此类纤维的企业,占据了玻璃纤维和碳纤维之间的利基市场。

天然产物的优势

而这个利基市场可能不会长期只是一个利基市场,毕竟这种原材料可以提供“无数的可能用途”——正如高戈拉所言。例如,玄武岩纤维较玻璃纤维具有更高的抗拉强度。玄武岩纤维耐腐蚀、具有高度化学稳定性,不会被吸入肺部,因此不会危害健康。这种纤维可在零下260摄氏度至零上750摄氏度的温度中使用,对于航空航天领域的应用颇具吸引力。其生产工序较少,产生的二氧化碳也显著更少。因此,与常规矿物纤维相比,这种天然产物的碳足迹最低。而且这种纤维可完全回收利用。“这种纤维虽然仍比较昂贵,”高戈拉说道,“但是随着产量的增加,这种情况将会改变。”

多种多样的用途

作为原材料,源自火山的玄武岩占到地壳的60%。在桑格豪森,以1400摄氏度将这种材料在熔炉中还原成熔岩状态,然后通过贵金属喷嘴拉成长丝,为13微米粗。对比一下:人的头发约为20微米粗!该材料深加工后,主要应用于轻量化制造、建筑业或汽车行业,例如作为集成纤维。其生产方法是由该企业与德累斯顿工业大学在两年前共同研发的。耐碱纤维与混凝土混合或单独使用,是既环保又节约资源的建筑方式。由于纤维在极端条件下也不会损坏,使得建筑材料更加经久耐用,因此很适合用于工业地板或隧道。另外,混凝土可作为建筑垃圾进行回收利用。与钢或碳等常规材料相比,玄武岩纤维作为天然产物,可留存在混凝土中。

减少裂缝的形成

若在道路施工中投入使用,可重新使用土工格栅——有不同网格尺寸规格的一种编织成的二维网材。玄武岩纤维的抗拉强度可使道路表面形成的裂缝减少到最小。对比一下:玄武岩纤维的抗拉强度是钢的三倍,但比钢轻四倍。而且:这种土工格栅的延伸率为1.5%,而传统塑料加筋材料的延伸率则为10%!

该企业携手位于萨安州哈勒(萨勒河)的弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所(IMWS),正在研究要如何在塑料加筋领域应用这种纤维。“热塑性塑料对于汽车行业倍具吸引力,”高戈拉说道,“可用作车身的结构部件,这样可达到比碳素更高的抗冲击强度。”高戈拉说,这一双边项目仍处于研究阶段,他估计将于明年投产。目前还有一项研究同样着眼于汽车工业的用途:在制动磨擦片中添加玄武岩纤维。

玄武岩纤维的耐热性,使其可成为良好的保温材料。在桑格豪森生产的一种纱线,可通过针刺无纺布技术加工成玄武岩纤维无纺布。其纤维不可燃,不会被吸入肺部,并且由于其密度,与传统产品一样具有导热性,同时却更加纤薄:这种无纺布厚度仅有8毫米。再作一次比较:石棉厚度为60毫米!这种作为保温材料的应用可谓应运而生,而且在采用内保温时可留出更大的居住空间。将这种无纺布用于外保温和屋顶保温也是顺理成章的:它不吸收水分,不会腐烂,并在发生火灾时不会产生毒素。

科研的优势所在

企业还在积极探索其他产品。“我们与众多研究机构合作,共同开展项目。”高戈拉说道。其中包括德累斯顿工业大学和凯泽斯劳滕工业大学,还有弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所等位于萨安州的机构。萨安州——这个德国中部联邦州的科研环境是吸引该公司在此落户重要区位因素之一。该州位置优越、交通便利,而且州经济部提供优惠的扶持条件。德国玄武岩纤维有限公司现已投资400万欧元,在桑格豪森拥有共15名员工。其位于格鲁吉亚的姐妹公司主要服务于亚洲市场,而高戈拉的公司则出口至比荷卢经济联盟、斯堪的纳维亚和东欧诸国。销售量每年达750吨,且增长势头良好。高戈拉说,公司知名度日渐提高,有意向的客户也越来越多,“这种原材料确实具有巨大的应用潜力。”

作者:Anja Falgowski

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