Стекловолокно и асбест

Каменные волокна.

В одной из статей упоминались кварцевые нити, крайне полезные приборостроению. Стекловолокно в наши дни стало привычным. Из распространеннейшей горной породы базальта делают базальтовое волокно. Можно сделать нити из многих расплавленных минералов. Но в природных условиях из всех минералов в виде волокон существует лишь асбест. Недаром его называют горным льном.

В переводе с греческого асбест значит неразрушимый. Неразрушимый огнем. Негорючих веществ минерального происхождения великое множество, но асбест из-за своей неповторимой структуры занял среди них особое место.
Понятие асбест — собирательное, точно такое же, как и слюда. Все асбесты — силикаты, кремний и кислород их обязательные составляющие. Плюс металлы — как правило, самые распространенные: алюминий, железо, магний, натрий...

В массе хризотиласбест — вещество зеленовато-серого цвета с шелковистым блеском, который иногда приглушают разнородные примеси. Они же способны изменить цвет асбеста: в Южной Америке, например, есть месторождения голубого асбеста. Темно-синий крокидолитасбест представляет собой метасиликат железа.

Расщепить, растрепать кусок природного асбеста на волокна несложно. Волокнистая структура асбестовых минералов обычно видна даже невооруженным глазом. Диаметр асбестовых волокон — тысячные и даже десятитысячные доли миллиметра, длина колеблется, как правило, от долей миллиметра до 5 сантиметров, а изредка бывает и больше...
Неподалеку от трассы БАМ, на севере Читинской области, открыто асбестовое месторождение Молодежное. Длина природных каменных волокон достигает здесь 20 сантиметров. Именно длинноволокнистый текстильный асбест представляет наибольшую ценность.

Среди традиционных центров добычи горного льна выделяется Урал. Еще в 1885 г. на территории нынешней Свердловской области было открыто богатейшее Баженовское месторождение. В центре этого месторождения, в 36 километрах от старой железнодорожной станции Баженово, вырос город Асбест с горно-обогатительным асбестовым комбинатом, заводом асботехнических изделий, НИИ асбеста... Здесь находится и своеобразный геологический музей.

В книгах, изданных в начале нашего века, упоминают об асбестовых диковинах: «В Сибири из него делают перчатки, в Пиринеях — шапки, в Комо — кружева».

В наши дни из асбеста высших сортов (длина волокон — не меньше 8 миллиметров) делают огнезащитные костюмы и фартуки, рукавицы для сталеваров, фильтры для химических производств. Асбест устойчив не только против высоких температур— химическая стойкость его также очень высока. Кроме того, асбест—прекрасный диэлектрик. Химия, металлургия, электротехника стали главными потребителями асбеста, причем химикам оказались весьма полезны и средние сорта асбеста (длина волокна от 2 до 8 миллиметров).

О том, что многие драгоценные металлы — в первую очередь платина — используются в химии и нефтехимии как эффективнейшие катализаторы, читатели, очевидно, знают. Понятно, что в этих случаях нужна не монолитная, а мелкодисперсная платина — не в массе дело, а в развитой поверхности. Обычно в качестве катализатора используют платину, тонким слоем нанесенную на поверхность какого-либо носителя — вещества доступного, термостойкого и химически стойкого. Асбест отвечает всем трем этим требованиям. На развитую поверхность изделий из каменных волокон платину осаждают химическим путем, пропитывая асбест раствором хлорплатиновой кислоты. При прокаливании эта не очень стойкая кислота разлагается, и на асбесте остается тонкий слой мелкодисперсной платины.

Те же средние сорта асбеста идут в производство асбоцементных изделий, асбестового картона, шифера, асбестопластиков. Промышленность стройматериалов использует и асбестовую мелочь — волоконца длиной до 2 миллиметров, обрезки и обломки более длинных волокон. Асбестоцементные трубы используются и как водопроводные, и как канализационные, и даже как мусоропроводные. Выходит, что в каждом новом городском доме есть асбест. В домах, построенных в сельской местности и рабочих поселках, асбест тоже есть. Там он, чаще всего, «сидит на крыше»: кровельные материалы на асбестоцементной основе (самый известный из них — шифер) применяются очень широко. Они дешевы, сравнительно легки, атмосферостойки, долговечны. Кстати, трубы из асбестоцемента, тоже, как правило, и дешевле и долговечнее стальных.

Материалы на основе асбеста занимают важное место и среди противопожарных средств. Известен такой печальный случай. В 1924 г. вспыхнул пожар на сцене Одесского оперного театра. Немедленно опустили противопожарный металлический занавес. Зал это не спасло: очень скоро металл нагрелся так, что вспыхнула обивка кресел первых рядов, а затем и сами кресла... Если бы противопожарный занавес был соткан из асбеста или хотя бы обклеен асбестовым картоном, зал бы не пострадал.

Сейчас строительные материалы с асбестом завоевывают прочные позиции даже там, где, казалось бы, должен работать металл и только металл. Разумеется новые материалы асбеста допускаются к применению только после прохождения сертификации на предмет соответствия всем нормативам. В судостроении, например, переборки начали делать из материалов на асбестовой основе. Помещения корабля скомпонованы плотно. Оттого огонь, вспыхнувший в одном месте, быстро распространяется по всему судну, охватывая палубные надстройки, запасы горючего, груз в трюме. И далеко не всегда спасает то обстоятельство, что у корабля под боком всегда много воды.

А недавно в одном из научных (подчеркиваем, научных!) журналов было помещено подробное описание пожара в каюте современного пассажирского теплохода. В этой каюте потолок был из стеклопластика, отделка — из полимерных пленок, мебель — из дерева и пенопласта... А стены и двери — из асбосиликатных плит. Полчаса бушевал экспериментальный пожар в экспериментальной каюте. Температура в ней достигала 800 °С, внутри все выгорело, но асбосиликатные стены выдержали, не разрушились, не дали распространиться огню. В соседней каюте температура выше 50 °С так и не поднялась...

Асбест и пластики — особая тема. Асбестопластики — гибриды традиционного и нового, композиционные материалы, в которые каждая составляющая привносит присущие ей качества: полимеры — эластичность и легкость, асбест — термостойкость. Между прочим, упоминавшийся выше асбестовый картон— это, по существу, тоже асбестопластик. Асбестовый картон—листовой изоляционный материал, хризотиласбест, пропитанный бакелитом.

Асбестопластики в наши дни применяются довольно широко: в ракетостроении (как материал тепловой защиты), в химическом машиностроении, в производстве малогабаритных электрических машин. Из асбестопластиков делают тормозные колодки для самолетов и поездов метро.

Обычно асбестопластики готовят методом пропитки асбестовой основы соответствующей смолой с последующим прессованием из композиционного материала готовых изделий. Были попытки «привить» органические и кремнийорганические радикалы непосредственно к асбестовой молекуле, но дальше лабораторных опытов дело пока не пошло.

Существует и искусственный асбест, который ни в чем не уступает природному, а кое в чем и превосходит его. Искусственный асбест выращивают из расплавов и из особых растворов специально подобранных смесей. В экспериментах в шихту вводили окрашенные окислы и соли разных элементов. В результате получались асбестовые «щетки» почти всех цветов и оттенков.

Опытные образцы искусственного асбеста не случайно называют щетками. Они действительно похожи на щетки: твердое основание из густо переплетенных волокон и — возвышающаяся над ним «щетина» из тонких отдельных волокон.

В большинстве случаев в молекулы искусственного асбеста, как и в искусственную слюду, вместо гидроксиланионов вводят фторанионы. Это позволяет увеличить и без того высокую термостойкость асбеста. Главное преимущество искусственных асбестов перед природными — постоянство состава, а следовательно, и свойств.

Искусственный асбест пока не выпускают на промышленных предприятиях, главным образом потому, что теперь еще люди могут обходиться асбестом из природных кладовых. Но не следует забывать что горный лен дается не так-то просто: чтобы получить тонну асбеста, нужно переработать в среднем около 60 тонн горных пород. Да и о качестве материала тоже не следует забывать. Поэтому, несмотря на обилие асбестовых минералов в недрах нашей страны, у искусственного асбеста хорошие виды на будущее.