玄武巖纖維和玻璃纖維的比較 zund G3 3XL-1600-功能性織布台中雷射切割雕刻代工－郭政達焦點新聞熱搜

    在的大部分中都可以找到堅硬而致密的火山巖。玄武巖作為一種火成巖，它是從熔融狀態下演變而成。玄武巖通過澆鑄工藝制成瓦及板用于建筑市場已有多年歷史。此外，在工業用途方面澆鑄的玄武巖鋼管內襯也有很高的耐磨性。玄武巖在粉碎狀態下還可以用作混凝土的集料。
    后來，采用天然耐火玄武巖擠出的連續纖維，在幾乎所有的用途方面都可以用來替代石棉纖維。近十年，玄武巖纖維已成為增強復合材料的競爭性材料。這一姍姍來遲的產品的支持者聲稱他們產品的性能與S-2玻璃相似，其價格則介于S-2玻璃和E玻璃之間，甚至有可能成為碳纖維的較為便宜的替代品。
    法國的Paul Dhe是個有從玄武巖擠出纖維的想法的人。他在1923年申請了一項美國專利。大約在1960年，美國和前蘇聯都開始研究玄武巖的用途，尤其是在軍事硬件如火箭上的用途。
    在美國西北部，集中了大量的玄武巖層。華盛頓州立大學的R.V.Subramanian對玄武巖的代學成份、擠出條件和玄武巖纖維的理化特性進行了研究。歐文斯科寧(OC)公司和其他幾家玻璃公司都進行了一些獨立研究項目,并取得了一些美國專利。大約在1970年前后,美國玻璃公司放棄了玄武巖纖維的研究,將戰略重心定于其核心產品,研發出了包括OC公司的S-2玻纖在內的許多更好的玻璃纖維。與此同時,東歐方面的研究工作仍在繼續,自上世紀50年代在莫斯科、布拉格和其他地區從事這方面研究工作的獨立機構被前蘇聯國防部收歸國有,集中于前蘇聯烏克蘭的基輔附近的研究院和工廠進行研制。1991年蘇聯解體后，蘇聯的研究成果被解密，開始用于民用產品。
    今天，玄武巖纖維的研究、生產和大部分市場化的努力都是基于那些曾與蘇維埃集團結盟的的研究成果。目前生產和銷售玄武巖的公司有：Kamenny Vek公司（俄羅斯）、Technobasalt公司（烏克蘭）、橫店集團上海俄金玄武巖纖維有限公司（簡稱GBF）和玻璃鋼及纖維研究院（烏克蘭）。
    Basaltex公司是比利時Masureel Holding公司的子公司，它和美國Sudaglass Fiber Technology公司分別向歐洲和北美市場提供織造和非織造玄武巖纖維增強材料。
    玄武巖纖維是采用在許多方面類似于玻纖拉絲的連續方法制造而成。首先需要將開采出的玄武巖進行粉碎處理和洗滌，然后裝入與投料機相連的料倉內，由投料機將原料投入到用天然氣加熱的窯爐的熔化部。實際上這一過程比生產玻璃纖維要簡單，因為玄武巖的成份更不復雜。一般玻璃成份中除50% SiO2外，其他成份還包括氧化硼、氧化鋁和/或其他幾種材料。這些材料在進入窯爐之前必須分別投入稱量系統。不同于玻璃，玄武巖纖維不含第二種原料。生產過程只需要一條單獨的投料線將粉碎的玄武巖送入熔窯。換言之，玄武巖纖維制造商對玄武巖原料的純度和穩定性的直接控制工作更少。雖然玄武巖和玻璃都是硅酸鹽，但熔融玻璃冷卻后形成非晶狀固體，而玄武巖具有晶體結構。玄武巖含有三種硅酸鹽礦物質：斜長石、輝石和橄欖石。斜長石為一些由硅酸鈉和硅酸鈣組成的三晶長石。輝石為含有鎂、鐵、鈣三種金屬氧化物中任意兩種氧化物的晶體硅酸鹽。橄欖石是含有硅酸鎂和硅酸鐵的硅酸鹽。這種成份變異意味著構成玄武巖的礦物水平和化學組成可以因地域關系存在很大差別。甚至于巖漿在接近地表時的冷卻速率也會影響到晶體結構。Basaltex公司負責研發的人士指出，盡管能夠從各地的礦井或露天進行開采，實際上只有幾十個地區的玄武巖經過分析適合于制造連續細纖維。Technobasalt公司負責銷售的人士認為，烏克蘭地區的玄武巖成份非常適合于制造連續細纖維。Kamenny Vek公司所用的玄武巖原料都取自烏克蘭西部。該公司在俄羅斯有一座備用礦，其玄武巖化學成份雖然接近主要原料開采源，公司仍然傾向于使用同一來源開采的原料。
    將粉碎后的玄武巖送入窯爐后，在1500℃的溫度下形成液態（玻璃熔點為1400～1600℃）。與透明的玻璃不同，不透明的玄武巖不傳輸紅外能量只是吸收能量。因此很難利用普通玻璃窯上部的氣體燃燒器對整個玄武巖混料進行均勻加熱。在上部氣體燃燒器的作用下，熔化的玄武巖必須置于池內若干小時，確保均勻的溫度分布。為了對原料進行均勻加熱，生產廠商采用了多種方法，包括在池內放置電極。比起使用電加熱，Technobasalt公司更傾向使用燃氣加熱，這是出于對質量的考慮，盡管這樣做增加了制造成本。該公司采用了兩步加熱法，在分開的區段分別安裝了加熱控制系統。他們認為只有在窯爐出料區靠近拉絲漏板的位置需要安裝很精確的溫度控制系統，在初始加熱區可以使用相對簡單的控制系統。
    和玻璃纖維一樣，玄武巖纖維也是用鉑銠合金漏板拉制而成。在纖維冷卻時涂覆浸潤劑，纖維送入拉絲設備和卷繞設備，然后繞在紗筒上。
    由于玄武巖纖維比玻璃纖維更有磨損性，昂貴的漏板需要經常整修。隨著漏板的磨損，漏板上的圓孔變得不均勻，影響了工藝控制。如不進行定期維修，不圓的孔徑會導致纖維直徑不在正常范圍之內，生產出的無捻粗紗也無法預測它的斷裂荷載。玻璃纖維漏板在使用6個月或更長時間后需要進行重新加工，而過去用于拉制玄武巖纖維的漏板的使用期限只有3～5個月，但Kamenny Vek公司經過工藝控制方面的改進已經使漏板的壽命延長到了6個月。
    總之，由于在加工和維修方面存在上述差異使玄武巖纖維的生產成本超過了E玻璃纖維，但是玄武巖纖維的支持者稱它在復合材料用途中明顯優于E玻璃纖維。玄武巖短切氈、無捻粗紗和單向織物比同類型的E玻纖產品有著更高的斷裂載荷和更高的楊氏模量（材料的剛性參數）。比利時Leuven大學復合材料系專門從事玄武巖纖維和E玻纖研究的Ignaas Verpost教授進行了一項試驗。用環氧樹脂浸漬E玻纖和玄武巖無捻粗紗后，纏繞在一芯軸上，然后壓實層合材料直至其完全固化，分別切下135

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