Anàlisi de la tecnologia de la fibra de basalt
Matèries primeres i procés de producció
La matèria primera per a fibra de basalt és roca basàltica volcànica. La seva Químic la composició és principalment diòxid de silici i òxid d'alumini, complementat per òxids de ferro, calci i altres. Després de la trituració i la neteja, el mineral s'introdueix en un forn de fusió, on es fon en un magma homogeni a una temperatura elevada d'uns 1500 °C, i després estirades en fibres contínues a través d'una filera d'aliatge de platí-rodi.
Comparat amb fibra de vidre,fibra de basalt elimina el procés de processament per lots i utilitza una matèria primera més singular. En comparació amb el complex procés de carbonització de la fibra de carboni, que requereix un precursor orgànic, el seu procés de producció és més directe. Tanmateix, les fluctuacions en la composició del mineral de basalt poden afectar l'estabilitat de la fibra, cosa que requereix una selecció estricta de la matèria primera.
Característiques de rendiment físic i químic
(1) Propietats mecàniques: La resistència a la tracció de fibra de basalt es troba entre la fibra de vidre ordinària i la fibra de carboni, que normalment oscil·la entre els 3000 i els 4800 MPa, amb un mòdul elàstic d'aproximadament 90-110 GPa. Això és superior a la fibra de vidre E però inferior a la fibra de carboni d'alt mòdul. El seu allargament a la ruptura és d'aproximadament el 3%, cosa que indica un cert nivell de tenacitat.
(2) Resistència a la temperatura: El rang de temperatura de funcionament a llarg termini és de -260 °C a 700 °C, amb una resistència instantània a la temperatura de fins a 1000 °C. Això és superior a la majoria de fibres orgàniques i fibres de vidre ordinàries, aproximant-se a les fibres ceràmiques però a un cost inferior.
(3) Resistència a la corrosió: La seva estabilitat en ambients àcids i alcalins és millor que la de la fibra de vidre, especialment en mostrar gairebé cap corrosió en el rang de pH 2-11, cosa que la fa adequada per a ambients durs com ara condicions humides i boira salina.
(4) Altres propietats: Té un baixa conductivitat tèrmica (aprox. ), un bon rendiment d'aïllament elèctric i una taxa d'absorció d'humitat inferior a .
Comparació de camps d'aplicació
(1) Reforç de la construcció: En comparació amb les barres d'acer tradicionals, barra d'acer de fibra de basalt és lleuger i resistent a la corrosió, cosa que evita el problema de la carbonatació del formigó, tot i que el seu cost inicial és més elevat. En comparació amb les barres d'acer de fibra de carboni, ofereix millor cost-efectivitat.
(2) Alleugeriment de l'automoció: En components com les pastilles de fre i els protectors tèrmics dels tubs d'escapament, és més respectuós amb el medi ambient que l'amiant i aconsegueix una reducció de pes de més de en comparació amb els materials metàl·lics.
(3) Equipament electrònic: Utilitzat com a material de reforç per a plaques de circuits, el seu rendiment dielèctric és superior al de la fibra de vidre i evita problemes de blindatge del senyal.
(4) Materials de filtració: La seva resistència a altes temperatures li dóna un avantatge significatiu sobre els filtres de fibra química en el camp de la filtració de gasos de combustió a alta temperatura.
Limitacions tècniques
(1) Cost de producció: El preu actual de la fibra de basalt és aproximadament de 2 a 3 vegades superior al de la fibra de vidre E, principalment a causa de l'alt consum d'energia de fusió i el desgast significatiu de la filera. La producció a gran escala pot reduir-ho a aproximadament 1,5 vegades superior al de la fibra de vidre.
(2) Control de processos: La uniformitat de la fosa afecta significativament el diàmetre de la fibra, cosa que requereix un control precís del camp de temperatura i la velocitat d'estirament.
(3) Adaptabilitat de processament profund: La selecció d'agents d'acoblament per a la unió amb matrius de resina és més estricta que per a la fibra de vidre, cosa que requereix una optimització específica.
Tendències de desenvolupament tecnològic
(1) Tecnologia de purificació de matèries primeres: Utilitzant mètodes com la separació magnètica i la flotació per reduir el contingut de ferro en el mineral, millorant així l'estabilitat de la fosa.
(2) Millora del procés de fusió: Desenvolupament de nous forns escalfats per elèctrodes per reduir el consum d'energia en aproximadament en comparació amb els forns tradicionals de gas.
(3) Diversificació de productes: Varietats especials com les fibres ultrafines (diàmetre de filament únic) ) i s'han desenvolupat fibres amb seccions transversals no circulars.
(4) Reciclatge: Les fibres de rebuig es poden triturar i utilitzar com a additius en formigó, aconseguint la circulació de recursos.
Conclusió
En comparació amb altres fibres d'alt rendiment, l'avantatge principal de fibra de basalt rau en el seu sistema de matèries primeres totalment naturals i en el seu rendiment integral equilibrat. Tot i que la seva resistència coneguda no és tan alta com la de la fibra de carboni i el seu límit de temperatura és inferior al de la fibra ceràmica, el seu respecte pel medi ambient i la seva rendibilitat el fan irreemplaçable en diversos sectors industrials. Amb l'optimització contínua del procés de producció, s'espera que la seva gamma d'aplicacions s'ampliï encara més.
