L'atractiu de la fibra de basalt

El concepte de produir fibres a partir de basalt no és nou. La primera patent per a la fabricació de fibra de basalt es va emetre el 1923, i durant les dècades del 1950 i del 1960, una extensa investigació es va centrar en les seves aplicacions militars. Fins i tot els principals fibra de vidre Els productors van explorar el potencial del basalt en aquell moment, tot i que van canviar el seu enfocament en R+D a la dècada de 1970 cap a fibres de vidre d'alt rendiment com l'S-2. Al llarg de les dècades, l'interès pels compostos de fibra de basalt ha fluctuat, però en els darrers anys ha augmentat constantment.

Atès que el basalt s'origina a partir de lava rica en magnesi i ferro que es refreda ràpidament en roca, no és estrany que les fibres de basalt presentin un aïllament tèrmic excepcional, resistència al foc i estabilitat a altes temperatures. Aquestes propietats les converteixen en un material estàndard per a l'aïllament a altes temperatures. Per exemple, el productor rus de fibra de basalt Kamenny Vek subministra a la indústria automobilística dels Estats Units productes per a l'aïllament del sistema d'escapament i proporciona materials resistents a la calor per a aplicacions industrials.

Més enllà del rendiment tèrmic, fibra de basaltcombinació de força, rigidesa, resistència a l'impacte i Químic La seva inertícia el converteix en un reforç atractiu per a materials compostos. En aplicacions de plàstic reforçat amb fibra (FRP), els seus processos de modelat s'assemblen als de la fibra de vidre. Gairebé qualsevol tècnica de modelat de fibra de vidre es pot adaptar per a la fibra de basalt amb petits ajustaments als paràmetres clau. La fibra de basalt també és compatible amb tots els sistemes de resina estàndard.

Tot i que la densitat del basalt (2,63 g/cm³) és lleugerament superior a la de la fibra de vidre, els seus avantatges de rendiment permeten obtenir compostos més lleugers i flexibles en termes de disseny.

Les propietats tèrmiques de la fibra de basalt estan rebent atenció més enllà de l'aïllament. Els seus compostos s'utilitzen cada cop més en aplicacions que requereixen rangs de temperatura més amplis. La seva resistència a l'impacte també supera les fibres de vidre i carboni. Estudis preliminars del Centre de Construcció Lleugera Integrativa d'Alemanya i l'Institut de Tecnologia Tèxtil de la Universitat RWTH Aachen van mostrar que la poliamida 6 reforçada amb teixit de fil híbrid de basalt (HYWF) absorbeix un 35% més d'energia específica que la fibra de vidre HYWF i un 17% més que la fibra de carboni HYWF.

Els òxids de ferro i alumini del basalt contribueixen a avantatges addicionals. Per exemple, la fibra de basalt presenta una millor resistència a la corrosió i retardant al foc que el vidre E. Un estudi realitzat per Mafic d'Irlanda i el Fraunhofer Project Center del Canadà va confirmar que els panells de prova de fibra de basalt/epoxi van aconseguir un mòdul de tracció, una resistència a la tracció i una resistència al cisallament interlaminar un 40% més alts, juntament amb una rigidesa específica un 20% més gran, en comparació amb els panells de vidre E/epoxi fabricats amb la mateixa resina i procés. Kamenny Vek ha informat de resultats similars.

fibra de basaltLa baixa absorció d'aigua és fonamental per a aplicacions en construcció i canonades. No és conductor i, com a material natural, és més fàcil de reciclar que les fibres sintètiques, una consideració clau per a la indústria de l'automoció i altres indústries. Gencarelle descriu la fibra de basalt com a "més lleugera, més ecològica i més resistent" que les alternatives, posicionant els seus compostos com un pont de cost-rendiment entre el vidre electrònic i la fibra de carboni. Com assenyala Thompson, "Estem omplint el buit entre les fibres de carboni i les de vidre, un mercat que fa temps que desitja una solució d'aquest tipus".

Segons sembla, la transició del carboni a la fibra de basalt és més fàcil que canviar del vidre electrònic, tot i que ambdues opcions són factibles. Per als usuaris de fibra de carboni, l'estalvi de costos impulsa el canvi, mentre que la relació qualitat-preu equilibrada del basalt s'adapta a aplicacions on el rendiment ultraalt del carboni no és necessari. Els seus modes de fallada també difereixen: la fibra de carboni tendeix a fallar catastròficament (per exemple, trencant-se), mentre que la fibra de basalt presenta una fallada gradual i més segura. Streetman il·lustra: "Una cama protèsica de compost de carboni falla sobtadament, provocant una caiguda; una cama de compost de basalt permet a l'usuari seure".

Tot i que les millores en la producció redueixen els costos, la fibra de basalt continua sent el doble de cara que el vidre electrònic en aplicacions d'alt volum. Per justificar la prima, les seves propietats superiors (major rigidesa, resistència, resistència a l'impacte, resistència química/a l'aigua i modes de fallada més segurs) han d'oferir un valor crític. A mesura que la tecnologia avança, aquesta roca volcànica està creant un nínxol únic en el món dels materials avançats.