Analyse der Basaltfasertechnologie
Rohstoffe und Produktionsprozess
Der Rohstoff für Basaltfaser Ist Vulkanisches Basaltgestein. Chemische Die Zusammensetzung besteht hauptsächlich aus Siliziumdioxid und Aluminiumoxid, ergänzt durch Oxide von Eisen, Kalzium und anderen. Nach dem Zerkleinern und Reinigen wird das Erz in einen Schmelzofen gegeben, wo es bei einer hohen Temperatur von etwa 100 °C zu einem homogenen Magma geschmolzen wird. 1500°C, und anschließend durch eine Spinndüse aus Platin-Rhodium-Legierung zu Endlosfasern gezogen.
Im Vergleich zu Glasfaser,Basaltfaser Das Verfahren eliminiert das Chargenverfahren und verwendet einen einheitlicheren Rohstoff. Verglichen mit dem komplexen Karbonisierungsprozess von Kohlenstofffasern, der einen organischen Vorläufer benötigt, ist der Produktionsprozess direkter. Schwankungen in der Zusammensetzung des Basalterzes können jedoch die Faserstabilität beeinträchtigen, weshalb eine strenge Rohstoffprüfung erforderlich ist.
Physikalische und chemische Leistungseigenschaften
(1) Mechanische Eigenschaften: Die Zugfestigkeit von Basaltfaser Die Zugfestigkeit liegt zwischen der von herkömmlichen Glasfasern und Kohlenstofffasern und beträgt typischerweise 3000 bis 4800 MPa, der Elastizitätsmodul etwa 90–110 GPa. Dies ist besser als bei E-Glasfasern, aber schlechter als bei hochmoduligen Kohlenstofffasern. Die Bruchdehnung liegt bei etwa 3 %, was auf eine gewisse Zähigkeit hindeutet.
(2) Temperaturbeständigkeit: Der langfristige Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -260 °C und 700 °C, mit einer kurzzeitigen Temperaturbeständigkeit bis zu 1000 °C. Dies ist den meisten organischen Fasern und herkömmlichen Glasfasern überlegen und nähert sich der Leistung von Keramikfasern an, jedoch zu geringeren Kosten.
(3) Korrosionsbeständigkeit: Seine Stabilität in sauren und alkalischen Umgebungen ist besser als die von Glasfasern; insbesondere zeigt es im pH-Bereich von 2 bis 11 fast keine Korrosion, wodurch es sich für raue Umgebungen wie feuchte Bedingungen und Salznebel eignet.
(4) Sonstige Eigenschaften: Es hat ein niedrige Wärmeleitfähigkeit (ca. gute elektrische Isolationsleistung und eine Feuchtigkeitsaufnahmerate von weniger als Die
Vergleich der Anwendungsgebiete
(1) Baubewehrung: Im Vergleich zu herkömmlichem Stahlbewehrungsstahl, Basaltfaserbewehrung Es ist leicht und korrosionsbeständig, wodurch das Problem der Betonkarbonatisierung vermieden wird, obwohl die Anschaffungskosten höher sind. Im Vergleich zu Kohlenstofffaserbewehrungsstahl bietet es bessere Kosteneffizienz.
(2) Automobil-Leichtbau: In Bauteilen wie Bremsbelägen und Hitzeschutzblechen für Abgasanlagen ist es umweltfreundlicher als Asbest und erzielt eine Gewichtsersparnis von über im Vergleich zu metallischen Werkstoffen.
(3) Elektronische Geräte: Als Verstärkungsmaterial für Leiterplatten eingesetzt, bietet es eine bessere dielektrische Leistung als Glasfaser und vermeidet Probleme mit der Signalabschirmung.
(4) Filtrationsmaterialien: Seine Hochtemperaturbeständigkeit verschafft ihm einen deutlichen Vorteil gegenüber Chemiefaserfiltern im Bereich der Hochtemperatur-Rauchgasfiltration.
Technische Beschränkungen
(1) Produktionskosten: Derzeit ist der Preis für Basaltfasern etwa zwei- bis dreimal so hoch wie der für E-Glasfasern, hauptsächlich aufgrund des hohen Energieverbrauchs beim Schmelzen und des erheblichen Düsenverschleißes. Durch die Massenproduktion könnte dieser Preis auf etwa das 1,5-Fache des Glasfaserpreises gesenkt werden.
(2) Prozesssteuerung: Die Gleichmäßigkeit der Schmelze beeinflusst maßgeblich den Faserdurchmesser, weshalb eine präzise Steuerung des Temperaturfeldes und der Ziehgeschwindigkeit erforderlich ist.
(3) Anpassungsfähigkeit in der Tiefenverarbeitung: Die Auswahl von Haftvermittlern für die Verbindung mit Harzmatrizen ist strenger als bei Glasfasern und erfordert eine gezielte Optimierung.
Technologische Entwicklungstrends
(1) Technologie zur Rohstoffreinigung: Durch den Einsatz von Methoden wie Magnetscheidung und Flotation wird der Eisengehalt im Erz reduziert und dadurch die Schmelzstabilität verbessert.
(2) Verbesserung des Schmelzprozesses: Entwicklung neuer, elektrodenbeheizter Öfen zur Reduzierung des Energieverbrauchs um etwa im Vergleich zu herkömmlichen gasbefeuerten Öfen.
(3) Produktdiversifizierung: Spezielle Varianten wie ultrafeine Fasern (Einzelfilamentdurchmesser) ) und es wurden Fasern mit nicht-kreisförmigen Querschnitten entwickelt.
(4) Recycling: Abfallfasern können zerkleinert und verwendet werden als Zusatzmittel im Beton, um einen Ressourcenkreislauf zu erreichen.
Abschluss
Im Vergleich zu anderen Hochleistungsfasern besteht der Hauptvorteil von Basaltfaser Seine Stärke liegt in seinem rein natürlichen Rohstoffsystem und seinen ausgewogenen Gesamteigenschaften. Obwohl seine Festigkeit nicht so hoch ist wie die von Kohlenstofffasern und seine Temperaturbeständigkeit niedriger als die von Keramikfasern, machen ihn seine Umweltfreundlichkeit und Kosteneffizienz in verschiedenen Industriezweigen unersetzlich. Durch die kontinuierliche Optimierung des Produktionsprozesses wird sich sein Anwendungsbereich voraussichtlich noch erweitern.
