不安定な玄武岩原料組成が実際の生産に及ぼす影響と改善策
2025年6月20日
炭素繊維に似ており、 ガラス繊維連続玄武岩繊維の製造には、原材料の標準化が不可欠です。地域によって玄武岩繊維製品の品質や用途効果には大きな違いがあります。同じ地域内でも、同じ鉱山の異なる場所で採掘された玄武岩にはばらつきが見られます。
実際には、主に3つの問題点が指摘されている。
（１）玄武岩鉱石原料の中には、結晶化温度に非常に近い狭い延伸温度範囲を持つものがある。このような原料は延伸時にすぐに結晶化し、繊維の連続性を破壊し、引張強度を低下させる傾向がある。
（２）玄武岩鉱石原料の中には、カンラン石やコランダムなどの高温耐性結晶粒子を多く含むものがあり、均質な溶融物を得ることが難しい。
（３） 化学薬品 異なるバッチの玄武岩鉱石原料の組成は異なり、それが製造される連続玄武岩繊維の性能の安定性に影響を与える。
原材料組成の不安定性に対処するため、前述の点を踏まえ、以下の改善策を講じることができる。
- 高品質の玄武岩鉱石原料を選定する。 玄武岩鉱石は均質で、結晶化度が低く、大きな斑晶がなく、亀裂が少なく、風化が少なく、石英やチャートなどの外部不純物がないことが条件です。玄武岩鉱石の化学組成は妥当な範囲内である必要があります。さらに、適切な酸性度係数（）の範囲内 粘度（） の 粘度（ケイ酸塩溶融物の熱伝導率は、温度、圧力、組成の関数であり、アレニウスの式で表すことができる。 、 どこ は定数（指数前因子）であり、 は溶融物の粘性流動の活性化エネルギーである。玄武岩鉱石は、溶融と引き抜きが比較的容易になるような広い温度範囲を引抜き工程中に維持する必要があり、また、カンラン石やコランダムなどの高温耐性結晶粒子をほとんど含まない必要がある。
- 原材料の均質化を強化する。 厳選された原料は、専用の装置を用いて粉砕、選別、均質化処理された後、プレキルンサイロに送られます。鉱石原料の品質を確保するためには、粒度をほぼ均一に保つ必要があります。粒度が大きすぎると溶融が困難になり、小さすぎると溶融物の品質が低下する可能性があります。
- 高品質の玄武岩鉱石原料をブレンドする。 天然玄武岩鉱石は、様々な鉱物が混在し、融点も異なるため、複雑な組成を有しており、原料が完全に均質であるかどうかが、延伸結果に影響を与える決定的な要因の一つとなります。原料の溶融性を向上させ、得られる繊維の性能安定性を高めるため、一部の生産企業は、ガラス繊維製造からヒントを得た「人工配合」方式を採用しています。この方式では、規格に従って原料を準備し、高品質の純粋な天然玄武岩を選定し、「不足分を補う」「純度を追求する」アプローチを用いて規格値に合わせて調整します。例えば、カルシウムが不足している場合は、カルシウムを補充します。さらに、耐アルカリ性繊維、耐高温性繊維、高強度・高弾性率繊維など、特別な性能要件を持つ製品については、選択的なドーピング改質を行うことで、すべての性能指標が設計要件を満たすようにすることも可能です。そのためには、純粋な玄武岩原料に適切な「ドーピング改質」を行うために、対応する単成分鉱物材料または他の玄武岩鉱石を選択する必要がある。
