玄武岩繊維の魅力

玄武岩から繊維を製造するという概念は新しいものではない。玄武岩繊維製造に関する最初の特許は1923年に発行され、1950年代と1960年代には軍事用途に焦点を当てた広範な研究が行われた。 ガラス繊維 当時、製造業者は玄武岩の可能性を探っていたが、1970年代にはS-2のような高性能ガラス繊維に研究開発の焦点を移した。玄武岩繊維複合材料への関心は数十年にわたり変動してきたが、近年は着実に高まっている。

玄武岩はマグネシウムと鉄を豊富に含む溶岩が急速に冷えて固まった岩石であることから、玄武岩繊維が優れた断熱性、耐火性、高温安定性を示すのは当然のことと言えるでしょう。これらの特性により、玄武岩繊維は高温断熱材の標準材料となっています。例えば、ロシアの玄武岩繊維メーカーであるカメニー・ヴェク社は、米国の自動車業界に排気システム用断熱材を供給しているほか、産業用途向けに耐熱材料も提供しています。

熱性能に加えて、 玄武岩繊維強度、剛性、耐衝撃性、そして 化学薬品 その不活性性により、玄武岩繊維は複合材料の強化材として魅力的な材料です。繊維強化プラスチック（FRP）用途では、その成形プロセスはガラス繊維の成形プロセスと類似しています。ほぼすべてのガラス繊維成形技術は、主要なパラメータをわずかに調整するだけで玄武岩繊維にも適用できます。また、玄武岩繊維はすべての標準的な樹脂システムと互換性があります。

玄武岩の密度（2.63 g/cm³）はガラス繊維よりわずかに高いものの、その性能上の利点により、より軽量で設計の柔軟性が高い複合材料を実現できる。

玄武岩繊維の熱特性は、断熱材の用途を超えて注目を集めている。その複合材料は、より広い温度範囲を必要とする用途でますます使用されるようになっている。また、耐衝撃性もガラス繊維や炭素繊維を凌駕する。ドイツの統合軽量構造センターとアーヘン工科大学の繊維技術研究所による予備研究では、玄武岩ハイブリッド糸織物（HYWF​​）で強化されたポリアミド6は、ガラス繊維HYWFよりも35%、炭素繊維HYWFよりも17%多くの比エネルギーを吸収することが示された。

玄武岩に含まれる鉄とアルミニウムの酸化物は、さらなる利点をもたらします。例えば、玄武岩繊維はEガラスよりも優れた耐食性と難燃性を示します。アイルランドのMaficとカナダのフラウンホーファープロジェクトセンターによる研究では、玄武岩繊維/エポキシ試験パネルは、同じ樹脂とプロセスで作られたEガラス/エポキシパネルと比較して、引張弾性率、引張強度、層間せん断強度が40%高く、比剛性も20%高いことが確認されました。Kamenny Vekも同様の結果を報告しています。

玄武岩繊維玄武岩繊維の低い吸水性は、建設やパイプライン用途において非常に重要です。非導電性であり、天然素材であるため合成繊維よりもリサイクルが容易です。これは自動車産業をはじめとする様々な産業にとって重要な考慮事項です。ジェンカレル社は玄武岩繊維を代替素材よりも「軽量で、環境に優しく、丈夫」であると説明し、同社の複合材料をEガラス繊維と炭素繊維の中間のコストパフォーマンスに優れた製品として位置付けています。トンプソン氏が指摘するように、「私たちは炭素繊維とガラス繊維の間のギャップを埋めています。この市場は長らくこのようなソリューションを待ち望んでいました。」

炭素繊維から玄武岩繊維への移行は、Eガラスからの移行よりも容易であると報告されているが、どちらも実現可能である。炭素繊維ユーザーにとって、コスト削減が移行の動機となる一方、玄武岩繊維は性能と価格のバランスが取れており、炭素繊維の超高性能が不要な用途に適している。また、両者の破損モードも異なる。炭素繊維は破砕などの壊滅的な破損を起こしやすいのに対し、玄武岩繊維は徐々に、より安全に破損する。ストリートマン氏は次のように説明する。「炭素複合材製の義足は突然破損して転倒するが、玄武岩複合材製の義足であれば座ることができる。」

生産技術の向上によりコストは削減されているものの、大量生産用途においては玄武岩繊維は依然としてEガラス繊維の2倍の価格となっている。この価格差を正当化するには、高い剛性、強度、耐衝撃性、耐薬品性・耐水性、そしてより安全な破損モードといった優れた特性が、決定的な価値を提供しなければならない。技術の進歩に伴い、この火山岩は先端材料の世界で独自の地位を確立しつつある。