Bazalta šķiedru tehnoloģijas analīze
Izejvielas un ražošanas process
Izejviela priekš bazalta šķiedra ir vulkāniskais bazalta iezis. Tā Ķīmiskā Sastāvs galvenokārt ir silīcija dioksīds un alumīnija oksīds, ko papildina dzelzs, kalcija un citu oksīdi. Pēc sasmalcināšanas un attīrīšanas rūda tiek padota kausēšanas krāsnī, kur tā augstā temperatūrā, aptuveni 1500 °C temperatūrā un pēc tam caur platīna-rodija sakausējuma vērpšanas ierīci izstieptas nepārtrauktās šķiedrās.
Salīdzinot ar Stikla šķiedra,bazalta šķiedra novērš partiju veidošanas procesu un izmanto vienveidīgāku izejvielu. Salīdzinot ar sarežģīto oglekļa šķiedras karbonizācijas procesu, kam nepieciešams organisks prekursors, tās ražošanas process ir tiešāks. Tomēr bazalta rūdas sastāva svārstības var ietekmēt šķiedras stabilitāti, radot nepieciešamību pēc stingras izejvielu pārbaudes.
Fizikālās un ķīmiskās veiktspējas raksturlielumi
(1) Mehāniskās īpašības: Stiepes izturība bazalta šķiedra atrodas starp parastās stikla šķiedras un oglekļa šķiedras stiepes izturību, parasti svārstoties no 3000 līdz 4800 MPa, ar elastības moduli aptuveni 90–110 GPa. Tas ir labāk nekā E-stikla šķiedrai, bet zemāks nekā augsta moduļa oglekļa šķiedrai. Tās pagarinājums pārraušanas brīdī ir aptuveni 3%, kas norāda uz noteiktu izturības līmeni.
(2) Temperatūras izturība: Ilgtermiņa darba temperatūras diapazons ir no -260 °C līdz 700 °C, ar momentāno temperatūras izturību līdz 1000 °C. Tas ir pārāks par lielāko daļu organisko šķiedru un parasto stikla šķiedru, tuvojoties keramikas šķiedrām, bet par zemākām izmaksām.
(3) Korozijas izturība: Tā stabilitāte skābā un sārmainā vidē ir labāka nekā stikla šķiedrai, īpaši pH diapazonā no 2 līdz 11 gandrīz nerodas korozija, padarot to piemērotu skarbām vidēm, piemēram, mitriem apstākļiem un sālsūdens izsmidzināšanai.
(4) Citi īpašumi: Tam ir zema siltumvadītspēja (apm. ), laba elektroizolācijas veiktspēja un mitruma absorbcijas ātrums ir mazāks par .
Pielietojuma jomu salīdzinājums
(1) Konstrukcijas stiegrojums: Salīdzinot ar tradicionālo tērauda armatūru, bazalta šķiedras armatūra ir viegls un izturīgs pret koroziju, kas novērš betona karbonizācijas problēmu, lai gan tā sākotnējās izmaksas ir augstākas. Salīdzinot ar oglekļa šķiedras armatūru, tas piedāvā labāka izmaksu efektivitāte.
(2) Automobiļu vieglsvarošana: Tādās detaļās kā bremžu kluči un izplūdes gāzu siltuma vairogi tas ir videi draudzīgāks nekā azbests un ļauj samazināt svaru par vairāk nekā salīdzinot ar metāliskiem materiāliem.
(3) Elektroniskās iekārtas: Izmantojot to kā pastiprinošu materiālu shēmas plates, tā dielektriskās īpašības ir pārākas par stikla šķiedru, un tas novērš signāla ekranēšanas problēmas.
(4) Filtrācijas materiāli: Tā augstās temperatūras izturība dod tai ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar ķīmisko šķiedru filtriem augstas temperatūras dūmgāzu filtrēšanas jomā.
Tehniskie ierobežojumi
(1) Ražošanas izmaksas: Bazalta šķiedras pašreizējā cena ir aptuveni 2–3 reizes augstāka nekā E-stikla šķiedras cena, galvenokārt augstā kušanas enerģijas patēriņa un ievērojamā šķiedra nodiluma dēļ. Liela mēroga ražošana to varētu samazināt līdz aptuveni 1,5 reizēm salīdzinājumā ar stikla šķiedras cenu.
(2) Procesa kontrole: Kausējuma vienmērīgums būtiski ietekmē šķiedras diametru, kas prasa precīzu temperatūras lauka un vilkšanas ātruma kontroli.
(3) Dziļās apstrādes pielāgojamība: Saistīšanas līdzekļu izvēle savienošanai ar sveķu matricām ir stingrāka nekā stikla šķiedrai, tāpēc nepieciešama mērķtiecīga optimizācija.
Tehnoloģiju attīstības tendences
(1) Izejvielu attīrīšanas tehnoloģija: Izmantojot tādas metodes kā magnētiskā atdalīšana un flotācija, lai samazinātu dzelzs saturu rūdā, tādējādi uzlabojot kausējuma stabilitāti.
(2) Kušanas procesa uzlabošana: Jaunu ar elektrodiem apsildāmu krāsniņu izstrāde, lai samazinātu enerģijas patēriņu par aptuveni salīdzinājumā ar tradicionālajām gāzes krāsnīm.
(3) Produktu dažādošana: Īpašas šķirnes, piemēram, īpaši smalkas šķiedras (viena pavediena diametrs ) un ir izstrādātas šķiedras ar neapļveida šķērsgriezumu.
(4) Pārstrāde: Atkritumu šķiedras var sasmalcināt un izmantot kā piedevas betonā, nodrošinot resursu apriti.
Secinājums
Salīdzinot ar citām augstas veiktspējas šķiedrām, galvenā priekšrocība bazalta šķiedra slēpjas tā pilnīgi dabisko izejvielu sistēmā un līdzsvarotajā visaptverošajā sniegumā. Lai gan tā zināmā izturība nav tik augsta kā oglekļa šķiedrai, un tā temperatūras robeža ir zemāka nekā keramikas šķiedrai, tā videi draudzīgums un izmaksu efektivitāte padara to neaizstājamu dažādās rūpniecības nozarēs. Pastāvīgi optimizējot ražošanas procesu, paredzams, ka tā pielietojuma klāsts vēl vairāk paplašināsies.
