Analiza technologii włókien bazaltowych
Surowce i proces produkcji
Surowiec do włókno bazaltowe Jest skała bazaltowa pochodzenia wulkanicznego. Jej Chemiczny Skład rudy to przede wszystkim dwutlenek krzemu i tlenek glinu, uzupełnione tlenkami żelaza, wapnia i innymi. Po rozkruszeniu i oczyszczeniu ruda trafia do pieca topialnego, gdzie jest topiona w jednorodną magmę w wysokiej temperaturze około 1500°C, a następnie ciągnione w postaci włókien ciągłych za pomocą przędnej dyszy ze stopu platyny i rodu.
W porównaniu do Włókno szklane,włókno bazaltowe Eliminuje proces dozowania i wykorzystuje bardziej jednolity surowiec. W porównaniu ze złożonym procesem karbonizacji włókna węglowego, który wymaga organicznego prekursora, proces jego produkcji jest bardziej bezpośredni. Jednak wahania składu rudy bazaltowej mogą wpływać na stabilność włókna, co wymusza ścisłą kontrolę surowca.
Właściwości fizykochemiczne
(1) Właściwości mechaniczne: Wytrzymałość na rozciąganie włókno bazaltowe Jego wytrzymałość plasuje się pomiędzy zwykłym włóknem szklanym a włóknem węglowym, zazwyczaj w zakresie od 3000 do 4800 MPa, a moduł sprężystości wynosi około 90-110 GPa. Jest on lepszy od włókna szklanego typu E, ale niższy od włókna węglowego o wysokim module sprężystości. Jego wydłużenie przy zerwaniu wynosi około 3%, co wskazuje na pewien poziom wytrzymałości.
(2) Odporność na temperaturę: Długotrwały zakres temperatur pracy wynosi od -260°C do 700°C, a chwilowa odporność na temperaturę sięga 1000°C. Jest to lepsze rozwiązanie niż większość włókien organicznych i zwykłe włókna szklane, zbliżone do włókien ceramicznych, ale o niższym koszcie.
(3) Odporność na korozję: Jego stabilność w środowisku kwaśnym i zasadowym jest lepsza niż włókna szklanego, a w szczególności nie wykazuje prawie żadnej korozji w zakresie pH 2-11, dzięki czemu nadaje się do stosowania w trudnych warunkach, takich jak wilgoć i słona mgiełka.
(4) Inne właściwości: To ma niska przewodność cieplna (ok. ), dobrą izolację elektryczną i współczynnik absorpcji wilgoci mniejszy niż .
Porównanie obszarów zastosowań
(1) Zbrojenie konstrukcji: W porównaniu do tradycyjnych prętów zbrojeniowych ze stali, pręt zbrojeniowy z włókna bazaltowego Jest lekki i odporny na korozję, co pozwala uniknąć problemu karbonatyzacji betonu, choć jego początkowy koszt jest wyższy. W porównaniu z prętami zbrojeniowymi z włókna węglowego oferuje lepsza opłacalność.
(2) Lekkość w motoryzacji: W elementach takich jak klocki hamulcowe i osłony termiczne układu wydechowego jest on bardziej przyjazny dla środowiska niż azbest i pozwala na redukcję masy o ponad w porównaniu do materiałów metalowych.
(3) Sprzęt elektroniczny: Stosowany jako materiał wzmacniający płytki drukowane, charakteryzuje się lepszymi parametrami dielektrycznymi niż włókno szklane i pozwala uniknąć problemów z ekranowaniem sygnału.
(4) Materiały filtracyjne: Odporność na wysoką temperaturę sprawia, że jest to znaczący atut w porównaniu z filtrami z włókien chemicznych stosowanymi w filtracji spalin w wysokich temperaturach.
Ograniczenia techniczne
(1) Koszt produkcji: Obecna cena włókna bazaltowego jest około 2-3 razy wyższa niż włókna szklanego typu E, głównie ze względu na wysokie zużycie energii podczas topienia i znaczne zużycie dysz przędzalniczych. Produkcja na dużą skalę może obniżyć tę cenę do około 1,5 raza w porównaniu z włóknem szklanym.
(2) Kontrola procesu: Jednorodność stopu ma istotny wpływ na średnicę włókna, co wymaga precyzyjnej kontroli pola temperatury i prędkości ciągnienia.
(3) Głęboka adaptowalność przetwarzania: Dobór środków sprzęgających do łączenia z matrycami żywicznymi jest bardziej rygorystyczny niż w przypadku włókien szklanych i wymaga ukierunkowanej optymalizacji.
Trendy rozwoju technologicznego
(1) Technologia oczyszczania surowców: Zastosowanie metod takich jak separacja magnetyczna i flotacja w celu obniżenia zawartości żelaza w rudzie, a tym samym poprawy stabilności stopu.
(2) Ulepszanie procesu topienia: Opracowanie nowych pieców ogrzewanych elektrodami w celu zmniejszenia zużycia energii o około w porównaniu do tradycyjnych pieców opalanych gazem.
(3) Dywersyfikacja produktów: Specjalne odmiany, takie jak włókna ultracienkie (o średnicy pojedynczego włókna) ) i opracowano włókna o przekrojach niekołowych.
(4) Recykling: Włókna odpadowe można rozdrobnić i wykorzystać jako domieszki do betonu, zapewniające cyrkulację zasobów.
Wniosek
W porównaniu z innymi włóknami o wysokiej wydajności, podstawową zaletą jest włókno bazaltowe Jego zaletą jest w pełni naturalny system surowcowy i zrównoważona, kompleksowa wydajność. Chociaż jego znana wytrzymałość nie jest tak wysoka jak włókna węglowego, a jego granica temperatur jest niższa niż włókna ceramicznego, jego przyjazność dla środowiska i opłacalność sprawiają, że jest niezastąpiony w różnych sektorach przemysłu. Dzięki ciągłej optymalizacji procesu produkcyjnego, przewiduje się, że zakres jego zastosowań będzie się nadal rozszerzał.
