Analýza technológie čadičových vlákien
Suroviny a výrobný proces
Surovina pre čadičové vlákno je sopečná bazaltová hornina. Jeho Chemické Zloženie je primárne oxid kremičitý a oxid hlinitý, doplnené oxidmi železa, vápnika a ďalších. Po rozdrvení a vyčistení sa ruda privádza do taviacej pece, kde sa pri vysokej teplote okolo roztaví na homogénnu magmu. 1500 °C a potom sa ťahajú do kontinuálnych vlákien cez zvlákňovaciu trysku zo zliatiny platiny a ródia.
V porovnaní s Sklenené vlákno,čadičové vlákno Eliminuje proces dávkovania a používa jednotnejšiu surovinu. V porovnaní so zložitým procesom karbonizácie uhlíkových vlákien, ktorý vyžaduje organický prekurzor, je jeho výrobný proces priamejší. Výkyvy v zložení čadičovej rudy však môžu ovplyvniť stabilitu vlákien, čo si vyžaduje prísne skríning surovín.
Fyzikálne a chemické vlastnosti
(1) Mechanické vlastnosti: Pevnosť v ťahu čadičové vlákno sa nachádza medzi pevnosťou v pevnosti v pevnosti v rozmedzí od bežného skleneného vlákna do uhlíkového vlákna, zvyčajne v rozmedzí od 3000 do 4800 MPa, s modulom pružnosti približne 90 – 110 GPa. Je to lepšie ako pri sklenenom vlákne E, ale nižšie ako pri vysokomodulovom uhlíkovom vlákne. Jeho predĺženie pri pretrhnutí je približne 3 %, čo naznačuje určitú úroveň húževnatosti.
(2) Teplotná odolnosť: Dlhodobý prevádzkový teplotný rozsah je -260 °C až 700 °C s okamžitou teplotnou odolnosťou až do 1000 °C. To je lepšie ako väčšina organických vlákien a bežných sklenených vlákien, blíži sa keramickým vláknam, ale za nižšiu cenu.
(3) Odolnosť proti korózii: Jeho stabilita v kyslom a alkalickom prostredí je lepšia ako u sklenených vlákien, najmä v rozsahu pH 2 – 11 takmer nepodlieha korózii, vďaka čomu je vhodný do náročných prostredí, ako sú vlhké podmienky a soľná hmla.
(4) Ďalšie nehnuteľnosti: Má nízka tepelná vodivosť (cca. ), dobrý elektrický izolačný výkon a miera absorpcie vlhkosti menšia ako .
Porovnanie oblastí použitia
(1) Výstuž konštrukcie: V porovnaní s tradičnou oceľovou výstužou, výstuž z čadičových vlákien je ľahký a odolný voči korózii, čo zabraňuje problému s karbonizáciou betónu, hoci jeho počiatočné náklady sú vyššie. V porovnaní s uhlíkovou výstužou ponúka lepšia nákladová efektívnosť.
(2) Odľahčenie automobilového priemyslu: V komponentoch, ako sú brzdové doštičky a tepelné štíty výfuku, je ekologickejší ako azbest a dosahuje zníženie hmotnosti o viac ako v porovnaní s kovovými materiálmi.
(3) Elektronické zariadenia: Používa sa ako výstužný materiál pre dosky plošných spojov, jeho dielektrické vlastnosti sú lepšie ako u sklenených vlákien a zabraňujú problémom s tienením signálu.
(4) Filtračné materiály: Jeho odolnosť voči vysokým teplotám mu dáva oproti filtrom z chemických vlákien významnú výhodu v oblasti vysokoteplotnej filtrácie spalín.
Technické obmedzenia
(1) Výrobné náklady: Súčasná cena čadičového vlákna je približne 2 až 3-krát vyššia ako cena vlákna zo skleneného vlákna, najmä kvôli vysokej spotrebe energie pri tavení a značnému opotrebovaniu zvlákňovacej trysky. Vo veľkovýrobe sa táto cena môže znížiť na približne 1,5-krát v porovnaní so skleneným vláknom.
(2) Riadenie procesu: Rovnomernosť taveniny významne ovplyvňuje priemer vlákien, čo si vyžaduje presnú reguláciu teplotného poľa a rýchlosti ťahania.
(3) Prispôsobivosť hlbokému spracovaniu: Výber spojovacích činidiel na spájanie so živicovými matricami je prísnejší ako pre sklenené vlákna a vyžaduje si cielenú optimalizáciu.
Trendy technologického rozvoja
(1) Technológia čistenia surovín: Použitie metód, ako je magnetická separácia a flotácia, na zníženie obsahu železa v rude, čím sa zlepšuje stabilita taveniny.
(2) Zlepšenie procesu tavenia: Vývoj nových pecí s elektródovým ohrevom na zníženie spotreby energie približne o v porovnaní s tradičnými plynovými pecami.
(3) Diverzifikácia produktov: Špeciálne odrody ako ultrajemné vlákna (s jedným priemerom vlákna ) a boli vyvinuté vlákna s nekruhovými prierezmi.
(4) Recyklácia: Odpadové vlákna sa dajú rozdrviť a použiť ako prísady do betónu, čím sa dosiahne cirkulácia zdrojov.
Záver
V porovnaní s inými vysokovýkonnými vláknami je hlavnou výhodou čadičové vlákno spočíva v jeho čisto prírodnom surovom systéme a vyváženom komplexnom výkone. Hoci jeho známa pevnosť nie je taká vysoká ako u uhlíkových vlákien a jeho teplotný limit je nižší ako u keramických vlákien, jeho ekologickosť a nákladová efektívnosť ho robia nenahraditeľným v rôznych priemyselných odvetviach. S neustálou optimalizáciou výrobného procesu sa očakáva, že jeho rozsah použitia sa bude ďalej rozširovať.
