玄武岩は世界中で発見される火山火成岩で、歴史的にはタイルやスラブなどの建築鋳造用途やコンクリート骨材として使用されてきました。このタイプの岩は強度があり、磨耗に強く、耐熱性に優れています。それは産業および軍事用途のためにいくつかの異なる方法で研究および利用されており、第二次世界大戦後には戦時中の適用性が広範囲に研究されました。
玄武岩繊維製造に関する最初の特許は 1923 年にフランス人のポール・デーによって発行され、それ以来産業用途に応用されてきました。この強力な素材は、細い繊維を糸に紡いで強度を強化し、将来の使用に備えることができます。
玄武岩繊維糸で織られた製品など 玄武岩の袖, 排気テープ, 玄武岩ロープ, 玄武岩ウィンドウチャンネルガスケット- 非常に強力で、柔軟性があり、耐熱性があり、リサイクル可能であるため、グラスファイバーなどの同様の材料よりも好まれる、高熱用途の多用途コンポーネントとなっています。一般的な排気断熱材の用途には、乗用車やオートバイの過剰な熱を減らすためのヒートラッピングや、高温になったオーブンのドアを密閉するための熱封じ込めなどがあります。
玄武岩繊維の歴史
玄武岩繊維には、その軍事および産業への応用により多彩な歴史があり、特に冷戦時代に米国とソ連の当局が軍用装備品としての玄武岩のさまざまな用途を調査し始めたときに重要になりました。
大規模な玄武岩層は米国北西部に集中しており、ワシントン州立大学は玄武岩繊維の化学的特性と抽出プロセス、およびその適用範囲を拡大する方法をよりよく理解するための研究を実施しました。 Corning や Owens などのアメリカのガラス会社も、1970 年代に玄武岩繊維の研究を放棄して S-2 ガラスや E ガラスなどの他のガラス製品に焦点を当てるまで、玄武岩繊維に関する独立した研究と特許取得に携わっていました。
東ヨーロッパでは、モスクワ、プラハ、その他のソ連の都市のグループが第二次世界大戦後に独自の研究を実施したが、その研究はソ連国防省によって国有化され、ウクライナのキエフに集中し、そこで玄武岩の研究や軍事製品の設計、試験、製造が行われた。 。
1911 年のソ連崩壊後、研究は機密解除され、一般公開されました。たとえば、玄武岩繊維の研究は、玄武岩テープ技術の拡大に不可欠です。
玄武岩繊維はどのように作られるのですか?
玄武岩繊維はガラス繊維に似ており、同様の製造プロセスを共有しますが、最終的に玄武岩繊維の作成がガラスよりも簡単になる重要な違いがあります。
まず、原料の玄武岩を粉砕、洗浄、分離し、高熱ガス炉の溶解槽に供給します。主成分の珪砂に加えて複数の誘導体を含むガラス繊維の製造とは異なり、玄武岩繊維は単一の玄武岩材料から作られます。これにより、炉に送られる前に含まれる各材料を個別に計量する必要があるガラス繊維の製造とは異なり、材料を炉に一度に搬送するプロセスが合理化されます。ただし、玄武岩繊維生産の欠点の 1 つは、製造業者が生の玄武岩の純度と一貫性を直接制御できないことです。そのため、高品質の採石場からの調達が不可欠です。
粉砕された玄武岩は炉に入り、1500°C/2732°F の温度で液化します。透明なガラスとは異なり、不透明な玄武岩は赤外線エネルギーを透過するのではなく、吸収します。したがって、従来のガラス炉で使用されるオーバーヘッドガスバーナーでは、玄武岩混合物全体を均一に加熱することが困難になります。オーバーヘッドガスを使用する場合、均一な温度を確保するために、ガラスに比べて溶融玄武岩を長期間貯留層内に保持する必要があります。
次に、ガラスの場合と同様に、プラチナ ロジウム ブッシングによって玄武岩フィラメントが形成されます。フィラメントが冷えると、サイジング剤が塗布され、材料は速度制御された繊維延伸装置に移動され、次に巻き取り装置に移動され、そこで玄武岩繊維が将来の使用に備えて巻き取られます。
玄武岩フィラメントはガラスフィラメントよりも摩耗性が高いため、ブッシングはより頻繁に交換する必要があり、高価になります。ただし、玄武岩繊維製造用の最新のブッシングのライフサイクルは、ガラス製造で使用されるものと同様です。
繊維が製造された後、玄武岩繊維から作られた排気スリーブなどの最終製品に組み込まれます。これはこの加工された材料の最も一般的な用途ですが、別の一般的な用途は 家と囲炉裏 業界、どこ ロープ or ウィンドウチャンネルガスケット 利用されています。
玄武岩繊維の製造は、最終段階でのガラス製造よりも時間とコストがかかる場合がありますが、玄武岩排気テープおよびスリーブに使用される繊維は、極端な温度保護が必要な複合材料や用途において、耐久性、強度、寿命の点で優れています。
玄武岩繊維の利点は何ですか?
玄武岩繊維には、この素材を工業的に応用できる核となる利点がいくつかあります。
- 熱抵抗
- 耐食性と耐火性
- 低吸水
- 電気伝導防止
- UV抵抗
- 耐電磁放射性
- 耐酸性
エポキシガラス繊維と同じプロセスで作られた玄武岩繊維を比較した最近の研究では、玄武岩繊維には以下の特徴があることが判明しました。
- より高い引張弾性率
- より高い引張強度
- より高い層間せん断強度
- 40%高い比強度
- 比剛性が 20% 高い
玄武岩繊維の耐衝撃性は、ガラスやカーボンとは大きく異なります。例えば、玄武岩繊維糸は、同様の構造のガラスハイブリッド材料と比較して約 35% 高い比エネルギー吸収容量を有し、同様の織物カーボンハイブリッド材料と比較して 17% 高い容量を有することが観察されています。
玄武岩は、火山副産物としてのガラス繊維よりも玄武岩繊維の製造プロセスの方が環境的に安全であるため、作業者の安全と大気の質にも役立ちます。これにより、繊維作成プロセスで排出される温室効果ガスが削減されます。玄武岩は地球上に自然に存在する不活性で不燃性の材料でもあるため、他の強化繊維よりもリサイクル可能であり、これが自動車業界やその他の業界で考慮されている要素です。
玄武岩とガラスのどちらかを選ぶ
残念ながら、現代の進歩にもかかわらず、玄武岩繊維製品は、E ガラスなどの同様のガラス由来の競合製品よりも高価です。ただし、玄武岩スリーブなどのパフォーマンス上の利点により、コストの増加は製品のパフォーマンスへの投資に値するものになります。
E ガラスと比較した玄武岩繊維の利点には、強度、剛性、耐衝撃性、耐食性、耐水性、耐熱性が優れていることが含まれます。これらの品質により、玄武岩繊維で作られたスリーブ、排気テープ、ロープ、その他の素材は、熱保護の点で好ましい選択肢となります。
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