玄武巖纖維與玻璃纖維的比較

【中玻網(wǎng)】玄武巖是一種在全世界大多數(shù)國家中都能夠找到的火山巖。在很長時(shí)間內(nèi)，玄武巖被用于澆鑄工藝，制作建筑用的磚和板。在工業(yè)用途中，用作鋼管內(nèi)襯的澆鑄玄武巖顯示了較好的耐磨性。另外，玄武巖被磨碎之后，還可用作混凝土的集料。
　　玄武巖纖維采用與玻璃纖維相似的連續(xù)工藝制造。首先將玄武巖石破碎，經(jīng)洗清后投人熔窯。此步工序比玻璃纖維簡單，因?yàn)樾鋷r纖維的組成不如玻璃纖維復(fù)雜。玻璃一般由50%的硅砂與硼、鋁氧化物等幾種其他礦物制成。這些原料必須在進(jìn)人熔窯之前分別稱量配料。與玻璃不一樣，玄武巖纖維沒有其他原料，只需單一投料。另一方面，對玄武巖原料純度和穩(wěn)定性的直接控制也少。雖然玄武巖和玻璃都是硅酸鹽，但熔融玻璃冷卻后形成非晶態(tài)固體，而玄武巖則具有晶體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)隨各地理區(qū)域熔巖流動(dòng)的具體條件而異。
　　經(jīng)破碎的玄武巖進(jìn)人熔窯后在1500℃下熔化。與透明的玻璃不同，不透明的玄武巖不是傳輸而是吸收紅外能。因此，使用傳統(tǒng)玻璃熔窯那樣的上方燃燒器來均勻加熱玄武巖原料就更困難。使用上方燃燒器，玄武巖熔體就必須在貯液槽內(nèi)停留較長時(shí)間(幾個(gè)小時(shí))來達(dá)到均勻溫度。因此，玄武巖纖維廠商采用了幾種方法來促進(jìn)均勻加熱，包括浸沒式電較。一家公司的銷售經(jīng)理稱，因質(zhì)量原因，他們公司寧愿用氣熔而不是用電熔，盡管氣熔成本高。較后，該公司采取了兩較加熱方案，分區(qū)采用不同的加熱系統(tǒng)。因?yàn)椋挥辛系啦糠植判枰呔鹊臏囟瓤刂�，故在前段加熱區(qū)可使用更簡單的控制系統(tǒng)。與玻璃纖維一樣，玄武巖纖維用鉑鍺漏板成形。纖維冷卻時(shí)施加浸潤劑，然后被拉絲機(jī)卷繞。
　　由于玄武巖纖維的磨損力比玻璃纖維更強(qiáng)，昂貴的漏板需要頻繁的重新加工。漏板磨損時(shí)，圓形漏孔受到不均勻的磨損，對工藝控制造成影響。如果不及時(shí)維修，非圓形的漏孔就會(huì)形成直徑不一的單絲，使生產(chǎn)的無捻粗紗斷裂強(qiáng)度不可預(yù)測。玻璃纖維漏板的使用壽命一般在6個(gè)月以上，而玄武巖纖維漏板只能使用3~5個(gè)月。有公司稱其工藝控制已將漏板壽命延長到6個(gè)月。
　　上述差別使玄武巖纖維的總生產(chǎn)成本超過E玻璃纖維，但玄武巖纖維的產(chǎn)品在復(fù)合材料中的性能明顯超過E玻璃纖維。在短切原絲氈、無捻粗紗和單向布這些產(chǎn)品中，玄武巖纖維顯示了比E玻璃纖維更高的斷裂強(qiáng)度和楊氏模量。比利時(shí)Leaven大學(xué)復(fù)合材料系的Verpoest教授進(jìn)行了一項(xiàng)對比研究。他用環(huán)氧樹脂浸漬E玻璃和玄武巖無捻粗紗，制成單向預(yù)浸料，然后壓成層壓板。從板切下135mmxl5mm的試樣并測量其厚度，然后進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)(ISO178)和ILSS試驗(yàn)(IS014130)，測試其強(qiáng)度和剛度。Verpoest報(bào)告每一試樣的纖維體積分?jǐn)?shù)均為40%,但測得玄武巖纖維試樣的強(qiáng)度比E玻璃纖維試樣高13.7%，剛度高17.5%，盡管玄武巖試樣比E玻璃試樣重3.6%。
　　此外，玄武巖纖維天然預(yù)防光線直射和高能量的電磁輻射，在低溫下能夠保持性能，并具有更好的耐酸性。另有資料顯示，在工人安全性和空氣質(zhì)量方面玄武巖纖維也很。有關(guān)人士指出，由于玄武巖是火山活動(dòng)的產(chǎn)物，其成纖過程比玻璃纖維更為環(huán)保。纖維加工過程中可能釋放的“溫室”氣體已在數(shù)百年前巖漿噴發(fā)過程中排放。再者，玄武巖高標(biāo)準(zhǔn)惰性，與空氣和水均無害性反應(yīng)，而且不燃燒，防爆開。