فیبر بازالت (BF) نوع جدیدی از مواد معدنی، سازگار با محیط زیست و با کارایی بالا است. رنگ آن به طور کلی قهوه ای و تا حدودی طلایی است. از SiO2، Al2O3، CaO، FeO و سایر اکسیدها و همچنین مقدار کمی ناخالصی تشکیل شده است. هر یک از اجزای فیبر خواص خاص خود را دارد. فیبر پیوسته بازالت، به عنوان یک ماده تقویت کننده، نه تنها دارای پایداری خوب، خواص مکانیکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی است، بلکه دارای مزایای عایق خوب، خواص عایق حرارتی و صوتی عالی و خواص انتقال موج خوب است.
از آنجایی که خود سنگ بازالت خواص بسیار خوبی به الیاف بازالت می دهد، خود الیاف بازالت دارای دوام بالا و خواص مکانیکی عالی است. این مزایا در هر دو زمینه نظامی و غیرنظامی بسیار کاربردی است.
در حال حاضر از پارچه نسوز بافته شده از ریسندگی الیاف بازالت در تولیدلباس محافظ ضد شعله و عایقو پتوهای اطفای حریق. محصولات عمدتا در حفاظت از آتش، متالورژی، صنایع نظامی و سایر صنایع استفاده می شود. یک بازار بالقوه برای الیاف بازالت به عنوان جایگزینی برای الیاف شیشه است. که درزمینه مقاوم سازی ساختمانعملکرد الیاف بازالت نزدیک به فیبر کربن است، اما قیمت آن چندین برابر یا حتی ده ها برابر کمتر از فیبر کربن است. در مهندسی عمران داخلی، می تواند تا حدی جایگزین فیبر کربن گران قیمت برای تقویت سازه شود و هزینه پروژه های تقویت سازه در چین را کاهش دهد. وابستگی به فیبر کربن به لحاظمواد کامپوزیتمی توان آن را با رزین های مختلف ترکیب کرد و مواد کامپوزیتی را تشکیل داد که می توان از آنها به عنوان مصالح ساختاری استفاده کرد، مانندپره های توربین بادی، ساختار بدنه خودرو، لوله ها و مخازن ذخیره سازی مقاوم در برابر خوردگی و فشار، و مواد پایه مدار چاپی.
1.
بازالت مورد استفاده در زمینه حفاظت و عایق در برابر آتش به طور گسترده در چین توزیع می شود و ارزان است. هزینه تولید الیاف آن کم است. دارای مزایای جامع آشکار نسبت به فیبر شیمیایی، الیاف شیشه، فیبر کربن و غیره است و پتانسیل جایگزینی زیادی دارد. این یک محصول با تکنولوژی بالا و جدید با ارزش افزوده بالا است.
در سال های اخیر مواد نسوز و عایق حرارتی سبز رنگ به تدریج توجه مردم را به خود جلب کرده است. به عنوان یک ماده سبز، الیاف بازالت به اولین انتخاب برای جلوگیری از آتش سوزی و عایق حرارت تبدیل شده است. دارای ویژگی های وزن سبک، جلوگیری از آتش سوزی، عایق حرارتی و ظاهر زیبا می باشد. کامپوزیت الیاف بازالت مواد نسوز و عایق حرارت متشکل از یک لایه پارچه الیاف بازالت، یک لایه لاستیکی مقاوم در برابر درجه حرارت بالا، یک لایه فیلم الیاف پلی استر، یک لایه بازتابنده آلومینیومی رسوبشده با بخار، و یک ویسکوز مقاوم در برابر شعله و بازوفیل مخلوط شده است. لایه پارچه ای مقاوم در برابر شعله، عایق حرارت و مقاومت در برابر درجه حرارت بالا است. عملکرد، در محیط با دمای بالا، می تواند بخشی از گرما را جذب کند، اثر عایق حرارتی بهتری داشته باشد و نسوزد. می تواند نقش حفاظتی بهتری داشته باشد و در حفاظت از آتش، صنایع پتروشیمی، نظامی و متالورژی و سایر زمینه ها کاربرد دارد.
به گفته Qi Fengjie، استاد دانشکده مواد پلیمری دانشگاه نورث ایسترن، پارچه مقاوم در برابر آتش ساخته شده از الیاف بازالت دارای مقاومت دمایی بالا و عایق حرارتی خوبی است. مقاومت دما می تواند تا 650 درجه باشد و شاخص محدود کننده اکسیژن بیشتر از 68 است که بسیار بهتر از الیاف آلی مانند آرامید است. مخصوصاً برای تهیه پرده آتش نشانی صنعتی مناسب است. پارچه نسوز الیاف بازالت تحت تأثیر شعله در 1000 درجه تغییر شکل نمی دهد و نمی ترکد و زمان مقاومت در برابر آتش را می توان بیش از 1 ساعت حفظ کرد. همچنین می تواند نقش محافظتی در محیط های دارای رطوبت، بخار، دود و گازهای شیمیایی داشته باشد. علاوه بر این، اگر الیاف بازالت با الیاف دیگر ترکیب شود، می توان آن را به پارچه های مقاوم در برابر شعله با استاندارد بالاتر تبدیل کرد که در هنگام استفاده در تجهیزات مربوط به نیروهای ویژه مزایای آشکاری دارند.
با قضاوت از کاربرد بازار فعلی، الیاف کولار، نومکس و تفلون DuPont به عنوان مواد اولیه ترجیحی برای پارچه های ضد حریق در خارج از کشور استفاده شده است. اگرچه سه ماده اولیه فوق دارای خواص مقاومت در برابر دماهای بالا و واکنش های شیمیایی هستند، اما در برابر دمای بالای 370 درجه مقاوم نیستند. کربن شدن و تجزیه رخ خواهد داد. پارچه نسوز الیاف بازالت از نخ ریسیده شده الیاف بازالت پیوسته 7μm ~ 9μm GBF بافته شده است و با روکش غیر سمی مقاوم در برابر درجه حرارت بالا درمان شده است. ذوب نمی شود، چکه نمی کند و گرما جمع نمی شود و سمی نخواهد بود. اگزوز گاز می تواند به طور کامل جایگزین قدرتمندی برای کولار شود،
نومکس، تفلون و سایر پارچه های فیبر مقاوم در برابر آتش. شکل گیری و کنترل الیاف بازالت در طول فرآیند تولید دشوار است، که توسعه منسوجات صنعتی الیاف بازالت را در برخی زمینه ها محدود می کند.
در حال حاضر تنها چند کشور در جهان مانند روسیه، اوکراین و چین به این فناوری تولید تسلط دارند. کل تولید در جهان کمتر از 3500 تن است.پس از اکتشاف و تمرین سخت، شرکت های چینی بر مشکلات فنی تولید الیاف بازالت غلبه کرده و تولید انبوه را آغاز کرده اند. تولید یک مقیاس بازار مشخص را تشکیل می دهد.
2
فیبر بازالت مورد استفاده در زمینه خودرو نه تنها دارای استحکام بالا، پایداری حرارتی خوب است، آسیب رساندن به زوج آسان نیست، دارای سایش کم و ضریب اصطکاک پایدار است، بلکه مقرون به صرفه است. استفاده از الیاف بازالت در مواد تقویت کننده اصطکاکی نه تنها می تواند باعث افزایش طول عمر مواد اصطکاکی خودرو و افزایش دمای استفاده از مواد اصطکاکی شود، بلکه عوامل نامطلوب مختلف مواد اصطکاکی فعلی را حل کرده و به حل پدیده فروپاشی حرارتی که در خودروهای سنتی رخ می دهد کمک می کند. ترمزها در نتیجه وقوع حوادث رانندگی را کاهش می دهد.
بدنه از الیاف بازالت
شرکت اسپانیایی GALFER با موفقیت لنت های ترمز موتورسیکلت سری 1052 تولید شده با الیاف بازالت را به عنوان الیاف اصلی تقویت کرده است. سازه های مقاوم در برابر دمای بالا ساخته شده از الیاف بازالت به عنوان مواد تقویت کننده اصطکاک برای ترمزهای خودرو، کلاچ و غیره استفاده می شود که نه تنها به توسعه سریع خودروها کمک می کند، بلکه به بهبود عملکرد ایمنی خودروها نیز کمک می کند. توسعه آن چشم انداز بازار گسترده ای دارد.
همانطور که از جدول بالا مشاهده می شود، چگالی مواد الیاف بازالت متوسط است، استحکام کششی آن معادل الیاف شیشه است و مقاومت سایشی مواد اصطکاکی تقویت شده با الیاف بازالت بیشتر از الیاف آزبست، الیاف فولادی و الیاف شیشه است. . از طریق آزمایش عملکرد لنت های ترمز تقویت شده با الیاف خرد شده با بازالت، اعتقاد بر این است که ویژگی های ضریب اصطکاک در دمای بالا، پوسیدگی حرارتی کوچک و صدای ترمز کم را دارد و به عنوان ماده تقویت کننده اصلی مواد اصطکاکی مناسب است.
مواد فیلتر خودرو فیبر بازالت می توانند ذرات جامد را در اگزوز خودرو در شرایط دمای بالا فیلتر و جدا کنند و آلودگی شهری ناشی از اگزوز خودرو را کاهش دهند. علاوه بر این، مواد فیلتر آن این مزیت را دارند که در شرایط دمای بالا برای مدت طولانی مورد استفاده قرار می گیرند و عملکرد پایدار را حفظ می کنند. پارچه فیلتر ساخته شده از الیاف بازالت پیوسته در روسیه و اوکراین تنها 12 درصد از الیاف بازالت پیوسته را در دمای بالای 900 درجه از دست می دهد. استفاده از مواد فیلتر خودرو با الیاف بازالت الزامات حفاظت از محیط زیست را در قرن جدید برآورده می کند و همچنین برای برآورده ساختن وسایل نقلیه با کارایی بالا توسط مردم مفید است.
در مقایسه با الیاف شیشه که به طور گسترده در مواد داخلی استفاده می شود، جذب صدا و مقاومت حرارتی الیاف بازالت بسیار بیشتر از الیاف E-glass است.
استفاده از مواد فیبر بازالتی عایق حرارت و جاذب صدا در خودروها به بهبود عملکرد عایق صدا بین خودرو و دنیای خارج و کاهش نویز تولید شده توسط قطعات خودرو کمک می کند. ژاپن الیاف بازالت را به عنوان بهترین ماده برای توسعه صدا خفه کن خودرو انتخاب کرده است. تقاضای سالانه مواد فیبر عایق صوتی و حرارتی خودرو بیش از 100،{3}} تن است، بنابراین الیاف بازالت پتانسیل توسعه بازار زیادی در این زمینه دارد. .
3.
بتن مسلح با الیاف بازالت که در زمینه مهندسی ساختمان استفاده می شود، یک ماده مرکب بتن جدید است که از اختلاط الیاف پیوسته بازالت یا الیاف ناپیوسته در بتن به مقدار معقول و به شیوه ای مناسب تشکیل می شود. مزایای مقاومت فشاری بالا بتن را حفظ می کند و خواص کششی، مقاوم در برابر سایش و ضربه را افزایش می دهد، در تقویت، سخت شدن و افزایش عمر مفید در پروژه های بتنی نقش دارد. الیاف بازالت یک الیاف سیلیکات معمولی با سازگاری طبیعی است. در صورت مخلوط شدن با بتن سیمانی و ملات به راحتی پراکنده می شود. حجم بتن الیاف بازالت تازه مخلوط شده پایدار بوده و کارایی خوبی دارد.
در مقایسه با بتن معمولی، بتن الیافی بازالتی همچنین دارای مقاومت دمایی، مقاومت در برابر انقباض و مقاومت در برابر خوردگی است که برای بهبود دوام پروژههای بتنی و گسترش دامنه استفاده از بتن مفید است. ترکیب صحیح الیاف بازالت در بتن می تواند مقاومت بتن در برابر ضربه را بهبود بخشد، شکنندگی آن را کاهش دهد و خواص مکانیکی بتن را بهبود بخشد.
مواد اولیه برای تولید الیاف بازالت از سنگ های اکستروژن طبیعی آتشفشانی به دست می آید.. مواد اولیه تقریباً فاقد مواد مضر برای سلامت انسان هستند و همین امر باعث می شود که بتن الیافی بازالت در زمینه مهندسی ساختمان در صرفه جویی در منابع و سبز بودن و سازگاری با محیط زیست قابل توجه باشد.
4
توصیه می شود که الیاف بازالت دارای خواص حفاظت حرارتی و خواص مکانیکی عالی باشد. با این حال، داده های مختلف همچنین نشان می دهد که بزرگترین عیب الیاف بازالت این است که چگالی آن کمی بیشتر از سایر الیاف است. بنابراین در کاربرد بازالت باید قابلیت های تحقیق و توسعه و سطح فناوری تولید الیاف بازالت به طور کامل تقویت شود و پارامترهای فرآیند در طراحی سازمان و ساختار پارچه به طور منطقی انتخاب شوند تا از بار اضافی بر روی کارگران یا استفاده کنندگان به دلیل جلوگیری از بارگذاری اضافی جلوگیری شود. وزن بیش از حد منسوجات بار کار، بنابراین اعمال پارچه بازالتی با خواص حفاظتی حرارتی خوب در زمینه حفاظت در برابر شعله نیز باعث می شود تا بهترین استفاده از مواد و دو برابر شدن نتیجه با نصف تلاش صورت گیرد.
الیاف مقاوم در برابر شعله با کارایی بالا به طور گسترده در صنایع با تکنولوژی بالا، فناوری های پیشرفته و زمینه های تجهیزات ویژه استفاده می شود. با این حال، آنها به ندرت در زمینه های صنعتی و عمرانی که تقاضای بازار زیاد است استفاده می شود. دلیل اصلی این است که آنها دارای تنوع کمتر، قیمت بالاتر و ویژگی های پوشیدن ضعیف هستند. تفاوت. شاخص محدود کننده اکسیژن الیاف بازالت بسیار بالا است و یک الیاف معدنی است. در هنگام سوختن گازهای مضر منتشر نمی کند. با این حال، قیمت آن بالا و عملکرد پوشیدن آن ضعیف است. می توان آن را با الیاف دیگر ترکیب کرد تا پارچه ترکیبی نه تنها بسیار مقاوم در برابر شعله باشد بلکه بادوام نیز باشد. کاهش یا حتی حذف انتشار گازهای مضر در واکنش های احتراق. به عنوان مثال، با ترکیب ضد اشتعال الیاف بازالت با راحتی، جذب رطوبت و قابلیت تنفس پنبه و ترکیب آن به نسبت معین، می توان اطمینان حاصل کرد که پارچه دارای ضد اشتعال خوب است و نه تنها راحتی و محیط را بهبود می بخشد. محافظت از محصول، بلکه عملکرد پوشیدن محصول را نیز بهبود می بخشد.
به عنوان یک نوع جدید از الیاف با کارایی بالا، الیاف بازالت دارای مزایای عملکرد، مزایای فنی و مزایای هزینه است. در حال حاضر، سطح تحقیق و توسعه الیاف بازالت در کشور من هنوز از کشورهای توسعه یافته عقب است. چگونگی تبدیل کامل سه مزیت عمده الیاف بازالت نیازمند بهبود و بهینه سازی بیشتر عملکرد و فناوری تولید الیاف بازالت است. در عین حال، تقویت فناوری اصلاح سطح منسوجات صنعتی برای بهبود خواص مکانیکی و خواص ضد پیری محیطی، توسعه محصولات جدید رقابتی و متمایز، گسترش دامنه کاربردها و افزایش ارتقاء بازار، به طوری که می توان از الیاف بازالت استفاده کرد. سریعتر استفاده بهتر از مزایای آن و ترویج ارتقاء محصولات در زمینه های مرتبط.
