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1、玄武巖纖維和玻璃纖維的比較玄武巖纖維和玻璃纖維的比較????在全球的大部分國(guó)家中都可以找到堅(jiān)硬而致密的火山巖。玄武巖作為一種火成巖，它是從熔融狀態(tài)下演變而成。玄武巖通過澆鑄工藝制成瓦及板用于建筑市場(chǎng)已有多年歷史。此外，在工業(yè)用途方面澆鑄的玄武巖鋼管內(nèi)襯也有很高的耐磨性。玄武巖在粉碎狀態(tài)下還可以用作混凝土的集料。????后來(lái)，采用天然耐火玄武巖擠出的連續(xù)纖維，在幾乎所有的用途方面都可以用來(lái)替代石棉纖維。近十年，玄武巖纖維已成為增強(qiáng)復(fù)合材料的競(jìng)爭(zhēng)性材料。這一姍姍來(lái)遲的產(chǎn)品的支持者聲稱他們產(chǎn)品的性能與S-2玻璃相似，
2、其價(jià)格則介于S-2玻璃和E玻璃之間，甚至有可能成為碳纖維的較為便宜的替代品。????法國(guó)的Paul?Dhe是第一個(gè)有從玄武巖擠出纖維的想法的人。他在1923年申請(qǐng)了一項(xiàng)美國(guó)專利。大約在1960年，美國(guó)和前蘇聯(lián)都開始研究玄武巖的用途，尤其是在軍事硬件如火箭上的用途。????在美國(guó)西北部，集中了大量的玄武巖層。華盛頓州立大學(xué)的R.V.Subramanian對(duì)玄武巖的代學(xué)成份、擠出條件和玄武巖纖維的理化特性進(jìn)行了研究。歐文斯科寧(OC)公司和其他幾家玻璃公司都進(jìn)行了一些獨(dú)立研究項(xiàng)目,并取得了一些美國(guó)專利。大約在197
3、0年前后,美國(guó)玻璃公司放棄了玄武巖纖維的研究,將戰(zhàn)略重心定于其核心產(chǎn)品,研發(fā)出了包括OC公司的S-2玻纖在內(nèi)的許多更好的玻璃纖維。與此同時(shí),東歐方面的研究工作仍在繼續(xù),自上世紀(jì)50年代在莫斯科、布拉格和其他地區(qū)從事這方面研究工作的獨(dú)立機(jī)構(gòu)被前蘇聯(lián)國(guó)防部收歸國(guó)有,集中于前蘇聯(lián)烏克蘭的基輔附近的研究院和工廠進(jìn)行研制。1991年蘇聯(lián)解體后，蘇聯(lián)的研究成果被解密，開始用于民用產(chǎn)品。????今天，玄武巖纖維的研究、生產(chǎn)和大部分市場(chǎng)化的努力都是基于那些曾與蘇維埃集團(tuán)結(jié)盟的國(guó)家的研究成果。目前生產(chǎn)和銷售玄武巖的公司有：Kam
4、enny?Vek公司（俄羅斯）、Technobasalt公司（烏克蘭）、橫店集團(tuán)上海俄金玄武巖纖維有限公司（簡(jiǎn)稱GBF）和玻璃鋼及纖維研究院（烏克蘭）。????Basaltex公司是比利時(shí)Masureel?Holding公司的子公司，它和美國(guó)Sudaglass?Fiber?Technology公司分別向歐洲和北美市場(chǎng)提供織造和非織造玄武巖纖維增強(qiáng)材料。????玄武巖纖維是采用在許多方面類似于玻纖拉絲的連續(xù)方法制造而成。首先需要將開采出的玄武巖進(jìn)行粉碎處理和洗滌，然后裝入與投料機(jī)相連的料倉(cāng)內(nèi)，由投料機(jī)將原料投入到
5、用天然氣加熱的窯爐的熔化部。實(shí)際上這一過程比生產(chǎn)玻璃纖維要簡(jiǎn)單，因?yàn)樾鋷r的成份更不復(fù)雜。一般玻璃成份中除50%?SiO2外，其他成份還包括氧化硼、氧化鋁和/或其他幾種材料。這些材料在進(jìn)入窯爐之前必須分別投入稱量系統(tǒng)。不同于玻璃，玄武巖纖維不含第二種原料。生產(chǎn)過程只需要一條單獨(dú)的投料線將粉碎的玄武巖送入熔窯。換言之，玄武巖纖維制造商對(duì)玄武巖原料的純度和穩(wěn)定性的直接控制工作更少。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狀固體，而玄武巖具有晶體結(jié)構(gòu)。玄武巖含有三種硅酸鹽礦物質(zhì)：斜長(zhǎng)石、輝石和橄欖石。斜長(zhǎng)
6、石為一些由硅酸鈉和硅酸鈣組成的三晶長(zhǎng)石。輝石為含有鎂、鐵、鈣三種金屬氧化物中任意兩種氧化物的晶體硅酸鹽。橄欖石是含有硅酸鎂和硅酸鐵的硅酸鹽。這種成份變異意味著構(gòu)成玄武巖的礦物水平和化學(xué)組成可以因地域關(guān)系存在很大差別。甚至于巖漿在接近地表時(shí)的冷卻速率也會(huì)影響到晶體結(jié)構(gòu)。Basaltex公司負(fù)責(zé)研發(fā)的人士指出，盡管能夠從世界各地的礦井或露天進(jìn)行開采，實(shí)際上全球只有幾十個(gè)地區(qū)的玄武巖經(jīng)過分析適合于制造連續(xù)細(xì)纖維。Technobasalt公司負(fù)責(zé)銷售的人士認(rèn)為，烏克蘭地區(qū)的玄武巖成份非常適合于制造連續(xù)細(xì)纖維。Kamen
7、ny?Vek公司所用的玄武巖原料都取自烏克蘭西部。該公司在俄羅斯有一座備用礦，其玄武巖化學(xué)成份雖然接近主要原料開采源，公司仍然傾向于使用同一來(lái)源開采的原料。????將粉碎后的玄武巖送入窯爐后，在1500℃的溫度下形成液態(tài)（玻璃熔點(diǎn)為1400～1600℃）。與透明的玻璃不同，不透明的玄武巖不傳輸紅外能量只是吸收能量。因此很難利用普通玻璃窯上部的氣體燃燒器對(duì)整個(gè)玄武巖混料進(jìn)行均勻加熱。在上部氣體燃燒器的作用下，熔化的玄武巖必須置于池內(nèi)若干小時(shí)，確保均勻的溫度分布。為了對(duì)原料進(jìn)行均勻加熱，生產(chǎn)廠商采用了多種方法，包括
8、在池內(nèi)放置電極。比起使用電加熱，Technobasalt公司更傾向使用燃?xì)饧訜?，這是出于對(duì)質(zhì)量的考慮，盡管這樣做增加了制造成本。該公司采用了兩步加熱法，在分開的區(qū)段分別安裝了加熱控制系統(tǒng)。他們認(rèn)為只有在窯爐出料區(qū)靠近拉絲漏板的位置需要安裝很精確的溫度控制系統(tǒng)，在初始加熱區(qū)可以使用相對(duì)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)。????和玻璃纖維一樣，玄武巖纖維也是用鉑銠合金漏板拉制而成。在纖維冷卻時(shí)涂覆浸潤(rùn)劑，纖
