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制造连续玄武岩纤维的新途径
作者：佚名 转贴自：http://www.chinagbf.com/news_news1.asp?id=241 点击数：108
比利时Isomatex公司连续两年在JEC复合材料展览会上展出其开发的以玄武岩为主的火山岩纤维。这种纤维的商名为FILAVA~，据称是一种优化的解决方案，可以大大提高连续玄武岩纤维的性能。由于这种火山岩纤维的更优特性(强度、弹性模量、使用温度范围和耐久性)，它蕴含着在多种用途中用来代替R／S高强玻璃纤维、钢纤维、芳纶和高强度碳纤维，而且有获得更好成本效益的潜力。最近该公司介绍了研发这种纤维的背景和过程。
连续玄武岩纤维是很好的增强材料，但市场尚不理想现今， 增强纤维的性能如模量、韧性、伸长率 热稳定性等对纤维的用途开发都起到支配作用。还有其他一些性能，如浸润剂的粘附量，新生态单丝的表面状态、规则性和均匀性都是决定纱线质量的关键参数。由玄武岩配合料制得的连续纤维具有很高的刚度和优良的耐化学性，其长期使用温度高达700℃ ，在很多用途中都比玻璃纤维、钢纤维、聚丙烯纤维及其他一些纤维优越。然而，迄今连续玄武岩纤维尚未在纤维增强材料市场中获得突破。这主要是由于早期的制造厂商采用的工艺技术所致。他们所用原料的化学组成变异很大，这就导致最终熔制产品的质量和性能不稳定和不可预测。连续玄武岩纤维在增强材料市场中未达到应有地位，主要与E玻璃纤维的广泛应用有关。E玻璃纤维的制造过程顺利有序，可以掌控，即使其物理性能不能满足先进复合材料工业日益增高的要求时也获得应用。
Isomatex-'公司的技术途径
lsomatex公司认识到连续玄武岩纤维的制造是一个非常复杂而昂贵的过程。它需要稳定和谨慎的操作、原料化学成分的极其稳定和有效熔化以及精确的温度控制。这种复杂性主要归因于玄武岩本身的铁含量质量分数高，而且各种铁(尤其是氧化亚铁FeO和三氧化二铁Fe，O )的质量分数随采矿条件而异。氧化铁质量分数高导致在熔体顶层形成晶壳，以致延长均化时间，降低粘度，使析晶温度更接近熔点。高铁质量分数还会引起熔体迅速硬化，影响纤维的正确成形(例如纤维直径波动太大)。由于不均匀的熔体在纤维成形区的液压、温度和粘度不稳定，故会影响它通过漏板的流动。其结果，在拉丝时会产生更多的断头。二价铁的存在还使熔体对生产设备产业很大的侵蚀性，并对最终产品的力学性能产生不利影响，降低弹性。因此，Isomatex公司的主要目标是研发一种能够监控和中和铁的制造工艺，以消除所有这些缺点。在按照这种工艺拉制出第一批产品之后，该公司将样品提交给比利时根特大学纺织品系进行品质鉴定。测试内容包括纤维的各种主要性能，测试按照欧洲和美国的标准进行。
Isomatex公司把自己定位于高价值产品的小规模生产厂商，致力于新技术途径的研发。它把市场上可购得的设备与自己的技术诀窍结合起来，研发了一种优化的配合料(最适合的配合料)。该配合料以玄武岩为主要成分，配以其他成分加以改善。配料在全自动化的配料车间中进行，配合料中的原料选择非常精确，同时采用数字控制系统，使配合料的更换可在几分钟内迅速完成。
配合料的熔化是很复杂的过程，它包含不同原料之间的几种化学反应和物理过程。Isomatex公司采用感应电熔炉来熔化配合料。原料在高温下结合，完全熔化，熔体非常均匀，这正是决定产品质量的主要因素之一。采用这种不同寻常的熔化技术还可以大大提高能源效率，保证温度均匀，减少熔体损失，即使在这种以玄武岩为主要成分的配合料的熔化温度大大高于传统碱土铝硅酸盐玻璃的熔化温度的情况下也能达到如此效果。
利用浸润剂来调节产品性能，适应不同用途在纤维成形时选择正确的浸润剂， 对提高纤维的性能起到决定性的作用。因此，Isomatex公司与高度专业化的欧洲研究中心紧密合作，持续研讨纤维增强纤维与基体树脂之间的关系。该公司建立了紧密的合作网络，用以与各类专业人员如机械工程师、化学家、纺织工程师等交流经验，以期推出能够满足各种用途特定要求的合适材料。典型用途包括必须限制振动和噪声的汽车车辆、要求提高强度和刚度的飞机构件和需要使用改性浸润剂的混凝土结构(这种浸润剂略微粘滞但能被树脂迅速而良好地浸渍)。对任何非传统的用途，Isomatex公司借助试验和分析来研发和优化产品，其目标是向用户提供更好的服务，成为高性能材料市场中的可靠伙伴。 |