玄武岩是一種遍布全球的火山火成岩，歷史上曾被用於建築澆築，例如製作瓷磚和板材，以及作為混凝土骨料。這種岩石強度高、耐磨損、耐熱性佳。玄武岩已被研究並應用於多種工業和軍事領域，尤其是在二戰後，其在戰爭中的應用價值得到了廣泛的研究。
玄武岩纖維製造的首個專利於1923年由法國人保羅·德赫（Paul Dhé）獲得，此後一直應用於工業領域。這種高強度材料可以加工成細纖維，再紡成紗線，從而增強強度並為未來的用途做好準備。
由玄武岩纖維紗線編織而成的產品——例如玄武岩套管、排氣膠帶、玄武岩繩和玄武岩窗槽密封條——非常堅固、柔韌、耐熱且可回收利用，使其成為高溫應用領域的理想部件，通常優於玻璃纖維等類似材料。常見的排氣隔熱用途包括：用於隔熱包裹以減少乘用車和摩托車的過熱，以及用於密封烤箱門以隔熱。
玄武岩纖維的歷史
玄武岩纖維因其在軍事和工業領域的應用而擁有豐富多彩的歷史，這在冷戰時期尤其重要，當時美國和蘇聯官員都開始研究玄武岩在軍事裝備中的不同用途。
美國西北部地區蘊藏著豐富的玄武岩礦藏，華盛頓州立大學曾在此進行研究，旨在更深入了解玄武岩纖維的化學性質和萃取工藝，以及如何拓展其應用範圍。康寧和歐文斯等美國玻璃公司也曾參與玄武岩纖維的獨立研究和專利申請，直到20世紀70年代，玄武岩纖維的研究才被擱置，轉而專注於其他玻璃產品，例如S-2玻璃或E玻璃。
二戰後，東歐莫斯科、布拉格和其他蘇聯城市的科研團體進行了自己的研究，這些研究後來被蘇聯國防部收歸國有，並集中在烏克蘭基輔，在那裡，玄武岩研究和軍事產品被設計、測試和製造。
1911年蘇聯解體後，許多研究成果被解密並向公眾開放。例如，玄武岩纖維的研究對於推廣玄武岩膠帶技術至關重要。
玄武岩纖維是如何製成的？
玄武岩纖維與玻璃纖維類似，生產過程也相似，但兩者之間存在一些關鍵差異，最終使得玄武岩纖維的生產比玻璃纖維更容易。
首先，將玄武岩原石破碎、清洗、分離，再送入高溫瓦斯爐的熔池。與玻璃纖維生產不同，玻璃纖維生產除了以石英砂為主要原料外，還包含多種衍生物，而玄武岩纖維則完全由單一的玄武岩原料製成。這使得原料能夠一次全部送入熔爐，簡化了生產流程。相較之下，玻璃纖維生產則需要在送入熔爐前對每種原料進行單獨計量。然而，玄武岩纖維生產的一個缺點是，製造商對玄武岩原石的純度和一致性控制較弱，因此從優質礦場採購原料至關重要。
碎玄武岩隨後進入熔爐，並在1500°C/2732°F的溫度下融化。與透明的玻璃不同，不透明的玄武岩會吸收而非透射紅外線能量。因此，傳統玻璃熔爐中使用的頂置式燃氣燃燒器難以均勻加熱所有玄武岩混合物。與玻璃相比，使用頂置式燃氣時，熔化的玄武岩必須在儲料槽中保持更長時間才能確保溫度均勻。
接下來，玄武岩纖維透過鉑銠合金套管成型，其成型過程與玻璃纖維的成型過程類似。纖維冷卻後，塗覆上漿劑，然後將材料送至速度可控的纖維拉伸設備和捲繞設備，最終將玄武岩纖維捲繞成捲，以備後續使用。
由於玄武岩纖維絲比玻璃纖維絲更具磨蝕性，因此襯套需要更頻繁地更換，成本也更高。然而，用於玄武岩纖維生產的現代襯套的使用壽命與玻璃纖維生產中使用的襯套相似。
纖維生產出來後，會被添加到最終產品中，例如用玄武岩纖維製成的排氣套管。雖然這是這種加工材料最常見的用途，但它在家居和壁爐行業中也是一種常見的用途，例如用於製作繩索或窗槽密封墊。
雖然玄武岩纖維的生產在最後階段可能比玻璃纖維的生產更耗時耗力，但用於玄武岩排氣帶和套管的纖維在複合材料和需要極端溫度保護的應用中，其耐久性、強度和使用壽命都更勝一籌。
玄武岩纖維有哪些好處？
玄武岩纖維具有幾個核心優勢，使得這種材料在工業上具有廣泛的應用前景。
- 熱阻
- 耐腐蝕性和耐火性
- 吸水率低
- 防止電傳導
- 抗紫外線
- 電磁輻射阻力
- 耐酸性
最近一項研究比較了使用相同製程製成的環氧玻璃纖維和玄武岩纖維，發現玄武岩纖維也具有以下特性：
- 更高的拉伸模量
- 更高的拉伸強度
- 更高的層間剪切強度
- 比強度高40%
- 比剛度提高20%
玄武岩纖維的抗衝擊性能使其顯著優於玻璃纖維和碳纖維。例如，研究發現，玄武岩纖維紗線的比能量吸收能力比結構相似的玻璃纖維混合材料高約35%，比類似的編織碳纖維混合材料高約17%。
玄武岩纖維的生產過程比玻璃纖維更環保，因為它是火山副產品，有利於保障工人安全和空氣品質。這減少了纖維生產過程中溫室氣體的排放。此外，玄武岩是一種惰性、不可燃的天然材料，因此比其他增強纖維更易於回收——汽車和其他行業都非常重視這一點。
在玄武岩和玻璃之間做選擇
遺憾的是，即使現代技術不斷進步，玄武岩纖維產品的價格仍高於類似的玻璃纖維製品，例如E玻璃。然而，玄武岩纖維套管等產品在性能方面的優勢，使得增加的成本物有所值，是對您產品性能的一項值得的投資。
玄武岩纖維相比E玻璃纖維具有更高的強度、剛性、抗衝擊性、耐腐蝕性、防水性、耐熱性。這些特性使得玄武岩纖維製成的套管、排氣膠帶、繩索和其他材料成為隔熱防護的首選。
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