El basalto es una roca ígnea volcánica que se encuentra en todo el mundo e históricamente se ha utilizado para aplicaciones de fundición arquitectónica, como tejas y losas, y como agregado de concreto. Este tipo de roca es fuerte, resistente a la abrasión y muy resistente al calor. Se ha estudiado y utilizado de varias maneras diferentes para aplicaciones industriales y militares, donde su aplicabilidad en tiempos de guerra se estudió ampliamente en la era posterior a la Segunda Guerra Mundial.
La primera patente para la fabricación de fibras de basalto fue otorgada en 1923 por el francés Paul Dhé, y desde entonces se ha aplicado para usos industriales. Este material resistente se puede transformar en fibras finas hiladas para reforzar la resistencia y prepararlo para usos futuros.
Productos tejidos con hilo de fibra de basalto, como mangas de basalto, cinta de escape, cuerda de basaltoy juntas de canal de ventana de basalto—son muy fuertes, flexibles, resistentes al calor y reciclables, lo que los convierte en componentes versátiles para aplicaciones de alta temperatura que a menudo se prefieren a materiales similares como la fibra de vidrio. Los usos comunes del aislamiento de escape incluyen envoltura térmica para reducir el exceso de calor en vehículos de pasajeros y motocicletas y contención de calor para sellar puertas de hornos calientes.
La historia de la fibra de basalto
Las fibras de basalto tienen una colorida historia debido a su aplicabilidad militar e industrial, que se volvió especialmente relevante durante la Guerra Fría cuando funcionarios de Estados Unidos y la Unión Soviética comenzaron a investigar los diferentes usos del basalto para hardware militar.
Grandes formaciones de basalto se concentraron en el noroeste de Estados Unidos, donde la Universidad Estatal de Washington llevó a cabo investigaciones para comprender mejor las propiedades químicas y el proceso de extracción de las fibras de basalto y cómo ampliar su aplicabilidad. Las empresas de vidrio estadounidenses como Corning y Owens también participaron en investigaciones independientes y en la obtención de patentes en torno a las fibras de basalto hasta la década de 1970, cuando se abandonó la investigación sobre fibras de basalto para centrarse en otros productos de vidrio como el vidrio S-2 o el vidrio E.
En Europa del Este, grupos en Moscú, Praga y otras ciudades soviéticas llevaron a cabo su propia investigación después de la Segunda Guerra Mundial, que fue nacionalizada por el Ministerio de Defensa de la URSS y concentrada en Kiev, Ucrania, donde se diseñaron, probaron y fabricaron productos militares y de investigación sobre basalto. .
Después de la caída de la Unión Soviética en 1911, la investigación fue desclasificada y puesta a disposición del público. La investigación sobre fibras de basalto, por ejemplo, ha sido vital para expandir la tecnología de las cintas de basalto.
¿Cómo se fabrica la fibra de basalto?
La fibra de basalto es como la fibra de vidrio y comparte procesos de producción similares, pero con diferencias clave que, en última instancia, hacen que la creación de fibra de basalto sea más fácil que la del vidrio.
Primero, la roca de basalto en bruto se tritura, se lava, se separa y se introduce en baños de fusión en hornos de gas de alta temperatura. A diferencia de la producción de fibra de vidrio, que incluye múltiples derivados además de la arena de sílice como ingrediente principal, la fibra de basalto se fabrica a partir de un material singular de basalto. Esto agiliza el proceso de transporte de materiales al horno todos a la vez, a diferencia de la producción de fibra de vidrio, que requeriría una medición independiente de cada material incluido antes de enviarlo al horno. Sin embargo, una desventaja de la producción de fibra de basalto es que los fabricantes tienen menos control directo sobre la pureza y consistencia del basalto en bruto, por lo que es esencial abastecerse de una cantera de calidad.
Luego, el basalto triturado ingresa al horno y se licua a una temperatura de 1500°C/2732°F. A diferencia del vidrio, que es transparente, el basalto opaco absorbe en lugar de transmitir energía infrarroja. Por lo tanto, es más difícil para los quemadores de gas elevados utilizados en los hornos de vidrio convencionales calentar toda la mezcla de basalto de manera uniforme. Con gas de cabeza, el basalto derretido debe mantenerse en el depósito durante períodos más prolongados en comparación con el vidrio para garantizar una temperatura homogénea.
A continuación, se forman filamentos de basalto mediante casquillos de platino-rodio, como sucedería con el vidrio. A medida que los filamentos se enfrían, se aplica un agente de apresto y el material se traslada a un equipo de estiramiento de fibra con velocidad controlada y luego a un equipo de bobinado, donde la fibra de basalto se enrolla para su uso futuro.
Dado que el filamento de basalto es más abrasivo que los filamentos de vidrio, los casquillos deben sustituirse con más frecuencia y son caros. Sin embargo, los casquillos modernos para la producción de fibra de basalto tienen ciclos de vida similares a los utilizados en la producción de vidrio.
Una vez producida la fibra, se incorpora al producto final, como mangas de escape hechas de fibra de basalto. Si bien esta es la aplicación más común para este material procesado, otro uso común es dentro del hogar y hogar industria, donde cuerdas or juntas de canal de ventana son utilizados.
Si bien la producción de fibra de basalto puede requerir más tiempo y ser más costosa que la producción de vidrio en las etapas finales, las fibras utilizadas para las cintas y mangas de escape de basalto son superiores en durabilidad, resistencia y longevidad en compuestos y aplicaciones que requieren protección contra temperaturas extremas.
¿Cuáles son los beneficios de la fibra de basalto?
Hay varios beneficios principales de las fibras de basalto que hacen que este material sea tan aplicable industrialmente.
- Resistencia termica
- Resistencia a la corrosión y al fuego.
- Baja absorción de agua
- Prevención de conducción de electricidad.
- Resistencia UV
- Resistencia a la radiación electromagnética
- Resistencia a la acidez
Un estudio reciente que comparó fibras de vidrio epoxi con fibras de basalto fabricadas mediante el mismo proceso encontró que las fibras de basalto también tienen:
- Mayor módulo de tracción
- Mayor resistencia a la tracción.
- Mayor resistencia al corte interlaminar
- Fuerza específica un 40% mayor
- Rigidez específica un 20% mayor
La resistencia al impacto de la fibra de basalto la diferencia significativamente del vidrio y el carbono. Por ejemplo, se ha observado que el hilo de fibra de basalto tiene una capacidad de absorción de energía específica aproximadamente un 35 % mayor en comparación con un material híbrido de vidrio estructurado de manera similar y una capacidad un 17 % mayor en comparación con un material híbrido de carbono tejido similar.
El basalto también es beneficioso para la seguridad de los trabajadores y la calidad del aire, ya que el proceso de producción de fibra de basalto es más seguro para el medio ambiente que la fibra de vidrio como subproducto volcánico. Esto reduce los gases de efecto invernadero que se emiten en el proceso de creación de fibras. El basalto también es un material inerte y no combustible que se encuentra naturalmente en la Tierra, por lo que es más reciclable que otras fibras de refuerzo, un factor que la industria automotriz y otras industrias consideran.
Elegir entre basalto y vidrio
Desafortunadamente, incluso con los avances modernos, los productos de fibra de basalto son más caros que competidores similares derivados del vidrio como E-glass. Sin embargo, los beneficios en el rendimiento, como con las camisas de basalto, hacen que el aumento del costo sea una inversión valiosa en el rendimiento de su producto.
Los beneficios de la fibra de basalto sobre el vidrio E incluyen mayor resistencia, rigidez, resistencia al impacto, resistencia a la corrosión, resistencia al agua y resistencia térmica. Estas cualidades hacen que las fundas, cintas de escape, cuerdas y otros materiales fabricados con fibra de basalto sean la opción preferida cuando se trata de protección térmica.
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Fuentes
