El basalto es una roca ígnea volcánica presente en todo el mundo y que históricamente se ha utilizado para aplicaciones de fundición arquitectónica, como baldosas y losas, y como agregado para hormigón. Este tipo de roca es fuerte, resistente a la abrasión y altamente resistente al calor. Se ha estudiado y utilizado de diversas maneras en aplicaciones industriales y militares, donde su aplicación en tiempos de guerra se estudió ampliamente después de la Segunda Guerra Mundial.
La primera patente para la fabricación de fibra de basalto fue otorgada en 1923 por el francés Paul Dhé y se ha aplicado para usos industriales desde entonces. Este resistente material puede transformarse en fibras finas que se hilarán para reforzar su resistencia y prepararlo para usos futuros.
Productos tejidos a partir de hilo de fibra de basalto, como mangas de basalto, cinta de escape, cuerda de basalto y juntas de canal de ventana de basaltoSon muy fuertes, flexibles, resistentes al calor y reciclables, lo que los convierte en componentes versátiles para aplicaciones de alta temperatura, que suelen preferirse a materiales similares como la fibra de vidrio. Entre los usos comunes del aislamiento de escape se incluyen el envoltorio térmico para reducir el exceso de calor en vehículos de pasajeros y motocicletas, y la contención térmica para sellar puertas de hornos calientes.
La historia de la fibra de basalto
Las fibras de basalto tienen una historia colorida debido a su aplicabilidad militar e industrial, que se volvió especialmente relevante durante la Guerra Fría, cuando los funcionarios de los Estados Unidos y la Unión Soviética comenzaron a investigar los diferentes usos del basalto para el hardware militar.
Las grandes formaciones de basalto se concentraban en el noroeste de Estados Unidos, donde la Universidad Estatal de Washington realizó investigaciones para comprender mejor las propiedades químicas y el proceso de extracción de las fibras de basalto, así como para ampliar su aplicabilidad. Empresas vidrieras estadounidenses como Corning y Owens también participaron en investigaciones independientes y la obtención de patentes en torno a las fibras de basalto hasta la década de 1970, cuando se abandonó la investigación sobre estas fibras para centrarse en otros productos de vidrio, como el vidrio S-2 o el vidrio E.
En Europa del Este, grupos de Moscú, Praga y otras ciudades soviéticas llevaron a cabo sus propias investigaciones después de la Segunda Guerra Mundial, que fueron nacionalizadas por el Ministerio de Defensa de la URSS y concentradas en Kiev, Ucrania, donde se diseñaron, probaron y fabricaron investigaciones sobre basalto y productos militares.
Tras la caída de la Unión Soviética en 1911, la investigación se desclasificó y se puso a disposición del público. La investigación sobre fibra de basalto, por ejemplo, ha sido vital para la expansión de la tecnología de 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 de vidrio.
En primer lugar, la roca basáltica cruda 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 único material basáltico. Esto agiliza el proceso de transportar los materiales al horno de una sola vez, a diferencia de la producción de fibra de vidrio, que requeriría la dosificación independiente de cada material incluido antes de su envío 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 la consistencia del basalto crudo, por lo que es esencial obtenerlo de una cantera de calidad.
El basalto triturado entra al horno y se licúa a una temperatura de 1500 °C/2732 °F. A diferencia del vidrio, que es transparente, el basalto opaco absorbe la energía infrarroja en lugar de transmitirla. Por lo tanto, resulta más difícil para los quemadores de gas de techo utilizados en hornos de vidrio convencionales calentar toda la mezcla de basalto de manera uniforme. Con el gas de techo, el basalto en fusión debe mantenerse en el depósito durante períodos más prolongados que con el vidrio para garantizar una temperatura homogénea.
A continuación, se forman filamentos de basalto mediante casquillos de platino-rodio, como se haría con el vidrio. A medida que los filamentos se enfrían, se aplica un agente de encolado y el material se traslada a un equipo de estiramiento de fibra con control de velocidad y, posteriormente, a un equipo de bobinado, donde la fibra de basalto se enrolla para su uso posterior.
Dado que el filamento de basalto es más abrasivo que el de vidrio, los casquillos requieren un reemplazo más frecuente y son costosos. 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 las mangas de escape hechas de fibra de basalto. Si bien esta es la aplicación más común de este material procesado, otro uso común es dentro de... hogar y hogar industria, donde cuerdas or juntas de canal de ventana se utilizan.
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 fundamentales 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 la conducción eléctrica
- Resistencia UV
- Resistencia a la radiación electromagnética
- Resistencia a la acidez
Un estudio reciente que comparó las fibras de vidrio epoxi con las fibras de basalto fabricadas mediante el mismo proceso descubrió que las fibras de basalto también tienen:
- Módulo de tracción más alto
- Mayor resistencia a la tracción.
- Mayor resistencia al corte interlaminar
- Fuerza específica un 40% mayor
- 20% más de rigidez específica
La resistencia al impacto de la fibra de basalto la distingue 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 que la de un material híbrido de vidrio de estructura similar, y un 17 % mayor que la de un material híbrido de carbono tejido similar.
El basalto también contribuye a la seguridad laboral y a la calidad del aire, ya que su proceso de producción es más seguro para el medio ambiente que la fibra de vidrio, un subproducto volcánico. Esto reduce las emisiones de gases de efecto invernadero durante el proceso de creación de la fibra. El basalto es un material inerte e incombustible que se encuentra de forma natural 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 sus competidores similares derivados del vidrio, como el vidrio E. Sin embargo, las ventajas en rendimiento, como las de las fundas de basalto, hacen que el aumento de costo sea una inversión que valga la pena en el rendimiento del producto.
Las ventajas de la fibra de basalto sobre el vidrio E incluyen mayor resistencia, rigidez, resistencia al impacto, a la corrosión, al agua y al calor. Estas cualidades hacen que las fundas, cintas de escape, cuerdas y otros materiales de fibra de basalto sean la opción preferida para la protección térmica.
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Fuentes
