O basalto é uma rocha ígnea vulcânica encontrada em todo o mundo e historicamente utilizada em aplicações arquitetônicas, como na fabricação de ladrilhos e lajes, e como agregado para concreto. Esse tipo de rocha é forte, resistente à abrasão e altamente resistente ao calor. Foi estudado e utilizado de diversas maneiras para aplicações industriais e militares, sendo sua aplicabilidade em tempos de guerra amplamente estudada no período pós-Segunda Guerra Mundial.
A primeira patente para a fabricação de fibra de basalto foi concedida em 1923 por Paul Dhé, um francês, e desde então tem sido aplicada em usos industriais. Este material resistente pode ser transformado em fibras finas que, por sua vez, são fiadas em fios para reforçar sua resistência e prepará-lo para usos futuros.
Produtos tecidos com fios de fibra de basalto — tais como mangas de basalto, fita de escape, corda de basalto e juntas de canaleta de janela de basalto—são muito resistentes, flexíveis, resistentes ao calor e recicláveis, o que as torna componentes versáteis para aplicações de alta temperatura, sendo frequentemente preferidas a materiais similares como a fibra de vidro. Os usos comuns do isolamento de escapamentos incluem o revestimento térmico para reduzir o excesso de calor em veículos de passageiros e motocicletas, e o confinamento térmico para vedar portas de fornos quentes.
A História da Fibra de Basalto
As fibras de basalto têm uma história rica devido à sua aplicabilidade militar e industrial, que se tornou especialmente relevante durante a Guerra Fria, quando autoridades dos Estados Unidos e da União Soviética começaram a investigar os diferentes usos do basalto para equipamentos militares.
Grandes formações de basalto estavam concentradas no noroeste dos Estados Unidos, onde a Universidade Estadual de Washington conduziu pesquisas para melhor compreender as propriedades químicas das fibras de basalto e o processo de extração, bem como para expandir sua aplicabilidade. Empresas americanas de vidro, como a Corning e a Owens, também estiveram envolvidas em pesquisas independentes e na obtenção de patentes relacionadas às fibras de basalto até a década de 1970, quando a pesquisa sobre fibras de basalto foi abandonada para dar lugar a outros produtos de vidro, como o vidro S-2 ou o vidro E.
Na Europa Oriental, grupos em Moscou, Praga e outras cidades soviéticas conduziram suas próprias pesquisas após a Segunda Guerra Mundial, que foram nacionalizadas pelo Ministério da Defesa da URSS e concentradas em Kiev, na Ucrânia, onde a pesquisa sobre basalto e produtos militares foram projetados, testados e fabricados.
Após a queda da União Soviética em 1911, as pesquisas foram desclassificadas e disponibilizadas ao público. A pesquisa sobre fibras de basalto, por exemplo, tem sido vital para a expansão da tecnologia de fitas de basalto.
Como é produzida a fibra de basalto?
A fibra de basalto é semelhante à fibra de vidro e compartilha processos de produção similares, mas com diferenças importantes que, em última análise, tornam a criação de fibra de basalto mais fácil do que a de vidro.
Primeiramente, a rocha basáltica bruta é triturada, lavada, separada e alimentada em banhos de fusão em fornos a gás de alta temperatura. Ao contrário da produção de fibra de vidro, que inclui múltiplos derivados além da areia de sílica como ingrediente principal, a fibra de basalto é feita a partir de um único material basáltico. Isso agiliza o processo de transporte de todos os materiais para o forno de uma só vez, diferentemente da produção de fibra de vidro, que exigiria a dosagem independente de cada material antes de ser enviado ao forno. No entanto, uma desvantagem da produção de fibra de basalto é que os fabricantes têm menos controle direto sobre a pureza e a consistência do basalto bruto, sendo essencial o fornecimento de uma pedreira de qualidade.
O basalto triturado entra então no forno e é liquefeito a uma temperatura de 1500°C/2732°F. Ao contrário do vidro, que é transparente, o basalto opaco absorve, em vez de transmitir, a energia infravermelha. Portanto, é mais difícil para os queimadores a gás superiores usados em fornos de vidro convencionais aquecerem toda a mistura de basalto de maneira uniforme. Com o aquecimento a gás superior, o basalto em fusão precisa ser mantido no reservatório por períodos mais longos em comparação com o vidro para garantir uma temperatura homogênea.
Em seguida, os filamentos de basalto são formados por buchas de platina-ródio, como ocorre com o vidro. À medida que os filamentos esfriam, aplica-se um agente de colagem e o material é transferido para um equipamento de estiramento de fibras com velocidade controlada e, posteriormente, para um equipamento de enrolamento, onde a fibra de basalto é bobinada para uso futuro.
Como o filamento de basalto é mais abrasivo que os filamentos de vidro, as buchas precisam ser substituídas com mais frequência e são caras. No entanto, as buchas modernas para a produção de fibra de basalto têm ciclos de vida semelhantes aos usados na produção de vidro.
Após a produção da fibra, ela é incorporada ao produto final, como, por exemplo, revestimentos de escapamento feitos de fibra de basalto. Embora essa seja a aplicação mais comum para esse material processado, outro uso frequente é dentro da indústria automobilística. lar e lareira indústria, onde cordas or Juntas de canaleta de janela são utilizados.
Embora a produção de fibra de basalto possa ser mais demorada e dispendiosa do que a produção de vidro nas etapas finais, as fibras utilizadas para fitas e mangas de exaustão de basalto são superiores em durabilidade, resistência e longevidade em compósitos e aplicações que exigem proteção contra temperaturas extremas.
Quais são os benefícios da fibra de basalto?
Existem diversos benefícios essenciais das fibras de basalto que tornam esse material tão aplicável industrialmente.
- Resistência térmica
- Resistência à corrosão e ao fogo
- Baixa absorção de água
- Prevenção da condução de eletricidade
- Resistência UV
- Resistência à radiação eletromagnética
- Resistência à acidez
Um estudo recente que comparou fibras de vidro epóxi com fibras de basalto produzidas pelo mesmo processo descobriu que as fibras de basalto também possuem:
- Módulo de tração mais elevado
- Maior resistência à tração
- Maior resistência ao cisalhamento interlaminar
- Força específica 40% maior
- 20% maior rigidez específica
A resistência ao impacto da fibra de basalto a diferencia significativamente do vidro e do carbono. Por exemplo, observou-se que o fio de fibra de basalto possui uma capacidade de absorção de energia específica aproximadamente 35% maior em comparação com um material híbrido de vidro de estrutura semelhante e 17% maior em comparação com um material híbrido de carbono tecido similar.
O basalto também contribui para a segurança dos trabalhadores e para a qualidade do ar, uma vez que o processo de produção da fibra de basalto é mais seguro para o meio ambiente do que o da fibra de vidro, um subproduto vulcânico. Isso reduz a emissão de gases de efeito estufa durante o processo de fabricação da fibra. Além disso, o basalto é um material inerte e não combustível que ocorre naturalmente na Terra, sendo, portanto, mais reciclável do que outras fibras de reforço — um fator importante para a indústria automotiva e outros setores.
Escolhendo entre basalto e vidro
Infelizmente, mesmo com os avanços modernos, os produtos de fibra de basalto são mais caros do que concorrentes similares derivados de vidro, como a fibra de vidro tipo E. No entanto, os benefícios em termos de desempenho, como os obtidos com revestimentos de basalto, fazem com que o custo adicional seja um investimento que vale a pena para o desempenho do seu produto.
As vantagens da fibra de basalto em relação ao vidro tipo E incluem maior resistência, rigidez, resistência a impactos, resistência à corrosão, resistência à água e resistência térmica. Essas qualidades fazem com que mangas, fitas de escape, cordas e outros materiais feitos de fibra de basalto sejam a escolha preferida quando se trata de proteção térmica.
Se você deseja descobrir como os produtos de fibra de basalto podem ser benéficos para o seu produto ou negócio, Entre em contato com o Grupo Davlyn. Hoje, podemos personalizar a melhor solução para as suas necessidades.
Fontes
