O basalto é uma rocha ígnea vulcânica encontrada em todo o mundo e tem sido historicamente usada para aplicações de fundição arquitetônica, como telhas e lajes, e como agregado de concreto. Este tipo de rocha é forte, resistente à abrasão e altamente resistente ao calor. Tem sido estudado e utilizado de diversas maneiras para aplicações industriais e militares, onde sua aplicabilidade em tempo de guerra foi estudada extensivamente na era pós-Segunda Guerra Mundial.
A primeira patente para a fabricação de fibra de basalto foi emitida em 1923 por Paul Dhé, um francês, e tem sido aplicada para usos industriais desde então. Este material forte pode ser transformado em fibras finas transformadas em fios para reforçar a resistência e prepará-lo para usos futuros.
Produtos tecidos com fios de fibra de basalto - como mangas de basalto, fita de escape, corda de basalto e juntas de canal de janela de basalto—são muito fortes, flexíveis, resistentes ao calor e recicláveis, o que os torna componentes versáteis para aplicações de alta temperatura, geralmente preferidos a materiais semelhantes, como fibra de vidro. Os usos comuns de isolamento de exaustão incluem embalagem térmica para reduzir o excesso de calor em veículos de passageiros e motocicletas e contenção de calor para vedar portas de fornos quentes.
A História da Fibra Basáltica
As fibras de basalto têm uma história colorida 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 equipamento militar.
Grandes formações basálticas concentraram-se no noroeste dos Estados Unidos, onde a Washington State University conduziu pesquisas para compreender melhor as propriedades químicas e o processo de extração das fibras de basalto e como expandir sua aplicabilidade. Empresas de vidro americanas como Corning e Owens também estiveram envolvidas em pesquisas independentes e aquisição de patentes em torno de fibras de basalto até a década de 1970, quando a pesquisa em fibras de basalto foi abandonada para se concentrar em 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 pós-Segunda Guerra Mundial, que foram nacionalizadas pelo Ministério da Defesa da URSS e concentradas em Kiev, na Ucrânia, onde pesquisas sobre basalto e produtos militares foram projetados, testados e fabricados. .
Após a queda da União Soviética em 1911, a pesquisa foi desclassificada e disponibilizada para uso público. A pesquisa de fibras de basalto, por exemplo, tem sido vital na expansão da tecnologia de fitas de basalto.
Como é feita a fibra de basalto?
A fibra de basalto é como a fibra de vidro e compartilha processos de produção semelhantes, mas com diferenças importantes que tornam a criação de fibra de basalto mais fácil do que o vidro.
Primeiro, 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 de um material basáltico singular. Isto agiliza o processo de transporte de materiais para o forno de uma só vez, ao contrário da produção de fibra de vidro, que exigiria medição independente de cada material incluído antes de ser enviado para o forno. No entanto, uma desvantagem da produção de fibra de basalto é que os fabricantes têm menos controlo direto sobre a pureza e a consistência do basalto bruto, pelo que é essencial obter a partir de uma pedreira de qualidade.
O basalto triturado então entra 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, energia infravermelha. Portanto, é mais difícil para os queimadores de gás suspensos usados em fornos de vidro convencionais aquecerem uniformemente toda a mistura de basalto. Com o gás suspenso, o basalto em fusão deve ser mantido no reservatório por longos períodos em comparação com o vidro para garantir uma temperatura homogênea.
A seguir, os filamentos de basalto são formados por buchas de platina-ródio, como aconteceria com o vidro. À medida que os filamentos esfriam, um agente de colagem é aplicado e o material é movido para um equipamento de estiramento de fibra com velocidade controlada e, em seguida, para um equipamento de enrolamento, onde a fibra de basalto é enrolada 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 produção de fibra de basalto têm ciclos de vida semelhantes aos utilizados na produção de vidro.
Após a produção da fibra, ela é incorporada ao produto final, como mangas de exaustão feitas de fibra de basalto. Embora esta seja a aplicação mais comum para este material processado, outro uso comum está dentro da casa e lareira indústria, onde cordas or juntas de canal de janela são utilizados.
Embora a produção de fibra de basalto possa ser mais demorada e cara do que a produção de vidro nos estágios finais, as fibras usadas 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 vários benefícios principais das fibras de basalto que tornam este material tão aplicável industrialmente.
- Resistência térmica
- Resistência à corrosão e ao fogo
- Baixa absorção de água
- Prevenção de condução de eletricidade
- Resistência UV
- Resistência à radiação eletromagnética
- Resistência à acidez
Um estudo recente comparando fibras de vidro epóxi com fibras de basalto feitas através do mesmo processo descobriu que as fibras de basalto também possuem:
- Maior módulo de tração
- Maior resistência à tração
- Maior resistência ao cisalhamento interlaminar
- Força específica 40% maior
- Rigidez específica 20% maior
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 tem uma capacidade de absorção de energia específica aproximadamente 35% maior em comparação com um material híbrido de vidro estruturado de forma semelhante e uma capacidade 17% maior em comparação com um material híbrido de carbono tecido semelhante.
O basalto também visa a segurança dos trabalhadores e a qualidade do ar, uma vez que o processo de produção da fibra de basalto é mais ambientalmente seguro do que a fibra de vidro como subproduto vulcânico. Isso reduz os gases de efeito estufa emitidos no processo de criação da fibra. O basalto também é um material inerte e não combustível que ocorre naturalmente na Terra, por isso é mais reciclável do que outras fibras de reforço – um fator que a indústria automotiva e outras indústrias consideram.
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 o E-glass. No entanto, os benefícios no desempenho, como acontece com as mangas de basalto, tornam o aumento do custo um investimento valioso no desempenho do seu produto.
Os benefícios da fibra de basalto em relação ao vidro E incluem melhor resistência, rigidez, resistência ao impacto, resistência à corrosão, resistência à água e resistência térmica. Essas qualidades fazem com que mangas, fitas de exaustão, cordas e outros materiais feitos de fibra de basalto sejam a escolha preferida quando se trata de proteção térmica.
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Fontes
