玄武岩繊維の開発

玄武岩繊維の製造技術について言えば、フランスのポール・デについて触れなければなりません。彼は玄武岩から繊維を押し出すというアイデアを最初に思いついた人物です。彼は1923年に米国特許を申請しました。1960年頃、米国と旧ソ連はともに玄武岩の利用、特にロケットなどの軍事用ハードウェアへの利用について研究を始めました。米国北西部には多数の玄武岩層が集中しています。ワシントン州立大学のRVSubramanianは、玄武岩の化学組成、押し出し条件、玄武岩繊維の物理的および化学的特性に関する研究を行いました。オーウェンス・コーニング（OC）や他のいくつかのガラス会社は、独自にいくつかの研究プロジェクトを実施し、いくつかの米国特許を取得しました。1970年頃、アメリカン・グラス・カンパニーは玄武岩繊維の研究を放棄し、主力製品に戦略的に注力し、オーウェンス・コーニングのS-2ガラス繊維を含む多くのより優れたガラス繊維を開発しました。
同時に、東欧における研究活動も継続されている。1950年代以降、モスクワ、プラハ、その他の地域でこの分野の研究に従事していた独立機関は、旧ソ連国防省によって国有化され、ウクライナのキエフ近郊の旧ソ連地域に研究機関や工場が集中した。1991年のソ連崩壊後、ソ連の研究成果は機密解除され、民生品に利用されるようになった。

今日、玄武岩繊維の研究、生産、市場応用の大半は、旧ソ連の研究成果に基づいている。国内の玄武岩繊維の現状を見ると、玄武岩連続繊維生産技術には約3種類ある。1つは四川航天拓新が代表する電気複合ユニット炉、もう1つは浙江石金公司が代表する全電気溶解ユニット炉、そしてもう1つは四川航天拓新が代表する電気複合ユニット炉である。代表的な全電気溶解タンク炉としては、鄭州登店集団の玄武岩繊維が挙げられる。
国内の様々な生産工程の技術的・経済的効率を比較すると、現在の全電気炉は生産効率が高く、制御精度が高く、エネルギー消費量が少なく、環境に優しく、燃焼ガスの排出がないという利点がある。ガラス繊維であろうと玄武岩繊維であろうと、生産技術においては、大気汚染物質の排出量を削減するため、国全体が全電気炉の開発を奨励している。

2019年、国家発展改革委員会は、玄武岩繊維プールキルン引き抜き技術を初めて「国家産業構造調整指導カタログ（2019）」に明確に含め、その発展を奨励した。これは、中国の玄武岩繊維産業の発展の方向性を示し、生産企業がユニットキルンから大型プールキルンへと徐々に移行し、大規模生産へと向かうよう導いた。
報道によると、ロシアのカメンニー・ヴェク社のスラグ技術は1200穴スラグユニット炉の引き抜き技術に発展しており、現在の国内メーカーは依然として200穴および400穴の引き抜きスラグユニット炉技術を支配している。過去2年間、国内の複数の企業が1200穴、1600穴、および2400穴スラットの研究に継続的に取り組み、良好な結果を達成し、試作段階に入り、将来的に中国で大型タンクキルンと大型スラットを大規模生産するための良好な基盤を築いている。
玄武岩連続繊維（CBF）は、ハイテクかつ高性能な繊維です。高度な技術内容、綿密な専門分業、幅広い専門分野といった特徴を備えています。現在、製造プロセス技術はまだ開発の初期段階にあり、基本的には単一窯が主流となっています。ガラス繊維業界と比較すると、CBF業界は生産性が低く、総合的なエネルギー消費量が多く、生産コストが高く、市場競争力が不十分です。約40年の開発を経て、現在では1万トンから10万トン規模の大型タンク窯が開発され、非常に成熟しています。ガラス繊維の開発モデルと同様に、玄武岩繊維も生産コストの継続的な削減と製品品質の向上を図るため、徐々に大型窯生産へと移行していく必要があります。
長年にわたり、多くの国内生産企業や研究機関が、玄武岩繊維生産技術の研究に多大な人的資源、物的資源、資金を投入してきた。長年の技術探求と実践を経て、単炉延伸による生産技術は成熟し、応用されているが、タンクキルン技術の研究への投資は不十分であり、段階的な進展にとどまり、ほとんどが失敗に終わっている。

タンクキルン技術に関する研究窯設備は玄武岩連続繊維の製造における主要設備の一つです。窯の構造が適切か、温度分布が適切か、耐火材が玄武岩溶液の浸食に耐えられるか、液面制御パラメータや炉内温度の制御など、重要な技術的問題がすべて目の前にあり、解決する必要があります。
大規模生産には大型タンクキルンが必要です。幸いなことに、Dengdian Groupは全電気式溶解タンクキルン技術の研究開発において大きなブレークスルーを成し遂げました。業界関係者によると、同社は現在、生産能力1,200トンの大型全電気式溶解タンクキルンを2018年から稼働させています。これは玄武岩繊維全電気式溶解タンクキルンの延伸技術における大きなブレークスルーであり、玄武岩繊維業界全体の発展にとって大きな参考と促進の意義があります。

大規模スラット技術研究：大型窯には、それに合った大型のスラットが必要です。スラット技術の研究には、材料の変更、スラットの配置、温度分布、スラット構造のサイズ設計が含まれます。これは必要なだけでなく、専門家が実践で大胆に挑戦する必要があります。大型スラットの製造技術は、生産コストを削減し、製品の品質を向上させる主要な手段の1つです。
現在、国内外の玄武岩連続繊維スラットの穴数は主に200穴と400穴です。多分岐法と大型スラットの製造方法により、単一機械の生産能力が数倍に増加します。大型スラットの研究方向は、ガラス繊維スラットの開発思想に沿って、800穴、1200穴、1600穴、2400穴など、より多くのスラット穴の方向へと進みます。この技術の研究開発は、生産コストの削減に役立ちます。玄武岩繊維の削減は製品品質の向上にも貢献し、将来の発展の必然的な方向でもあります。玄武岩繊維の直接撚りなしロービングの品質向上に役立ち、ガラス繊維や複合材料の応用を加速させます。
玄武岩原料に関する研究原材料は生産企業の基盤です。過去2年間、国家環境保護政策の影響により、中国の多くの玄武岩鉱山は正常に採掘できなくなりました。原材料はこれまで生産企業の焦点では​​ありませんでしたが、業界の発展におけるボトルネックとなり、製造業者や研究機関は玄武岩原材料の均質化の研究を開始せざるを得なくなりました。
玄武岩繊維の製造工程の技術的特徴は、旧ソ連の製造工程を踏襲し、単一の玄武岩鉱石を原料として使用している点にある。製造工程では、鉱石の組成が厳しく求められる。現在の業界の発展傾向は、単一または複数の異なる純粋な天然玄武岩鉱物を用いて生産を均質化することであり、これは玄武岩産業のいわゆる「ゼロエミッション」特性に合致している。国内の複数の製造会社が研究と試行錯誤を行っている。