玄武岩是一种坚硬、致密的火山岩，在全球大多数国家都有发现，它是一种火成岩，这意味着它是从熔融状态开始的。多年来，玄武岩一直用于铸造过程中，使瓷砖和建筑应用板。此外，在工业应用中，钢管用铸造玄武岩衬板具有很高的耐磨性。在压碎的形式下，玄武岩也可用作混凝土中的骨料。
最近，从天然耐火玄武岩中挤出的连续纤维几乎在所有应用中都被用作石棉纤维的替代品。在过去的十年中，玄武岩已经成为复合材料纤维增强的竞争者。这一后来者的支持者声称，他们的产品性能类似于S-2玻璃纤维，价格介于S-2玻璃和E-glass之间，对于后者代表过度工程的产品，他们可能会为制造商提供一种成本较低的碳纤维替代品。
思想和意识形态
来自法国巴黎的pauldhé是第一个提出从玄武岩中挤出纤维的人。他于1923年获得美国专利。1960年前后，美国和前苏联（USSR）都开始研究玄武岩纤维的应用，特别是在导弹等军事硬件中的应用。
在美国西北部，大玄武岩地层集中，华盛顿州立大学的教授R.V. Subramanian（Pulman，WHW）进行了研究，将玄武岩的化学成分与所得纤维的可挤压性和理化特性的条件相关。欧文斯科宁和其他几家玻璃公司进行了独立的研究项目，获得了多项美国专利。然而，大约在1970年，美国玻璃公司放弃了玄武岩纤维的研究，转而采用有利于其核心产品的策略。结果得到了更好的玻璃纤维，包括欧文斯康宁公司成功开发的S-2玻璃纤维。
在同一时期，东欧的研究在20世纪50年代由莫斯科、布拉格和其他地方的独立团体进行，后来被苏联国防部收归国有，并集中在乌克兰基辅，在那里的技术后来在封闭的研究所和工厂中发展。1991年苏联解体后，苏联的研究成果被解密，可供民用。
如今，玄武岩纤维的研究、生产和大部分销售工作都建立在曾经与苏联结盟的国家。目前从事生产和销售的公司包括Kamenny Vek（俄罗斯杜布纳）、Techno玄武岩（乌克兰基辅）、横店集团上海俄罗斯和黄金玄武岩纤维有限公司（中国上海）和OJSC玻璃塑料和纤维研究所（乌克兰布查）。Masureel Holding（比利时韦维尔杰姆）旗下的Basaltex和Sudaglass Fiber Technology Inc（德克萨斯州休斯顿）分别将玄武岩纤维转化为用于欧洲和北美市场的机织和非织造增强形式。
喜欢，但不喜欢
玄武岩纤维是在一个连续的过程中生产的，在许多方面类似于制造玻璃纤维的过程。开采的玄武岩岩石首先被压碎，然后被冲洗并装入一个与加料器相连的料仓中，加料器将材料移入气体加热炉的熔融槽中。在这里，该工艺实际上比玻璃纤维加工简单，因为玄武岩纤维的成分不太复杂。玻璃通常是50%的硅砂与硼、铝和/或几种其他矿物的氧化物结合，这些材料必须在进入熔炉前单独送入计量系统。与玻璃不同，玄武岩纤维没有二次材料。这个过程只需要一条进料线就可以将破碎的玄武岩送入熔融炉。另一方面，玄武岩纤维制造商对玄武岩原石的纯度和稠度的直接控制较少。玄武岩和玻璃都是硅酸盐，熔融玻璃冷却后形成非晶固体。然而，玄武岩的晶体结构因熔岩流在每个地理位置的具体情况而有所不同。玄武岩由三种硅酸盐矿物组成：斜长石、辉石和橄榄石。斜长石是一种由钠和硅酸钙组成的三斜长石。辉石是一组结晶硅酸盐，含有镁、铁或钙三种金属氧化物中的任意两种。橄榄石是一种结合镁和铁（Mg，Fe）2SiO4的硅酸盐。这种成分变化的可能性意味着玄武岩地层的矿物含量和化学组成在不同的地点可能有很大的差异。此外，当原始气流到达地球表面时，冷却速度也会影响晶体结构。因此，Basaltex研发总监Jean-Marie Nolf指出，尽管世界各地的矿山和露天采石场都有现成的玄武岩，但只有几十个地点含有经过分析鉴定适合制造连续细丝的玄武岩。Techno玄武岩公司的销售和市场总监伊霍尔马库特（Ihor Markuts）认为，乌克兰的玄武岩地层特别适合纤维加工。kamennyvek的市场开发总监borismislavsky博士对此表示同意。他的公司目前所有的原材料都来自乌克兰西部。虽然该公司在俄罗斯有一个备用矿，其化学成分接近其主要来源，但它更倾向于从单一来源开采材料。”我们所有的材料都来自同一个采石场，”他解释说。
岩石到纤维
当碎玄武岩进入熔炉时，材料在1500°C/2732°F的温度下液化（玻璃熔点在1400°C和1600°C之间变化）。与透明的玻璃不同，不透明的玄武岩吸收而不是传输红外线能量。因此，传统玻璃熔窑中使用的高架煤气燃烧器更难均匀加热整个玄武岩混合物。对于顶置气体，熔融玄武岩必须在储层中保持较长时间（最多几个小时），以确保温度均匀。玄武岩生产商采用了几种策略来促进均匀加热，包括将电极浸入槽中。但是Techno玄武岩公司的销售和市场总监Ihor Markuts指出，尽管制造成本增加，但出于质量原因，他的公司更喜欢天然气加热而不是电加热。最后，采用两级供暖方案，各分区配备独立控制的供暖系统。只有熔炉出口区域的温度控制系统（为挤压衬套提供原料）需要很高的精度，因此在初始加热区域可以使用不太复杂的控制系统。
像玻璃丝一样，玄武岩丝是由铂铑衬套形成的。当它们冷却时，施胶剂被施加，长丝被移动到速度控制的纤维拉伸设备上，然后在卷绕设备上卷绕纤维。
因为玄武岩纱比玻璃更具磨蚀性，所以昂贵的套管曾经需要更频繁的翻新。由于衬套磨损，其圆柱孔磨损不均，降低了过程控制。诺尔夫解释说，如果不及时维护，不圆的孔径会形成直径范围大得令人无法接受的长丝，从而产生具有不可预测断裂载荷的粗纱。虽然玻璃纤维套管在需要熔化、改造和重新钻孔之前可以使用六个月或更长时间，但用于玄武岩纤维生产的套管以前可以使用三到五个月。然而，kamennyvek报告说，过程控制工作已经将套管的寿命延长到了类似的6个月周期。
纤维和粗纱
总的来说，加工和维护方面的这些差异导致整体运营成本超过了加工电子玻璃纤维的成本，但玄武岩纤维的支持者表示，他们的产品在复合材料方面明显优于电子玻璃。在短切毡、粗纱和单向织物形式中，玄武岩纤维表现出比E-glass更高的断裂载荷和杨氏模量（对给定材料刚度的度量）。在比利时Luvin大学复合材料系的Ignaas Verpoest教授进行的玄武岩纤维和E-玻璃纤维的研究中，通过浸渍环氧树脂玻璃和玄武岩并缠绕在芯棒上，然后压制层压板直至达到完全固化，制备了单向预浸料。切割135 mm×15 mm（5.3英寸×0.6英寸）的样品并测量其厚度。然后对试件进行三点弯曲试验（ISO 178）和ILSS试验（ISO 14130），以测试强度和刚度。Verpoest报告说，每个样品的纤维体积分数为40%，但玄武岩/环氧树脂样品的强度比E-glass样品高13.7%，硬度比E-glass样品高17.5%，尽管玄武岩样品比E-glass样品重3.6%。
此外，玄武岩纤维天然抗紫外线（UV）和高能电磁辐射，在低温下保持其性能，并提供更好的耐酸性。据报道，玄武岩在工人安全和空气质量方面也具有优越性。Markuts指出，由于玄武岩是火山活动的产物，因此纤维化过程比玻璃纤维更环保。他说，纤维加工过程中可能释放的“温室”气体，是数百万年前岩浆喷发时排出的。此外，玄武岩是100%惰性的，也就是说，它与空气或水没有毒性反应，是不燃和防爆的。
纤维到织物
一旦生产商掌握了纤维制造，他们面临着额外的挑战，因为产品被转换成有用的增强形式。例如，Basaltex很早就发现，直接从织布机上织出的玄武岩织物很脆弱，在处理时很容易损坏，在急剧折叠或弯曲时会出现纤维断裂，并且对皮肤有刺激性。为了使产品更稳定，Basaltex开发了一种专有的硅烷基施胶剂，方便后期加工。涂层加热时不会产生有毒烟雾，也不会降低纤维的耐火性能。米斯拉夫斯基观察到，一个重要的因素，最初较差的织物性能是纤维损伤过程中发生的纤维。他坚持认为，如今，浆纱和精细生产技术的结合可以最大限度地减少损伤，并使玄武岩纤维制造商能够生产出坚固的纤维，这些纤维可以编织和编织，而不会抑制预期的性能。
虽然玄武岩纤维还没有得到广泛的应用，但它正慢慢地进入消费者的手中。在S-glass（5美元/磅至7美元/磅）和E-glass（0.75美元/磅至1.25美元/磅）之间的价位上，玄武岩纤维具有类似于S-glass的特性。一种常见的用途是在消防部门，因为它的高熔点。由Basaltex进行的防火测试将其玄武岩织物置于本生灯前，使火焰的黄色尖端与织物直接接触。黄色尖端达到1100°C至1200°C（2012°F至2192°F）的温度，并使织物变得红热，类似于金属织物。当暴露在火焰中时，玄武岩纤维能长时间保持其物理完整性，但该公司发现，同样密度的电子玻璃制成的织物能在几秒钟内被火焰穿透。
它的耐燃性使玄武岩纤维成为摩擦应用中的石棉替代品，例如复合制动片，因为它在高温下不会软化，也不会沉积在制动系统中的对应物（制动盘或制动鼓）上。连续玄武岩纤维也被用作其他传统复合材料结构的增强材料。根据Nolf的说法，玄武岩纤维容易受潮，因此能够快速树脂浸渍，使其适合树脂传递模塑、灌注模塑和拉挤成型。”所有由玻璃制成的产品都可以由玄武岩制成。
原型到生产
米斯拉夫斯基说，KammenyVek目前有几个客户使用其标准加固产品。值得注意的一家公司是玻璃纤维制造商Ahlstrom（芬兰赫尔辛基），该公司提供双轴玄武岩织物，用于风力涡轮机叶片层压板的测试。”“风叶业务是由僵硬的驱动，”米斯拉夫斯基说。玄武岩纤维层压板具有比E玻璃高出15%的模量和25%的抗拉强度，使其在某些风叶区域的使用更为理想。项目工程师使用计算机系统来计算不同材料和尺寸的优缺点。原型正在进行一系列的测试，米斯拉夫斯基预计叶片将在今年晚些时候获得德国劳埃德船级社的认证。
原始设备制造商也开始调查用于消费品的玄武岩纤维产品。Gitzo SA（法国Nogent Le Phaye）销售专业三脚架和头部，最近推出了玄武岩三脚架和单脚架。该公司提供了几种不同的模型，以满足几乎所有摄影师的需要。Gitzo以其碳纤维三脚架进入复合材料制造业，现在利用其纤维增强管制造经验制造玄武岩版本。该公司选择玄武岩纤维是因为它能以比碳更低的成本提供一种坚固的复合材料。玄武岩三脚架腿大约比铝腿轻20%，在减震方面更好。
Lib Technologies（华盛顿州西雅图）目前销售两种不同的滑雪板模型，它们采用玄武岩织物，而不是其许多模型上使用的传统玻璃纤维。这些板由Mervin Manufacturing（华盛顿州西雅图）制造，是该公司Dark和Phoenix系列的一部分，由该公司称为Golden Fleece玄武岩的产品制成，该产品来自一家未经确认的供应商。该板包含一个专有的木材核心与玄武岩纤维衬里的每一边，结果在更轻，更硬的滑雪板。Mervin Manufacturing还使用Basaltex产品为QuikSilver生产了滑雪板。在2005年JEC复合材料展上，该板在Basaltex展台展出。
在汽车工业方面，Azdel公司（密歇根州南菲尔德）是通用电气先进材料公司（马萨诸塞州匹兹堡）和玻璃纤维生产商PPG工业公司（宾夕法尼亚州匹兹堡）各占一半的合资企业，开发了VolcaLite，一种热塑性复合材料，它结合了聚丙烯（PP）和长切玄武岩纤维。公司声称
在汽车工业方面，Azdel公司（密歇根州南菲尔德）是通用电气先进材料公司（马萨诸塞州匹兹堡）和玻璃纤维生产商PPG工业公司（宾夕法尼亚州匹兹堡）各占一半的合资企业，开发了VolcaLite，一种热塑性复合材料，它结合了聚丙烯（PP）和长切玄武岩纤维。该公司声称玄武岩/PP系统具有吸声性能、低热膨胀系数（CTE）和高强度重量比，提供良好的延展性。该公司表示，它最初的目标是汽车顶篷，可以比传统系统薄50%。
技术纤维产品有限公司（肯德尔，坎布里亚郡，英国和纽约，N.Y.）已斩玄武岩纤维，并制成薄纱非织造面纱。该公司正在对该产品进行层压和热成型汽车零部件的试验。约翰斯曼维尔欧洲公司（德国巴德霍姆堡）也生产了湿层玄武岩面纱。
玄武岩纤维也正在成为基础设施应用的竞争者。尽管该公司不再生产自己的纤维，Sudaglass（德克萨斯州休斯顿）仍生产几种玄武岩纤维产品，包括混凝土钢筋。据报道，这种由单向玄武岩纤维挤压而成的钢筋比钢筋轻89%，具有与混凝土相同的热膨胀系数，在碱性环境中不易降解。该公司声称，1吨玄武岩钢筋可以提供相当于4吨钢筋的钢筋。
随着商业化进程的继续，稳定的纤维供应看起来也很有前景。例如，米斯拉夫斯基说，卡门尼维克（kamennyvek）正计划在今年晚些时候推出第二台熔炉，并希望到2009年能年产3万公吨（6600万磅）。
