Bazalt lifi - Basalt fiber

Bazalt lif , son derece ince yapılmış bir malzemedir elyaflar arasında bazalt oluşur, mineraller plajiyoklaz , piroksen ve olivin . Fiberglas'a benzer, fiberglastan daha iyi fizikomekanik özelliklere sahiptir, ancak karbon fiberden önemli ölçüde daha ucuzdur. Bu şekilde kullanılan ateşe dayanıklı tekstil içinde havacılık ve otomotiv endüstrisi ve aynı zamanda olarak kullanılabilir bileşik gibi ürünler üretmek için kamera sehpa .

imalat

Bazalt sürekli elyaf (BCF) üretim teknolojisi tek aşamalı bir süreçtir: bazaltın eritilmesi, homojenleştirilmesi ve elyafların çıkarılması. Bazalt sadece bir kez ısıtılır. BCF'nin malzemelere daha fazla işlenmesi, düşük enerji maliyetleriyle "soğuk teknolojiler" kullanılarak gerçekleştirilir.

Bazalt lifi, özenle seçilmiş bir taş ocağı kaynağından tek bir malzeme olan ezilmiş bazalttan yapılır. Yüksek asitli (%46'dan fazla silika içeriği) ve düşük demir içeriğine sahip bazalt, elyaf üretimi için arzu edilir olarak kabul edilir. Cam elyafı gibi diğer kompozitlerin aksine, üretimi sırasında esasen hiçbir malzeme eklenmez. Bazalt basitçe yıkanır ve sonra eritilir.

Bazalt lifinin üretimi, ezilmiş ve yıkanmış bazalt kayasının yaklaşık 1.500 °C'de (2.730 °F) eritilmesini gerektirir. Erimiş kaya daha sonra sürekli bazalt lifi filamentleri üretmek için küçük memelerden ekstrüde edilir.

Bazalt lifleri tipik olarak 10 ila 20 um arasında bir filament çapına sahiptir ve bu, bazalt lifini asbest için uygun bir ikame yapmak için 5 um'lik solunum sınırının yeterince üzerindedir . Ayrıca yüksek olan bir elastikiyet modülüne yüksek sonuçlanan belirli bir kuvvet bunun -üç kez çelik . İnce elyaf genellikle tekstil uygulamaları için esas olarak dokuma kumaş üretimi için kullanılır. Filament sargısında, örneğin sıkıştırılmış doğal gaz (CNG) silindirleri veya borularının üretimi için daha kalın lifler kullanılır . En kalın elyaf, pultrüzyon, geogrid, tek yönlü kumaş, çok eksenli kumaş üretiminde ve beton takviyesi için kıyılmış halat şeklinde kullanılır. Sürekli bazalt elyaf için en ileriye dönük uygulamalardan biri ve şu anda en modern trend, inşaat piyasasında giderek daha fazla geleneksel çelik inşaat demirinin yerini alan bazalt inşaat demiri üretimidir .

Özellikler

Tablo, sürekli bazalt elyafa özel üreticiye atıfta bulunmaktadır. Tüm üreticilerin verileri farklıdır, fark bazen çok büyük değerlerdir.

Mülk Değer
Gerilme direnci 2.8–3.1 GPa
Elastik modülü 85-87 GPa
kopma uzaması %3.15
Yoğunluk 2,67 g/cm³

Karşılaştırmak:

Malzeme Yoğunluk
(g/cm³) 		Çekme mukavemeti
(GPa) 		özgül güç
Elastik modül
(GPa) 		Spesifik
modül
Çelik inşaat demiri 7.85 0,5 0.0637 210 26.8
Bir bardak 2.46 2.1 0.854 69 28
C-cam 2.46 2.5 1.02 69 28
E-cam 2.60 2.5 0,962 76 29.2
S-2 cam 2.49 4.83 1,94 97 39
Silikon 2.16 0.206-0.412 0.0954-0.191
Kuvars 2.2 0.3438 0.156
Karbon fiber (büyük) 1.74 3.62 2.08 228 131
Karbon fiber (orta) 1.80 5.10 2.83 241 134
Karbon fiber (küçük) 1.80 6.21 3.45 297 165
Kevlar K-29 1.44 3.62 2.51 41.4 28.7
Kevlar K-149 1.47 3.48 2.37
polipropilen 0.91 0.27-0.65 0.297-0.714 38 41.8
poliakrilonitril 1.18 0.50-0.91 0.424-0.771 75 63.6
Bazalt lifi 2.65 2.9-3.1 1.09-1.17 85-87 32.1-32.8

Malzeme Türü Elastik modülü verim stresi Gerilme direnci
E (GPa) fy (MPa) fu (MPa)
13 mm çapında çelik çubuklar 200 375 560
10 mm çapında çelik çubuklar 200 360 550
6 mm çapında çelik çubuklar 200 400 625
10 mm çapında BFRP çubukları 48.1 - 1113
6 mm çaplı BFRP çubukları 47.5 - 1345
BFRP sayfası 91 - 2100

Tarih

Bazalt lifi üretmeye yönelik ilk girişimler 1923'te ABD Patenti 1,462,446'yı alan Paul Dhe tarafından Amerika Birleşik Devletleri'nde yapılmıştır . Bunlar, özellikle askeri ve havacılık uygulamaları için ABD, Avrupa ve Sovyetler Birliği'ndeki araştırmacılar tarafından II . Dünya Savaşı'ndan sonra daha da geliştirildi . 1995'te sınıflandırmanın kaldırılmasından bu yana bazalt lifleri daha geniş bir sivil uygulama yelpazesinde kullanılmıştır.

Okullar

  1. RWTH Aachen Üniversitesi. Her iki yılda bir RWTH Aachen Üniversitesi'nin Institut für Textiltechnik'i, bazalt elyafın ayrı bir bölüme ayrıldığı Uluslararası Cam Elyaf Sempozyumu'na ev sahipliği yapıyor. Üniversite, bazalt lif özelliklerini incelemek ve geliştirmek için düzenli araştırmalar yapmaktadır. Tekstil betonu ayrıca korozyona karşı daha dirençlidir ve geleneksel betona göre daha dövülebilirdir. Andreas Koch, karbon fiberlerin bazalt fiberlerle değiştirilmesinin tekstil betonu olan yenilikçi kompozit malzemenin uygulama alanlarını önemli ölçüde geliştirebileceğini söylüyor.
  2. TU Berlin'de Hafif Tasarım Enstitüsü
  3. Hannover Üniversitesi'nde Hafif Tasarım Malzeme Bilimi Enstitüsü
  4. Darmstadt'taki Alman Plastik Enstitüsü (DKI)
  5. Dresden Teknik Üniversitesi, bazalt liflerinin incelenmesine katkıda bulunmuştur. Beton yapılarda tekstil takviyeleri - temel araştırma ve uygulamalar. Peter Offermann, 90'ların başlarında TU Dresden'deki temel araştırma çalışmalarının başlangıcından günümüze kadar olan aralığı kapsar. Yapısal güçlendirme için yüksek performanslı ipliklerden yapılan tekstil kafes yapılarının inşaatta tamamen yeni olanaklar açabileceği fikri, günümüzün geniş araştırma ağının başlangıç ​​noktasıydı. Beton yapılarda tekstil takviyeleri - temel araştırma ve uygulamalar. Bir yenilik olarak, dünyanın ilk tekstil betonarme köprüleri ve en ince tekstil betonu katmanları ile kabuk yapılarının iyileştirilmesi gibi münferit durumlarda gerekli onaylarla araştırmaya paralel uygulamalar bildirilmektedir.
  6. Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Regensburg, Makine Mühendisliği Bölümü. Farklı kumaş takviyeleri ile bazalt elyaf takviyeli plastiğin mekanik karakterizasyonu - Temsili hacim elemanları (RVE'ler) ile çekme testleri ve FE hesaplamaları. Marco Romano, Ingo Ehrlich.

kullanır

  • Isı koruması
  • sürtünme malzemeleri
  • yel değirmeni bıçakları
  • Lamba direkleri
  • gemi gövdeleri
  • Araba gövdeleri
  • Spor malzemeleri
  • Hoparlör konileri
  • Boşluk duvar bağları
  • inşaat demiri
  • Yük taşıyan profiller
  • CNG silindirler ve borular
  • Petrol sızıntıları için emici
  • Beton takviye için kıyılmış tel
  • Yüksek basınçlı kaplar (örneğin tanklar ve gaz tüpleri)
  • Beton takviyesi için pultrude inşaat demiri (örn. köprüler ve binalar için)

Tasarım kodları

Rusya

18 Ekim 2017 tarihinden itibaren JV 297.1325800.2017 "Metalik olmayan lifli betonarme yapılar faaliyete geçirilmiştir. Bazalt takviyeli lifli betonarme tasarımında yasal boşluğu ortadan kaldıran tasarım kuralları". 1.1 paragrafına göre. standart, her tür metalik olmayan elyafı (polimerler, polipropilen, cam, bazalt ve karbon) kapsar. Farklı lifleri karşılaştırırken, polimer liflerin mineral dayanımlarından daha düşük olduğu not edilebilir, ancak kullanımları bina kompozitlerinin özelliklerini iyileştirmeyi mümkün kılar.

Ayrıca bakınız

Referanslar

bibliyografya

  • E. Lauterborn, Belgelendirme Ultraschalluntersuchung Eingangsprüfung, Dahili Rapor wiweb Erding, Erding,bEkim (2011).
  • K. Moser, Faser-Kunststoff-Verbund – Entwurfs- und Berechnungsgrundlagen. VDI-Verlag, Düsseldorf, (1992).
  • NK Naik, Dokuma Kumaş Kompozitler. Technomic Publishing Co., Lancaster (PA), (1994).
  • Bericht 2004-1535 – Prüfung eines Sitzes nach BS 5852:1990 bölüm 5 – ateşleme kaynağı beşik 7, für die Fa. Franz Kiel gmbh&Co. KİLOGRAM. Siemens AG, A&D SP, Frankfurt am Main, (2004).
  • DIN EN 2559 – Luft- und Raumfahrt – Kohlenstoffaser-Prepregs – Bestimmung des Harz- und Fasermasseanteils und der flächenbezogenen Fasermasse. Normenstelle Luftfahrt (NL) im DIN Deutsches Institut für Normung eV, Beuth Verlag, Berlin, (1997).
  • Epoxidharz L, Härter L – Technische Daten. Teknik Veri Sayfası, R&G, (2011).
  • Kumaşlar ve Fitiller için Kalite Sertifikaları. Innotelogy Ltd., Bonn, Ocak (2012).
  • Nolf, Jean Marie (2003). "Bazalt Elyaflar-Yangını Engelleyen Tekstiller". Teknik Kullanım Tekstil . 49 (3): 38-42.
  • Özgen, Banu; Gong, Hugh (Mayıs 2011). "Dokuma kumaşlarda iplik geometrisi". Tekstil Araştırma Dergisi . 81 (7): 738–745. doi : 10.1177/0040517510388550 . S2CID  138546738 .
  • L. Papula, Mathematische Formelsammlung für Naturwissenschaftler und Ingenieure. 10. Auflage, Vieweg+Teubner, Wiesbaden, (2009).
  • Saravanan, D. (2006). "Kayalar-bazalt liflerinin eğrilmesi". IE (I) Journal-TX . 86 : 39-45.
  • Schmid, Vinzent; Jungbauer, Bastian; Romano, Marco; Ehrlich, Ingo; Gebbeken, Norbert (Haziran 2012). Bazalt elyaf takviyeli plastiklerde farklı kumaş türlerinin elyaf hacim içeriği ve gözeneklilik üzerindeki etkisi . Uygulamalı Araştırma Konferansı. s. 162–165.

Dış bağlantılar