Basaltikuitu - Basalt fiber

Basalttikuidusta on valmistettu materiaali, erittäin hieno kuiduista ja basaltti , joka koostuu mineraaleista plagioklaasia , pyrokseenista , ja oliviini . Se on samanlainen kuin lasikuitu , sillä on paremmat fysikaalis -mekaaniset ominaisuudet kuin lasikuidulla, mutta se on huomattavasti halvempaa kuin hiilikuitu. Se käytetään tulenkestävä tekstiili on ilmailu- ja auto- teollisuus, ja voidaan myös käyttää komposiitti tuottaa tuotteita, kuten kamerajalustoihin .

Valmistus

Jatkuvan basaltikuidun (BCF) valmistustekniikka on yksivaiheinen prosessi: sulatus, basaltin homogenointi ja kuitujen uuttaminen. Basaltti lämmitetään vain kerran. BCF: n jatkokäsittely materiaaleiksi suoritetaan käyttämällä "kylmää tekniikkaa" alhaisilla energiakustannuksilla.

Basaltikuitu on valmistettu yhdestä materiaalista, murskatusta basaltista, huolellisesti valitusta louhoksen lähteestä. Korkean happamuuden (yli 46% piidioksidipitoisuus) ja alhaisen rautapitoisuuden basaltin katsotaan olevan toivottavaa kuiduntuotannossa. Toisin kuin muut komposiitit, kuten lasikuitu, sen valmistuksen aikana ei käytännössä lisätä materiaaleja. Basaltti pestään ja sulatetaan.

Basaltikuitujen valmistus vaatii murskatun ja pestyn basalttikiven sulamisen noin 1500 ° C: ssa (2730 ° F). Sulakivi suulakepuristetaan sitten pienten suuttimien läpi jatkuvien basaltikuitufilamenttien tuottamiseksi.

Basaltikuitujen filamentin halkaisija on tyypillisesti 10–20 μm, mikä on tarpeeksi kaukana 5 μm: n hengitysrajasta, jotta basaltikuitu soveltuu asbestin korvaajaksi . Niillä on myös suuri kimmomoduuli , mikä johtaa korkeaan ominaislujuuteen - kolminkertaiseen teräksen . Ohutkuitua käytetään yleensä tekstiilisovelluksissa pääasiassa kudotun kankaan valmistukseen. Paksumpi kuitua käytetään filamenttikelausta, esimerkiksi tuotannon paineistettua maakaasua (CNG) sylinterit tai putket. Paksinta kuitua käytetään pultruusioon, geogridiin, yksisuuntaiseen kankaaseen, moniaksiaaliseen kankaan tuotantoon ja hienonnetun nauhan muodossa betonin vahvistamiseen. Yksi potentiaalisista sovelluksista jatkuvalle basaltikuidulle ja nykyaikaisin trendi tällä hetkellä on basaltiteräksen tuotanto, joka korvaa yhä enemmän perinteisiä teräsraudoituksia rakennusalalla.

Ominaisuudet

Taulukko viittaa jatkuvaan basaltikuitukohtaiseen valmistajaan. Kaikkien valmistajien tiedot ovat erilaisia, ero on joskus erittäin suuria arvoja.

Omaisuus Arvo
Vetolujuus 2,8–3,1 GPa
Joustava moduuli 85–87 GPa
Venymä taukossa 3,15%
Tiheys 2,67 g/cm³

Vertailu:

Materiaali Tiheys
(g/cm³) 		Vetolujuus
(GPa) 		Erityinen lujuus
Elastinen moduuli
(GPa) 		Erityinen
moduuli
teräs betoniteräs 7,85 0,5 0,0637 210 26.8
Lasi 2.46 2.1 0,854 69 28
C-lasi 2.46 2.5 1.02 69 28
E-lasi 2.60 2.5 0,962 76 29.2
S-2 lasi 2.49 4.83 1.94 97 39
Pii 2.16 0,206-0,412 0,0954-0,191
Kvartsi 2.2 0,3438 0,156
Hiilikuitu (suuri) 1.74 3.62 2.08 228 131
Hiilikuitu (keskikokoinen) 1,80 5.10 2.83 241 134
Hiilikuitu (pieni) 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
Polypropeeni 0,91 0,27-0,65 0,297-0,714 38 41,8
Polyakryylinitriili 1.18 0,50-0,91 0,424-0,771 75 63.6
Basaltikuitu 2.65 2.9-3.1 1.09-1.17 85-87 32,1-32,8

Materiaalin tyyppi Joustava moduuli Antaa stressiä Vetolujuus
E (GPa) fy (MPa) fu (MPa)
Halkaisijaltaan 13 mm terästangot 200 375 560
Halkaisijaltaan 10 mm terästangot 200 360 550
Halkaisijaltaan 6 mm terästangot 200 400 625
Halkaisijaltaan 10 mm BFRP-tangot 48.1 - 1113
Halkaisijaltaan 6 mm: n BFRP-tangot 47.5 - 1345
BFRP -arkki 91 - 2100

Historia

Ensimmäiset yritykset basaltikuitujen valmistamiseksi tehtiin Yhdysvalloissa vuonna 1923 Paul Dhe, jolle myönnettiin US -patentti 1 462 446 . Toisen maailmansodan jälkeen niitä kehitettiin edelleen Yhdysvaltojen, Euroopan ja Neuvostoliiton tutkijoilla erityisesti sotilas- ja ilmailualan sovelluksiin. Luokituksen poistamisen jälkeen basaltikuituja on käytetty laajemmassa valikoimassa siviilikäyttöön.

Koulut

  1. RWTH Aachenin yliopisto. Joka toinen vuosi RWTH Aachenin yliopiston Institut für Textiltechnik isännöi International Glass Fibers Symposiumia, jossa basaltikuitu on omistettu erilliselle osalle. Yliopisto tekee säännöllisesti tutkimusta basaltikuituominaisuuksien tutkimiseksi ja parantamiseksi. Tekstiilibetoni on myös korroosionkestävämpi ja muovattavampi kuin perinteinen betoni. Hiilikuitujen korvaaminen basaltikuiduilla voi parantaa merkittävästi innovatiivisen komposiittimateriaalin, tekstiilibetonin, käyttökohteita, sanoo Andreas Koch.
  2. Berliinin TU: n kevyen suunnittelun instituutti
  3. Hannoverin yliopiston kevyiden suunnittelumateriaalitieteen instituutti
  4. Saksan muovi -instituutti (DKI) Darmstadtissa
  5. Dresdenin teknillinen yliopisto oli osallistunut basaltikuitujen tutkimukseen. Tekstiilivahvikkeet betonirakenteessa - perustutkimusta ja sovelluksia. Peter Offermann kattaa alueen perustutkimustyön alusta TU Dresdenissä 90 -luvun alussa nykypäivään. Ajatus siitä, että korkean suorituskyvyn omaavista langoista tehdyt tekstiiliristikkorakenteet rakentamisen vahvistamiseen voivat avata täysin uusia mahdollisuuksia rakentamisessa, oli lähtökohta nykypäivän suurelle tutkimusverkostolle. Tekstiilivahvikkeet betonirakenteessa - perustutkimusta ja sovelluksia. Uutuutena raportoidaan tutkimukseen rinnakkaissovelluksia, joilla on yksittäistapauksissa vaaditut hyväksynnät, kuten maailman ensimmäiset teräsbetonisillat ja kuorirakenteiden parantaminen ohuimmilla tekstiilibetonikerroksilla.
  6. Ammattikorkeakoulu Regensburg, konetekniikan laitos. Basaltikuituvahvistetun muovin mekaaninen karakterisointi eri kangasvahvikkeilla-Vetokokeet ja FE-laskelmat edustavilla tilavuuselementeillä (RVE). Marco Romano, Ingo Ehrlich.

Käyttää

  • Lämpösuoja
  • Kitka -aineet
  • Tuulimyllyn terät
  • Lamppupylväät
  • Laivojen rungot
  • Autojen korit
  • Urheiluväline
  • Kaiutinkartiot
  • Ontelot seinäkiinnikkeet
  • Rebar
  • Kantavat profiilit
  • CNG -sylinterit ja putket
  • Imukykyinen öljyvuotoihin
  • Katkaistu säie betonin vahvistamiseen
  • Korkeapaineastiat (esim. Säiliöt ja kaasupullot)
  • Pultroitu raudoitus betoniraudoitukseen (esim. Siltoihin ja rakennuksiin)

Suunnittelukoodit

Venäjä

18. lokakuuta 2017 lähtien JV 297.1325800.2017 "Kuitubetonirakenteet, joissa on ei -metallista kuitua, on otettu käyttöön. Suunnittelusäännöt", jotka poistivat lakisääteisen tyhjiön basaltivahvistetun kuituraudoitetun betonin suunnittelussa. Kappaleen 1.1 mukaisesti. standardi ulottuu kaikentyyppisiin ei-metallisiin kuituihin (polymeerit, polypropeeni, lasi, basaltti ja hiili). Kun verrataan eri kuituja, voidaan huomata, että polymeerikuidut ovat huonompia kuin mineraalivahvuudet, mutta niiden käyttö mahdollistaa rakennuskomposiittien ominaisuuksien parantamisen.

Katso myös

Viitteet

Bibliografia

  • E.Lauterborn, Dynamics Ultraschalluntersuchung Eingangsprüfung, Internal Report wiweb Erding, Erding, b lokakuu (2011).
  • K. Moser, Faser-Kunststoff-Verbund-Entwurfs- und Berechnungsgrundlagen. VDI-Verlag, Düsseldorf, (1992).
  • NK Naik, kudotut kangaskomposiitit. Technomic Publishing Co., Lancaster (PA), (1994).
  • Bericht 2004-1535-Prüfung eines Sitzes nach BS 5852: 1990, osa 5-sytytyslähteen seimi 7, für die Fa. Franz Kiel gmbh & Co. KG. 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, Berliini, (1997).
  • Epoxidharz L, Härter L - Technische Daten. Tekniset tiedot, R&G, (2011).
  • Kankaiden ja koristeiden laatusertifikaatit. Incotelogy Ltd., Bonn, tammikuu (2012).
  • Nolf, Jean Marie (2003). "Basaltikuidut-tulenestotekstiilit". Tekninen käyttö Tekstiili . 49 (3): 38–42.
  • Ozgen, Banu; Gong, Hugh (toukokuu 2011). "Langan geometria kudotuissa kankaissa". Textile Research Journal . 81 (7): 738-745. doi : 10.1177/0040517510388550 . S2CID  138546738 .
  • Papula, Mathematische Formelsammlung für Naturwissenschaftler und Ingenieure. 10. Auflage, Vieweg+Teubner, Wiesbaden, (2009).
  • Saravanan, D. (2006). "Kivi-basaltikuitujen kehruu". IE (I) Journal-TX . 86 : 39–45.
  • Schmid, Vinzent; Jungbauer, Bastian; Romano, Marco; Ehrlich, Ingo; Gebbeken, Norbert (kesäkuu 2012). Eri tyyppisten kankaiden vaikutus basaltikuituvahvisteisten muovien kuitumäärään ja huokoisuuteen . Sovelletun tutkimuksen konferenssi. s. 162–165.

Ulkoiset linkit