Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Базальтовое волокно представляет собой материал , изготовленный из чрезвычайно тонких волокон из базальта , который состоит из минералов плагиоклаза , пироксенов и оливина . Он похож на стекловолокно , имеет лучшие физико-механические свойства, чем стекловолокно, но значительно дешевле углеродного волокна. Он используется в качестве огнестойкой текстильной в аэрокосмической и автомобильной промышленности , а также может быть использован в качестве композитного производить продукты , такие как штативы камеры .

Производство [ править ]

Технология производства базальтового непрерывного волокна (БНВ) представляет собой одностадийный процесс: плавление, гомогенизация базальта и извлечение волокон. Базальт нагревается только один раз. Дальнейшая переработка БНВ в материалы осуществляется по «холодным технологиям» с низкими энергетическими затратами.

Базальтовое волокно производится из единого материала - базальтового измельченного материала из тщательно подобранного карьера. [1] Базальт с высокой кислотностью (содержание кремнезема более 46% [2] ) и низким содержанием железа считается желательным для производства волокна. [3] В отличие от других композитов, таких как стекловолокно, при его производстве материалы практически не добавляются. Базальт просто промывают, а затем плавят. [4]

Производство базальтового волокна требует плавления измельченной и промытой базальтовой породы при температуре около 1500 ° C (2730 ° F). Затем расплавленная порода экструдируется через небольшие сопла для получения непрерывных волокон базальтового волокна.

Базальтовые волокна обычно имеют диаметр нити от 10 до 20 мкм, что достаточно далеко за предел дыхания в 5 мкм, чтобы сделать базальтовое волокно подходящей заменой асбесту . [5] Они также обладают высоким модулем упругости , что обеспечивает высокую удельную прочность - в три раза больше, чем у стали . [6] [7] [8] Тонкое волокно обычно используется в текстильных изделиях, в основном для производства тканых материалов. Более толстое волокно используется при намотке нитей, например, для производства сжатого природного газа.(CNG) баллоны или трубы. Самое толстое волокно используется для изготовления пултрузии, георешетки, однонаправленного полотна, многоосного полотна и в виде рубленой нити для армирования бетона. Одно из самых перспективных применений непрерывного базальтового волокна и самая современная тенденция на данный момент - производство базальтовой арматуры, которая все больше и больше заменяет традиционную стальную арматуру на строительном рынке. [9]

Свойства [ править ]

Таблица относится к конкретному производителю непрерывного базальтового волокна. Данные у всех производителей разные, разница иногда очень большие значения.

СвойствоЗначение [10]
Предел прочности2,8–3,1 ГПа
Модуль упругости85–87 ГПа
Относительное удлинение при разрыве3,15%
Плотность2,67 г / см³

Сравнение:

МатериалПлотность
(г / см³)		Прочность на разрыв
(ГПа)		Удельная сила
Модуль упругости
(ГПа)		Удельный модуль
Стальная арматура7,850,50,063721026,8
Стекло2,462.10,8546928
C-стекло2,462,51.026928
E-стекло2,602,50,9627629,2
Стекло С-22,494.831,949739
Кремний2,160,206-0,4120,0954-0,191
Кварцевый2.20,34380,156
Углеродное волокно (большое)1,743,622,08228131
Углеродное волокно (среднее)1,805.102,83241134
Углеродное волокно (малое)1,806.213,45297165
Кевлар К-291,443,622,5141,428,7
Кевлар К-1491,473,482.37
Полипропилен0,910,27-0,650,297-0,7143841,8
Полиакрилонитрил1.180,50–0,910,424-0,7717563,6
Базальтовое волокно2,652.9-3.11.09–1.1785-8732,1-32,8

[ необходима цитата ]

Тип материала [11]Модуль упругостиПредел текучестиПредел прочности
E (ГПа)fy (МПа)fu (МПа)
Стальные прутки диаметром 13 мм200375560
Стальные прутки диаметром 10 мм200360550
Стальные прутки диаметром 6 мм200400625
Прутки из BFRP диаметром 10 мм48,1-1113
Прутки из BFRP диаметром 6 мм47,5-1345
Лист BFRP91-2100

История [ править ]

Первые попытки произвести базальтовое волокно были предприняты в Соединенных Штатах в 1923 году Полом Де, которому был выдан патент США 1,462,446 . Они получили дальнейшее развитие после Второй мировой войны исследователями из США, Европы и Советского Союза, особенно для военных и аэрокосмических приложений. После рассекречивания в 1995 году базальтовые волокна стали использоваться в более широком диапазоне гражданских применений. [12]

Школы [ править ]

  1. RWTH Ахенский университет. Каждые два года в Institut für Textiltechnik при RWTH Ахенского университета проводится Международный симпозиум по стекловолокну, на котором базальтовому волокну посвящен отдельный раздел. Университет проводит регулярные исследования по изучению и улучшению свойств базальтового волокна. Текстильный бетон также более устойчив к коррозии и более ковкий, чем обычный бетон. По словам Андреаса Коха, замена углеродных волокон базальтовыми волокнами может значительно расширить области применения инновационного композитного материала - текстильного бетона.
  2. Институт облегченной конструкции Берлинского технического университета [13]
  3. Институт материаловедения легкого дизайна при Ганноверском университете
  4. Немецкий институт пластмасс (DKI) в Дармштадте [14]
  5. Дрезденский технический университет внес свой вклад в изучение базальтовых волокон. Текстильная арматура в бетонных конструкциях - фундаментальные исследования и приложения. Петер Офферманн охватывает диапазон от начала фундаментальных исследований в Техническом университете Дрездена в начале 90-х годов до наших дней. Идея о том, что текстильные решетчатые конструкции из высококачественных нитей для конструкционного армирования могут открыть совершенно новые возможности в строительстве, стала отправной точкой для сегодняшней большой исследовательской сети. Текстильная арматура в бетонных конструкциях - фундаментальные исследования и приложения. В качестве новинки, параллельные приложения к исследованиям с необходимыми разрешениями в отдельных случаях, таких как мир »Сообщается о первых мостах из текстильного железобетона и обновлении конструкций оболочки тончайшими слоями текстильного бетона.
  6. Университет прикладных наук Регенсбурга, факультет машиностроения. Механические характеристики пластика, армированного базальтовым волокном, с различным армированием тканью - Испытания на растяжение и КЭ-расчеты с элементами репрезентативного объема (RVE). Марко Романо, Инго Эрлих. [15]

Использует [ редактировать ]

  • Тепловая защита [16]
  • Фрикционные материалы
  • Лопасти ветряной мельницы
  • Фонарные столбы
  • Корпуса судов
  • Кузова автомобилей
  • Спортивное оборудование
  • Конусы динамиков
  • Стены для полостей
  • Арматура [17] [18]
  • Несущие профили
  • Баллоны и трубы КПГ
  • Абсорбент для разливов нефти
  • Рубленая пряжа для армирования бетона
  • Сосуды высокого давления (например, цистерны и газовые баллоны)
  • Пултрузионная арматура для армирования бетона (например, для мостов и зданий)

Коды дизайна [ править ]

Россия [ править ]

С 18 октября 2017 года введено в эксплуатацию СП 297.1325800.2017 «Фибробетонные конструкции с неметаллической фиброй. Правила проектирования», что устранило правовой вакуум при проектировании базальтобетонного фибробетона. Согласно п. 1.1. Стандарт распространяется на все виды неметаллических волокон (полимеры, полипропилен, стекло, базальт и углерод). При сравнении различных волокон можно отметить, что полимерные волокна уступают минеральным по прочности, но их использование позволяет улучшить характеристики строительных композитов.

См. Также [ править ]

  • Волосы Пеле
  • Минеральная вата
  • Стекловата
  • Минеральная вата
  • Бета ткань

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Исследовательские изыскания для карьеров базальтовых пород | Basalt Projects Inc. | Разработка непрерывного базальтового волокна и композитов на основе CBF» . Базальт Проекты Inc . Проверено 10 декабря 2017 .
  2. ^ Де Фацио, Пьеро. «Базальтовое волокно: земля - ​​древний материал для инновационного и современного применения» . Национальное агентство Италии по новым технологиям, энергии и устойчивому экономическому развитию (на английском и итальянском языках) . Проверено 17 декабря 2018 года .
  3. ^ Schut, Ян Х. "Композиты: более высокие свойства, более низкая стоимость" . www.ptonline.com . Проверено 10 декабря 2017 .
  4. ^ Росс, Энн. "Базальтовые волокна: альтернатива стеклу?" . www.compositesworld.com . Проверено 10 декабря 2017 .
  5. ^ "Базальтовые волокна из непрерывных волокон базальтовой породы" . basalt-fiber.com .
  6. ^ Б. Соарес, Р. Прето, Л. Соуза, Л. Рейса (февраль 2016 г.). «Механическое поведение базальтовых волокон в композите базальт-UP» (PDF) . ScienceDirect . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ↑ Шарма, Пиюш (январь 2016 г.). «ВВЕДЕНИЕ В БАЗАЛЬТОВОЕ ВОЛОКНО И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БРФ И ДРУГИХ ПРИРОДНЫХ КОМПОЗИТОВ» . ResearchGate .
  8. ↑ Jeong-Il Choi и Bang Yeon Lee (октябрь 2015 г.). «Связующие свойства базальтового волокна и снижение прочности в зависимости от ориентации волокна» . Материалы . 8 (10): 6719–6727. Bibcode : 2015Mate .... 8.6719C . DOI : 10,3390 / ma8105335 . PMC 5455386 . PMID 28793595 .  
  9. ^ «Некоторые аспекты технологического процесса производства непрерывного базальтового волокна» . novitsky1.narod.ru . Проверено 21 июня 2018 .
  10. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2009-12-29 . Проверено 29 декабря 2009 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  11. ^ Ибрагим, Арафа Массачусетс; Фахми, Мохамед FM; Ву, Чжишен (2016). «Трехмерное конечно-элементное моделирование контролируемого связью поведения колонн квадратного моста из стали и армированного стеклопластом из базальта и стеклопластика при боковой нагрузке». Композитные конструкции . 143 : 33–52. DOI : 10.1016 / j.compstruct.2016.01.014 .
  12. ^ «Базальтовое волокно» . basfiber.com (на русском, английском, немецком, корейском и японском языках) . Проверено 21 июня 2018 .
  13. ^ L. Fahrmeir, R. Künstler, I. Pigeot, G. Tutz, Statistik - Der Weg zur Datenanalyse. 5. Auflage, Springer-Verlag, Берлин / Гейдельберг, (2005).
  14. ^ (основная работа - книга Гельмута Шюрмана "Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden")
  15. ^ Б. Юнгбауэр, М. Романо, И. Эрлих, бакалавр, Университет прикладных наук Регенсбурга, Лаборатория композитных технологий, Регенсбург, (2012).
  16. ^ Albarrie - БАЗАЛЬТОВОЕ ВОЛОКНО
  17. ^ Neuvokas
  18. ↑ Хендерсон, Том (10 декабря 2016 г.). «Neuvokas поднимает планку производства арматуры» . Детройтский бизнес Крейна . Проверено 17 декабря 2018 года .

Библиография [ править ]

  • Э. Лаутерборн, Dokumentation Ultraschalluntersuchung Eingangsprüfung, Внутренний отчет wiweb Erding, Erding, октябрь (2011 г.).
  • К. Мозер, Faser-Kunststoff-Verbund - Entwurfs- und Berechnungsgrundlagen. VDI-Verlag, Дюссельдорф, (1992).
  • Н. К. Наик, Тканые композиты. Техномик Паблишинг Ко., Ланкастер (Пенсильвания), (1994).
  • Bericht 2004-1535 - Prüfung eines Sitzes nach BS 5852: 1990 раздел 5 - кроватка источника зажигания 7, für die Fa. Franz Kiel gmbh & Co. КГ. Siemens AG, A&D SP, Франкфурт-на-Майне (2004 г.).
  • 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. Технический паспорт, R&G, (2011).
  • Сертификаты качества на ткани и ровинги. Incotelogy Ltd., Бонн, январь (2012 г.).
  • Дж. Нольф, Базальтовые волокна, противопожарные ткани, TUT, 49 (2003) 39.
  • Б. Озген, Х. Гонг, Textile Research Journal, 81 (2010) 738.
  • Л. Папула, Mathematische Formelsammlung für Naturwissenschaftler und Ingenieure. 10. Auflage, Vieweg + Teubner, Wiesbaden (2009).
  • Д. Сараванан, IE (I) Journal-TX, 86 (2006) 39.
  • В. Шмид, Б. Юнгбауэр, М. Романо, И. Эрлих, Н. Геббекен, В: Материалы конференции прикладных исследований, Регенсбург, (2012).
  • В. Шмид, Б. Юнгбауэр, М. Романо, И. Эрлих, Н. Геббекен, В: Материалы конференции по прикладным исследованиям, Регенсбург, (2012).

Внешние ссылки [ править ]

  • Производство базальтовых волокон Информация Государственного научного комитета Узбекистана
  • Базальтовое непрерывное волокно - информация и характеристики
  • Базальтовый ровинговый купол Видео демонстрация бетонной конструкции, армированной базальтовой фиброй
  • Поколение 2.0 непрерывного базальтового волокна Сравнение технологий, используемых при производстве CBF
  • Поведение композита, армированного базальтовым волокном, при сжатии
  • Ассортимент продукции Basfiber, предлагаемой Каменным Веком
  • Экструдированный акриловый лист - отличные возможности термоформования
  • Некоторые аспекты технологического процесса производства непрерывного базальтового волокна CBF
  • Видеодемонстрация производства непрерывного базальтового волокна на Каменном Веке