Basalt Fiber Technologies & Products

Basaltfasern

Basalt

Basalt ist ein basisches Naturgestein vulkanischen Ursprungs, dessen chemische Zusammensetzung standortabhängig ist. Grundsätzlich besteht Basalt aus:

SiO2 52.80%
TiO 21.38%
Al2O3 17.50%
Fe2O3 ……….. 10.30%
CaO 08.59%
MgO 04.63%
Na2 03.34%
K2O 01.46%
MnO 00.16%
Cr2O3 00.06%

Dabei kann der Quarzgehalt sogar 20% betragen.

Basaltfasern

Basaltfasern entstehen während des Schmelzprozesses von Basaltgestein bei Temperaturen von über 1450°C. Das flüssige Basaltgestein wird durch Platinbuchsen gepresst und anschließend in endlose Monofilamente gezogen. Diese werden mit einer Schlichte bezogen und in Bündeln zu sog. Rovings zusammengeführt. Schlichte erfühlt dabei eine schützende Funktion, verbessert Elastizität der Fasern sowie Verbindung und Haftung mit Verbundmatrixsystemen wie Harzen, Beton und Mörtel. Die bei uns erhältlichen Rovings unterscheiden sich in Monofilament Durchmessern von 10, 13, 17 µm und der linearen Dichte von 90-600 tex bei Single-End-Roving sowie 270-4800 tex beim assemblierten Roving. Unsere Rovings sind standardmäßig mit einer Schlichte Nr. 12 ausgestattet, die mit EP-, PF-Harzmatrix sowie Beton Kompatibel ist.

Eigenschaften von Basaltfasern

  • Hohe Zugfestigkeit
  • Hohe Elastizität
  • Hohe Arbeitstemperaturen
  • Hohe Abriebsfestigkeit
  • Hohe Resistenz gegenüber aggressiven Medien
  • Ausgezeichnete Drapierbarkeit
  • Sehr gute Tränkungsfähigkeit
  • Ausgezeichnete thermische und akustische Isolation
  • Leichte Verarbeitung
  • Ausgezeichnete ökologische Verträglichkeit – Naturprodukt
  • Nicht Gesundheitsschädlich
  • Leichtes und kostengünstiges Recycling

Mechanische Eigenschaften

Durchmesser des Monofilaments, µm 10 13 17
Zugversuch nach ASTM D-3822
(Trockenes Basaltfaserbündel „Dry fiber“), Zugfestigkeit, mN/tex
≥ 700 ≥ 650 ≥ 600
Zugversuch nach ASTM D-2343
(Mit Epoxidharz imprägniertes Basaltfaserbündel), Zugfestigkeit, MPa
3200 3100 2900
Zugversuch nach ASTM D-2343
(Mit Epoxidharz imprägniertes Basaltfaserbündel), E-Modul, GPa
90-94 88-92 86-90
Zugversuch nach ASTM D-2101
(Basaltfaser Monofilament), Zugfestigkeit , MPa
4300 4200 4000
Zugversuch nach ASTM D-2101
(Basaltfaser Monofilament), E-Modul, GPa
95 93 92

Zugsfestigkeitsänderung bei Erwärmung

Temperatur Zugfestigkeitsänderung
+20°C 100%
+200°C 95%
+400°C 80%

Thermische Eigenschaften und Arbeitstemperatur

Schmelzbereich 1460-1500 °C
Kristallisationstemperatur 1250 °C
Sintertemperatur 1050 °C
Wärmeleitfähigkeit, W/(m • K) 0,031-0,038
Thermischer Belastungsdauer Temperaturbereich
Dauerhaft Von -260 bis zu +400°C
(1) Stufe 1: Amorphe Basaltfaser mit der Schlichte auf der Faseroberfläche Bis zu +200°C
(2) Stufe 2: Verbrennen der Schlichte (10-15 Minuten), amorphe Basaltfaser Von +200 bis zu +350°C
(3) Stufe 3: Amorphe Basaltfaser ohne Schlichte auf der Faseroberfläche Von +350 bis zu +400°C
Kurzzeitig Von +400 bis zu +850°C
(4) Stufe 4: Übergang von FeO in Fe2O3 und Beginn der Kristallisation von Fe2O3. Die Basaltfaser wird immer weniger amorph und mehr spröde Von +400 bis zu +850°C
Kurzzeitig Von +850 bis zu +1250°C
(5) Stufe 5: Fe²O³ ist in kristalliner Form, die Basaltfaser ist spröde, mechanische Eigenschaften werden schlechter, aber ohne Stress und Vibration arbeitet die Basaltfaser weiter wie Thermoisolierung ziemlich gut Von +850 bis zu +1050°C
(6) Stufe 6: Sintertemperatur Von +1050 bis zu +1250°C

Chemische Beständigkeit

CemFIL Basalt E-Glas
Masseverlust nach 3 Stunden Kochen im Wasser 0,2%
Masseverlust nach 3 Stunden Kochen in gesättigter Zementlösung (pH 12,9) 0,15% 0,35% 4,5%
Masseverlust nach 3 Stunden Kochen in der 2N Lösung von HCl (Salzsäure) 2-7% 38,5%
Masseverlust nach 3 Stunden Kochen in der 2N Lösung vom Natriumhydroxid (auch Ätznatron, kaustische(s) Soda) 6%
Masseverlust nach 30 Minuten und nach 180 Minuten in Schwefelsäure (H2SO4) 2% und 6% B14% und 22%

Mechanische Eigenschaften Vergleich

Eigenschaften Basaltfaser E-Glas S-Glas Carbon Aramid
Dichte (g/cm³) 2.6- 2.8 2.5 – 2.6 2.5 1.8 1.5
Zugfestigkeit(MPa) 4100 – 4840 3100 – 3800 4020 – 4650 3500 – 6000 2900 – 3400
E-Modul(GPa) 93.1 – 110 72.5 – 75.5 83 – 86 230 – 600 70 – 140
Bruchdehnung 3.1 4.7 5.3 1.5 – 2.0 2.8 – 3.6
Arbeitstemperatur °C 600 380 300 500 250

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