Basalt

Basalt ist ein basisches Naturgestein vulkanischen Ursprungs, dessen chemische Zusammensetzung standortabhängig ist.

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 100-600 tex bei Single-End-Roving sowie 300-4800 tex beim assemblierten Roving. Unsere Rovings sind können mit unterschiedlichen Schlichten ausgestattet sein.

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

 

 

Thermische Eigenschaften und Arbeitstemperatur

 

Schmelzbereich	1460-1500 °C
Kristallisationstemperatur	1250 °C
Sintertemperatur	1050 °C
Wärmeleitfähigkeit, W/(m • K)	0,031-0,038

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%

 

Basalt

Basalt is a common volcanic rock formed from the rapid cooling of basaltic lava. The percentage content of basalt rock is dependent of deposit location and can include: SiO2 – 52.8%, Al2O3 – 17.5% Fe2O3 – 10.3%, MgO – 4.63%, CaO – 8.59%, Na2O – 3.34%, K2O – 1.46%, TiO2 – 1.38%, P2O5 – 0.28%, MnO – 0.16%, Cr2O3 – 0.06%; whereby the quartz content can come to 20% .

Basalt fiber

The basalt fiber are made in a melting process by temperature 1450°C in a melting furnace. Molten basalt flows from furnace through feeder channel through the platinum-rhodium bushing with 200 to 1000 holes. The fibers are drawn from the melt under hydrostatic pressure. The melt is cooled by cooler and get harden to fibers. Afterwards a sizing is applied to the surface of the fibers by sizing applicator. Sizing improve the fiber elasticity and adhesion with a composites matrix like a resin or concrete. We are providing roving with different monofilament diameter such as 9, 10, 13, 15, 17, 19, 22 µm and linear density 68-1200 tex by Single-End-Roving and 300-9200 tex by assembled Roving.

Properties of basalt fibers

• High tensile strength
• High E-Modulus
• High abrasion strength
• High temperature resistance
• High resistance to aggressive media
• Excellent drapability
• Very good treatability
• Excellent thermal and sound insulation
• Easy to process
• Excellent ecological tolerance as natural product
• Easy and reasonable recycling

Mechanical properties

Monofilament diameter, µm	10	13	17
Tensile test according ASTM D-3822(dry fiber), tensile strength, mN/tex	≥ 700	≥ 650	≥ 600
Tensile test according ASTM D-2343(in epoxy impregnated strand), tensile strength, MPa	3200	3100	2900
Tensile test according ASTM D-2343(in epoxy impregnated strand), tensile modulus, GPa	90-94	88-92	86-90
Tensile test according ASTM D-2101(Basalt monofilament), tensile strength, MPa	4300	4200	4000
Tensile test according ASTM D-2101(Basalt monofilament), tensile modulus, GPa	95	93	92

 

Thermal operating range

Melting range	1460-1500 °C
Crystallization temperature	1250 °C
Sintering temperature	1050 °C
Thermal conductivity, W/(m • K)	0,031-0,038

Chemical stability

	CemFIL	Basalt	E-Glas
Weightlessness in 3-hour boiling in water	–	0,2%	–
Weightlessness in 3-hour boiling in saturated cement solution (pH 12,9)	0,15%	0,35%	4,5%
Weightlessness in 3-hour boiling in 2N solution HCl (hydrochloric acid)	–	2-7%	38,5%
Weightlessness in 3-hour boiling in 2N solution NaOH (sodium hydroxide)	–	6%	–
Weightlessness in 30 minutes and in 180 minutes in H2SO4 (sulfuric acid)	–	2% and 6%	B14% and 22%

Bazalt

Bazalt jest naturalnie wystepującą skałą wulkaniczną, której sład chmiczny uwarunkowany jest geograficznym miejscem lokalizacji i składa się z: SiO2 – 52.8%, Al2O3 – 17.5% Fe2O3 – 10.3%, MgO – 4.63%, CaO – 8.59%, Na2O – 3.34%, K2O – 1.46%, TiO2 – 1.38%, P2O5 – 0.28%, MnO – 0.16%, Cr2O3 – 0.06%. Przyczym zawartość kwarcu może wynosić do 20%.

Włókno bazaltowe

Włókno bazaltowe powstaje w wyniku procesu topienia kruszywa skały bazaltowej w temperaturze wyższej 1450°C. Płynna masa bazaltowa jest następnie tłoczona przez platynowe tulejki. W ten sposób otrzymane nieskończące sią monofilamenty pokrywane są odpowiednią klejonką silanową i łączone do wiązek monofilamentów bazaltowych tzw. rovingów. Klejonka silanowa posiada przy tym funkcję ochronną włókna, zwiększa jego elastyczność a także polepsza połączenie z matrycą kompozytową. W naszej ofercie znajdą Państwo rovingi z różną średnicą monofilamentu 10, 13, 17 µm oraz gęstością liniową 90-600 tex w Single-End-Roving a także 270-4800 tex w rovingu złączonym tzw. assembled roving. Nasze standardowe produkty wyposażone są klejonką silanową Nr. 12 zgodą z matrycą epoksydową oraz betonową.

 

Zalety włókna bazaltowego

• Wysoka wytrzymałość na rozciąganie
• Wysoki moduł elastyczności (moduł Yunga)
• Odporność na wysokie temperatury
• Wysoka wytrzymałość na ścieranie
• Wysoka rezystencja na agresywne roztwory
• Lekkość formowania
• Doskonałe nasycenie żywicą
• Doskonała izolacja termiczna i akustyczna
• Lekkość w przetwarzaniu
• Nieszkodliwe dla środowiska – Produkt naturalny
• Nieszkodliwe dla zdrowia
• Łatwe i tanie w utyliyacji

 

 

Właściwości mechaniczne

Średnica monofilamentu, µm	10	13	17
Test ASTM D-3822(sucha wiązka bazaltowa), wytrzymałość na rozciąganie, mN/tex	≥ 700	≥ 650	≥ 600
Test ASTM D-2343(wiązka bazaltowa w matrycy epoksydowej ), wytrzymałość na rozciąganie, MPa	3200	3100	2900
Test ASTM D-2343(wiązka bazaltowa w matrycy epoksydowej), Moduł Yunga, GPa	90-94	88-92	86-90
Test ASTM D-2101(monofilament włókna bazaltowego), Zugfestigkeit , MPa	4300	4200	4000
Test ASTM D-2101(monofilament włókna bazaltowego), moduł Yunga, GPa	95	93	92

Zmiana wytrzymałość na rozciąganie

Temperatura	Zmiana wytrzymałości na rozciąganie
+20°C	100%
+200°C	95%
+400°C	80%

 

Termiczne właściwości

Punkt topnienia	1460-1500 °C
Temperatura procesu krystaliyacji	1250 °C
Temperatura spiekania	1050 °C
Przewodność ciepła, W/(m • K)	0,031-0,038

 

Obciążenie cieplne	Zakres temperatur
Długotrwałe	Od -260 do +400°C
(1) 1. Stopień: amorficzne włókno z klejonką	do +200°C
(2) 2. Stopień: spalanie klejonki, amorficzne włókno bazaltowe	od +200 do +350°C
(3) 3. Stopień: amorficzne włókno bez klejonki	od +350 do +400°C
Krótkotrwałe	od +400 do+850°C
(4) 4. Stopień: utlenienie FeO do Fe2O3 oraz początek krystalizacji Fe2O3.Włókno staje się kruche i łamliwe	od+400 do +850°C
Krótkotrwałe bez obciążenia	od +850 do +1250°C
(5) 5. Stopień: Fe2O3 w formie krystalicznej, włókno kruszeje, gorsze właściwości mechaniczne, bez dużych obciążeń mechanicznych przy dobrych właściwościach izolacyjnych	od+850 do +1050°C
(6) 6. Stopień: temperatura spiekania, pełna krystalizacja włókna	od +1050 do +1250°C

 

Rezystencja chemiczna

	CemFIL	Bazalt	E-Glas
Ubytek masy po 3 godz. w gotującej wodzie	–	0,2%	–
Ubytek masy po 3 godz. gotowania w zaprawie cementowej (pH 12,9)	0,15%	0,35%	4,5%
Ubytek masy po 3 godz. gotowania w 2N roztworze kwasu solnego	–	2-7%	38,5%
Ubytek masy po 3 godz. gotowania w 2N wodorotleneku sodu	–	6%	–
Ubytek masy po 30 oraz 180 min. gotowania w kwasie siarkowym	–	2% oraz 6%	B14% oraz 22%

[/custom_table]

Porównanie właściwości mechanicznych

[custom_table]

Właściwości	Włókno bazaltowe	E-Glas	S-Glas	Carbon	Aramid
Gęstość (g/cm³)	2.6- 2.8	2.5 – 2.6	2.5	1.8	1.5
ZWytrzymanie na rozciąganie(MPa)	4100 – 4840	3100 – 3800	4020 – 4650	3500 – 6000	2900 – 3400
Moduł Yunga(GPa)	93.1 – 110	72.5 – 75.5	83 – 86	230 – 600	70 – 140
Wydłużenie przy zerwaniu	3.1	4.7	5.3	1.5 – 2.0	2.8 – 3.6
Zakres temperatur roboczych °C	600	380	300	500	250