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Basaltfaser n BF sind Filamentgarne die aus einer flüssigen Basaltschmelze durch Schmelzspinnen erzeugt werden Sie könne

Basaltfaser

Basaltfasern(BF) sind Filamentgarne, die aus einer flüssigen Basaltschmelze durch Schmelzspinnen erzeugt werden. Sie können auch zu Stapelfaser und Kurzfasern geschnitten werden. Basaltfasern gehören zu den Chemiefasern aus Naturstoffen anorganischen Ursprungs. Für die Herstellung von Filamenten sind nur Basaltgesteine mit einem Siliziumdioxidanteil größer als 46 % geeignet.

Die Zugfestigkeit von Basaltfasern liegt zwischen der von Glas- und Carbonfasern, bei günstigeren Herstellungskosten als letztere.

Endlosbasaltfasern sind gesundheitlich unbedenklich.

Herstellung Bearbeiten

Schon im Jahr 1922 wurde in einem US-Patent des Franzosen Paul Dhé mit dem Titel Filament composed of Basalt das Ziehen von Filamenten aus geschmolzenem Basalt beschrieben. Aber erst 1985 wurde die erste industrielle Anlage zur Herstellung von Basalt-Filamenten in einem Unternehmen in der Nähe von Kiew (Ukraine) konstruiert und in Betrieb genommen, mit der ein Basalt-Multifilamentgarn von 200 Elementarfäden erzeugt wurde.

Die Herstellung der Basaltfilaments beginnt mit dem Zerkleinern des Rohbasalts in Bruchteile von 5 bis 40 mm, dem Abtrennen von metallischen und magnetischen Verunreinigungen durch Magnettrennung, dem Auswaschen von kleinen Einlagerungen (Staub u. a.) und dem Trocknen. Die so vorbereiteten Stücke werden durch einen Trichter, der über dem Schmelzofen montiert ist, diesem zugeführt und bei ca. 1450 °C geschmolzen. Über einen Fließspeiser, ein beheiztes Rohr, wird die flüssige, gelb-rot glühende Basaltschmelze in die Düsenwanne gepresst. Aus den Düsenlöchern heraus wird die Schmelze in dünnen Filamenten gezogen (pultrudiert). Das erfolgt bei Temperaturen von ca. 1300 °C. Der Durchmesser der Filamente liegt im Bereich von 10 bis 20 µm, abhängig von dem Düsenlochdurchmesser und der Viskosität der Schmelze. Um eine bessere Verarbeitung zu gewährleisten und die Haftung zu Matrixsystem zu verbessern, wird eine spezielle Schlichte (auf Silan beruhend) auf die Basaltfilamente aufgetragen. Die ersponnenen Elementarfadenbündel können zu einem Garn gedreht werden, zu einem Roving zusammengefasst werden oder zu Kurzfasern geschnitten werden.

In der Herstellung von Basaltfasern war die Sowjetunion führend. Heute werden Basaltfasern hauptsächlich in Russland, China, USA und Deutschland hergestellt.

Typische Eigenschaften von Basaltfasern
Dichte 2,60…2,80 g/cm³
Filamentdurchmesser 6…21 µm
Zugfestigkeit des Filaments 3,0…4,84 GPa (kN/mm²)
Zug-/E-Modul 93…110 GPa
Bruchdehnung 3,1… 6 %
Temperaturbelastbarkeit −260…+600 °C
Wärmeleitfähigkeit 0,035 W/(m·K)
Spezifische Wärmekapazität 0,72… 1,00 kJ/(kg·K)

Zusammensetzung und Eigenschaften Bearbeiten

Die chemische Zusammensetzung der Basaltfaser ist von dem beim Hersteller verwendeten Rohbasalt abhängig und kann deshalb von Hersteller zu Hersteller differieren. Basaltfasern enthalten fünf wesentliche Elementargruppen, deren Anteile in Masseprozenten in der folgenden Zusammenstellung angegeben sind:.

  • : 46,6 bis 51,5 %
  • : 11,5 bis 18,2 %
  • : 4,8 bis 11,1 %
  • : 0,40 bis 9,80  %
  • : 4,0 bis 7,5 %.

Die Zusammensetzung des Basalts beeinflusst dessen Verarbeitungseigenschaften und letztendlich die Fasereigenschaften. Ein höher CaO-Anteil im Rohbasalt reduziert die Schmelztemperatur und ermöglicht damit eine einfachere Homogenisierung der Schmelze, was wiederum die Filamentherstellung unterstützt. Der Anteil von und FeO hat einen sehr bedeutenden Einfluss auf die physikalisch-mechanischen Eigenschaften sowie die Dichte, die Farbe und die Temperaturbeständigkeit; je höher der Anteil, umso dunkler wird die braun-grüne Farbe und desto mehr widersteht sie höheren Temperaturen. Basaltfasern sind nicht entflammbar. Sie verfügen über einen ausgezeichneten Wärmeleitwiderstand und elektrischen Widerstand. Außerdem besitzen sie einen hohen Schallabsorptionsgrad. Ihre chemische Beständigkeit gegenüber Säuren und organischen Lösungsmitteln ist gut. Ihre Empfindlichkeit im alkalischen Bereich ist gegenüber E-Glasfasern geringer.

Anwendung Bearbeiten

Basaltfasern werden als Verstärkungsfasern in Faser-Kunststoff-Verbunden oder als Hitzeschutzmaterial eingesetzt. Dabei sind sie ein voller Ersatz von Glasfasern in Drehergeweben zur Verstärkung der Kunststoffe.

Basaltfaserstoffe werden auch für Stützgewebe in Filtern für die Heißgasfiltration von aggressiven Stoffen verarbeitet und wie Mineralwolle als Substrat im Gartenbau verwendet.

Stäbe aus Basaltfasern werden als Ersatz für Bewehrungseisen im Beton verwendet.

Weblinks Bearbeiten

Wiktionary: Faser – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Hans-J. Koslowski: Chemiefaser – Lexikon . 12., erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-87150-876-9, S. 33.
  2. Wolfgang Bobeth (Hrsg.): Textile Faserstoffe. Beschaffenheit und Eigenschaften. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New York 1993, ISBN 3-540-55697-4, Beilage.
  3. Chokri Cherif (Hrsg.): Textile Werkstoffe für den Leichtbau – Techniken – Verfahren – Materialien – Eigenschaften. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-17991-4, S. 92.
  4. Patent US1438428A: Filament composed of basalt. Angemeldet am 15. April 1921, veröffentlicht am 12. Dezember 1922, Erfinder: Paul Dhé.‌
  5. Jiri Militky, Rajesh Mishra, Hafsa Jamshaid:Basalt fibers. In: Anthony R. Bunsell (Hrsg.): Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers. 2. Auflage. Elsevier Ltd. 2018, ISBN 978-0-08-101272-7, S. 807.
  6. Jiri Militky, Rajesh Mishra, Hafsa Jamshaid:Basalt fibers. In: Anthony R. Bunsell (Hrsg.): Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers. 2. Auflage. Elsevier Ltd. 2018, ISBN 978-0-08-101272-7, S. 812/813.
  7. Basaltfaserherstellung.
  8. Jiri Militky, Rajesh Mishra, Hafsa Jamshaid: Basalt fibers. In: Anthony R. Bunsell (Hrsg.): Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers. 2. Auflage. Elsevier Ltd. 2018, ISBN 978-0-08-101272-7, S. 814, S. 822.
  9. Spezifische Wärmekapazität von Basalt
  10. Franz Fourné: Synthetische Fasern: Herstellung, Maschinen und Apparate, Eigenschaften: Handbuch für Anlagenplanung, Maschinenkonstruktion und Betrieb. Carl Hanser Verlag, München Wien 1995, ISBN 3-446-16058-2, S. 161.
  11. Jiri Militky, Rajesh Mishra, Hafsa Jamshaid:Basalt fibers. In: Anthony R. Bunsell (Hrsg.): Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers. 2. Auflage. Elsevier Ltd. 2018, ISBN 978-0-08-101272-7, S. 809.
  12. The relationship between the chemisal, mechanical and geometrical properties of basalt fibre.; S. 6
  13. Jiri Militky, Rajesh Mishra, Hafsa Jamshaid:Basalt fibers. In: Anthony R. Bunsell (Hrsg.): Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers. 2. Auflage. Elsevier Ltd. 2018, ISBN 978-0-08-101272-7, S. 808.
  14. Walter Loy: Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2., grundlegende überarbeitet und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5, S. 100/101.
  15. Jiri Militky, Rajesh Mishra, Hafsa Jamshaid:Basalt fibers. In: Anthony R. Bunsell (Hrsg.): Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers. 2. Auflage. Elsevier Ltd. 2018, ISBN 978-0-08-101272-7, S. 830 ff.
  16. Walter Loy: Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2., grundlegende überarbeitet und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5, S. 101.
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Basaltfasern BF sind Filamentgarne die aus einer flussigen Basaltschmelze durch Schmelzspinnen erzeugt werden Sie konnen auch zu Stapelfaser und Kurzfasern geschnitten werden 1 Basaltfasern gehoren zu den Chemiefasern aus Naturstoffen anorganischen Ursprungs 2 Fur die Herstellung von Filamenten sind nur Basaltgesteine mit einem Siliziumdioxidanteil grosser als 46 geeignet 3 Die Zugfestigkeit von Basaltfasern liegt zwischen der von Glas und Carbonfasern bei gunstigeren Herstellungskosten als letztere Endlosbasaltfasern sind gesundheitlich unbedenklich Inhaltsverzeichnis 1 Herstellung 2 Zusammensetzung und Eigenschaften 3 Anwendung 4 Weblinks 5 EinzelnachweiseHerstellung BearbeitenSchon im Jahr 1922 wurde in einem US Patent des Franzosen Paul Dhe mit dem Titel Filament composed of Basalt das Ziehen von Filamenten aus geschmolzenem Basalt beschrieben 4 Aber erst 1985 wurde die erste industrielle Anlage zur Herstellung von Basalt Filamenten in einem Unternehmen in der Nahe von Kiew Ukraine konstruiert und in Betrieb genommen mit der ein Basalt Multifilamentgarn von 200 Elementarfaden erzeugt wurde 5 Die Herstellung der Basaltfilaments beginnt mit dem Zerkleinern des Rohbasalts in Bruchteile von 5 bis 40 mm dem Abtrennen von metallischen und magnetischen Verunreinigungen durch Magnettrennung dem Auswaschen von kleinen Einlagerungen Staub u a und dem Trocknen Die so vorbereiteten Stucke werden durch einen Trichter der uber dem Schmelzofen montiert ist diesem zugefuhrt und bei ca 1450 C geschmolzen Uber einen Fliessspeiser ein beheiztes Rohr wird die flussige gelb rot gluhende Basaltschmelze in die Dusenwanne gepresst Aus den Dusenlochern heraus wird die Schmelze in dunnen Filamenten gezogen pultrudiert Das erfolgt bei Temperaturen von ca 1300 C Der Durchmesser der Filamente liegt im Bereich von 10 bis 20 µm abhangig von dem Dusenlochdurchmesser und der Viskositat der Schmelze Um eine bessere Verarbeitung zu gewahrleisten und die Haftung zu Matrixsystem zu verbessern wird eine spezielle Schlichte auf Silan beruhend auf die Basaltfilamente aufgetragen Die ersponnenen Elementarfadenbundel konnen zu einem Garn gedreht werden zu einem Roving zusammengefasst werden oder zu Kurzfasern geschnitten werden 6 7 In der Herstellung von Basaltfasern war die Sowjetunion fuhrend Heute werden Basaltfasern hauptsachlich in Russland China USA und Deutschland hergestellt Typische Eigenschaften von Basaltfasern 8 9 Dichte 2 60 2 80 g cm Filamentdurchmesser 6 21 µmZugfestigkeit des Filaments 3 0 4 84 GPa kN mm Zug E Modul 93 110 GPaBruchdehnung 3 1 6 Temperaturbelastbarkeit 260 600 CWarmeleitfahigkeit 0 035 W m K Spezifische Warmekapazitat 0 72 1 00 kJ kg K Zusammensetzung und Eigenschaften BearbeitenDie chemische Zusammensetzung der Basaltfaser ist von dem beim Hersteller verwendeten Rohbasalt abhangig und kann deshalb von Hersteller zu Hersteller differieren Basaltfasern enthalten funf wesentliche Elementargruppen deren Anteile in Masseprozenten in der folgenden Zusammenstellung angegeben sind 10 11 12 S i O 2 displaystyle mathrm SiO 2 nbsp 46 6 bis 51 5 A l 2 O 3 displaystyle mathrm Al 2 O 3 nbsp 11 5 bis 18 2 C a O displaystyle mathrm CaO nbsp 4 8 bis 11 1 M g O displaystyle mathrm MgO nbsp 0 40 bis 9 80 F e 2 O 3 displaystyle mathrm Fe 2 O 3 nbsp 4 0 bis 7 5 Die Zusammensetzung des Basalts beeinflusst dessen Verarbeitungseigenschaften und letztendlich die Fasereigenschaften Ein hoher CaO Anteil im Rohbasalt reduziert die Schmelztemperatur und ermoglicht damit eine einfachere Homogenisierung der Schmelze was wiederum die Filamentherstellung unterstutzt Der Anteil von F e 2 O 3 displaystyle mathrm Fe 2 O 3 nbsp und FeO hat einen sehr bedeutenden Einfluss auf die physikalisch mechanischen Eigenschaften sowie die Dichte die Farbe und die Temperaturbestandigkeit je hoher der Anteil umso dunkler wird die braun grune Farbe und desto mehr widersteht sie hoheren Temperaturen 13 Basaltfasern sind nicht entflammbar Sie verfugen uber einen ausgezeichneten Warmeleitwiderstand und elektrischen Widerstand Ausserdem besitzen sie einen hohen Schallabsorptionsgrad Ihre chemische Bestandigkeit gegenuber Sauren und organischen Losungsmitteln ist gut Ihre Empfindlichkeit im alkalischen Bereich ist gegenuber E Glasfasern geringer 14 Anwendung BearbeitenBasaltfasern werden als Verstarkungsfasern in Faser Kunststoff Verbunden oder als Hitzeschutzmaterial eingesetzt 15 Dabei sind sie ein voller Ersatz von Glasfasern in Drehergeweben zur Verstarkung der Kunststoffe Basaltfaserstoffe werden auch fur Stutzgewebe in Filtern fur die Heissgasfiltration von aggressiven Stoffen verarbeitet 16 und wie Mineralwolle als Substrat im Gartenbau verwendet Stabe aus Basaltfasern werden als Ersatz fur Bewehrungseisen im Beton verwendet Weblinks Bearbeiten nbsp Wiktionary Faser Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Basalt Fasern und Gewebe PDF 149 kB auf swiss composite ch abgerufen am 3 Marz 2017 Basaltfaser Netzwerk auf bafanet com abgerufen am 3 Marz 2017 Einzelnachweise Bearbeiten Hans J Koslowski Chemiefaser Lexikon 12 erweiterte Auflage Deutscher Fachverlag Frankfurt am Main 2009 ISBN 978 3 87150 876 9 S 33 Wolfgang Bobeth Hrsg Textile Faserstoffe Beschaffenheit und Eigenschaften Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 1993 ISBN 3 540 55697 4 Beilage Chokri Cherif Hrsg Textile Werkstoffe fur den Leichtbau Techniken Verfahren Materialien Eigenschaften Springer Verlag Berlin Heidelberg 2011 ISBN 978 3 642 17991 4 S 92 Patent US1438428A Filament composed of basalt Angemeldet am 15 April 1921 veroffentlicht am 12 Dezember 1922 Erfinder Paul Dhe Jiri Militky Rajesh Mishra Hafsa Jamshaid Basalt fibers In Anthony R Bunsell Hrsg Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers 2 Auflage Elsevier Ltd 2018 ISBN 978 0 08 101272 7 S 807 Jiri Militky Rajesh Mishra Hafsa Jamshaid Basalt fibers In Anthony R Bunsell Hrsg Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers 2 Auflage Elsevier Ltd 2018 ISBN 978 0 08 101272 7 S 812 813 Basaltfaserherstellung Jiri Militky Rajesh Mishra Hafsa Jamshaid Basalt fibers In Anthony R Bunsell Hrsg Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers 2 Auflage Elsevier Ltd 2018 ISBN 978 0 08 101272 7 S 814 S 822 Spezifische Warmekapazitat von Basalt Franz Fourne Synthetische Fasern Herstellung Maschinen und Apparate Eigenschaften Handbuch fur Anlagenplanung Maschinenkonstruktion und Betrieb Carl Hanser Verlag Munchen Wien 1995 ISBN 3 446 16058 2 S 161 Jiri Militky Rajesh Mishra Hafsa Jamshaid Basalt fibers In Anthony R Bunsell Hrsg Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers 2 Auflage Elsevier Ltd 2018 ISBN 978 0 08 101272 7 S 809 The relationship between the chemisal mechanical and geometrical properties of basalt fibre S 6 Jiri Militky Rajesh Mishra Hafsa Jamshaid Basalt fibers In Anthony R Bunsell Hrsg Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers 2 Auflage Elsevier Ltd 2018 ISBN 978 0 08 101272 7 S 808 Walter Loy Chemiefasern fur technische Textilprodukte 2 grundlegende uberarbeitet und erweiterte Auflage Deutscher Fachverlag Frankfurt am Main 2008 ISBN 978 3 86641 197 5 S 100 101 Jiri Militky Rajesh Mishra Hafsa Jamshaid Basalt fibers In Anthony R Bunsell Hrsg Handbook of Properties of Textile and Technical Fibers 2 Auflage Elsevier Ltd 2018 ISBN 978 0 08 101272 7 S 830 ff Walter Loy Chemiefasern fur technische Textilprodukte 2 grundlegende uberarbeitet und erweiterte Auflage Deutscher Fachverlag Frankfurt am Main 2008 ISBN 978 3 86641 197 5 S 101 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Basaltfaser amp oldid 233081181