현무암 섬유

Basalt fiber

현무암 섬유는 현무암의 극세 섬유로 만들어진 물질로, 광물 사장석, 휘록센, 감람석으로 구성되어 있습니다.파이버 글라스와 유사하며 파이버 글래스보다 물리역학적 특성이 뛰어나지만 탄소 섬유보다 훨씬 저렴합니다.항공우주 및 자동차 산업에서 내화성 섬유로 사용되며 카메라 삼각대 등의 제품 생산에도 사용할 수 있습니다.

제조하다

현무암 연속섬유(BCF) 생산기술은 용융, 현무암 균질화 및 섬유 추출의 1단계 공정이다.현무암은 한 번만 가열됩니다.BCF의 재료에 대한 추가 가공은 에너지 비용이 낮은 "콜드 기술"을 사용하여 수행됩니다.

현무암 섬유는 엄선된 [1]채석장에서 나온 분쇄된 현무암으로 만들어집니다.섬유 [3]생산에는 고산도(실리카[2] 함량 46% 이상)와 저철분 함량은 46% 이상이다.유리 섬유와 같은 다른 복합 재료와 달리 기본적으로 재료는 생산 과정에서 첨가되지 않습니다.현무암은 간단히 씻은 후 [4]녹인다.

현무암 섬유의 제조에는 약 1,500°C(2,730°F)에서 분쇄 및 세척된 현무암을 녹여야 합니다.용융된 암석은 작은 노즐을 통해 압출되어 현무암 섬유로 이루어진 연속된 필라멘트를 생산합니다.

현무암 섬유는 일반적으로 10~20μm의 필라멘트 직경을 가지고 있어 현무암 섬유는 [5]석면을 대체할 수 있는 호흡기 한계치인 5μm를 충분히 상회한다.또한 높은 탄성 계수를 가지므로 비강도가 [6][7]강철의 3배에 달합니다.얇은 섬유는 주로 직물 생산에 사용되는 섬유에 사용됩니다.두꺼운 섬유는 예를 들어 압축천연가스(CNG) 실린더 또는 파이프의 생산에 필라멘트 권선에 사용됩니다.가장 두꺼운 섬유는 펄트루전, 지오그리드, 단방향 직물, 다축 직물 생산 및 콘크리트 보강을 위한 잘린 가닥 형태로 사용됩니다.연속 현무암 섬유에 대한 가장 유망한 응용 분야 중 하나이자 현재 가장 현대적인 경향은 건설 [8]시장에서 점점 더 많은 전통적인 철근을 대체하는 현무암 철근의 생산이다.

특성.

이 표는 연속 현무암 섬유 고유 생산자를 나타냅니다.제조업체마다 데이터가 다르므로 차이가 매우 클 수 있습니다.

소유물 값[9]
인장 강도 2.8~3.1 GPa
탄성 계수 85~87 GPa
파단 연신 3.15%
밀도 2.67 g/cm3

비교:

재료. 밀도
(cm/g3)		 인장 강도
(GPA)		 비강도
탄성 계수
(GPA)		 특정한
계수
철근 7.85 0.5 0.0637 210 26.8
A유리 2.46 2.1 0.854 69 28
C유리 2.46 2.5 1.02 69 28
전자 유리 2.60 2.5 0.962 76 29.2
S-2 유리 2.49 4.83 1.94 97 39
실리콘 2.16 0.206-0.412 0.0954-0.191
석영 2.2 0.3438 0.156
탄소섬유(대형) 1.74 3.62 2.08 228 131
탄소섬유(중간) 1.80 5.10 2.83 241 134
탄소섬유(소형) 1.80 6.21 3.45 297 165
K-29 1.44 3.62 2.51 41.4 28.7
K-149 1.47 3.48 2.37
폴리프로필렌 0.91 0.27-0.65 0.297-0.714 38 41.8
폴리아크릴로니트릴 1.18 0.50-0.91 0.424-0.771 75 63.6
현무암 섬유 2.65 2.9-3.1 1.09-1.17 85-87 32.1-32.8

[필요한 건]

재료[10] 종류 탄성 계수 항복 응력 인장 강도
E(GPA) fy (MPa) fu(MPa)
13mm 두께의 철근 200 375 560
10mm 두께의 철근 200 360 550
6mm 두께의 철근 200 400 625
10 mm 직경의 BFRP 바 48.1 - 1113
6 mm 직경의 BFRP 바 47.5 - 1345
BFRP 시트 91 - 2100

역사

현무암 섬유를 생산하기 위한 첫 시도는 1923년 미국 특허 1,462,446권을 부여받은 폴 데에 의해 이루어졌다.이것들은 제2차 세계대전 후에 미국, 유럽 및 소련의 연구자들에 의해 특히 군사 및 항공 우주 응용 분야에 의해 더욱 개발되었다.1995년 기밀 해제 이후 현무암 섬유는 더 광범위한 [11]민간 용도로 사용되어 왔다.

학교

  1. RWTH 아헨 대학교2년마다 RWTH Aachen University's Institut für Textiltechnik에서는 현무암 섬유가 별도의 섹션으로 배정되는 국제 유리 섬유 심포지엄을 개최하고 있습니다.그 대학은 현무암 섬유의 성질을 연구하고 개선하기 위해 정기적으로 연구를 실시하고 있다.또한 섬유 콘크리트는 기존 콘크리트보다 내식성이 뛰어나고 가단성도 뛰어납니다.Andreas Koch는 탄소 섬유를 현무암 섬유로 대체하면 섬유 콘크리트인 혁신적인 복합 재료의 응용 분야를 크게 향상시킬 수 있다고 말합니다.
  2. TU[12] 베를린 경량 디자인 연구소
  3. 하노버 대학교 경량 디자인 재료 과학 연구소
  4. 다름슈타트의[13] 독일성형연구소(DKI)
  5. 드레스덴 공과대학은 현무암 섬유 연구에 공헌했다.콘크리트 구조에서의 섬유 보강 - 기초 연구 및 응용피터 오퍼만은 90년대 초 드레스덴 대학에서의 기초 연구 작업 시작부터 현재까지를 다룹니다.구조 보강을 위한 고성능 실로 만들어진 섬유 격자 구조물이 건설에서 완전히 새로운 가능성을 열 수 있다는 생각이 오늘날의 대규모 연구 네트워크의 출발점이었다.콘크리트 구조에서의 섬유 보강 - 기초 연구 및 응용신규성으로는 세계 최초의 섬유강화 콘크리트 교량이나 섬유 콘크리트 층이 가장 얇은 쉘 구조의 개량 등 개별 사례에서 필요한 승인을 받은 연구에 대한 병행 적용이 보고되었다.
  6. 레겐스버그 응용과학대학 기계공학부서로 다른 섬유 보강재를 사용한 현무암 섬유 강화 플라스틱의 기계적 특성 평가 – 인장 시험 및 대표적인 체적 요소(RVE)를 사용한 FE 계산.마르코 로마노, 잉고 [14]에를리히

사용하다

  • 열보호[15]
  • 마찰재
  • 풍차 날개
  • 램프 포스트
  • 선체
  • 차체
  • 스포츠 용품
  • 스피커 콘
  • 캐비티 벽면 타이
  • 철근[16][17]
  • 하중 지지 프로필
  • CNG 실린더 및 파이프
  • 기름 유출 흡수제
  • 콘크리트 보강용 다진 스트랜드
  • 고압 용기(예: 탱크 및 가스 실린더)
  • 콘크리트 보강용 퍼트린 철근(교량 및 건물용 등)

설계 코드

러시아

2017년 10월 18일부터 JV 297.1325800.2017 "비금속 섬유를 사용한 콘크리트 구조물이 가동되었습니다.현무암 강화 섬유 강화 콘크리트 설계의 법적 공백을 없앤 설계 규칙.1.1항에 따라 이 표준은 모든 유형의 비금속 섬유(폴리머, 폴리프로필렌, 유리, 현무암 및 탄소)로 확장된다.서로 다른 섬유를 비교할 때, 폴리머 섬유가 미네랄 강도보다 열등하다는 것을 알 수 있지만, 그 사용을 통해 건축 복합 재료의 특성을 개선할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Research surveys for basalt rock quarries Basalt Projects Inc. Engineering continuous basalt fiber and CBF-based composites". Basalt Projects Inc. Retrieved 2017-12-10.
  2. ^ De Fazio, Piero (2011). "Basalt fibra: from earth an ancient material for innovative and modern application" (PDF). Energia, Ambiente e Innovazione. 3: 89–96.
  3. ^ Schut, Jan H. "Composites: Higher Properties, Lower Cost". www.ptonline.com. Retrieved 2017-12-10.
  4. ^ Ross, Anne. "Basalt Fibers: Alternative To Glass?". www.compositesworld.com. Retrieved 2017-12-10.
  5. ^ "Basalt Fibers from continuous-filament basalt rock". basalt-fiber.com.
  6. ^ Soares, B.; Preto, R.; Sousa, L.; Reis, L. (2016). "Mechanical behavior of basalt fibers in a basalt-UP composite". Procedia Structural Integrity. 1: 82–89. doi:10.1016/j.prostr.2016.02.012.
  7. ^ Choi, Jeong-Il; Lee, Bang (30 September 2015). "Bonding Properties of Basalt Fiber and Strength Reduction According to Fiber Orientation". Materials. 8 (10): 6719–6727. Bibcode:2015Mate....8.6719C. doi:10.3390/ma8105335. PMC 5455386. PMID 28793595.
  8. ^ "Some aspects of the technological process of continuous basalt fiber". novitsky1.narod.ru. Retrieved 2018-06-21.
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  10. ^ Ibrahim, Arafa M.A; Fahmy, Mohamed F.M; Wu, Zhishen (2016). "3D finite element modeling of bond-controlled behavior of steel and basalt FRP-reinforced concrete square bridge columns under lateral loading". Composite Structures. 143: 33–52. doi:10.1016/j.compstruct.2016.01.014.
  11. ^ "Basalt fiber". basfiber.com (in Russian, English, German, Korean, and Japanese). Retrieved 2018-06-21.
  12. ^ L. Fahrmeir, R. Künstler, I. Pigeot, G.Tutz, Statistics – Der Weg zur Datenanalyse. 5. Auflage, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg, (2005)
  13. ^ (주요 작품은 헬무트 쉬르만의 "Konstrieren mit Faser-Kunstoff-Verbunden"입니다.)
  14. ^ B. 융바우어, M. 로마노, I.Ehrlich, Bachelortesis, 응용과학대학 Regensburg, 복합기술연구소, Regensburg, (2012).
  15. ^ Albarrie - 현무암 섬유
  16. ^ 뉴보카스
  17. ^ Henderson, Tom (December 10, 2016). "Neuvokas raises the bar on manufacture of rebar". Crain's Detroit Business. Retrieved 17 December 2018.

참고 문헌

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  • N. K. Naik, 직물 복합 재료.Technomic Publishing Co, Lancaster(PA), (1994)
  • Bericht 2004-1535 – Prüfung eines Nach BS 5852:1990 섹션 5 – 점화원 크립 7, für die Fa.프란츠 키엘 gmbh & Co. KGSiemens AG, A&D SP, 프랑크푸르트 암 마인, (2004).
  • DIN EN 2559 – Luft-und Raumfahrt – Kohlenstofaser-Prepregs – Bestimung des Harz - und Fasermasseils and derchenbezogen Fasermasse.Normenstelle Luftfahrt (NL) im DIN Deutsches Institut für Normung E.V., Beuth Verlag, 베를린 (1997).
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  • 패브릭 및 로션 품질 증명서Inotelogy Ltd, Bonn, 2012년 1월
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  • Ozgen, Banu; Gong, Hugh (May 2011). "Yarn geometry in woven fabrics". Textile Research Journal. 81 (7): 738–745. doi:10.1177/0040517510388550. S2CID 138546738.
  • L. Papula, Mathische Formelsamlung für Naturwissenschaftler und Innegieure. 10.오플라주, 비에그+Teubner, Wiesbaden, (2009).
  • Saravanan, D. (2006). "Spinning the rocks-basalt fibres". IE (I) Journal-TX. 86: 39–45.
  • Schmid, Vinzent; Jungbauer, Bastian; Romano, Marco; Ehrlich, Ingo; Gebbeken, Norbert (June 2012). The influence of different types of fabrics on the fibre volume content and porosity in basalt fibre reinforced plastics. Applied Research Conference. pp. 162–165.

외부 링크