Čedičová vlákna
Čedičové vlákno je textilní výrobek získaný z čedičové horniny.[1]
První patent na zvlákňování čediče získal Francouz Paul Dhé v roce 1923. V 60. letech 20. století začal výzkum a pokusná výroba vláken (hlavně pro vojenské účely) v bývalém Sovětském svazu i v USA.[2]
V 1. dekádě 21. století se odhadovala celosvětová výroba na 3000-5000 ročních tun[3], ve 2. dekádě se počítalo s ročními přírůstky nejméně o 10 %, takže v roce 2020 má dosáhnout výnos z prodeje asi 200 milionů USD (2,50 USD/kg).[4]
Surovina
Čedičová hornina vhodná pro výrobu vláken obsahuje zpravidla olivín a nefelín. Používají se kyselé čediče s obsahem nejméně 46 % oxidu křemičitého (SiO2)
Příklad chemického složení:
52 % oxidu křemičitého (SiO2)
17 % safíru (Al2O3)
9 % oxidu vápenatého (CaO)
5 % oxidu hořečnatého (MgO)
17 % ostatních prvků[5]
Výroba vláken
Výrobní technologie se zakládá na tavném zvlákňování při teplotě 1500-1700 °C. Při dostatečně rychlém zchlazení vzniká sklovitá hmota, při pomalejším chlazení se tvoří krystaly ze směsi minerálů. Pro některé účely se vláknina dlouží při teplotě cca 1300 °C.[2] Zvlákňovací trysky mohou mít několik set otvorů, odváděcí rychlost dosahuje až 2000 m/min.
Při zvlákňování čediče jsou kladeny vysoké požadavky stejnoměrnost a opakovatelnost vlastnosti jako je viskozita, krystalizace, povrchová pevnost. Dosažení homogenity taveniny je komplikované, protože vlastnosti čedičové horniny značně kolísají.[6]
Vlastnosti vláken
[2] Čedičová vlákna se často používají jako alternativa u výrobků ze skleněných nebo uhlíkových vláken. Porovnání některých fyzikálních vlastností:
| Vlastnost | čedič. filament | skleněné vl. (S) | uhlíkové vl. |
| pevnost (MPa) | 3000-4840 | 4020-4650 | 3500-6000 |
| tažnost (%) | 3,1 | 5,3 | 1,5-2,0 |
| průměr (µm) | 6-21 | 6-21 | 5-15 |
| použitelnost v teplotách (°C) | -260 ÷ +500 | -50 ÷ +300 | -50 ÷ +700 |
| cena (USD/kg) | 2,50 | 1,50 | 30 |
Výrobky z čedičových vláken a jejich použití
Například:[7]
- Filamenty s jemností vláken 7-9 μm a jemností příze 45-68 tex, jednoduché a skané, škrobené (aby se povrch příze přizpůsobil jiným materiálům, zejména pryskyřicím v kompozitech) a monofilamenty s jemností 110 tex
- Tkaniny v plátnové a keprové vazbě, vpichované plsti na ochranné oděvy proti ohni a chemikáliím a provaznické výrobky (Na vedlejším snímku je vpravo tkanina z čedičových filamentů a vlevo (mnohem dražší) uhlíková tkanina)
- Netkané textilie: proplétané a vpichované
- Rovingy (svazky filamentů) s jemností vláken 10-17 μm a s tloušťkou 68-680 tex, škrobené
Použití: paralelně ložené prepregy na vyztužení kompozitů
Použití kompozitů: stavební díly mostů, radarových zařízení, stěny obrněných vozidel, vodní lyže, prkna na surfing
- Sekaná vlákna s jemností 13-22 μm a délkou 6–70 mm, škrobená
Vkládají se nespředená jako výztuž do termoplastických a cementových kompozitů a vyrábí se z nich vpichované plsti na ochranné oděvy
Reference
- ↑ Basalt Continuous Fiber [online]. Basalt Fiber, 2005 datum přístupu = 2019-08-20. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ a b c Basalt fiber: from earth [online]. ENEA, 2011 datum přístupu = 2019-08-20 [cit. 2019-08-29]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2019-05-17. (anglicky)
- ↑ Výroba čedičových vláken v Číně (anglicky): http://www.qzfubang.com/en/news-view.php?id=11 Archivováno 3. 9. 2014 na Wayback Machine
- ↑ Basalt Fiber and its Application [online]. Journal of Textile Engineering, 2017-04-18 datum přístupu = 2019-08-20. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Chemical composition of basalt [online]. Basalt.Today, 2018-11-13 [cit. 2019-08-20]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Cherif: Textile Materials for Lightweight Constructions, Springer 2016, ISBN 9783662463413, str. 85
- ↑ Basalt Product Description [online]. Smart Building Systems, 2019-04-23 datum přístupu = 2019-08-20. Dostupné online. (anglicky)
Média použitá na této stránce
Autor: Racingjeff, Licence: CC BY-SA 3.0
Hybrid Basalt laminated sheet. Raw Basalt fiber fabric and carbon fiber fabric material is processed together with epoxy resin or other resin systems. The raw basalt and carbon fabric and resin system are procesed together using heat and pressure to produce a very high quality sheet laminate material. The completed basalt / carbon fiber hybrid sheet posesses very high strength properties that can be greater than metals. The finished sheet is however extremely light weight, weighing a fraction of its metal counterpart. The biggest advantage of a basalt / carbon fiber sheet is a significant reducing in cost of the final product, while still maintaining properties very near a regular carbon fiber product.
Autor: No machine-readable author provided. Zimbres assumed (based on copyright claims)., Licence: CC BY-SA 2.5
Nepheline crystal from Canaã alkaline massif, Rio de Janeiro
The mineral surface is lightly wheathered
Sample size:5 X 2,5 cm
Author:Eurico Zimbres