SeyrüseferMalzeme Bilgisi → Bazalt Elyafı

Bazalt Elyafı

Seyir Defteri - Malzeme Bilgisi
Pazar, 28 Temmuz 2013

BazaltBazalt teknolojisi savunma sanayii alanındaki uygulamalar için ihtiyaç duyulan daha üstün nitelikli karma malzemeler elde edebilme çalışmalarına bağlı olarak SSCB'ye dayanmaktadır.

Düzensiz erime, kademeli kristalleşme gibi sorunlar sebebiyle bazalttan büyük miktarlarda ve düzenli olarak sürekli elyaf üretebilme yeteneği ancak bu sorunların çözülebildiği 1980'lerin sonlarında mümkün olabilmiştir. Bu teknoloji o zamanlar SSCB'de geliştirildiğinde ilk bazalt elyafı imalât tesisleri Ukrayna ve Gürcistan'da kuruldu.

Bu zaman diliminde Sovyetler Birliğinin yıkılması ile bazalt teknolojisi üzerindeki araştırmaların gizliliği kalktı. İki binli yıllarda ise maliyeti düşürme ve artan ticarileşme faaliyetleri sebebiyle yavaş yavaş bazalt elyafları dünya kompozit üreticileri tarafından tanınmaya başladı. Şimdilik üç üretici ülke mevcuttur;

  1. Rusya
  2. Ukrayna
  3. Çin

Bazalt yer kabuğunun üçte birini oluşturan, lav kökenli bir kaya oluşumudur. Velhasıl ham madde kolayca bulunabilir ve pahalı değildir. Bununla birlikte üretilecek elyafın iyi özelliklere sahip olabilmesi için kullanılacak bazalt kaynağının niteliği önemlidir. Lavın kimyevi bileşimi, soğuma hızı, zaman içinde hava ile olan etkileşimi gibi değişkenler iyi bir bazalt elyafı elde edebilmek için oldukça önemlidir.

Bazalt elyafları, bazalt taşlarının 1300-1700°C'de eritilmesi ile elde edilir. Eritmek için gereken enerji E camından yüksek olup S camına eşdeğerdir ki bu durum maliyeti doğrudan etkiler. Ayrıca lifleri elde edebilmek için platin alaşımlı pahalı çekme ağızları kullanmak gereklidir. Bu sebeplerle şimdilik bazalt elyafı fiyatları dünya genelinde E ve S camının arasındadır.

 

Kimyevi Bileşim Bazalt E Camı
Silikon Dioksit, SiO2 %49-51 %52-56
Alüminyum Oksit, Al2O3 %14-15,6 %12-16
Demiroksit, FeO - Fe2O3 %7,3-13,3 %0,05-0,4
Kalsiyum Oksit, CaO %10 %16-25
Magnezyum Oksit, MgO %6,2-16 %0-5
Sodyum ve Potasyum Oksit, Na2O + K2O %1,9-2,2 %0-2
Titanyum Oksit, TiO2 %0,9-1,6 %0-0,8
Mangan Oksit, MnO %0,1-0,16 -
Bor Oksit, B2O3 - %5-10
Floritler - %0-1

Çizelge.1) Bazalt ve E camı elyaflarının kimyevi bileşimleri

 

Bazalt elyaflarının kimyasal bileşimlerine bağlı olarak da mekanik nitelikleri bir miktar değişiklikler gösterir. İlave olarak bazalt elyafları üretilirken liflerin çekilmesi esnasındaki sıcaklığın da elde edilecek mekanik özellikler üzerinde belirgin bir etkisi vardır ve 1200-1400°C aralığı için sıcaklık arttıkça elde edilen elyafın elyafın çekme mukavemeti 1,5GPa'dan  2,9GPa'a artma eğilimi gösterir.

E cam elyafı üretimi ile karşılaştırıldığında borik asit gibi katkılar kullanılmadan sadece ufalanmış bazalt kayaları ile üretim yapıldığından daha temiz ve çevreci bir imalât söz konusudur. Bununla birlikte teknik olarak liflerin elde edilmesi cama göre daha zor fakat elde edilen nitelikler daha iyidir.1

Bazalt elyafının esneklik katsayısı farklı kaynaklara göre 78-90GPa arasında değişiklik gösterir. E cam elyafı ile karşılaştırıldığında bazı kaynaklar göre bazalt daha yüksek mukavemet ve esneklik katsayısına sahipken, bazı kaynaklara göre cama eşdeğerdir, bazı kaynaklara göre de bu nitelikleri camdan kötüdür! Ayrıca bazı kaynaklarda bazalt elyafı ile reçine arasındaki bağın zayıf, bazı kaynaklarda ise çok iyi olduğu ileri sürülmektedir.

Muhtemelen bazalt takviyeli karma malzemelerin bu kadar değişik davranışlar göstermesi araştırmalarda kullanılan reçinelerin niteliklerinden kaynaklanıyor olabilir. Bu nedenle bazalt elyafı ile çalışırken reçine tercihinin elde edilecek sonucu doğrudan etkilediği düşünülebilir. Aynı bağlama astarı kullanıldığında bile, mesela bir epoksi reçine ile bazalt ve cam elyaflarının bağlanma etkileşimi her iki elyafın yüzey kimyalarındaki farklıklar sebebiyle farklılık gösterebilir. Bu sebeple kullanılacak bazalt elyafının yüzey kaplamasının kullanılması düşünülen reçine ile uyumlu olmasına dikkat etmek gereklidir. Yukarıda bahsedilen birbirinden çok farklı değerlerin böyle bir etki sonucunda ortaya çıkmış olması muhtemeldir.

 

Bazalt E Camı S Camı Aramid Karbon
Çekme Mukavemeti, MPa 3.000-4.840 3.100-3.800 4.020-4.650 2.900-3.450 3.500-4.400
Esneklik Katsayısı, GPa 93-110 72,5-75,5 83-86 70-179 230-800
Kopmada Uzama, % 3,1-6,0 4,7 5,3 2,40-3,60 0,50-1,50
Özgül Ağılık 2,65-2,80 2,50-2,62 2,46 1,44 1,75-1,95
Azami Uygulama Sıcaklığı, °C ~650 ~380 ~500 ~250 ~400
Erime Sıcaklığı, °C 1.450 1.120 1.550 erimez! erimez!

Çizelge.2) Bazalt elyafının bazı temel niteliklerinin diğer bazı elyaflarla karşılaştırması 2

 

İyi mekanik niteliklerinin yanında bazalt yüksek kimyevi ve ısıl dengeye sahiptir, sıcaklık, elektrik ve ses yalıtım özellikleri de iyidir.

  • Bazaltın ısı yalıtım yeteneği asbesttin üç katıdır ve bu sebeple yangından korunma amacıyla çok tehlikeli bir madde olan asbestin yerine güvenle kullanılabilir.
  • Bazaltın elektrik yalıtım yeteneği E camından on kat yüksektir.
  • Bazaltın kimyasal maddelere, özellikle güçlü alkalilere karşı direnci de camdan çok daha yüksektir.
  • Yaklaşık -230°C/700°C aralığındaki uygulamalarda kullanılabilen Bazalt, -60/450°C aralığında kullanılabilen E camına göre daha geniş bir uygulama sıcaklığı aralığında sahiptir.
  • Bazalt hava ve su ile zehirli bir reaksiyona girmez. Kimyasallarla temas ettiğinde insan sağlığına veya çevreye zarar verebilecek bir kimyasal tepkime oluşmaz.
  • Günümüzde bazalt elyaflarının özellikle deniz etkisine açık yüksek nitelikli beton imalâtları için kullanılması kapsamlı bir şekilde incelenmektedir.

♦ Açıklamalar

1. Yine de bu konuda çok farklı sonuçlara sahip araştırma verilerinin mevcut olduğunu göz önüne almak gerekir. [geri]
2. Bu çizelgede belirtilen bazalt verileri farklı kaynaklarda değişebilmektedir. [geri]

♦ Kaynaklar

1. Basalt Fiber Reinforced Polymer Composites, 2007, Richard Parnas, Montgomery Shaw, Qiang Liu
2. Basalt fabrics, tubes, prepegs, rods etc, Aketoma, Professional Products with Performance
3. Basalt Fibers For High-Performance Composites, Allan D. Murray
4. https://en.wikipedia.org/wiki/File:BasaltUSGOV.jpg
 







Telif Hakkı © 1997-2018 [uskudar.biz] - sürüm 5.5.1 - Bütün Hakları Saklıdır. Kullanım şartları için tıklayın!
Joomla! GNU/GPL lisansı altında özgür bir yazılımdır.