Bazalt lifleri
Bazalt, başlıca plagioclase, proksen ve olivinden oluşan; çoğunlukla camımsı görünümde olan sert, kırılgan, koyu renkli bir volkanik kayadır (Alagirusamy and Das, 2010). Bunlar yer kabuğu derinliklerinde eriyik halden katılaşmış kayalardır ve genellikle binlerce kilometrekarelik alanlarda çökelti halinde bulunurlar. Bazalt materyaller; içerdikleri SiO2 miktarına göre alkali bazaltlar (SiO2< % 42), hafif asidik bazaltlar (SiO2 % 43-46) ve asidik bazaltlar (SiO2> % 46) olmak üzere sınıflandırılırlar (Saravanan, 2006).
Global bazalt rezervleri çok yüksek olduğundan oldukça ucuz temin edilebilen bir materyaldir. Bazalt kumaşlar ve benzeri ürünler için gerekli bazalt liflerinde dar boğaz yaşanmaktadır. Global bazda çevre korumaya gün geçtikçe daha çok önem verilmesi, seçkin özellikleri sayesinde asbest ve metalin yerini alabilmesi bazalt bazlı materyallere olan talebin daha da artmasına yol açmıştır (Kurkov and Labok, 2004).
Çizelge 1.12. Bazalt lifinin kimyasal analizi (Kumar, 2011)
|
Hammadde |
% |
|
Si02 |
52.8 |
|
Al203 |
17.5 |
|
Fe203 |
10.3 |
|
MgO |
4.63 |
|
CaO |
8.59 |
|
Na20 |
3.34 |
|
K20 |
1.46 |
|
Ti02 |
1.38 |
|
P205 |
0.28 |
|
MnO |
0.16 |
|
Cr2O3 |
0.06 |
Bazalt lifi üretimi için uygun olan grup SiO2’si % 46’nın üzerinde olan asidik bazaltlardır (Çizelge 1.12) (Saravanan, 2006). Bazalt taşının, tekstil lifine dönüştürme üretim teknolojisi, camın life dönüştürülme yöntemine çok benzer. Bazalt filamentleri, bazalt kayalardan tek kademeli prosesle tek komponent hammadde kullanılarak elde edilir.
Bazalt liflerinin başlıca avantajları cam liflerine kıyasla daha yüksek kimyasal haslığa sahip olması ve yüksek ısılarda çalışılabilmesidir. Bu liflerin ısı, ses ve elektrik yalıtım özellikleri oldukça iyidir. Mukavemetleri son derece yüksektir. Bazaltın rengi kahverengi ve griden mat yeşile kadar kimyasal bileşimine göre değişebilir (Deák and Czigány, 2009). Bazaltın yoğunluğu 2.8-2.9 g/cm3 arasıdır (Çizegel 1.13). Mohs skalasına göre 5-9 gibi yüksek sertliktedir. Bu, bazalta yüksek aşınma direnci kazandırmaktadır. Yüksek ısıya dayanıklılığı ve son derece iyi mekanik özellikleri ile bazalt elyafı asbest veya pahalı karbon liflerinin yerini alabilecek özelliklere sahiptir.
Bazalt liflerinin kimyasallara karşı tutumuna bakıldığında konsantre mineral asitlerden çok az etkilenirler. Alkalilere karşı dayanıklıdırlar. Genellikle teknik tekstillerde (sıcak gaz filtrelerinde destek kumaş veya sargı materyallerinde kuvvetlendirici elyaf olarak, yüksek alkali dayanıklılığı nedeniyle de çimento ve betonlarda) kullanılır.
Bazalt lifleri çeşitli kompozit materyallerde cam elyafından mamul fitil ve ipliklerin yerine kuvvetlendirici olarak; döküm bazalt ise çoğunlukla yol kaplama ve inşaat malzemesi olarak kullanılır. Bazalt liflerinin kompozitlerde takviye olarak kullanılması fikri Sovyetler Birliği zamanında uzay araştırma programları sırasında ortaya çıkmıştır. Günümüzde bazalt liflerinin çoğu Rusya ve Ukrayna’da üretilmektedir (Kurkov and Labok, 2004).
Çizelge 1.13. Bazalt ve cam liflerinin karşılaştırmalı özellikleri (Kurkov and Labok, 2004)
|
Özellikler |
SI Birimleri |
Bazalt Filamentler |
Cam Filamentler |
|
|
Termal |
Maksimum uygulama ısısı |
(°C) |
982 |
650 |
|
Devamlı çalışma ısısı |
(°C) |
820 |
480 |
|
|
Minimum çalışma ısısı |
(°C) |
-260 |
-60 |
|
|
Termal iletkenlik |
W/mK) |
0.031-0.038 |
0.034-0.04 |
|
|
Ergime sıcaklığı |
(°C) |
1450 |
1120 |
|
|
Camla kaplama iletkenliği |
(°C) |
1050 |
600 |
|
|
Isı kaybı |
(%) |
1.91 |
0.32 |
|
|
Termal genleşme katsayısı |
(ppm/°C) |
8° |
5,4° |
|
|
Fiziksel/ Mekanik |
Yoğunluk |
(g/cm3) |
2.75 |
2.6 |
|
Filament çapı |
(mikron) |
9-23 |
9-13 |
|
|
Kopma mukavemeti |
(M Pa) |
4840 |
3450 |
|
|
Sıkıştırma |
(psi) |
550.000 |
440.000 |
|
|
Elastikmodül |
(G Pa) |
89 |
77 |
|
|
Linear genleşme katsayısı |
(xl0/K) |
5.5 |
5 |
|
|
Kopma uzaması |
% |
3.15 |
4.7 |
|
|
Rutubet emme(% 65 RAH) |
% |
<0.1 |
<0.1 |
|
|
Tansiyon altında stabilite (20 °C) |
% |
100 |
100 |
|
|
Tansiyon altında stabilite (200 °C) |
% |
95 |
92 |
|
|
Tansiyon altında stabilite (400 °C) |
% |
82 |
52 |
|
|
Akustik |
Gürültü emme katsayısı |
% |
0.9-0.99 |
0.8-0.93 |
|
Elektriksel |
Spesifik ses direnci |
(ohn.m) |
1*10×12 |
1*10×11 |
|
Kayıp frekans |
(1 MHz) |
0.005 |
0.0047 |
|
|
Relatifdielektrik akışkanlığı |
(1 MHz) |
2.2 |
2.3 |
|
|
Kimyasal direnç % Ağırlık kaybı 3 saat sonra (içinde kaynatarak) |
H20 |
% |
0.2 |
0.7 |
|
NaOH |
% |
5.0 |
7.0 |
|
|
HCl |
% |
2.3 |
38.9 |
|