Quelltext der Seite Basaltfaser

'''Basaltfasern'''(BF)  sind [[Filamentgarn]]e, die aus einer flüssigen Basaltschmelze  durch  [[Schmelzspinnen]] erzeugt werden. Sie können auch zu [[Stapelfaser]] und Kurzfasern geschnitten werden.<ref>Hans-J. Koslowski: Chemiefaser – Lexikon . 12., erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-87150-876-9, S. 33.</ref> Basaltfasern gehören zu den Chemiefasern aus Naturstoffen anorganischen Ursprungs.<ref>Wolfgang Bobeth (Hrsg.): ''Textile Faserstoffe. Beschaffenheit und Eigenschaften''. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New York 1993, ISBN 3-540-55697-4, Beilage.</ref> Für die Herstellung von Filamenten sind nur Basaltgesteine mit einem Siliziumdioxidanteil größer als 46 % geeignet.<ref>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.</ref>

Die Zugfestigkeit von Basaltfasern liegt zwischen der von [[Glasfaser|Glas-]] und [[Carbonfaser]]n, bei günstigeren Herstellungskosten als letztere.

Endlosbasaltfasern sind gesundheitlich unbedenklich.<!-- Nur "Endlos"fasern ? -->

== Herstellung ==

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.<ref>{{Patent| Land=US| V-Nr=1438428| Code=A| Titel=Filament composed of basalt| A-Datum=1921-04-15| V-Datum=1922-12-12| Erfinder=Paul Dhé}}</ref> 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.<ref>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.</ref>

Die Herstellung der Basaltfilaments beginnt mit dem Zerkleinern des Rohbasalts in Bruchteile von 5 bis 40&nbsp;mm, dem Abtrennen von metallischen und magnetischen Verunreinigungen durch [[Magnettrennung]], dem Auswaschen von kleinen Einlagerungen (Staub u.&nbsp;a.) und dem Trocknen. Die so vorbereiteten Stücke werden durch  einen Trichter, der über dem Schmelzofen montiert ist, diesem zugeführt und bei ca. 1450&nbsp;°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&nbsp;°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 [[Spinnen (Faser)|ersponnenen]]  Elementarfadenbündel können zu einem Garn gedreht werden, zu einem Roving zusammengefasst werden oder zu Kurzfasern geschnitten werden.<ref>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.</ref><ref>[https://bafanet.com/herstellung Basaltfaserherstellung.]</ref>

In der Herstellung von Basaltfasern war die [[Sowjetunion]] führend. Heute werden Basaltfasern hauptsächlich in Russland, [[China]], USA und Deutschland hergestellt. Ausgewählte Hersteller sind Kamenny Vek/Russland<ref>[https://basfiber.com Website basfiber.com]</ref> und Technobasalt-Invest LCC/Ukraine<ref>[https://technobasalt.com Technobasalt® Modern reinforcing technology], auf technobasalt.com</ref>. Der Preis liegt bei 3–5 €/kg für Rovings. Man schätzt auf eine Weltproduktion von 20 000 t pro Jahr.<ref>Dieter Veit: Fasern: Geschichte, Erzeugung, Eigenschaften, Markt. Springer Vieweg, Berlin, 2023, ISBN 978-3-662-64468-3, S. 972.</ref>

{| class="wikitable float-right"
|-
! colspan="2" style="background:#FFDEAD"| Typische Eigenschaften von Basaltfasern<ref>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.</ref><ref>[https://www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/w/waermeleitfaehigkeit Spezifische Wärmekapazität von Basalt]</ref>
|-
|Dichte || 2,60…2,80 g/cm³
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|Filamentdurchmesser || 6…21&nbsp;µm
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|Zugfestigkeit des Filaments ||  3,0…4,84 [[Pascal (Einheit)|GPa]] (kN/mm²)
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|Zug-/E-Modul || 93…110 GPa
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|Bruchdehnung || 3,1… 6 %
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|Temperaturbelastbarkeit || −260…+600 °C
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|Wärmeleitfähigkeit || 0,035 W/(m·K)
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|Spezifische Wärmekapazität ||0,72… 1,00 kJ/(kg·K)

|}

== Zusammensetzung und Eigenschaften ==
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:<ref>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.</ref>.<ref>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.</ref><ref>[https://pearl.plymouth.ac.uk/bitstream/handle/10026.1/12371/J2019_TRJ_basalt.pdf?sequence=1 The relationship between the chemisal, mechanical and geometrical properties of basalt fibre.]; S. 6</ref>
* <math>\mathrm{SiO_2}</math>: 46,6 bis 51,5 %
* <math>\mathrm{Al_2O_3}</math>: 11,5  bis 18,2 %
* <math>\mathrm{CaO}</math>: 4,8 bis 11,1 %
* <math>\mathrm{MgO}</math>: 0,40 bis  9,80  %
* <math>\mathrm{Fe_2O_3}</math>: 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 <math>\mathrm{Fe_2O_3}</math> 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.<ref>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.</ref>
Basaltfasern sind nicht entflammbar. Sie verfügen über einen ausgezeichneten [[Wärmeleitwiderstand]] und [[elektrischer Widerstand|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-Glas]]fasern geringer.<ref>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.</ref>

== Anwendung ==
Basaltfasern werden als Verstärkungsfasern in [[Faser-Kunststoff-Verbund]]en oder als Hitzeschutzmaterial eingesetzt.<ref>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.</ref> Dabei sind sie ein voller Ersatz von [[Glasfaser]]n in [[Gewebe (Textil)|Drehergeweben]] zur Verstärkung der Kunststoffe.

Basaltfaserstoffe werden auch für Stützgewebe in Filtern für die [[Heißgasfiltration]] von aggressiven Stoffen verarbeitet<ref>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.</ref> und wie Mineralwolle als Substrat im Gartenbau verwendet.

Stäbe aus Basaltfasern werden als Ersatz für [[Bewehrung]]seisen im [[Stahlbeton|Beton]] verwendet.

Im Snowboardbereich werden Basaltfasern noch heute in vielen High-End-Modellen eingesetzt.

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Faser}}
* [https://www.swiss-composite.ch/pdf/I-Basalt-Fasern-Gewebe.pdf ''Basalt-, Fasern und Gewebe''] (PDF; 149&nbsp;kB), auf swiss-composite.ch, abgerufen am 3. März 2017.
* [http://www.bafanet.com/ ''Basaltfaser Netzwerk''] auf bafanet.com, abgerufen am 3. März 2017.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Chemiefaser]]
[[Kategorie:Verstärkungsfaser]]
[[Kategorie:Dämmfaser]]
[[Kategorie:Basalt]]