Skleněná textilní vlákna

Skleněná textilní vlákna jsou textilní materiál získaný z taveniny nízkoalkalického skla.[1][2] Nejstarší patenty na výrobu skleněných vláken pocházejí z konce 19. století, za začátek průmyslové výroby textilních skleněných vláken se považuje rok 1930.[3]

Vlastnosti
Druh skla Pevnost
v tahu

GPa

 E-modul

GPa

E (electric) 1,7–3,5 69–72
S (strength) 2,0–4,5 85
C (corrosion) 1,7–2,8 70

[4][5]

Sklo je odolné proti ohni a mnoha chemikáliím, má poměrně vysokou pevnost v tahu a nízký modul pružnosti. Vlhkost však pevnost vláken snižuje a odolnost proti trvalému namáhání a pevnost v oděru je rovněž nízká. Průměrná hmotnost je asi 2500 kg/m3, bod tání až přes 1000° C, dlouhodobě snáší sklo teploty až 450° C.

V tabulce je příklad tří druhů skla nejčastěji používaných k výrobě textilního vlákna. Všechny obsahují nejméně 50 % oxidu křemičitého (SiO2), obsahem ostatních chemických prvků se jednotlivé druhy liší.

Například E-sklo obsahuje 55 % SiO2, 18 % CaO, 8 % Al2O3, 4,6 % MgO a jiné prvky s podíly pod 5 %. Vlákna z E-skla jsou vhodná jako elektroizolační materiál. S-sklo snáší teploty přes 1000° C a je méně pružné. C-sklo je mimořádně odolné proti chemikáliím.[6]

Výroba

Skleněná vlákna se vyrábějí ze skelné taveniny.[1]

Metody zvlákňování
  • Zvlákňování přes trysky: Skelná tavenina při odtahování z trysky rychlostí 30–60 m/sek. tuhne. Jednotlivé filamenty s jemností 4–13 µm se spojují do jednoho svazku, šlichtují a navíjí. Tímto způsobem se vyrábí více než 90% skleněných filamentů.
  • Pro staplová vlákna se používá dvoufázová technologie. V prvním stupni se zhotovují z taveniny tzv. pelety, které se případně skladují a ve druhé fázi roztaví a zvlákňují tažením přes trysku s pomocí sítového bubnu rychlostí do 60 m/sek.
  • Foukání přes trysku. Odtah z trysky se provádí stlačeným vzduchem. Rychlostí 150–200 m/sek. se vytahují niti rozdílných délek a ukládají na sítový buben. Odtud se vlákenný materiál odtahuje, prochází olejovou mlhovinou a navíjí na cívku.
  • Tažení tyčemi: 100–200 skleněných tyčí 150–190 cm dlouhých a o průměru 4–5 mm se taví na dolním konci při konstantním posunu. Odletující kapky táhnou vlákna a padají na buben, na který se rychlostí 40–50 m/sek. nitě navíjí, zatímco se kapky odhazují.
  • Modifikované tažení tyčemi: Nitě, které leží na odtahovacím bubnu vedle sebe, se zvedají pomocí proudu vzduchu a vedou do sběrného kanálu. Zde se pak lámou na různé délky, odtahují a vytváří pramen vláken, který se navíjí jako přást na cívku.

Vlákno se dodává jako hladký nebo tvarovaný filament v tloušťce 400–4000 tex (s průměrem jednotlivých vláken od 6 μm) nebo jako skaná příze 400–2000 tex nebo jako stříž.[7]

Použití

Staplové příze se dopřádají na odstředivých nebo frikčních strojích. (Prstencové stroje jsou svým systémem udělování zákrutu pro skleněná vlákna nezpůsobilé). Běžně vyráběné příze mají jemnost 125–2000 tex a požívají se většinou pro podkladové tkaniny na tapety a dekorační látky.

Filamenty se zpracovávají např. na tkaniny ve všech základních vazbách s váhou 600–1300 g/m², tloušťkou 0,8–2 mm, pevností v tahu: osnova 5000 N/5 cm, útek 2500 N/5 cm, bod tání až 1200° C. Ve tkaninách se též kombinuje osnova nebo útek s přízemi z aramidových nebo uhlíkových vláken.

Z tkanin se šijí ochranné oděvy, především pro extrémně horké provozy (hutníci, svářeči). Ve 2. dekádě 21. století se začaly tkaniny používat také ve stavebnictví[8] (viz snímek v galerii)

Tkaniny nebo paralelně ložené filamenty (jednosměrné svazky, angl.: UD-Rovings) se vkládají jako armatury do kompozit a stavebních hmot.[9]

Ze skleněných vláken se také zhotovují izolace proti žáru nebo chemickým vlivům ve formě rohoží (soudržnost je zajištěna lisováním nebo prošíváním vrstvy vláken) a hadic, stuh a šňůr. V roce 2005 bylo v Evropě zhotoveno přes milion tun kompozit (tyto plasty obsahují cca 50 % váhového množství skleněných vláken), které se používají na nejrůznější účely: od nárazníků na auta, přes čluny, vrtule větrných elektráren, až k mostům pro chodce.

Celosvětová výroba skleněných textilních vláken dosáhla v roce 2010 asi 4,7 miliony tun, z toho cca 80 % jako roving a 20 % příze.[10]

Skleněná vlákna s optickými vlastnostmi

Skleněná vlákna s optickými vlastnostmi se liší od textilních skleněných vláken chemickým složením a technologií výroby.[11] Např. pro vlákna na přenášení dat se vyrábí z čistého (nebo dopovaného) SiO2 nánosem par (CVD) preforma, ze které vzniká tažením (při 2000° C) filament.

Vlákna s optickými vlastnostmi se používají také k přenosu světla, infračervených a laserových paprsků.

Galerie skleněných vláken
  • Skleněné tyče jako surovina a pokusně vyrobená staplová vlákna (NDR v roce 1958)
  • Svazek skleněných filamentů (UD-Roving)
  • Tkanina v plátnové vazbě (1100 g/m²)
  • Pletenec ze skleněné příze
  • Vrstvený skleněný pancíř
  • Zkušební věž pro vysokorychlostní výtahy s fasádou ze skleněné tkaniny povrstvené teflonem (v německém Rottweilu)

Reference
  1. Kießling/Matthes: Textil- Fachwörterbuch, Berlin 1993, ISBN 3-7949-0546-6, str. 204
  2. Skleněná vlákna a výrobky z nich [online]. Technor, 2005-2015 [cit. 2017-10-06]. Dostupné online. (česky)
  3. Introduction of Glass Fiber [online]. Textile Learner, 2017 [cit. 2017-10-06]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2017-10-25. (anglicky)
  4. Glasfasern [online]. conrad, 2017 [cit. 2017-10-23]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2017-10-24. (německy)
  5. Chokri Cherif: Textile Werkstoffe für den Leichtbau, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-17991-4
  6. Vlákna pro kompozity [online]. Kořínek, 2016-11-05 [cit. 2018-06-15]. Dostupné online. (česky)
  7. Fiberglas [online]. Adameg, 2018 [cit. 2018-06-15]. Dostupné online. (anglicky)
  8. Höchstleistung am Rande von Rottweil [online]. Ingbau aktuell, 2016-08-07 [cit. 2021-03-05]. Dostupné online. (německy)
  9. Technologies [online]. Vetrotex, 2017 [cit. 2017-10-23]. Dostupné online. (anglicky)
  10. Global glass-fibre production [online]. JEC, 2011-02-21 [cit. 2017-10-23]. Dostupné online. (anglicky)
  11. Glasfaser [online]. Lumitos, 1997-2017 [cit. 2017-10-06]. Dostupné online. (německy)

Literatura
  • Schenek: Lexikon Garne und Zwirne, Deutscher Fachverlag 2005, ISBN 3-87150-810-1

Související články

Externí odkazy
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.