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

^[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]

Jisté formy skleněných vláken mohou být karcinogení.^[7]

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.^[8]

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^[9] (viz snímek v galerii)

Tkaniny nebo paralelně ložené filamenty (jednosměrné svazky, angl.: UD-Rovings) se vkládají jako armatury do kompozit a stavebních hmot.^[10]

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.^[11]

Skleněná vlákna s optickými vlastnostmi

Skleněná vlákna s optickými vlastnostmi se liší od textilních skleněných vláken chemickým složením a technologií výroby.^[12] 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

• 

  (c) Bundesarchiv, Bild 183-61004-0001 / Köhne / CC-BY-SA 3.0
  Skleněné tyče jako surovina a pokusně vyrobená staplová vlákna (NDR v roce 1958)
• 

  (c) NoiseD, CC BY-SA 3.0
  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

Literatura

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

Související články

• Aramid
• Optické vlákno
• Polyakrylonitrilová vlákna
• Skelná vata

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu skleněná textilní vlákna na Wikimedia Commons