Skleněná textilní vlákna

Skleněná textilní vlákna jsou výrobky ze skelné taveniny s vlastnostmi vhodnými ke zpracování na řadu speciálních produktů. Jsou to zejména vodiče světelných vln, plošné textlie na prepregy, plnivo stavebních materiálů, zpevnění kompozit.^[1][2][3]

Nejstarší skleněné nitě (tažené ze skelné taveniny kleštěmi) jsou známé ze 17. stolení před n. l. z Egypta. Za první průmyslovou výrobu skleněných niti je považována dílna založená v roce 1866 ve Vídni, ve které se měly vyrábět niti s tloušťkou 6–12 µm na paruky a svatební závoje. V roce 1932 vynalezl americký chemik Slayter (náhodně) technologii výroby skleněné vlny, která se v principu používá i v 21. století.^[4]

E sklo se začalo vyrábět v roce 1943, asi od roku 1990 se vyrábí průmyslově kompozity se skleněnou výztuží.^[5]

Historie optických vláken začala v roce 1964 objevem techniky odstranění nečistot z křemenného skla, v roce 1991 představili vynálezci Desurvire a Payne kompletní kabel se skleněným vodičem světelných vln.^[6]

V roce 2022 se udávala celosvětová výroba skleněných vláken s 5,8 miliony tun (80 % ve formě rovingů),^[7] výnos z prodeje rovingů a příze se odhaduje (2024) na 7 miliard USD s budoucími ročními přírůstky 5–8 %.^[8]

Základní surovina je směs minerálů a chemikálií. Hlavní složky vsázky („batch“) jsou křemík, vápno a kaolin, chemická struktura skla se dá měnit různými příměsemi, např. Na, Li, Ba und Mg.

V závislosti na poměrech těchto látek ve směsi se rozeznávají druhy:

Asi 90 % skleněných vláken se vyrábí z E-skla (např. s obsahem 55 % SiO₂, 18 % CaO, 8 % Al₂O₃, 4,6 % MgO)^[9][10]

^[11]

Způsob výroby je popsán ve článku Křemenná vlákna

Fáze výroby izolačních rohoží: sázka – tavení při 1400 °C – zvlákňování (centrifuga tlačí taveninu do otvorů) – kladení filamentů (cca 80 % celkové váhy) na dopravní pás a postřikování pojivem – zahřívání rohože (na 200 °C), lisování, chlazení – příp. krájení hotové rohože na určitý rozměr^[12]

Skleněná vlna se používá výlučně jako izolační materiál, vlákna mají minimální průměr 0,15–0,30 µm, povrch izolace (rohože) má být 0,1–0,2 m²/g. Pro izolační efekt je pojivo rouna důžitější než vlastnosti vláken.^[11]

95 % skleněných stříží se vyrábí metodou tzv. dloužení přes buben. Princip: Skleněné pelety se taví při 100–1200 °C, tavenina se protlačuje tyskou (s 250–1000 otvory). Z vycházejících kapek se tvoří filamenty, které se dlouží tahem rotujícího bubnu a stahují do zvlákňovací nálevky, kde se tvoří roving z vláken s jemností 1,5–3 dtex s neurčitou délkou (2–100 cm). K použití na zpevnění betonu se vlákna rovingu stříhají na délku 3–25 mm. Podíl vláken na váze betonu je obvykle 3–5 %.^[11][13]

Asi 90 % skleněných filamentů se vyrábí zvlákňováním přes trysky v na zařízení Unit Melter. Princip postupu výroby: tavení – zahřívání sázky plynovými hořáky na 1400 °C – zvlákňování (protlačení taveniny platinovou tryskou s 800–8000 otvory (Ø 1–2,5 mm)) – chlazení (200 K/cm) a dloužení (přesně řízenou odtahovou rychlostí 1200–4800 m/min.) na jemnost jednotlivých filamentů na 0,5–15 dtex – škrobení, navíjení (asi ¾ filamentů se navíjí spojených (bez zákrutu) do rovingů (>300 tex), zbytek jsou multifilamenty.^[14][11][15]

V roce 2024 se běžně prodávají laminované textilie ze skleněných vláken např. v následujícím provedení:

Všechny prepregy (mimo rovingy) obsahují více než 80 % laminační pryskyřice.^[16]

K nejčastějším patří vodiče světelných vln^[17], konstrukční díly lodí a letadel, křídla rotorů větrných elektráren, filtry na horké plyny, elektrické a tepelné izolace, požární ochrana, zpevnění tištěných spojů a betonu.^[11]

• 
  Vynálezce technologie výroby skleněné vlny Russell Games Slayter (1896-1964)
• 

  (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)
• 
  Nádrže na kvašení vína z laminátu ze skleněných vláken (Francie 2009)
• 
  Pletenec ze skleněné příze
• 
  Vrstvený skleněný pancíř
• 
  Zkušební věž pro vysokorychlostní výtahy s fasádou ze skleněné tkaniny povrstvené teflonem (v německém Rottweilu)

• Schenek: Lexikon Garne und Zwirne, Deutscher Fachverlag 2005, ISBN 3-87150-810-1
• Cherif:Textile Werkstoffe für den Leichtbau, Springer-Verlag 2011, ISBN 978-3-642-17991-4, str. 68

• Křemenná vlákna
• Optické vlákno
• Minerální vata
• Skelná vata

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