Křemenná vlákna: Porovnání verzí
m fix ref |
m úklid značka: přepnuto z Vizuálního editoru |
||
Řádek 16: | Řádek 16: | ||
* vlákna z kyseliny křemičité (s obsahem asi 80–99 % SiO<sub>2</sub>) |
* vlákna z kyseliny křemičité (s obsahem asi 80–99 % SiO<sub>2</sub>) |
||
⚫ | |||
⚫ | |||
== Vlákna z kyseliny křemičité == |
== Vlákna z kyseliny křemičité == |
||
Výroba: Na vlákna z [[skleněná textilní vlákna|E skla]] se působí různými kyselinami (dusičná, sírová aj.), zbytek kyseliny se vypere, vlákna se osuší a navinou na cívky. |
Výroba: Na vlákna z [[skleněná textilní vlákna|E skla]] se působí různými kyselinami (dusičná, sírová aj.), zbytek kyseliny se vypere, vlákna se osuší a navinou na cívky. |
||
Vlastnosti: V textilii se může touto úpravou zvýšit obsah křemíku až na 99 %, výrobek snáší trvale teploty až 1200 °C, má hustotu 2,2 g/cm<sup>3</sup>, tažnou pevnost 70 kp/mm<sup>2</sup>, modul 6200–7200 kp/mm<sup>2</sup> a v ostatních chemicko-fyzikálních vlastnostech se neliší od textilií z čistého křemíku.<ref name="Sel">Selden: ''Glasfaserverstärkte Kunststoffe'', Springer-Verlag 2013, ISBN |
Vlastnosti: V textilii se může touto úpravou zvýšit obsah křemíku až na 99 %, výrobek snáší trvale teploty až 1200 °C, má hustotu 2,2 g/cm<sup>3</sup>, tažnou pevnost 70 kp/mm<sup>2</sup>, modul 6200–7200 kp/mm<sup>2</sup> a v ostatních chemicko-fyzikálních vlastnostech se neliší od textilií z čistého křemíku.<ref name="Sel">Selden: ''Glasfaserverstärkte Kunststoffe'', Springer-Verlag 2013, {{ISBN|978-3-642-86867-2}}, str. 271–272</ref> |
||
Použití: příze (17–272 [[tex (jednotka)|tex]]), tkaniny (200–600 g/m<sup>2</sup>),<ref>{{Citace elektronické monografie |
Použití: příze (17–272 [[tex (jednotka)|tex]]), tkaniny (200–600 g/m<sup>2</sup>),<ref>{{Citace elektronické monografie |
||
Řádek 46: | Řádek 46: | ||
== Vlákna z čistého křemíku == |
== Vlákna z čistého křemíku == |
||
Vlákna s obsahem nad 99 % SiO<sub>2</sub> se vyrábějí [[suché zvlákňování|suchým zvlákňováním]] z vodnaté skloviny. |
Vlákna s obsahem nad 99 % SiO<sub>2</sub> se vyrábějí [[suché zvlákňování|suchým zvlákňováním]] z vodnaté skloviny. Vlákna mají hustotu 2,2 g/cm<sup>3</sup>, tažná pevnost 70 kp/mm<sup>2</sup>, modul 6200–7200 kp/mm<sup>2</sup>. Používají se většinou jako příze (17–272 tex) např. na izolace drátů.<ref name="Sel"/> |
||
⚫ | „Ultračistá“ křemenná vlákna (99,99 SiO<sub>2</sub>) se vyrábějí z [[optické vlákno|''preformy'']] tzv. ''bezkontejnerovou'' technologií.<ref>Hofmeister: ''Containerless Processing'', Tms 1993, {{ISBN|978-0-87339-202-0}}</ref>Výrobky snášejí vysoké teploty (do 1090 °C), ultrafialové záření a radiaci světelných paprsků. Používají se většinou jako příze např. v [[vláknové kompozity|kompozitech]] pro radomy na špicích letadel (ochrana proti poletujícím předmětům a proti statické elektřině).<ref name="Asm"/> |
||
* Vlákna mají hustotu 2,2 g/cm<sup>3</sup>, tažná pevnost 70 kp/mm<sup>2</sup>, modul 6200–7200 kp/mm<sup>2</sup>. |
|||
Používají se většinou jako příze (17–272 tex) např. na izolace drátů.<ref name="Sel"/> |
|||
⚫ | |||
''Preforma'' je skleněná trubice s průměrem 1–10 cm a délkou 1–2 m, která se používá pro přípravu ke zvlákňování u všech variant výroby vláken z čistého křemene. Do preformy pro optická vlákna se nanášejí [[dopování|dopovací látky]] (SiO<sub>4</sub>+BCl<sub>3</sub>, SiCl<sub>4</sub>+GeCl<sub>4</sub> aj), kterými se po zahřátí dosáhne úprava úhlu zlomu světelných paprsků.<ref>{{Citace elektronické monografie |
''Preforma'' je skleněná trubice s průměrem 1–10 cm a délkou 1–2 m, která se používá pro přípravu ke zvlákňování u všech variant výroby vláken z čistého křemene. Do preformy pro optická vlákna se nanášejí [[dopování|dopovací látky]] (SiO<sub>4</sub>+BCl<sub>3</sub>, SiCl<sub>4</sub>+GeCl<sub>4</sub> aj), kterými se po zahřátí dosáhne úprava úhlu zlomu světelných paprsků.<ref>{{Citace elektronické monografie |
||
Řádek 61: | Řádek 57: | ||
| vydavatel = Elsevier |
| vydavatel = Elsevier |
||
| jazyk = anglicky |
| jazyk = anglicky |
||
}}</ref><ref> Meschede: ''Optik, Licht und Laser'', Springer-Verlag 2008, ISBN |
}}</ref><ref> Meschede: ''Optik, Licht und Laser'', Springer-Verlag 2008, {{ISBN|978-3-8351-0143-2}}, str. 13–14</ref> |
||
Celosvětová výroba preform na optická vlákna byla v roce 2016 zaznamenána s cca 15 tisíci tun (½ v Číně), do roku 2021 se počítalo se zvýšením na dvojnásobek.<ref>{{Citace elektronické monografie |
Celosvětová výroba preform na optická vlákna byla v roce 2016 zaznamenána s cca 15 tisíci tun (½ v Číně), do roku 2021 se počítalo se zvýšením na dvojnásobek.<ref>{{Citace elektronické monografie |
||
Řádek 73: | Řádek 69: | ||
=== Optická vlákna === |
=== Optická vlákna === |
||
„Skleněné“ optické vlákno pro přenos dat s pomocí světelných paprsků na větší vzdálenosti sestává z jádra, pláště a ochranného obalu. Jádro a plášť jsou z čistého SiO<sub>2</sub>, obal z umělého plastu, obvykle z polyakrylu.<ref>Bäuerle: ''Laser: Grundlagen und Anwendungen in Photonik, Technik, Medizin und Kunst'', John Wiley & Sons 2012, ISBN |
„Skleněné“ optické vlákno pro přenos dat s pomocí světelných paprsků na větší vzdálenosti sestává z jádra, pláště a ochranného obalu. Jádro a plášť jsou z čistého SiO<sub>2</sub>, obal z umělého plastu, obvykle z polyakrylu.<ref>Bäuerle: ''Laser: Grundlagen und Anwendungen in Photonik, Technik, Medizin und Kunst'', John Wiley & Sons 2012, {{ISBN|978-3-527-66163-3}}</ref> |
||
[[Soubor:Optical fiber types.svg|náhled|Schéma vedení paprsku hlavními typy optického vlákna (jádro= svěle, plášť=modře)]] |
[[Soubor:Optical fiber types.svg|náhled|Schéma vedení paprsku hlavními typy optického vlákna (jádro= svěle, plášť=modře)]] |
Aktuální verze z 17. 3. 2024, 12:52
Křemenná vlákna jsou výrobky se zvýšeným obsahem oxidu křemičitého (SiO2).[1]
V závislosti na složení výchozí látky se dají křemenná vlákna rozdělit na dvě skupiny:
- vlákna z kyseliny křemičité (s obsahem asi 80–99 % SiO2)
- vlákna z čistého křemíku (nad 99 % SiO2)[2]
Vlákna z kyseliny křemičité[editovat | editovat zdroj]
Výroba: Na vlákna z E skla se působí různými kyselinami (dusičná, sírová aj.), zbytek kyseliny se vypere, vlákna se osuší a navinou na cívky.
Vlastnosti: V textilii se může touto úpravou zvýšit obsah křemíku až na 99 %, výrobek snáší trvale teploty až 1200 °C, má hustotu 2,2 g/cm3, tažnou pevnost 70 kp/mm2, modul 6200–7200 kp/mm2 a v ostatních chemicko-fyzikálních vlastnostech se neliší od textilií z čistého křemíku.[3]
Použití: příze (17–272 tex), tkaniny (200–600 g/m2),[4] šňůry, stuhy, hadice.[5][3]
Vlákna z čistého křemíku[editovat | editovat zdroj]
Vlákna s obsahem nad 99 % SiO2 se vyrábějí suchým zvlákňováním z vodnaté skloviny. Vlákna mají hustotu 2,2 g/cm3, tažná pevnost 70 kp/mm2, modul 6200–7200 kp/mm2. Používají se většinou jako příze (17–272 tex) např. na izolace drátů.[3]
„Ultračistá“ křemenná vlákna (99,99 SiO2) se vyrábějí z preformy tzv. bezkontejnerovou technologií.[6]Výrobky snášejí vysoké teploty (do 1090 °C), ultrafialové záření a radiaci světelných paprsků. Používají se většinou jako příze např. v kompozitech pro radomy na špicích letadel (ochrana proti poletujícím předmětům a proti statické elektřině).[1]
Preforma je skleněná trubice s průměrem 1–10 cm a délkou 1–2 m, která se používá pro přípravu ke zvlákňování u všech variant výroby vláken z čistého křemene. Do preformy pro optická vlákna se nanášejí dopovací látky (SiO4+BCl3, SiCl4+GeCl4 aj), kterými se po zahřátí dosáhne úprava úhlu zlomu světelných paprsků.[7][8]
Celosvětová výroba preform na optická vlákna byla v roce 2016 zaznamenána s cca 15 tisíci tun (½ v Číně), do roku 2021 se počítalo se zvýšením na dvojnásobek.[9]
Optická vlákna[editovat | editovat zdroj]
„Skleněné“ optické vlákno pro přenos dat s pomocí světelných paprsků na větší vzdálenosti sestává z jádra, pláště a ochranného obalu. Jádro a plášť jsou z čistého SiO2, obal z umělého plastu, obvykle z polyakrylu.[10]
Výroba[editovat | editovat zdroj]
Do dutiny preformy se nanášejí dopovací plyny za současného zahřívání preformy posuvným hořákem až na 2000 °C. Preforma se taví, tavenina se protahuje tryskou, vzniklá vláknina (jádro) se obaluje pláštěm s kontrolovanou tloušťkou výsledného vlákna. V poslední fázi se na vlákno nanáší ochranná vrstva z plastické hmoty a výrobek se navíjí na cívku.[11]
Výrobní linka se staví vertikálně v celkové délce 6–7 metrů, odváděcí rychlost dosahovala na začátku 21. století 200–800 m/min.[12]
Podle možného použití hotového vlákna se přizpůsobuje v preformě způsob dopování (skokem nebo kontinuálně) a průměry jádra a pláště vlákna (jedno- nebo vícevidové).
Na nákresu vpravo je znázorněno (shora dolů): vícevidové vlákno dopované skokem – vlákno dopované kontinuálně (gradientní) – jednovidové vlákno.
Vícevidová vlákna se používají jen k přenosu dat na krátké vzdálenosti, jednovidová na vzdálenost několika desítek kilometrů.[13]
Vlastnosti a použití[editovat | editovat zdroj]
K hlavním parametrům patří: ztráta energie přenosem (u jednovidových vl. 0,2 dB/km = cca 4,5 % na km), numerická apertura, útlum, disperze.
Použití: optická komunikace, laser, ampliony, senzory.[14]
Odkazy[editovat | editovat zdroj]
Reference[editovat | editovat zdroj]
- ↑ a b Glass Fibers [online]. ASM, 2001 [cit. 2020-07-01]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2021-05-25. (anglicky)
- ↑ Bertau/Müller/Fröhlich/Katzberg: Industrielle Anorganische Chemie, John Wiley & Sons, 2013, ISBN 978-3-527-33019-5, str. 492–497
- ↑ a b c Selden: Glasfaserverstärkte Kunststoffe, Springer-Verlag 2013, ISBN 978-3-642-86867-2, str. 271–272
- ↑ Kieselsäurefaser und Gewebe [online]. BB Chemicals, 2020 [cit. 2020-07-01]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2020-08-07. (německy)
- ↑ Textil-Stopfbuchspackung [online]. Texpack, 2020 [cit. 2020-06-20]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2020-08-07. (německy)
- ↑ Hofmeister: Containerless Processing, Tms 1993, ISBN 978-0-87339-202-0
- ↑ Ministructured Optical Fibers [online]. Elsevier, 2006 [cit. 2020-07-01]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Meschede: Optik, Licht und Laser, Springer-Verlag 2008, ISBN 978-3-8351-0143-2, str. 13–14
- ↑ Global and China Optical Fiber [online]. China BI Portal, 2005–2014 [cit. 2020-07-01]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Bäuerle: Laser: Grundlagen und Anwendungen in Photonik, Technik, Medizin und Kunst, John Wiley & Sons 2012, ISBN 978-3-527-66163-3
- ↑ Optical Fiber [online]. Advameg, 2020 [cit. 2020-07-08]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Drawing Method of Optical Fiber [online]. FPO, 2005-06-21 [cit. 2020-07-02]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Fibre Refractive Index Profiles [online]. IBM, 1998-11-09 [cit. 2020-07-02]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Silica Fibers [online]. RP Photonics Encyclopedia, 20 [cit. 2020-07-01]. Dostupné online. (anglicky)
Literatura[editovat | editovat zdroj]
- Kießling/Matthes: Textil- Fachwörterbuch, Berlin 1993, ISBN 3794905466
- Ulrich: Handbuch der chemischen Untersuchung der Textilfaserstoffe, Springer-Verlag 2013, ISBN 9783709178652