Skleněná textilní vlákna

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Skleněná textilní vlákna se začala vyrábět koncem 19. století. V odborné literatuře se rozlišují dvě velké skupiny:

  • textilní výrobky ze skla na izolace a zpevnění jiných materiálů,
  • vlákna ve formě kabelu pro elektronický přenos dat.

Tento článek se zabývá jen vlákny pro textilní výrobky.

Vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

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

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 3 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. [1]

Výroba[editovat | editovat zdroj]

Nejčastěji se vyrábí metodou sol/gel: Z disperze (solu) se těkáním rozpouštědla tvoří gel. Je to kapalina tak viskózní, že se chová jako pevná látka. Tepelným zpracováním za současného dloužení se vytváří kompaktní struktura, což je skleněné vlákno.[2]

Tkanina v plátnové vazbě (1100 g/m²)

Metody zvlákňování[editovat | editovat zdroj]

  • 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.[3]
  • 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 se 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, případně s mosazným nebo chromovým jádrem.[4] nebo jako stříž.

Použití[editovat | editovat zdroj]

Svazek skleněných filamentů (UD-Roving)

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 na př. 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.[5]

Z tkanin se šijí ochranné oděvy, především pro extrémně horké provozy (hutníci, svářeči).[6]

Vrstvený skleněný pancíř

Tkaniny nebo paralelně ložené filamenty (jednosměrné svazky, angl.: UD-Rovings) se vkládají jako armatury do kompozit a stavebních hmot (snímek vlevo).[7]

Celosvětová výroba skleněných textilních vláken dosáhla v roce 2010 asi 4,7 miliony tun, z toho cca 80% jako roving a 20% příze. [8]

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.

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.[9]

Literatura[editovat | editovat zdroj]

Související články[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Kořínek: Vlákna pro kompozity, str. 6-16: http://www.volny.cz/zkorinek/vlakna.pdf
  2. http://www.ft.tul.cz/depart/ktm/files/20061012/9-nepolymerni_vlakna.pdf
  3. Zvlákňování skla (německy): http://www.baumann-online.de/ho_alois-kiessling/facharbeiten/Glasfaser/glas.htm
  4. http://www.hko.de/index.php?option=com_content&task=view&id=22&Itemid=71&lang=de
  5. http://www.hko.de/index.php?option=com_content&task=view&id=114&Itemid=195&lang=de
  6. http://www.hko.de/index.php?option=com_content&task=view&id=83&Itemid=161&lang=
  7. http://de.wikipedia.org/wiki/Glasfaserverst%C3%A4rkter_Kunststoff
  8. Celosvětová výroba skleněných textilních vláken 2010 (anglicky): http://www.jeccomposites.com/news/composites-news/global-glass-fibre-production-changes-across-board/
  9. http://www.hko.de/