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 |
E-modul |
| 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. [6]
Výroba
[1] Skleněná vlákna se vyrábějí ze skelné taveniny.
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.
Použití
[8] 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).
Tkaniny nebo paralelně ložené filamenty (jednosměrné svazky, angl.: UD-Rovings) se vkládají jako armatury do kompozit a stavebních hmot.
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. [9]
Skleněná vlákna s optickými vlastnostmi
[10] se liší od textilních skleněných vláken chemickým složením a technologií výroby.
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
Literatura
- Schenek: Lexikon Garne und Zwirne, Deutscher Fachverlag 2005, ISBN 3-87150-810-1
Související články
Reference
- ↑ a b Kießling/Matthes: Textil- Fachwörterbuch, Berlin 1993, ISBN 3-7949-0546-6, str. 204
- ↑ Skleněná vlákna a výrobky z nich [online]. Technor, 2005-2015 [cit. 2017-10-06]. Dostupné online.
- ↑ Introduction of Glass Fiber [online]. Textile Learner, 2017 [cit. 2017-10-06]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Glasfasern [online]. conrad, 2017 [cit. 2017-10-23]. Dostupné online. (německy)
- ↑ Chokri Cherif: Textile Werkstoffe für den Leichtbau, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011, ISBN 978-3-642-17991-4
- ↑ Vlákna pro kompozity [online]. Kořínek, 2016-11-05 [cit. 2018-06-15]. Dostupné online.
- ↑ Fiberglas [online]. Adameg, 2018 [cit. 2018-06-15]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Technologies [online]. Vetrotex, 2017 [cit. 2017-10-23]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Global glass-fibre production [online]. JEC, 2011-02-21 [cit. 2017-10-23]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Glasfaser [online]. Lumitos, 1997-2017 [cit. 2017-10-06]. Dostupné online. (německy)
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu skleněná textilní vlákna na Wikimedia Commons
