thumb|Skleněné vlákno 40× zvětšené (2005) 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.Kießling/Matthes: Textil- Fachwörterbuch, Berlin 1993, , str. 204Mitschke: Glasfasern. Physik und Technologie, Spektrum Akademischer Verlag 2005, ISBN 978-3-8274-1629-2
Historie skleněných vláken Nejstarší skleněné nitě (tažené ze skelné taveniny kleštěmi) jsou známé ze 17. stolení před n. l. z Egypta.Veit: Fibers, Springer Nature 2022, ISBN 978-3-031-15309-9, str. 36–37 Zvlákňování skla tavením skleněných tyčí plamenem ručního hořáku bylo poprvé popsáno koncem 18. století v různých encyklopediích (Brockhaus,Krünitz ökonomisch-technologische Encyklopädie, Joseph Georg Traßler, Brünn 1800, digit. 2009).
V Evropě bylo známé zvlákňování skla asi od 17. století n. l. zejména od pojízdných sklářů, kteří předváděli na veřejnosti výrobu vlákna s pomocí ručního hořáku a jednoduchého nářadí. Z vlákna se zhotovovaly paruky a různé ozdobné figurky.
V první polovině 19. století financovali podnikatelé hlavně v Anglii a v Itálii zkoušky se zvlákňováním, např. ve Vimperku se měly ve 20. letech vyrábět ze skla paličkované krajky, v Paříži bylo v roce 1838 instalováno 30 zčásti žakárových tkalcovských stavů (skleněný útek se protahoval dřevěnou tyčí).Holzer: Holzer:Das Kleid aus Glas, Duetsches Museum Verlag 2021, ISBN 978-n: 3-948808-01-3 Ve druhé polovině století se zasloužil o zdokonalení techniky Francouz Brunfaut, který mimo jiné (údajně) vyrobil vlákno s jemností 6–12 µm.Hermann: Miniaturbilder aus dem Gebiete der Wirtschaft, Verlag von Louis Nebert 1872, str. 1–34
Historicky doložené výrobky jsou např.: svatební šaty královny Viktorie ze tkaniny s hevábnou osnovou a skleněným útkem (1840), záložka ze skleněných vláken na sériově vyráběných plesových šatech (1878), 2 dochované (a restaurované) exempláře slavnostních oděvů zhotovených ke Světové výstave v Chicagu v roce 1893 (hedvábná osnova, útkové niti střídavě ze skla a z hedvábí).
Soustavná výroba skleněných oděvních textilií nebyla v té době rentabilní, zhotovovalo se jen luxusní zboží na zakázku. Koncem 19. století začaly pokusy s výrobou filtrů a technických textilií.
V roce 1932 vynalezl americký chemik Slayter (náhodně) technologii výroby skleněné vlny, která se v principu používá i v 21. století.Veit: Fibers, Springer Nature 2022, ISBN 978-3-031-15309-9, str. 36–37
E sklo se začalo vyrábět v roce 1943, asi od roku 1990 se vyrábí průmyslově kompozity se skleněnou výztuží.
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.
V roce 2022 se udávala celosvětová kapacita výroby skleněných vláken s 5,9 miliony tun (80 % ve formě rovingů),Veit: Fibers, Springer Nature 2022, ISBN 978-3-031-15309-9, str. 905–922 výnos z prodeje rovingů a příze se odhaduje (2024) na 7 miliard USD s budoucími ročními přírůstky 5–8 %. Skleněná vlákna se vyrábějí ve 30 státech, počet možných variant odhadují někteří odborníci až na 5000.
Výroba Surovina 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 a Mg.
V závislosti na poměrech těchto látek ve směsi se rozeznávají druhy: Druh skla VlastnostiA (alkali)natronové vápno/ silně alkalickéAR (alkaline resistant)odolnost proti žíravinám (10% ZrO2)C (chemical)zvýšená rezistence proti chemikáliímD (dielectric)nízké dielektrické ztráty (20–23 % B2O3)E (electric)boro-hlinito-křemičitan s méně než 2 % alkalických oxidůECR (corrosion resistant)vysoká odolnost proti rezavěníQ (quatz)vlákno z oxidu křemičitého, vhodné pro vysoké teplotyR (resistance)křemičitan hlinitý s přídavkem vápníku a oxidu hořečnatéhoS (strength)křemičitan hlinitý s přídavkem oxidu hořečnatého
Asi 90 % skleněných vláken se vyrábí z E-skla (např. s obsahem 55 % SiO2, 18 % CaO, 8 % Al2O3, 4,6 % MgO)Gries/Veit/Wulfhorst: Textile Fertigungsverfahren, Carl Hanser Verlag München 2019, ISBN 978-3-446-45866-6, str. 72–75
+Typické fyzikální vlastnosti skleněných vlákenHustota 2,45…2,58 g/cm³Tloušťka filamentu 5…24 µmTažná pevnost 1,8…5 GPa (kN/mm²)Modul pružnosti 70…90 GPaTažnost < 5 %
Způsoby zvlákňování Vodiče světelných vln Způsob výroby je popsán ve článku Křemenná vlákna.
Skleněná vlna 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
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 důležitější než vlastnosti vláken.Veit: Fibers, Springer Nature 2022, ISBN 978-3-031-15309-9, str. 818–826
Stříž / vláknový beton 95 % skleněných stříží se vyrábí metodou tzv. dloužení přes buben. Princip: Skleněné pelety se taví při 100–1200 °C, tavenina se protlačuje tryskou (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 %.
Rovingy a příze na prepregy 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.
Tkaniny se vyrábějí ve všech základních vazbách, pneumatické tkací stroje s pracovní šířkou do 280 cm mohou dosáhnout až 1300 obr./min. Jeden český výrobce dodává pneumatické stroje na perlinkovou vazbu skleněných tkanin (šířka do 220 cm, až 750 obr./min, příze 34–450 tex), se kterými patří k předním specialistům ve světě.
Finální úprava a forma plošných výrobků V roce 2024 se běžně prodávají laminované textilie ze skleněných vláken např. v následujícím provedení:
Forma textilie Konstrukce Příklady zpracování (prepregy)roving2,4 ktexruční lamináty, pultruzetkaninaz filamentů25 g/m²425 g/m²voštinové konstrukcetraverzytkaninaz rovingů580 g/m²nádrže, konstrukční dílyrohož440 g/m²4 vrstvy ve 4 směrechrotory větrných generátorů, člunysplétanáhadice Ø 7–26 mm(filament 136 tex)protézy, sport. nářadí
Všechny prepregy (mimo rovingů) obsahují více než 80 % laminační pryskyřice.
Použití výrobků s obsahem skleněných vláken K nejčastějším patří vodiče světelných vln, konstrukční díly lodí a letadel, křídla rotorů větrných elektráren, filtry na horké plyny, elektrické a tepelné izolace, požární ochrana, zpevnění tištěných spojů a betonu.
Galerie skleněných vláken
Odkazy Reference
Literatura Schenek: Lexikon Garne und Zwirne, Deutscher Fachverlag 2005, Cherif:Textile Werkstoffe für den Leichtbau, Springer-Verlag 2011, ISBN 978-3-642-17991-4, str. 68
Související články Křemenná vlákna Optické vlákno Minerální vata Skelná vata
Externí odkazy
Kategorie:Textilní vlákna Kategorie:Umělá textilní vlákna Kategorie:Výrobky ze skla