Křemenná vlákna

Chemická vazba křemene

Křemenná vlákna jsou výrobky se zvýšeným obsahem oxidu křemičitého (SiO2).

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)

Vlákna z kyseliny křemičité

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.

Použití: příze (17-272 tex), tkaniny (200-600 g/m2), šňůry, stuhy, hadice.

Vlákna z čistého křemíku

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. +more Používají se většinou jako příze (17-272 tex) např. na izolace drátů.

„Ultračistá“ křemenná vlákna (99,99 SiO2) se vyrábějí z preformy tzv. bezkontejnerovou technologií. +moreVýrobky 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).

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.

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.

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 SiO2, obal z umělého plastu, obvykle z polyakrylu.

Schéma vedení paprsku hlavními typy optického vlákna (jádro= svěle, plášť=modře)

Výroba

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. +more V poslední fázi se na vlákno nanáší ochranná vrstva z plastické hmoty a výrobek se navíjí na cívku.

Výrobní linka se staví vertikálně v celkové délce 6-7 metrů, odváděcí rychlost dosahovala na začátku 21. století 200-800 m/min.

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.

erbiem). Vlákno je osvětlené laserem

Vlastnosti a použití

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.

Odkazy

Reference

Literatura

Kießling/Matthes: Textil- Fachwörterbuch, Berlin 1993, * Ulrich: Handbuch der chemischen Untersuchung der Textilfaserstoffe, Springer-Verlag 2013, ISBN 9783709178652

Související články

Skleněná textilní vlákna * Optické vlákno * Numerická apertura

Kategorie:Textilní vlákna Kategorie:Umělá textilní vlákna Kategorie:Křemen Kategorie:Vysoce výkonná textilní vlákna