náhled|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)Bertau/Müller/Fröhlich/Katzberg: Industrielle Anorganische Chemie, John Wiley & Sons, 2013, , str. 492–497
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.Selden: Glasfaserverstärkte Kunststoffe, Springer-Verlag 2013, , str. 271–272
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. 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.Hofmeister: Containerless Processing, Tms 1993, 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).
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 (SiCl4+BCl3, SiCl4+GeCl4 aj), kterými se po zahřátí dosáhne úprava úhlu lomu světelných paprsků. Meschede: Optik, Licht und Laser, Springer-Verlag 2008, , str. 13–14
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.Bäuerle: Laser: Grundlagen und Anwendungen in Photonik, Technik, Medizin und Kunst, John Wiley & Sons 2012,
náhled|Schéma vedení paprsku hlavními typy optického vlákna (jádro= světle, 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. 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.
náhled|Cívka s cca 30 m jednovidového vlákna (dopovaného 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