Kovové vlákno

Kovové vlákno je podle ISO 2076:2013(E) z roku 2013: Umělé vlákno sestávající z kovu, z kovu povrstveném plastikem, z plastiku povrstveném kovem nebo z jádra zcela pokrytého kovem.^[1]

Ocelová vlákna

Rozdíl mezi textilním kovovým vláknem a (netextilním) drátkem není však dosud (do roku 2024) jednoznačně definován.^[2]

V některých odborných publikacích jsou kovové filamenty tenčí než 100 µm považovány za vlákna a filamenty nad tuto hranici jsou dráty.^[3] Naproti tomu se ocelové drátky na zpevnění betonu s tloušťkou 300 µm nazývají mikrovlákna.^[4]

K rozpoznání rozdílu mezi drátem a vláknem se také nabízejí blíže nespecifikovaná kritéria, např.: lesk, tvárnost, elektrická vodivost a jiné vlastnosti výrobku.^[5]

Z historie kovových vláken

Nejstarší kovová vlákna byla známá v Egyptě už asi 3000 let před n. l. V Evropě bylo např. v roce 1569 v Norimberku v provozu první zařízení na výrobu leonských nití. Ve 20. století se v roce 1960 začaly vyrábět pneumatiky s kovovou výztuží a v roce 1962 byl zaznamenán objev tvarové paměti u vláken ze slitiny niklu a titanu.^[6]

V roce 2023 se odhadoval výnos z celosvětového prodeje kovových vláken na 5,6 miliard USD.^[7]

Zvlákněné kovy

Stůčka s ocelovou vlnou

Vlákno se zploštělými konci na výztuž betonu

Surovina

Jako výchozí látka k výrobě se používá nejčastěji ocel (surová, pocínovaná nebo pozinkovaná), dále slitiny niklu a hliníku a na speciální vlákna platina, wolfram, molybden, berylium nebo např. slitiny niklu s titanem.

Předvýrobky se dodávají ve formě drátu, plechu nebo fólie.

K pokovování jsou vhodné zejména: nikl, měď, stříbro a zlato.^[8]

Způsoby výroby

^[9]

• Běžná vlákna až do jemnosti cca 5 µm se dají vyrábět tažením přes konické otvory

a) za studena (ocel, měď, zlato, stříbro)

b) za tepla (např. wolfram, molybden) nad krystalizační teplotou

• K výrobě jemnějších vláken se často používá tzv. Taylorův proces, tj. obalení drátku sklem a protahování za tepla, sklo změkne, kov uvnitř se roztaví nebo zůstává plastický

• Mikrovlákna až do jemnosti 0,15 µm se dají vyrábět (dosud jen laboratorně) z elektrooceli následujícím postupem:

Horké válcování – zbavení okují – dloužení za studena – mokré dloužení – žhavení – stáčení – odříznutí.

Příze z vláken vyrobených tažením

• Technikou Foil-shaving se z kovové fólie seškrabuje pásek s obdélníkovým průřezem a tloušťkou nad 14 µm. Získávají se tak kusy přetrhaných filamentů, které se dají stříhat na staplovou délku.^[10]
• Tavné zvlákňování do rotující tekutiny (centrifugal spinning). Princip: Roztavený kov se protlačuje tryskou na studenou vnitřní stěnu rotujícího bubnu, kde se ze ztuhlého materiálu tvoří vlákno (s průřezem 50-500 µm) a odvádí do kolektoru.^{[6] [11]}
• Mimo těchto metod jsou známé: např. elektrolytické a chemické zvlákňování

Vlákna se vyrábí s kruhovým nebo obdélníkovým průřezem, pro speciální účely (vláknobeton) se zesílenými nebo konickými konci.

Pro běžné zpracování se dodávají vlákna s průřezem od 6,5 µm (což odpovídá u oceli 3,3 dtex) do 100 µm.

Vlastnosti kovových vláken

^[12] V následující tabulce jsou znázorněny fyzikální vlastnosti některých kovových vláken (používaných hlavně v kompozitech).

Pásková příze z hliníkových multikomponentních filamentů

Materiál	Hustota g/cm³	Bod tání °C	Pružnost GPa	Pevnost GPa
berylium	1,8	1350	310	1,1
měď	8,9	2083	125	0,45
wolfram	19,3	3410	350	3,82
molybden	10,2	2625	330	2,2
ocel	7,9	1300	210	4,0

Vlákna vynikají především elektrickou vodivostí, ohnivzdorností, odporem proti vlivu chemikálií a zvláštním leskem.

Tkanina ze zlatých multikomponentních filamentů

Použití vláken

Vlákna pro textilní zpracování

Technologie	Výrobky	Možné použití
Předení	staplová příze s cca 1 % kovu kovem opřádané filamenty	podlahové krytiny, závěsy lamé-efekty na brokátech
Skaní	kovem obeskávané niti (leonské)	lemovky, šicí nitě
Tkaní	tkaniny ve všech základních vazbách	izolace, filtry, kompozity
Osnovní pletení	pleteniny v jednoduchých vazbách	kompozity na stavební materiál, filtry
Zátažné pletení	hadice s průměrem od 22 mm	obložení kotoučů, filtry, obaly
Výroba stuh	stuhy a popruhy	ohnivzdorné izolace, dopravní pásy
Plstění	netkané všívané textilie	zvukové izolace, leštění
Airlaid/ Wetlaid	plošné textilie ze sintrovaných vláken	filtry([13])

^[14]

Použití mimo textilních účelů

Jako výztuž kompozitů a plastických hmot:

• Sekaná vlákna („chopped“) v délkách od cca 2 mm např. na ochranné štíty proti magnetickým vlnám, kompozity na nádrže s hořlavinami
• Vlákna s délkou 30-100 mm především do vláknobetonu, ocelová vlna na čištění a broušení (viz snímek vpravo)
• Filamenty („dráty“) na výztuž pneumatik^[15]

Multikomponentní kovové filamenty

^[16] Multikomponentní kovové filamenty jsou z kovu uloženého mezi plastickými materiály. Vyrábí se hlavně na bázi hliníku tak, že se hliníková fólie po obou stranách laminuje fólií z acetátu, celofánu nebo polyesteru a nebo se laminuje pásek z polyesteru pokovovaného hliníkem na polyesterovou fólií.

Vlastnosti

Výsledný kompozit má s tloušťkou od cca 9 µ, filament vzniká tak, že se kompozit řeže na pásky 0,2-3,2 mm široké.

Pevnost filamentu dosahuje v závislosti na způsobu výroby 0,3 – 1,3 g/tex, tažnost 30 – 140 %

Použití

Jednoduché příze z pásků 0,2-5 mm širokých, tloušťka nad 12 µ, povrstvené zpravidla barevným lakem. Vyrábějí se také páskové filamenty obeskané např. polyamidovým monofilem^[17] s použitím na nábyt. potahy, autopotahy, záclony, ubrusy, dámské oděvy.^[16]

Povrstvená kovová vlákna

Způsoby spojování kovů s polymerními vlákny: nanášení ve vakuu, ionizace argonovým plynem, prášek + pojivo, prskání (sputter). Pokovování se dá provádět také galvanicky nebo vtlačováním (max. 1 %) kovu do jádra vlákna. Jako jádro se používá nejčastěji bavlna, viskóza a polyester.

Tyto technologie se používají hlavně pro povrstvování plošných textilií.^[16]

"Textilní drát"

je vícekomponentní kovový filament, který se vyrábí jako neizolovaný nebo izolovaný vodič s vnějším průměrem 0,010-0,5 mm (3-1796 tex).

Dráty bez izolace jsou z kovů oplátovaných stříbrem, např. z mědi, slitiny mědi se zinkem nebo z bronzu.

Izolované dráty se vyrábějí smaltováním kovu polyuretanem, polyesterimidem, polyamidimidem nebo polyesterem.

Aplikace: zatkávání nebo zaplétání s použitím např. jako senzory, zahřívání, přenos dat v plošných textiliích.^[18]