Mullitová vlákna jsou keramický textilní materiál ze směsi korundu a křemíku (hlinitokřemičitany).
Označení je odvozeno od (poměrně vzácného) minerálu mullitu (Al6Si2O13) nalezeného na skotském ostrově Mull a poprvé popsaného v roce 1924. Výroba mullitových vláken Mullitová vlákna jsou známá jen jako syntetické výrobky. Podle jedné ze zjednodušených definicí jsou syntetické mullity (Al4+2xSi2–2xO10-x) oxidové keramické materiály s krystalickou strukturou, která sestává z řetězců osmistěnů AlO6 vzájemně propojených čtyřstěnnými dvouřetězci TO4 (AlO4/SiO4).
Vlákna se začala vyrábět průmyslově v USA v 70. letech 20. století, od 90. let jako vysoce výkonná (např. s použitím při teplotách nad 1200°C). V prvních 20 letech 21. století bylo ve světě registrováno 6300 patentů na výrobu syntetických mullitů. V roce 2017 se odhadovala celosvětová hodnota výroby na 8,5 miliard USD. Mullitová vlákna se na ní podílejí menší (veřejně neznámou) částí. Nejznámější z nich je několik variant značky Nextel (3M), dále k nim patří (japonský) Altex, FB (DuPont).
Výrobní technologie Výroba vláken se provádí v několika variantách podle schématu:
Příprava prekurzoru – zvlákňování (výroba „zelených vláken“) – zahřívání (thermal treatment) zelených vláken – navíjení filamentu nebo sekání (chopping) na krátká vlákna
Prekurzory se připravují
a) přímo z amorfního stavu při teplotách pod 1000°C
b) z přechodného korundového typu alumina a silikátu křemíku při teplotách nad 1200 °C
Techniky: v pevném stavu: konvenční (tavení) nebo sol-gel proces v tekutém stavu: hydrotermicky nebo CVDSchneider/Kamameni: Mullite, Willey-VCH Verlag 2005, ISBN 3-527-30974-8, str. 377-393 a 397-466 Surovina:
Pro syntézu je možné použít: alumina, silikáty, z aluminosilikátů obzvlášť silimanity, kyanidy, andalusity, bauxit, laminované silikáty bohaté na korund a jíl.
Zvlákňování Běžně se používá suché zvlákňování, např. s tryskami s max. 500. otvory, rychlost do 300 m/min, pro některé varianty mullitových vláken se osvědčilo také mokré a gelové zvlákňování. Zahřívání Vypalováním (calcination) k odstraněné organických příměsí a spékáním (sintering) k přeměně přechodné fáze alumina a silikátu na mullit. Např. 3Al2O3.2SiO2: vypalování při 700–1100 °C, spékání 1 hod při 1100 až 1350°C. Zahřívací zařízení je zpravidla napojeno na zvlákňování. Průmyslová výroba vláken a textilií z mullitu
Vlastnosti nejznámějších výrobků ve 3. dekádě 21. století:
Nextel312440610720Chemické složení (%):Al2O3 62,5 70 >99 85SiO2 24,5 28 - 15B2O3 13 2 - -Fyzikální vlastnosti:Bod tání (°C) 1800 1800 2000 1800Max. teplota použití (°C) 1200 1300 1000 1150Krystal. fáze zdeform. mullit+ amorfní γ Al2O3 + amorfní α Al2O3 α Al2O3 + mullitSpec. hmotnost (g/cm3) 2,8 3,0 3,9 3,4Tažná pevnost (GPa) 150 190 370 250Ø vlákna (µm) 8-12 10-12 11-13 12-14Jemnost příze (tex) / počet filamentů 67/400 až 400/1375 111/400 až222/750 167/400 až 2222/5100 167/400 až1111/2550Délka sekaných (chopped) vláken (mm) 3,2-12,7 3,2-12,7 3,2-25,4 3,2-25,4Cena v €/kg (2008) 260 500 440-790 600-700TkaninyŠířka (cm) 97-160 91-160 91 64-91Hmotnost (g/m2) 110-980 510-680 250-610 370-750PoužitíVesmírné letectví x x - -Strojírenství x x - -Kompozity s keram. matricí x x x -xKompozity s kovovou matricí - - x xKompozity s polymerní matricí x x x x Další vývoj V říjnu 2022 zveřejnili čínští výzkumníci podrobnosti o svém vynálezu vlákna AMH. Vlákno je keramický výrobek, jeho název je zkratka ze spojení počátečních písmen komponent Aluminium oxide – Mullite – Hafnium oxide.
Laboratorně vyrobené vlákno AMH předčí některými vlastnostmi vlákna typu nextel, zejména jemností 8-9 µm, velikostí krystalů pod 50 nm a pevností nad 2 GPa. Laboratorně bylo vyrobeno několik set metrů multifilamentu (200 jednotlivých vláken), příze byla snadno zpracovatelná na tkaninu. Odkazy Související články Keramická textilní vlákna Prekurzor (chemie) Literatura Krenkel: Keramische Verbundwerkstoffe, Wiley-VCH Verlag 2003, Krenkel: Ceramic Matrix Composites, Wiley-VCH 2008, ISBN 978-3-527-31361-7 Veit: Fibers, Springer Nature 2022, ISBN 978-3-031-15309-9, str. 928-929 Reference
Kategorie:Textilní vlákna Kategorie:Umělá textilní vlákna Kategorie:Keramická textilní vlákna Kategorie:Vysoce výkonná textilní vlákna