مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : مشكلات زيست محيطي و ساخت و توليد بعنوان پاره اي از محدوديت هاي كاربردي كامپوزيت ها، سبب مطرح شدن الياف طبيعي بعنوان جايگزين بوده است. استفاده از الياف طبيعي، در واقع بازيافت موادي است كه در طبيعت وجود داشته و بلا استفاده مي باشند؛ اما تركيب همين مواد ظاهراً بي ارزش با رزين هاي پليمري، به ساخت محصولاتي با ارزش افزوده نسبتا خوب منجر مي شود. بكارگيري اين الياف كه زماني روياي اصلي طرفداران محيط زيست بود، امروزه جايگاه خود را پيدا كرده و به عنوان گزينه مهمي در توليد كامپوزيت ها بشمار مي رود.
كامپوزيت هاي الياف گياهي (طبيعي)
سابقه بكارگيري الياف طبيعي به اوايل دهه 90 بازگشته و خودروسازان آلماني در اين زمينه پيشگام بوده اند. در سال 1994 بنز قسمتی از تزئینات خودروی مرسدس کلاس E را از کامپوزیتی بر پایه کنف هندی Jute ساخت. الياف طبيعي بسيار سبك بوده و فوق العاده ارزانتر از الياف مصنوعي مانند شيشه، كربن و كولار مي باشند. اين الياف خواص مكانيكي بسيار خوبي از خود نشان داده است.
سرعت اشتعال كامپوزيت هاي الياف طبيعي بسيار پايينتر از حد تصور بوده و از نظر مقاومت و قيمت، حد واسط پلاستيك ها و فايبرگلاس مي باشند؛ بنابراين در ساخت قطعات تزئينی و مواردي كه نيازمند مقاومت بالايي نباشند، رقباي مناسبي براي پلاستيك ها، فايبرگلاس و حتي چوب و آهن به شمار مي روند.
در مقام مقايسه نيز كامپوزيت هاي الياف طبيعي نسبت به بهترين پلاستيك ها تا 3% مقاومتر هستند؛ در مجموع داشتن چنين ويژگي هايي باعث گرديده صنايع ساختمان و خودرو به عنوان بزرگترين صنايع مصرف كننده كامپوزيت ها، استقبال مناسبي از كامپوزيپت هاي الياف طبيعي نمايند. اليافي كه در صنعت كامپوزيت استفاده مي شوند به دو دسته الياف مصنوعي و الياف طبيعي تقسيم مي شوند. الياف طبيعي به دو گروه الياف ليگنوسلولزي و الياف سلولزي چوبي تقسيم مي شوند. الياف ليگنوسلولزي حاصل از ضايعات كشاورزي بوده و به دو دسته ذيل تقسيم مي شوند:
الیاف گیاهی (bast) مانند الياف جوت، شاهدانه و كنف
الياف برگ ها (Leaf) مانند آناناس، سيسال، نخل و الياف دانه يا ميوه مانند كتان و نارگيل.
الياف سلولزي چوبي نيز به دو گروه عمده سوزني برگان و پهن برگان تقسيم مي شوند كه به دو صورت الياف و پودر (Flour) مورد استفاده قرار مي گيرند.
كاربرد الياف طبيعي در صنعت خودرو
در حال حاضر الياف گياهي بصورت كامپوزيتي و تركيب با رزين هاي پليمري در خودروسازي به كار گرفته شده و بيشتر در ساخت تزئينات داخلي خودروهاي سواري و كاميون هاي كوچك استفاده مي شوند. مي توان كاربرد كامپوزيت هاي گياهي را به دو دسته تقسيم بندي نمود؛ قطعاتي كه صرفاً در ساخت تزئينات به كار رفته و نياز به مقاومت چندان بالايي ندارند. قطعاتي كه كاربرد نيمه باربر داشته و لازم است مقاومت مكانيكي نسبتاً بالايي از خود نشان دهند. دسته اول بيشتر در ساخت قطعات داخل اتاق خودرو همچون رودري، طاقچه عقب و داشبورد كاربرد دارند. دسته دوم در ساخت پوشش سقف و صندوق عقب استفاده گرديده و لازم است مقاومت و استحكام لازم در برابر ضربه و بار اعمالي را داشته باشند.
كامپوزيت هاي الياف طبيعي در حين تصادفات، لبه هاي تيز و برنده كمتري در آن ايجاد شده كه منجر به كاهش جراحات وارده به سرنشين هاي خودرو مي گردد. بطور خلاصه ميتوان به بعضي از مزاياي كامپوزيت هاي الياف طبيعي اشاره نمود:
- كاهش 10 تا 30 درصدي وزن قطعه يا سازه
- ضربه پذيري بهتر با احتمال شكست كمتر
- سادگي شكل دهي بدنه هاي پيچيده
- سطح نهايي بسيار صاف و نرمي دارند
- ظاهر آنها بسيار بهتر از پلاستيك هاي ارزان قيمت است
- از نظر حرارتي در برابر شعله بسيار مقاومتر از پلاستيك ها هستند
- جاذب اصوات بيروني بوده و هزينه پاييني دارند
- به مرور زمان تغيير شكل نمي دهند
- نسبت به تغييرات جوي همچون رطوبت مقاوم هستند
علاوه بر ساخت قطعاتي همانند تودري، داشبورد و كنسول خودروها، اين الياف به طور گسترده اي در عايق هاي حرارتي و صوتي نيز استفاده مي شوند. بعنوان مثال كتان/ سيسال را ميتوان به شكلهاي سه بعدي پيچيده قالبگيري كرد كه اين قابليت براي ساخت تودري بسيار مناسب ميباشند و يا مواد عايق ساز كه معمولاً از الياف كتان بازيافتي صنعت نساجي توليد شده و حاوي حدود 80 % وزني الياف مي باشد؛ در برزيل، اين قطعات از مخلوط كردن ضايعات كيسه هاي كنفي قهوه و كيسه هاي پلي پروپيلني ساخته مي شوند. براي شناخت بيشتر در جدول (1) مقايسه اي بين بعضي از خواص كامپوزيت هاي الياف گياهي متداول با كامپوزيت الياف شيشه انجام شده است.
جدول 1- مقایسه خواص الیاف گیاهی با الیاف شیشه
| الیاف نارگیل | الیاف چنایی | الیاف کنف | الیاف شیشه | |
| وزن مخصوص
(g/cm3) |
1.25 | 1.46 | 1.48 | 2.55 |
| استحکام کششی
(MPa) |
220 | 400-800 | 550-900 | 2400 |
| جذب رطوبت نهایی ((% | 11 | 12-17 | 12 | 7 |
| قیمت
($/kg) |
0.25-0.50 | 0.35 | 0.6-1.8 | 1.3 |
در مقايسه با ترموپلاستيك هايي چون پلي پروپلين، تركيب هاي ترموست پايداري حرارتي عالي و جذب آب كمتري دارند؛ با اين حال انتظار مي رود تمايل به استفاده از مواد قابل بازيافت منجر به جايگزيني رزين هاي ترموست با پليمرهاي ترموپلاستيك شود. يكي از كاربردهاي شناخته شده الياف گياهي، ساخت تشك صندلي با استفاده از الياف نارگيل و لاستيك خام طبيعي مي باشد.
قابليت الياف گياهي درجذب مقدار زياد آب، راحتي اين صندلي ها را تا حدي افزايش مي دهد كه دستيابي به آن با مواد سنتزي ممكن نيست. اگرچه ويژگي جذب و حفظ رطوبت در ساخت تشك صندلي بسيار مطلوب است ولي در ديگر كاربردها بايد از وقوع آن جلوگيري كرد؛
يكي از مشكلات عمده به كارگيري الياف گياهي، متغير بودن كيفيت آنهاست. از همه مهمتر روش توليد و فرآوري الياف؛ كه روش معمول براي حل اين مشكل، آميختن الياف به دست آمده از كشتهاي گوناگون براي ساخت قطعه مي باشد. مسأله قابل توجه ديگر، جلوگيري از متصاعد شدن بوي نامطبوع يا گرد و غبار قطعات در اتاق خودرو است.
منبع : کتاب کاربردهای جدید مواد پلیمری در صنایع مختلف
