الیاف طبیعی چیست ؟ انواع الیاف طبیعی و کاربرد در کامپوزیت

– دسته بندی الیاف طبیعی

-الیاف معدنی

-الیاف حیوانی

– الیاف گیاهی

– خواص الیاف طبیعی

الیاف طبیعی:

الیاف طبیعی که زمانی رویای اصلی طرفداران محیط زیست بودند، اکنون به عنوان گزینه مهمی در تولید کامپوزیت ها مصرف می شوند. کامپوزیت های حاصل از این الیاف بسیار ساده تر از کامپوزیت های الیاف شیشه بازیافت می شوند، حتی اگر ماده ای بازیافت شده سوزانده شود، مقدار ناچیزی لیف گیاهی از خود باقی می گذارد و مقدار دی اکسید کربن آزاد شده نسبت به آنچه گیاه در هنگام رشد مصرف کرده است کمتر خواهد بود.

در صنعت ایران استفاده از الیاف طبیعی مرسوم نیست اما در صنعت جهانی خصوصا اروپا این الیاف در صنعت کامپوزیت نقش پر رنگی دارد. غالب الیاف طبیعی مصرفی شامل الیاف کوتاه چوب و باقی آن مربوط به الیاف بلند مانند کنف، Sisal، Flax و Hemp می باشد و کاربرد آنها بیشتر محدود به صنایع خودرو سازی است.

محبوبیت این الیاف در مقابل الیاف مصنوعی (مثل الیاف شیشه) ناشی از  داشتن خصوصیاتی چون: قیمت کمتر، وزن کمتر(تقریبا نصف الیاف شیشه) و سهولت بازیافت است. اگرچه عمده ی پلیمر های مورد استفاده در این صنعت PE، PVC و PP می باشد اما رزین های فنولیک، پلی استر، پلی استایرن و سایر پلیمر ها نیز سازگاری مناسبی با این الیاف دارند.

الیاف طبیعی بر اساس منبع تولیدشان به سه دسته گیاهی، حیوانی و معدنی تقسیم می شوند که از این میان الیاف با منشا گیاهی دارای بالاترین اهمیت در تولید مواد کامپوزیت می باشد.

الياف معدني:

الياف اين گروه از سنگهاي معدني بدست مي‌آيند. به عنوان نمونه مي‌توان به آزبست اشاره نمود. آزبست مي‌تواند استحكام و سفتي كامپوزيت را بهبود ببخشد ولي استحكام ضربه را كاهش مي‌دهد. علاوه بر اين فرآيند آن مشكل است. امروزه استفاده از اين الياف بدليل ايجاد سرطان ريه در طولاني مدت، محدود و ممنوع شده است.

الياف حيواني:

الياف بدست‌آمده از ارگانيسم‌هاي زنده، الياف حيواني ناميده مي‌شوند. به عنوان مثال، پشم از گوسفند اهلي بدست آيد. الياف ابريشم را كرم ابريشم مي‌سازد. ابريشم بر خلاف تمام الياف طبيعي ديگر از قبيل پنبه، كتان و پشم، يك ساختار سلولي ندارد و روش ساخت آن، شبيه الياف مصنوعي مي‌باشد. از الياف حيواني در ساخت كامپوزيتها استفاده نمي‌شود.

الیاف گیاهی:

حداقل هزار نوع یا گونه گیاهی وجود دارد که می توانند در تولید الیاف به کاربرده شوند، هرچند از این میزان تعداد کمی در حال حاضر به منظور تولید الیاف کاشته می شوند. برخی از مهمترین الیاف از لحاظ تجاری شامل:

پنبه(Cotton)، کنف (Jute)، کتان(Flax)، سیسال(Sisal)،همپ(Hamp)،لیف نارگیل(Coir)، رامی(Ramie) و کاه(Straw) می شود.

خواص الیاف طبیعی:

برخلاف الیاف معمول در تهیه کامپوزیت ها (مثل الیاف شیشه، آرامید، کربن و …) که داری محدوده خواص معینی هستند خصوصیات الیاف طبیعی به طور قابل توجهی به نوع الیاف، کیفیت، منبع تولید و نحوه ی تهیه آنها بستگی دارد. در این میان، الیاف تهیه شده از ساقه و برگ گیاهان، الیاف سختی هستند و بیشترین مصرف را در میان سایر الیاف دارند.

در همه الیاف گیاهی مهم ترین جزء تشکیل دهنده سلولز است و وجود درصد بالای آن سبب افزایش استحکام می شود. همه ی این الیاف آبدوست هستند و محتوای رطوبت آنها 8-12.5 درصد می باشد. در جدول زیر خواص برخی از الیاف طبیعی مورد مقایسه قرار گرفته است.

باید توجه داشت که به دلیل حضور گروه های آبدوست در الیاف، رطوبت تاثیر شدیدی بر کامپوزیتهای الیاف طبیعی دارد و خشک کردن الیاف به هنگام فرآیند ساخت اهمیت فراوانی دارد چرا که رطوبت روی الیاف به عنوان یک عامل جداکننده ی الیاف و رزین عمل می کند.(اغلب الیاف گیاهی حدود 10 درصد رطوبت اسمی دارند که پس از خشک کردن به 1 درصد کاهش می یابد)