الياف طبيعي و طبقه بندي آنها
الياف طبيعي كه زماني روياي اصلي طرفداران محيط زيست بودند، امروزه جايگاه خود را پيدا كرده اند و به عنوان گزينه مهمي در توليد كامپوزيت ها مطرح هستند. همچنين تلاش مي شود كه الياف طبيعي را با رزين هاي طبيعي متصل كنند، نه تنها رزين طبيعي ارزشمند در شرف جايگزيني به جاي رزين هاي مصنوعي هستند، بلكه پژوهش هاي بي سابقه اي در زمينه تلفيق الياف و رزين هاي طبيعي در حال انجام است. افزون بر اينكه الياف و رزين هاي طبيعي، جايگزين مناسبي براي الياف و رزين هاي سنتزي پتروشيمي هستند و محصولاتي با قابليت توليد بهتر و كارايي بيشتر نيز ايجاد مي كنند. كاربرد الياف طبيعي به عنوان پر كننده يا تقويت كننده در پلاستيك ها، به سرعت در حال افزايش است. بر اساس اطلاعاتي كه شركت آمريكايي كلاين در مورد كامپوزيت هاي تقويت شده با الياف طبيعي ارائه كرده است، انتظار مي رود بازار اين مواد در آمريكاي شمالي از 150 ميليون دلار در سال 2000 به 4/1 ميليارد دلاردر سال 2005 افزايش يابد. اين رقم با رشد ساليانه 54 درصدي برابر است. كاربري كامپوزيت هاي الياف طبيعي از سال 1994 آغاز شد. در اين سال كارخانه مرسدس بنز پانل هاي درب خودروي رده E خود را از كامپوزيتي برپايه كنف هندي (jute) ساخت. كارخانه هاي خودرو سازي آلماني در اين زمينه پيش گام بوده اند. به طور مثال، شركت دايملركرايسر واقع در اشتوتكارت آلمان، برنامه اي جهاني براي گسترش محصولات ساخته شده از مواد كشاورزي بومي را در كشورهاي جهان سوم دنبال مي كند.
برتري كامپوزيت هاي الياف طبيعي براي كاربرد در صنايع خودرو، عبارتند از:
1. كاهش 10 تا 30 درصدي وزن خودرو.
2. ضربه پذيري بهتر با احتمال شكست كمتر.
3. سادگي شكل دهي بدنه هاي پيچيده در خودروهاي تك سرنشين.
بر طبق منابع موجود، الياف طبيعي مورد استفاده در كمپوزيتها به دو گروه الياف ليگنوسلولزي حاصل از ضايعات كشاورزي و الياف سلولزي چوبي تقسيم ميشوند.الياف حاصل از ضايعات كشاورزي به الياف گياهي (bast) مانند الياف جوت، شاهدانه، کنف هندی، كنف، الياف برگها(Leaf) مانند آناناس، سيسال، نخل و الياف دانه يا ميوه مانند كتان و نارگیل تقسيم مي شوند. الياف چوبي نيز به دو گروه عمده سوزني برگان و پهن برگان تقسيم ميشوند كه به دو صورت الياف(Fiber) وآرد(Flour) مورد استفاده قرار ميگيرند. ساختار چوب بنا بر منبع و محل تهيه آن بر ظاهر، مقاومت كششي، خمشي و سايشي مؤثر ميباشد. همچنين مقاومت دربرابر پوسيدگي آنها متفاوت ميباشد. نه تنها شناخت تك تك اجزاي تشكيل دهندة چوب مهم است بلكه خواص چوب به چگونگي توزيع اجزاء نيز مربوط ميشود . مهمترين و بيشترين تركيبات تشكيل دهندة چوب، ليگنين، سلولز و همي سلولز كه همراه با آنها تركيبات معدني و مواد استخراجي نيز وجود دارد.
ليگنين بسيار كمپلكس و بر پايه فنيل پروپان ميباشد.سلولز و هميسلولز از خانواده پليساكاريدها ميباشند.درجة پليمريزاسيون سلولز معمولاًبين7000تا 10000ميباشد. بخش ماكرو ملكول سلولز معمولاً حاوي گروههاي هيدروكسيل (OH)است اين گروههاي هيدروكسيل با پيوندهاي هيدروژن اتصال بين ماكروملكولها را ايجاد ميكنند.بنابراين همه الياف چوبي به طور طبيعي هيدروفيل هستند. دستجات الياف كريستالين هستند و درجه كريستالي بودن بستگي به منشأ مواد دارد. اين كريستالي بودن علاوه بر تأثير بر روي خواص فيزيكي، بر روي قابليت انحلال الياف نيز تأثير ميگذارد. سلولز و مشتقات سلولز مانند استات سلولز مثالهاي خوبي از اثر كريستالي بودن بر روي قابليت انحلال هستند.گروههاي هيدروكسيل در نواحي آمورف با آب تركيب ميشوند.به طور كلي خواص الياف چوب و مواد مشابهي كه در ساخت چند سازهها استفاده ميشوند به شرح زير هستند.
نام: آرد چوب، الياف چوب، آرد پوست، آرد ساقه غلات
فرمول شيميايي: متغير گروه فعال: OH
تركيب شيميايي: بالاي 15% پروتئين
خواص فيزيكي
دانسيته: g/cm3 35/1-4/0 حداكثر دماي استفاده: 200 درصد رطوبت: 12-2%
خواص شيميايي
جذب آب: بيش از 20% درصد خاكستر: 7/0-5/0% pH : 5
خواص نوري رنگ: صيقلي ، قهوهاي مايل به زرد
مورفولوژي اندازه ذرات: m µ 100-10 جذب روغن: g/100g 60-55