کامپوزیت های سازه ای بر پایه الیاف طبیعی و رزین های گرمانرم

[Astraea 25,351]

در صنعت کامپوزیت تقاضا برای مواد جدید روز به روز در حال افزایش است.تحقیقات اخیر حاکی از آن است که روند استفاده از الیاف گیاهی در کامپوزیتهایگیاهی (سبز) سیر صعودی یافته است. در حقیقت با مقایسه الیاف مذکور و الیاف آلیدر می یابیم که الیاف گیاهی از خواص بهتری برخوردارند، به این معنا که خواص مکانیکی بهتری دارند، در موارد خاص از قابلیت تجزیه بیولوژیکی برخوردارند، جزءمنابع تجدیدپذیر هستند و برای تولید آنها انرژی زیادی مصرف نمی شود. باید محصولات الیافگیاهی در مقیاس صنعتی تولید گردند و خواص فنی و زیست محیطی آنها ارتقاء یابندتا در بازار جایگاه محکمی پیدا کنند.

برای صنعت کامپوزیت باید قطعاتی ساخته شوند که ضخیم بوده و ازاشکالی پیچیده برخوردار باشند. برای دسترسی به این قطعات باید از الیاف تقویت کننده بافته شده استفاده کرد. بافتن الیاف باعث میشود خواص مکانیکی آنها ارتقاءیافته و محصولات جدیدی تولید شوند. از دیگر مزایای الیاف طبیعی این است که به محیط زیست آسیب کمتری وارد می کنند و می توان تا 50% وزن محصولات نهایی آنها ازاین الیاف استفاده کرد.

 

 

پروژه فایبر تیشیا

یکی از اهداف اجرای این پروژه، تولید کامپوزیت های بر پایه الیاف طبیعی و رزین های گرمانرم می باشد، ضمن اینکه با اجرای این پروژه فرایندتولید این مواد در مقیاس صنعتی نیز ارتقاء می یابد. هدف نهایی این پروژه کاهش استفاده از کربن در کامپوزیت ها و جایگزین کردن آن با رزین هایی است که منشأ آلی دارند که به این ترتیب موادی با کارایی بالا و با منشأ 100% آلی تولید می گردند.به همین منظور شرکت سرمایه گذاری کامپوزیت های گیاهی به نام اگروکامپوزیتس تاسیس شد تا با حمایت مقامات منطقه ای، ملی و اروپایی پروژه مذکور را به مرحله اجرا درآورد. پروژه مذکور توسط پنج شرکت سرمایه گذار ولینس، کرست (Crest)، گروپ امپرینت، ژولین اس ای و پی ایی آی اجرا شد. لازم به ذکر است که شرکت های نامبرده از تمام شرایط لازم برای فعالیت تولیدی فوق برخوردار بودند.

 

 

مواد خام

در پروژه یاد شده از الیاف طبیعی کتان و کنف و از رزین گرمانرم استفاده شده است. رزین مذکور از جنس پلی پروپیلن یا اسید پلی لاکتیک است. الیاف طبیعی و رزین به شکل فتیله در آمدند تا به هم بافته شوند و در هم پیچیده نشوند 50%پارچه ای که از الیاف و رزین مذکور بافته شد، از الیاف طبیعی تشکیل شده بود وچگالی سطحی آن 1 کیلوگرم/ متر مربع بود.

 

 

چرخه تولید سریع

پارچه مذکور به روش قالب گیری تراکمی و طی یک چرخه زمانی محدود 30دقیقه تولید شد. از مزایای دیگر این محصول عاری بودن آن ترکیبات آلی فرار است، ضمن اینکه نگهداری این پارچه نیز آسان می باشد. بسته به خواص مکانیکی این پارچه، میتوان چندین لایه از آن را روی هم چید.

 

 

اشکال کروی

با چنین فرایند تولیدی می توان محصولاتی با اشکال کروی تولید کرد که از مزایای زیر برخوردارند:

- هیچ گونه پاره شدگی، تاخوردگی، پیچ خوردگی با شکافی در الیاف به چشم نمی خورد.

- در سراسر قطعه ای که این الیاف تولید می شود، تمام الیاف نسبت به همبه صورت موازی قررا می گیرند.

 

 

خواص مکانیکی

در این پروژه خواص مکانیکی پارچه ای که از چهار لایه کتان/ پلیپروپیلن و به روش قالبگیری تراکمی تولید شده بود، مورد آزمایش قرار گفت که نتیجه آزمایشات مذکور در جدول زیر مشاهده می گردد

 

:

 

تولید موادی تقریبا 100% آلی

هدف نهایی این پروژه تولید و ارتقاء کیفیت محصولاتی است که بااستانداردهای زیست محیطی جدید سازگار باشند. نتیجه اجرای این پروژه این بود که محصول جدیدی از الیاف کتان و اسید پلی لاکتیک تولید شد که پس از پشت سر گذاشتنآزمایش های کششیISO 157-2 به خواص مکانیکی آن پی بردند، ضمن اینکه با آزمایش های مذکور، خاصیتارتجاعی این محصول به میزان GPa9/15 تعیین گشت. در صورت استفاده از الیاف طبیعی کتان/ پلی پروپیلن می توان قطعاتی با اشکال پیچیده تولید نمود.

 

 

نتیجه گیری و چشم انداز آینده

امروزه برای تولید کامپوزیت ها در مقیاس صنعتی، به مواد جدیدی نیازاست که با محیط زیست سازگاری بیشتری داشته باشند و سرعت تولید آنها نیز بالا باشد.هنوز باید آزمایش های مکانیکی کامل تری انجام شود تا دو نوع الیاف طبیعی کتان/اسید پلی لاکتیک و کنف / پلی پروپیلن از هم متمایز گردند. محصولات جدیدی که چندلایه پارچه الیاف طبیعی تشکیل می گردند نیز تحت همین آزمایش ها قرار می گیرند تاخواص مکانیکی آنها با هم مقایسه گردند.

 

 

درباره شرکت سرمایه گذاری اگرو کامپوزیتس

شرکت مذکور در واقع انجمنی متشکل از 11 شرکت می باشد که روی موادی کهبر پایه الیاف طبیعی هستند، کار می کنند. هدف این انجمن ارائه راه حل های همه جانبه است تا ایده استفاده از مواد طبیعی در صنعت را از قوه به فعل برساند.کارشناسان این انجمن همگی از مهارت های مورد نیاز این زنجیره تولیدی برخوردار میباشند. شرکت سرمایه گذاری اگرو کامپوزیتس بر پایه الیاف طبیعی و در مقیاس صنعتی،در سال 2010 میلادی در مرکز فرانسه تاسیس شد.

 

 

منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه کامپوزیت