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

 

 

 

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 کامپوزیتهای گیاهی (سبز) سیر صعودی یافته است. در حقیقت با مقایسه الیاف مذکور و الیاف آلی در 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، جزء منابع تجدیدپذیر هستند و برای تولید آنها انرژی زیادی مصرف نمی شود. باید محصولات الیاف گیاهی در مقیاس صنعتی تولید گردند و خواص فنی و زیست محیطی آنها ارتقاء یابند تا در بازار جایگاه محکمی پیدا کنند.

برای صنعت کامپوزیت باید قطعاتی ساخته شوند که ضخیم بوده و از اشکالی پیچیده برخوردار باشند. برای دسترسی به این قطعات باید از الیاف تقویت کننده بافته شده استفاده کرد. بافتن الیاف باعث میشود خواص مکانیکی آنها ارتقاء یافته 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 ۵۰% وزن محصولات نهایی آنها از این 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 فرایند تولید 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 ۱۰۰% 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 در آورد. 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 ۵۰% پارچه ای که از الیاف و رزین مذکور بافته شد، از الیاف طبیعی تشکیل شده بود و چگالی سطحی آن ۱ کیلوگرم/ متر مربع بود.

چرخه تولید سریع

پارچه مذکور به روش قالبگیری تراکمی و طی یک چرخه زمانی محدود ۳۰ دقیقه 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، می توان 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 هم به صورت موازی قررا می گیرند.

خواص مکانیکی

در این پروژه خواص مکانیکی پارچه ای که از چهار لایه کتان/ پلی پروپیلن 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 ۱۰۰% آلی

هدف نهایی این پروژه تولید و ارتقاء کیفیت محصولاتی است که با استانداردهای 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 گذاشتن آزمایش های کششی ISO 157-2 به خواص مکانیکی آن پی بردند، ضمن اینکه با آزمایش های مذکور، خاصیت ارتجاعی این محصول به میزان GPa 9/15 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 نیاز است 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 چند لایه پارچه الیاف طبیعی تشکیل می گردند نیز تحت همین آزمایش ها قرار می گیرند تا خواص مکانیکی آنها با هم مقایسه گردند.

درباره شرکت سرمایه گذاری اگرو کامپوزیتس

شرکت مذکور در واقع انجمنی متشکل از ۱۱ شرکت می باشد که روی موادی که بر 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 می باشند. شرکت سرمایه گذاری اگرو کامپوزیتس بر پایه الیاف طبیعی و در مقیاس صنعتی، در سال ۲۰۱۰ میلادی در مرکز فرانسه تاسیس شد