زمینه های کاربردی الیاف طبیعی گیاهی

استفاده از الیاف طبیعی، بازیافت موادی است که در طبیعت به وفور یافت می­شوند و در ظاهر بی­ارزشند اما با به کارگیری آنها در صنایع مختلف می­توان محصولاتی با ارزش افزوده بالا تولید کرد. لیف طبیعی گیاهی کاربرد گسترده­ای در همه زمینه­های زندگی بشر داشته و دارد که برای مثال، می­توان به تولید منسوجات مختلف به کار رفته در پوشاک، مبلمان، کیسه، طناب، کاغذسازی، خودروسازی، ژئوتکستایل­ها (بافتهایی جهت کمک به تثبیت خاک)، فرش، کفپوشهای عایق حرارت در ساختمان سازی و غیره اشاره کرد.

ساخت محصولات ساختمانی از پلاستیک­های بازیافتی و الیاف طبیعی می تواند تا حدودی پاسخگوی تقاضای معمارانی باشد که به دنبال مصالح ارزان و کاهش هزینه های کارگری هستند. با این حال فقدان اطلاعات در مورد عملکرد و دوام این محصولات و بی میلی ساختمان­سازان برای استفاده از محصولات کمتر متداول، مانع گسترش بیشتر این فناوری شده است. با این حال محققین، موفق به ساخت کاشی های سقفی از جنس الیاف طبیعی و پلاستیک های بازیافتی شده­اند. از این کاشی­ها به سادگی می توان به شکل سنتی برای پوشاندن بام ساختمان ها استفاده کرد، ضمن اینکه این ماده بازیافت شده لوکس و گرانقیمت به نظر می­رسد.

توجه جدی پژوهشگران به استفاده از الیاف طبیعی در ساخت قطعات کامپوزیتی پیشرفته در سالهای اخیر نیز بیانگر اهمیت این دسته از الیاف است. کاربرد الیاف گیاهی به دلیل دانسیته پایین و بهای نسبتاً اندک در مقایسه با الیاف شیشه، در صنعت خودروسازی و زیست پلاستیکها به طور چشمگیری افزایش یافته است. به کارگیری الیاف موز برای ساخت بدنه خودرو در برزیل، استفاده از پر مرغ در تولید قطعات غیر­باربر کامپوزیتی در آمریکا و بهره­گیری از الیاف کنف در کاربردهای متنوع، مثالهایی از کاربرد الیاف طبیعی در عرصه صنعت کامپوزیت به شمار می­روند. کامپوزیتهایی که از پلیمرهای زیست تخریب و الیاف طبیعی (به عنوان تقویت کننده) ساخته می­شوند، به کامپوزیتهای سبز معروفند. از جمله مزایای استفاده از الیاف طبیعی در مقایسه با الیاف مصنوعی (مانند شیشه)، قیمت پایین، وزن مخصوص پایین، چقرمگی بالا، خصوصیات استحکام ویژه قابل قبول، کاهش سوزش و حساسیتهای تنفسی و پوستی، خصوصیات حرارتی خوب، افزایش بازیابی انرژی و زیست تخریب پذیر بودن است.

امروزه از الیاف گیاهی بیشتر در ساخت تزئینات داخلی خودروها، اتاق وانت و کامیونهای کوچک، محصولات ساختمانی استفاده می­شود. برای مثال کشور آلمان در سال ۲۰۰۵، حدود ۳۰۰۰۰ تن الیاف طبیعی شامل الیاف کتان، کنف، شاهدانه، جوت، نارگیل و آباکا را در صنعت خودروسازی خود به کار برد. در بدنه های خودروهایی مانند ساتر (محصول شرکت جنرال موتورز)، سبرینگ (محصول شرکت دایملرکرایسلر)، استارتوس و وایپر، مرکوری و کادیلاک سویل از کامپوزیت الیاف طبیعی استفاده می شود. شرکت دایملرکرایسلر به تازگی از آغاز یک فرایند تولید و استفاده از الیاف سیسال (یک نوع الیاف طبیعی) در آفریقای جنوبی خبر داده است. در آنجا از بی بافت سیسال و کتان برای قفسه عقبی خودروهای سواری مرسدس رده C  استفاده می شود.

سابقه به کارگیری الیاف طبیعی به اوایل دهه ۹۰ بازگشته و خودروسازان آلمانی دراین زمینه پیشگام بوده­اند. در سال۱۹۹۴ شرکت بنز، قسمتی از تزئینات داخلی خودروی مرسدس کلاس E را از کامپوزیتی بر پایه کنف هندی (جوت) ساخت. الیاف طبیعی بسیار سبک بوده و فوق العاده ارزانتر از الیاف مصنوعی مانند شیشه، کربن و کولار است. خواص مکانیکی خوبی از خود نشان داده و به سادگی در فرایندهای شکل دهی از قبیل پالتروژن و قالب گیری فشاری قابل استفاده­اند. به طور کلی، کاربرد کامپوزیتهای گیاهی در صنعت خودروسازی به دو دسته تقسیم بندی می شود: قطعاتی که صرفاً در ساخت تزئینات به کاررفته و نیاز به مقاومت چندان بالایی ندارند و دسته دوم شامل قطعاتی است که کاربرد نیمه باربر داشته و نیاز به مقاومت مکانیکی نسبتاً بالایی دارند. دسته اول، بیشتر در ساخت قطعات داخل اتاق خودرو از قبیل رودری، طاقچه عقب و داشبورد کاربرد دارد اما گروه دوم، در ساخت پوشش سقف و صندوق عقب استفاده می­شوند. کامپوزیتهای الیاف طبیعی علاوه بر داشتن خواص مکانیکی مناسب از رفتار شکست بسیار خوبی برخوردار میباشند. این کامپوزیتها بر خلاف نمونه­های مشابه پلیمری به صورت تدریجی می­شکنند و همچنین در حین تصادف لبه­های تیز و برنده کمتری در آن ایجاد شده که منجر به کاهش جراحات وارده به سرنشین خودرو می­گردد.

با توجه به توضیحات فوق، ذکر این نکته حائز اهمیت است که الیاف گیاهی جدید استخراج شده در این طرح با نام به ثبت رسیده «لیفیران» با داشتن مزایای بسیار قابل توجه نظیر دانسیته پایین در حدود ۲۶/۱ (حتی سبکتر از پنبه، کتان و کنف)، درجه تبلور بالا (نزدیک به الیاف پنبه و جوت) و بالتبع داشتن استحکام مناسب، مدول بالا (بیش از جوت و کنف و نزدیک به مدول کتان) و … می­تواند گزینه­ای بسیار مناسب برای کاربردهای کامپوزیتی و ساختمانی (در سازه­هایی که نیاز به استحکام بالا و وزن کم دارند) به شمار رود. این الیاف در کاربردهای نساجی و پوشاک نیز به خوبی می­توانند با محصولات تولید شده با الیاف پنبه و کتان که بخش عمده­ای از بازار مصرف را به خود اختصاص داده­اند، رقابت کنند. لیفیران علیرغم داشتن خواص منحصر به فرد و مطلوب و قابلیت استفاده در صنایع مختلف، از یک منبع گیاهی ارزان قیمت که در بسیاری از مناطق کشور به طور خودرو رشد می­کند، به دست می­آید که این امر، ارزش این لیف را دو چندان می­سازد.