تبلیغات
طراحی دوخت

طراحی دوخت
 
قالب وبلاگ
نویسندگان
ابر برچسب ها
الیاف پلیمری طبیعی (3)
الیاف پلیمری طبیعی (3)

مترجم : حبیب الله علیخانی
منبع : راسخون



الیاف گیاهی ( vegetable fibers ) :

در حقیقت گیاهان یكی از منابع بزرگ تامین كننده ی الیاف هستند. مزیت بزرگ این الیاف، ارزان بودن آنهاست. الیاف سلولز در شكل های مختلف: پنبه، كتان ( flax )، كنف هندی ( jute )، كنف شاهدانه ( hemp )، سیسال ( sisal )، رامی ( ramie ) و... وجود دارد. این گونه الیاف در صنعت پوشاك استفاده می شوند در حالی كه چوب وپوشال در صنعت كاغذ مصرف دارند. در ادامه به طور خلاصه به معرفی برخی از الیاف گیاهی مهم می پردازیم.
الیاف گیاهی را می توان از بخش های مختلف گیاه پایه بدست آورد.
مثلا الیاف پنبه و كاپوك ( kapok ) از بخش پنبه دانه ( بخش دانه دار) گیاه بدست می آید وكتان وكنف از ساقه وپوست درخت بدست می آیند همچنین سیسال وپینا ( pina ) جزء الیاف بدست آمده از بخش برگ گیاه هستند. این الیاف دارای وظایف متنوعی در گیاه مادر هستند. در اغلب موارد این الیاف وظیفه ی تقویت كردن ساقه وبرگ های گیاه را برعهده دارند. در هنگام اعمال طوفان وبادهای شدید این الیاف بارها از گیاه مواظبت می كنند. در برخی گیاهان الیاف با ایجاد یك لفاف از بذر گیاه محافظت می كنند مانند پنبه دانه.
جزء اصلی هر فیبر گیاهی سلولز ( cellulose ) در اغلب موارد سلولز به صورت اجزای رشته ای و محكم تشكیل می شود این فیبرهای سلولزی در اكثر موارد به صورت كامپوزیتی طبیعی تشكیل می شوند. مثلا چوب كامپوزیتی از الیاف سلولزی با ماده ای به نام لیگنین ( lignin ) هست. همچنین الیاف پنبه دارای 80-85 درصد سلولز هستند.
الیاف دیگر مانند رامی، كنف شاهدانه، كنف هندی، كتان وسیسال بین 65-70 درصد سلولز دارند. سلولز از سه عنصر كربن، هیدروژن واكسیژن تشكیل شده است. فرمول عمومی سلولز C6H 10O 5 است ویك ماده ی كریستالین است. برای بدست آوردن واطمینان از این مسئله می توان از تكنیك تفرق اشعه ی ایكس بهره برد.
یك پلیمر آمورف هالدای پراكنده تشكیل می دهد. این هالدی پراكنده نشان دهنده ی عدم وجود نظم در آرایش اتم هاست. همچنین ممكن است در ناحیه ی آمورف تعدادی خطوط همتراز مربوط به زنجیره ها وجود داشته باشد. الگوی تفرق اشعه ی ایكس یك پلیمر با كریستالینیتی بالا نقاط منظم یا حلقه های منظمی را نشان می دهد. این نقاط ویا حلقه های منظم نشان دهنده ی قرارگیری منظم در یك تك كریستال است.

بعضی اوقات نقاط گسسته حالت رگه مانند یاقوس پیدا می كنند؛ كه علت آن انطباق ترجیحی زنجیره های پلیمری است. حلقه های منظم با فاصله ی مناسب نشاندهنده ی یك ناحیه ی كریستالین و رندوم است. شكل 1الگوی تفرق اشعه ایكس الیاف سیسال را نشان می دهد. این الگو بوسیله ی روش دبی شرر تهیه شده است. قوس های موجود در این الگوی تفرق نشاندهنده ی سلولز طبیعی و كریستالین است كه بخش عمده ی سیسال را تشكیل داده است. علاوه بر سلولز، الیاف گیاهی دارای مقادیر زیادی از سایر مواد شیمیایی مانند لیگنین ( lignin )، همی سلولز ( hemicelluloses )، پكتین ( pectin )، رزین، مواد معدنی، چربی وواكس ( wax ) هستند. پس از جداسازی الیاف از گیاه، آنها را در برخی محلولها قرار می دهند تا همی سلولز، لیگنین و... از آنها جدا گردد. لیگنین ودیگر مواد غیر سلولزی مربوط به دیواره ی سلولی هستند.
وحضورشان در فیبر موجب كاهش كیفیت فیبر می گردد. مواد غیر سلولزی را نمی توان به آسانی از الیاف جدا كرد. عموما جداسازی آنها گران است واز این رو به طور كامل از الیاف جدا می شوند. ویژگی مهم الیاف گیاهی توانایی آنها در جذب رطوبت از اتمسفر است. این الیاف درصد بالایی رطوبت جذب می كنند. این مسئله به خاطر این است كه سلولز ماده ای نم گیر است. سلولز رطوبت را در هنگام زیاد بودن آن در اتمسفر جذب می كند ودر هنگامی كه اتمسفر خشك باشد رطوبت خود را پس می دهد. این مسئله باعث دگرگونی در وزن وابعاد الیاف می شود. همچنین برروی استحكام و سفتی الیاف نیز تاثیر می گذارد. درصد رطوبت موجود در فیبر را می توان با محاسبه ی وزن از دست داده ی فیبر پس از قرارگیری آن در آون محاسبه كرد. برای محاسبه ی این درصد رطوبت، درصد رطوبت را براساس حالت خشك محاسبه می كنیم. دیگر ویژگی مهم الیاف گیاهی این است كه آنها زیست تخریب پذیرند. اكثر الیاف گیاهی پس از مدتی تیره وضعیف می شوند وهمچنین آنها نور را جذب می كنند. دوام الیاف گیاهی از الیاف پلیمری مصنوعی كمتر است. همه ی الیاف گیاهی به آسانی توسط میكروارگانیزم های مختلفی مورد هجوم قرار می گیرد. و در دما و رطوبت بالا می پوسند وكپك می زنند.
در ادامه به توصیف مختصری از برخی الیاف گیاهی می پردازیم:

پنبه ( cotton ) :

پنبه سلطان الیاف نامیده می شود. پنبه هنگامی كه در حال رشد است یك فیبر توخالی است. اما هنگامی كه چیده می شود، منقبض می گردد. بنابراین مقطع عرضی آن پهن است ومی توان میكرو فیبرهای تشكیل دهنده ی الیاف پنبه را بوسیله ی یك میكروسكوپ نوری با بزرگنمایی كم مشاهده كرد. تركیب پنبه را بطور عمده از سلولز كریستالین با مقادیر متنوع از پركتین، چربی وواكس. مولكول سلولز دارای شكلی مارپیچ است. كه زاویه ی پیچش آن بین 20 تا30 درجه است. شكل 2نشان دهنده ی ساختار الیاف پنبه است. دانسیته ی الیاف پنبه در حدود 1.5 گرم برسانتیمتر مكعب است.

پنبه یك فیبر بسیارمناسب است. الیاف پنبه به آسانی رنگ می گیرند، به سهولت رطوبت را به خود جذب می كنند ودر محیط های كاری مختلف دوام خود را حفظ می كند. نخ پنبه برای تولید انواع بسیاری از لباس ها كاربرد دارد. ( این فیبر با الیاف مصنوعی نیز قابلیت تركیب دارد.) در حقیقت تقریبا نیمی از تمام پارچه های مصرفی در دنیا از پنبه بافته می شود. به غیر پوشاك، پنبه در فیلتر قهوه ( coffee filters )، تور ماهیگیری ( fishnet )، بند پوتین ( lace )، اثاثیه ولوازم منزل ( upholostery ) و... كاربرد دارد. پنبه زیست تخریب پذیر است ومی توان از آن به عنوان جاذب در جاهایی كه نشت روغن وجود دارد، استفاده كرد.

كنف هندی ( jute ) :

الیاف كنف هندی از بخش داخلی پوست گیاهی از گروه كورچوروس ( corchorus ) بدست می آید. این فیبر عمدتا در بنگلادش، برزیل وهند تولید می شود. این فیبر به طور فراوان در تولید ریسمان ( cords )، لباسهای زبر وكیسه ( sack ) استفاده می شود. گاها نیز می توان كت های مخصوص مراسم كه از این الیاف تولید شده اند را نیز مشاهده كرد.
الیاف كنف هندی از فرآیندی به نام رتینگ ( retting ) از بخش چوبی ساقه جدا می گردد. فرآیند بدین گونه است كه ابتدا ساقه های گیاه در آب غوطه ور می شوند. سپس با پوشاندن با علف وخورده ی چوب كاری می كنیم كه ساقه ها كاملا در آب فرو روند. مدت فرآیند رتینگ بستگی به دما وخصوصیات آب دارد. پس از پایان مرحله رشته های فیبر جداسازی می شوند. این الیاف با پاشیدن آب بر روی آنها تمیز می شوند سپس فشرده می شوند تا آب اضافی داخلشان خارج شود وسپسدر نور آفتاب آویزان می شوند تا خشك شوند. سپس برای بارگیری در كشتی آماده می شوند.
فیبر كنف هندی دارای رنگی زرد تا قهوه ای است. نوع تجاری این الیاف از رشته های فیبری كنف تشكیل شده اند كه بوسیله ی چسب های طبیعی بهم چسبیده اند.

هنگامی كه بوسیله ی یك میكروسكوپ نوری به مقطع عرضی این فیبر نگاه كنیم سلولهای پلی گونال ( poly gonal cells ) قابل مشاهده هستند. این سلولها طولی معادل 2.5 میلی متر دارند. این سلولها دیواره ای ضخیم دارند وحفره ی سلولی درون جداره ی آنها ( lumen ) را می توان دید. (شكل 3 )
مانند اكثر الیاف بدست آمده از گیاهان، استحكام الیاف كنف هندی نیز در جاهای مختلف متفاوت است. كرنش شكست این الیاف در حدود 107% است. دانسیته ی كنف هندی 105 گرم بر سانتیمتر مكعب است. الیاف كنف هندی مقدار قابل ملاحظه ای آب جذب می كند. مثلا هنگامی كه رطوبت جو در حدود 65% باشد این الیاف 15% وزنی آب جذب می كنند.

سیسال ( sisal ) :

سیسال یك فیبر برگ مانند است كه از گیاه آگاسیسالانا ( agave sisalana ) بدست می آید. این گیاه بومی آمریكای مركزی است. برای رشد گیاه سیسال آب وهوای گرم سیری با میزان رطوبت متعادل نیاز است. كه این نوع آب وهوا عمدتا در آفریقای شرقی وبرزیل وجود دارد.
گیاه سیسال دارای ساقه ی كوتاه وضخیمی است كه برگ های آن به صورت چتر بر روی آن رشد می كنند. این برگ ها دارای الیاف سیسال هستند. برگ های گیاه از جایی كه به ساقه ی اصلی متصل شده اند، قطع می شوند. این كار باید سرعت پس از برداشت محصول انجام شود زیرا برگ های كنده شده از گیاه به سرعت فاسدمی شوند. الیاف بوسیله ی فرآیند خرد كردن وفشار دادن جدا سازی می شوند تا ماده ی سبز رنگ اطراف الیاف جدا گردد. سپس الیاف جداشده در آفتاب خشك می شوند. رشته های بدست آمده از الیاف سیسال می توانند طولی از 0.5 تا 1.25 متر داشته باشند. مانند الیاف كنف هندی، تعداد زیادی از الیاف سیسال بوسیله ی چسب طبیعی به هم متصل شده اند. رنگ الیاف سیسال از سفیدتا زرد كم رنگ تغییر می كند. الیاف سیسال استفاده هایی در كاربرد های متنوع دارد. مثلا پوشش های حصیری ( mattings )، قالیچه، طناب های دریانوردی، لایی های اتومبیل ( padding materials )، لوازم و اثاثیه ی منزل و...

رامی ( ramie ) :

رامی یكی دیگر از الیاف گیاهی مهم است. این فیبر دارای رنگی سفید ودرخشان است. كرنش شكست این فیبر 3-4% است.
این فیبر در مقایسه بادیگر الیاف گیاهی، مقاومت بالاتری در برابر باكتری ها، قارچ ها و كپك ها دارد. كه این ویژگی یك ویژگی استثنایی محسوب می شود. در اغلب موارد این فیبر با سایر الیاف تركیب می شود واز این فیبر تركیبی برای تولید پوشاك استفاده می شود.

رایون ( Rayon ) :

الیاف رایون كه بوسیله ی ایجاد تغییراتی در سلولز بدست می آید، معمولا سلولز احیا شده ( regenerated cellulose ) نامیده می شود. در این فیبر جزء اصلی سلولز است. این سلولز در اصل از منابع گیاهی بدست آمده است از این رو رایون را جزء الیاف طبیعی طبقه بندی می كنیم. سلولز بدست آمده از منابع مختلف را می توان برای تولید الیاف رایون استفاده كرد. برای مثال خمیر سلولزی بدست آمده از پنبه ( از الیاف كوتاه متصل به پنبه ) یا الوارهایی كه حاوی بیش از 90% سلولز هستند برای تولید الیاف رایون مناسبند. سلولز ذوب نمی شود و در حلالهای معمولی نیز حل نمی شود بنابراین این ماده باید به فرم های مختلفی تبدیل گردد مثلا برای تولید رایون ابتدا باید خمیر چوب در محلول سدیم هیدروكسید حل گردد. سپس كربن دی سولفید به این محلول اضافه گردد تا سدیم سلولز اكسانتات ( sodium cellulose xanthate ) تشكیل گردد. این تركیب شیمیایی ازسلولز در محلول رقیق سدیم هیدروكسید حل می گردد. با حل شدن این تركیب در محلول رقیق سدیم هیدروكسید یك محلول غلیظ ملاس مانند بدست می آید كه ویسكوز ( viscose ) نامیده می شود.
ماده ی ویسكوز از داخل یك نخ ریس عبور كرده وسپس به داخل یك حمام اسید سولفوریك وارد می شود در این حمام الیاف اكسترود شده دوباره به فرم سلولزی تبدیل می شود و به صورت فیلامنت در می آید. فیلامنت های حاصله به شكل نخ ریسیده می شوند وبر روی قرقره پیچیده می شوند یا به صورت بریده بریده در آمده وبرای تولید پارچه های رایونی استپنل در می آید. سپس نخ تولیدی شسته می شود تا مواد شیمیایی مانده برروی الیاف كه از پروسه ی تولید ایجاد شده اند از بین بروند. در طی پروسه ی ریسندگی، قطر الیاف تعیین می گردد ودر صورت لزوم الیاف رنگ می شوند.
خلاصه ای از خواص مهم تعدادی از الیاف گیاهی در جدول 1آورده شده است.

اثرات محیطی بر روی الیاف پلیمری :

فاكتورهای محیطی مانند رطوبت، دما، PH، تابش فرابنفش و میكرو ارگانیزم ها می توانند بر روی الیاف پلیمری تاثیر بگذارند. الیاف پلیمری طبیعی نسبت به الیاف پلیمری مصنوعی حساس ترند وزودتر بوسیله ی عوامل محیطی تخریب می شوند. لاور ( Larvae ) برخی حشرات ممكن است از مواد خشك متنوعی كه دارای درصد بالایی سلولز وپروتیئن هستند تغذیه شوند. مثال هایی از این مواد خشك ودارای درصد بالایی سلولز وپروتیئن عبارتند از الیاف گیاهی وحیوانی. بنابراین الیافی مانند ابریشم، پشم،پنبه، كنف هندی و... ومحصولات تهیه شده از آنها مانند پوشاك ( كت، پلوورو...) وفرش مستعد تخریب شدن بوسیله ی میكروارگانیزم ها هستند مخصوصا سلولز كه بوسیله ی گروه متنوعی از باكتریها، قارچها وجلبكها مورد هجوم قرار قرار می گیرد. میكروارگانیزم ها سلولز را به عنوان یك ماده ی غذایی مصرف می كنند. بوسیله ی برخی از فرآیندها وافزودنیها می توان از حملات میكروارگانیزم ها جلوگیری نمود. مثال خوبی از این فرآیندهای جلوگیری از حمله ی میكروارگانیزم ها، عمل آوری الیاف پشم است.
احتمالا عامل جلوگیری كننده ای كه در فرآیند عمل آوری این الیاف استفاده می شود، پرمترین ( permethrin ) باشد. پرمترین یك نوع ماده ی شیمیایی سنتزی است. این ماده از لحاظ ساختاری شبیه گاو چشم ( pyrethrum )، یك ماده ی طبیعی است. گاوچشم یك حشره كش طبیعی است كه در گونه های گل داوودی ( chrysanthemum ) وجود دارد. پرمترین به طور گسترده در كشاورزی وبرای كنترل حشرات خانگی وهمچنین به عنوان محافظ چوب از فاسد شدن استفاده می شود. الیاف طبیعی بر پایه ی سلولز وپروتیئن نسبت به الیاف آلی سنتزی تمایل بیشتری به تخریب شدن دارندكه علت آن رطوبت ودما می باشد. هنگامی كه این الیاف در معرض نور باشند( نور مرئی وفرابنفش ) در آنها تخریب نوری اتفاق می افتد. این تخریب باعث ایجاد رنگ پریدگی وكاهش خواص مكانیكی الیاف می گردد. اكثر الیاف پلیمر ( طبیعی ومصنوعی ) به خاطر جذب رطوبت متورم میشوند. این تورم در مورد الیاف طبیعی بیشتر است.

كاربرد الیاف پلیمری طبیعی :

الیاف پلیمری طبیعی كاربرد گسترده ای در همه ی زمینه های زندگی بشر دارند. در زیرمثال هایی از كاربردها آمده است:
الیاف پلیمری طبیعی برای تولید انواع مختلفی از منسوجات از لباس گرفته تا وسایل واثاثیه ی منزل،كیسه وطناب استفاده می شود. این الیاف به طور مكرر با الیاف مصنوعی تركیب می شوند تا بتوان الیافی باخواص اپیتمم بدست آوریم. بسیاری از الیاف طبیعی مورد فرآیند عمل آوری قرار می گیرند وسپس از آنها برای ساخت كامپوزیت ها بهره گرفته می شود. (البته در كاربرد هایی كه تنش های بسیار بالا اعمال نمی شود.)
بسیاری از الیاف طبیعی كاربردهایی در اتومبیل ها ووسایل نقلیه ی ریلی وجاده ای پیدا كرده اند. یكی از دلایل استفاده از آنها این است كه مسئله ی تخریب آنها در طبیعت مهم می باشد. به عبارت دیگر ما دنبال موادی هستیم كه در طبیعت تخریب شوند. این تخریب باعث كاهش مسائل زیست محیطی می گردد. الیاف طبیعی منابعی تجدیدپذیرند ومشكل انتشار گازCO2را تشدید نمی كنند.
این الیاف نه تنها طبیعی هستند بلكه دوست دار طبیعت هستند. این الیاف همچنین دارای خواص مكانیكی به نسبت خوبی هستند. مثلا مقاومت به ضربه ی آنها حتی در وزنهای پایین نیز مناسب است. مثال هایی از كاربردهای الیاف طبیعی، اتومبیل مرسدس بنز كلاس E است. به طور خاص در این اتومبیل تكه های پنبه، حصیرهای عایق، و لایی هایی از جنس الیاف نارگیل، موی حیوانات ولاتكس طبیعی وجود دارد. همچنین در ساختار آن از پلیمرهای تقویت شده با الیاف سیسال وكتان نیز استفاده شده است . همچنین باید به این مسئله اشاره شود كه الیاف كتان ( flax ) بومی كشور آلمان است در حالی كه سیسال بومی برزیل وبسیاری كشورهای دیگر است. الیاف طبیعی همچنین برای تولید ژئوتكستیل ( gcotextiles) استفاده می شود. ئوتكستیل بافته هایی است كه برای تثبیت خاك از آنها استفاده می شود.
... پایان. /ن



طبقه بندی: مقالات مفید،
[ چهارشنبه 30 فروردین 1391 ] [ 07:42 ق.ظ ] [ شهناز کرم زاده ]
.: Weblog Themes By Iran Skin :.

درباره وبلاگ

آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
بازدید ماه قبل : نفر
تعداد نویسندگان : عدد
كل مطالب : عدد
آخرین بروز رسانی :