مقالات

الیاف

 

الیاف جمع کلمه لیف یا رشته است و مجموعه‌ای از ملکول‌های زنجیره‌ای خطی و طویل است، که تا حدود زیادی به موازات یکدیگر در محور طولی لیف قرار دارند.

مستحکم ترین مواد مهندسی به صورت الیاف ساخته می‌شوند. مانند الیاف کربن یا پلی اتیلن با وزن ملکولی فوق‌العاده بالا.

الياف بطور کلى به دو دسته طبيعى و مصنوعى رده‌بندى مى‌شوند. الياف طبيعى خود مى‌تواند به‌صورت گياهي، حيوانى و معدنى باشد. الياف مصنوعى مى‌توانند مصنوعى يا نيمه‌مصنوعى باشند.

الیاف طبیعی

 

1- پنبه: معروف‌ترين الياف گياهى است که امروزه مهم‌ترين اليافى است که در صنعت نساجى به‌صورت گسترده به‌کار برده مى‌شود و بيشتر پوشاک مردم جهان از اين جنس است.

2- کتان: از الياف گياهى است که از ساقه‌هاى يک‌ساله گياه کتان گرفته مى‌شود. کتان مشابه پنبه از سلولز و آب تشکيل شده است و به رنگ‌هاى زرد، سبز و قهوه‌اى مى‌باشد و استحکام آن تقريباً ۲ برابر الياف پنبه است و شفاف‌تر به‌نظر مى‌رسد.

3- کنف: از الياف گياهى است که راه‌هاى مختلفى در نحوه کشت آن وجود دارد. از عوامل مهم در تعيين مرغوبيت کنف، رنگ آن است. رنگ‌هاى شفاف مثل سفيد و زرد مرغوب‌تر از رنگ‌هاى خاکستري، سبز و در کل رنگ‌هاى تيره مى‌باشد.

4- پشم: از الياف حيوانى است که مانند مو و کرک از پروتئين مخصوصى به‌نام کراتين تشکيل شده است. پشم مرينوس نوع مرغوب و مشهور پشم است. از خواص فيزيکى پشم مى‌توان به نازکى وظرافت الياف، چين‌خوردگى و مجعد بودن، خاصيت ارتجاعي، طول الياف، درخشندگي، خاصيت گرما، استحکام و جذب رطوبت اشاره کرد.

5- ابریشم: الياف طبيعى ابريشم طويل‌ترين ليف است. ابريشم از الياف حيوانى است که در توليد پارچه‌هاى دستباف زيبا و لطيف به‌کار مى‌رود. ليفى است پروتئينى که بر اثر انجماد موادى که کرم ابريشم ترشح مى‌کند، به‌دست مى‌آيد. ابريشم ليف بسيار محکمى است. مقاومت ابريشم در برابر حرارت بيش از پشم است و در حرارت ۱۴۰ درجه سانتى‌گراد به‌مدت زيادى مقاومت مى‌کند. ابريشم در برابر مواد اکسيدکننده حساس است. اما در برابر قليايى‌ها آسيب‌پذيرى کمترى نسبت به پشم دارد. ابريشم در پوشش‌هاى ظريف و لباس‌هاى تابستانى و زمستانى (به دليل نگه‌ داشتن حرارت در خود) کاربرد دارد.

الیاف مصنوعی

 

 1- سنتتیک: ماده اولیه الیاف مصنوعی سنتتیک از پلیمریزاسیون منومرهای مناسب بدست می‌آید و پلیمرها از لحاظ فعل و انفعالات شیمیایی به دو گروه تقسیم می‌گردد.

  • پلیمرهای افزایشی(Addition Polymers)
  • پلیمرهای تراکمی یا کندانسه‌ای(Conensation Polymers)

2- الیاف مصنوعی بازیافتی: مواد بازیافتی منابع ارزشمندی هستند که به طور طبیعی تجزیه شده و مانع ایجاد اختلال در فرایند زیست محیطی می شوند. جهت تهیه آنها از پلیمرهای طبیعی مانند سلولز و پروتئین به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. ویسکوز ریون(Viscose Rayon)، کوپر آمونیوم ریون(Cuprinonium Rayon) ، استات سلولز (Cellulose Acetate)  را میتوان بعنوان الیاف مصنوعی بازیافتی نام برد.

از جمله کاربردهای الیاف در مصارف ساختمانی می توان به کاربرد الیاف در بتن و تقویت خمشی تیرها و دال های بتنی اشاره کرد.

1-کاربرد الیاف در بتن

از جمله مواد جدیدی که جایگاه ویژه‌ای در ساخت و ساز به خود اختصاص داده، افزودنی‌های بتن و الیاف تقویت کننده می‌باشد. این مواد باعث بهبود خواص مطلوب بتن، همچون مقاومت آن می‌گردد و در بعضی موارد با کاهش وزن بتن، مصالح بسیار سبکی را فرا راه مهندسین بنا قرار می دهد. ضخامت نهایی بتن الیافی علاوه بر کفایت در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی ضریب اطمینان بسیار بالایی در اجرا ایجاد می‌کند. این نوع بتن در سازه‌های زیرزمینی که در معرض آب و رطوبت و خوردگی بیشتر قرار دارند اهمیت بالاتری دارد. علاوه بر این موارد بتن‌های الیافی در برابر بارهای دینامیکی مانند زلزله و ضربه به دلیل خصوصیات جذب انرژی مناسب، عملکرد بسیار مناسب تری از خودشان نشان می‌دهند. اینگونه رشته‌ها یا الیاف در بتن و بطورکلی در ملات‌های سیمانی که مورد استفاده است، می‌تواند الیاف شیشه‌ای، پلی اتیلنی، فولادی، آزبست و یا نایلونی باشد.

2- تقویت خمشی تیرها و دال های بتنی با استفاده از الیاف پلیمری (FRP)

 یکی از موارد کاربرد الیاف پلیمری (FRP) تقویت خمشی تیرها و یا دال های بتنی در دهانه های بلند می باشد. در این موارد، اگر طراحی اولیه عضو نامناسب باشد می توان با استفاده از الیاف FRP سختی و مقاومت خمشی آنرا افزایش داد.

جهت الیاف باید در راستای آرماتور های فولادی باشند، زیرا سختی و مقاومت کششی الیاف در راستای آن بیشترین مقدار را دارند. با وجود ضخامت کم الیاف پلیمری (حدود 1/0 میلیمتر) مدول الاستیسیته بالای آنها (10 برابر فولاد) باعث افزایش سختی تیر و در نتیجه کاهش خیز آن می شود.

 

 نویسنده : مهری منصوری (کارشناس ارشد صنایع شیمیایی )