الیاف چیست ؟

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.

الیاف بطور کلى به دو دسته طبیعى و مصنوعى رده‌بندى مى‌شوند. الیاف طبیعى خود مى‌تواند به‌صورت گیاهی، حیوانى و معدنى باشد. الیاف مصنوعى مى‌توانند مصنوعى یا نیمه‌مصنوعى باشند.

الیاف طبیعی

۱- پنبه: معروف‌ترین الیاف گیاهى است که امروزه مهم‌ترین الیافى است که در صنعت نساجى به‌صورت گسترده به‌کار برده مى‌شود و بیشتر پوشاک مردم جهان از این جنس است.

۲- کتان: از الیاف گیاهى است که از ساقه‌هاى یک‌ساله گیاه کتان گرفته مى‌شود. کتان مشابه پنبه از سلولز و آب تشکیل شده است و به رنگ‌هاى زرد، سبز و قهوه‌اى مى‌باشد و استحکام آن تقریباً ۲ برابر الیاف پنبه است و شفاف‌تر به‌نظر مى‌رسد.

۳- کنف: از الیاف گیاهى است که راه‌هاى مختلفى در نحوه کشت آن وجود دارد. از عوامل مهم در تعیین مرغوبیت کنف، رنگ آن است. رنگ‌هاى شفاف مثل سفید و زرد مرغوب‌تر از رنگ‌هاى خاکستری، سبز و در کل رنگ‌هاى تیره مى‌باشد.

۴- پشم: از الیاف حیوانى است که مانند مو و کرک از پروتئین مخصوصى به‌نام کراتین تشکیل شده است. پشم مرینوس نوع مرغوب و مشهور پشم است. از خواص فیزیکى پشم مى‌توان به نازکى وظرافت الیاف، چین‌خوردگى و مجعد بودن، خاصیت ارتجاعی، طول الیاف، درخشندگی، خاصیت گرما، استحکام و جذب رطوبت اشاره کرد.

۵- ابریشم: الیاف طبیعى ابریشم طویل‌ترین لیف است. ابریشم از الیاف حیوانى است که در تولید پارچه‌هاى دستباف زیبا و لطیف به‌کار مى‌رود. لیفى است پروتئینى که بر اثر انجماد موادى که کرم ابریشم ترشح مى‌کند، به‌دست مى‌آید. ابریشم لیف بسیار محکمى است. مقاومت ابریشم در برابر حرارت بیش از پشم است و در حرارت ۱۴۰ درجه سانتى‌گراد به‌مدت زیادى مقاومت مى‌کند. ابریشم در برابر مواد اکسیدکننده حساس است. اما در برابر قلیایى‌ها آسیب‌پذیرى کمترى نسبت به پشم دارد. ابریشم در پوشش‌هاى ظریف و لباس‌هاى تابستانى و زمستانى (به دلیل نگه‌ داشتن حرارت در خود) کاربرد دارد.

الیاف مصنوعی

۱- 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)

۲- 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.

۱-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.

۲- 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 ۱/۰ میلیمتر) مدول الاستیسیته بالای آنها (۱۰ برابر فولاد) باعث افزایش سختی تیر و در نتیجه کاهش خیز آن می شود.

نویسنده : مهری منصوری (کارشناس ارشد صنایع شیمیایی )