بررسی خواص و کاربرد سه نوع از الیاف‌های طبیعی و مخلوط آن با الیاف پلیمری به‌عنوان جایگزین مناسب آزبست در ورقه‌های سیمانی

نزدیک به نیم قرن از تولید کامپوزیت‌های سیمانی – الیافی به ویژه در زمینه تولید ورق و لوله‌های سیمانی در کشور ایران می‌گذرد و در طی این مدت روند تولید آن به صورت صعودی افزایش یافته است به طوری که در سالیان اخیر، هر ساله حدود سی میلیون متر مربع ورق و حدود چهارهزار کیلومتر لوله سیمانی آزبستی در کشور تولید می‌گردد. در طی این مدت، استفاده از الیاف آزبست در فرایند تولید تنها شیوه تولید این کامپوزیت‌ها بوده است. با توجه به شناخت مخاطرات آزبست برای سلامتی انسان، بیش از یک دهه است که تولید و مصرف آن در اکثر کشورهای جهان ممنوع شده است. در تحقیق حاضر، تلاش شده است تا با استفاده از الیاف سلولزی و مصنوعی، جایگزینی مناسب برای الیاف آزبست در ساخت ورق‌های سیمانی یافت شود. در این راستا، برخی از الیاف سلولزی مانند ساقه نیشکر، ساقه گندم، گیاه اکالیپتوس و ضایعات کاغذهای کرافت مورد بررسی قرار گرفت و در فاز اول تحقیق نمونه‌های زیادی با آنها ساخته و آزمایش شد. ویژگی‌های کامپوزیت ساخته شده با الیاف کرافت نسبت به الیاف دیگر مناسبتر بود و در ادامه تحقیقات، از این الیاف به عنوان الیاف پایه برای ترکیب با الیاف مصنوعی استفاده شد. در فاز دوم تحقیق، الیاف پلی‌وینیل الکل (وارداتی از کشور چین) و الیاف پلی‌پروپیلن و الیاف اکریلیک (تولید کارخانه‌های ایران) در ترکیب با الیاف سلولزی مورد استفاده قرار گرفت. همچنین تأثیر برخی از رزین‌های پلیمری مانند کوپلیمر استایرن اکریلیک و پلی اکریل نیتریل به عنوان مواد افزودنی و پودر سنگ آهک نیز مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا برای نمونه‌های ساخته شده متناسب با امکانات و تجهیزات آزمایشگاهی، برخی از مهمترین آزمایشهای مرتبط با ورق سیمانی مانند مقاومت خمشی، میزان شکل‌پذیری، اندازه‌گیری چگالی، جذب رطوبت، جذب آب، بادکردگی تحت اثر آب و تغییرات ابعادی تحت اثر رطوبت در مورد آنها انجام شد. همچنین برای شناخت ریزساختار کامپوزیت نیز مطالعات گسترده میکروسکوپ الکترونی نیز انجام گردید. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که امکان تولید ورق سیمانی به سه صورت وجود دارد: 1) ساخت نمونه‌ها تنها با الیاف سلولزی، 2) ساخت نمونه‌ها با ترکیب الیاف اکریلیک و الیاف سلولزی و 3) ساخت نمونه‌ها با الیاف اکریلیک، رزین پلی‌اکریل نیتریل و الیاف سلولزی. نکته حائز اهمیت این است که پارامترهای بسیاز زیادی وجود دارد که بر ویژگی‌‌های کامپوزیت تأثیرگذار می‌باشد، مانند مشخصات فیزیکی، مکانیکی و دوام الیاف، نوع و مقدار مواد افزودنی، نوع و مقدار رزین، فرایند تولید و روش ساخت. بنابراین لازم است تا برای یافتن طرح اختلاط بهینه در مقیاس صنعتی، متناسب با شرایط موجود و لحاظ نمودن تأثیر پارامترهای مورد اشاره نتایج تحقیق را برای تولید صنعتی در کارخانه تعمیم داد و با آزمون و خطا به طرح بهینه اختلاط دست یافت.

کلیدواژه ها:

الیاف پلیمری ، آزبست ، الیاف طبیعی