عدم امکان بازیافت و قیمت بالا، همواره به عنوان دو معضل عمده گسترش کامپوزیت های پلیمری در دنیا مطرح بوده است. اما امروزه استفاده از الیاف طبیعی در ساخت کامپوزیت ها نویدبخش افق روشنی برای صنعت کامپوزیت است. این الیاف به راحتی به چرخه طبیعت برمی گردند و از قیمت بسیار پایین تری برخوردار هستند. متن زیر به معرفی مزایای کاربرد این نوع الیاف در صنایع ساختمان و خودرو می پردازد:

● معضلات کامپوزیت های الیاف شیشه

کامپوزیت ها در حقیقت ترکیبی از الیاف تقویت کننده با یک رزین پلیمری به شمار می آیند.

یک قطعه کامپوزیتی ساخته شده از جنس الیاف شیشه پس از اتمام عمر خود در طبیعت باقی می ماند و مانند مواد آلی، نمی تواند توسط باکتری ها تجزیه شود. این مشکل حتی با سوزاندن قطعه کامپوزیتی به قوت خود باقی است؛ چراکه سوزاندن تنها قسمت پلیمری قطعه را به طبیعت برگشت می دهد و الیاف شیشه در حین حرارت دیدن همچنان بدون تغییر باقی می مانند. حتی اگر بخواهیم این الیاف را مجدداً مورد استفاده قرار دهیم، خواهیم دید که بعد از چند بار بازیافت کردن، الیاف مقاومت مکانیکی خود را از دست می دهند و به صورت ضایعات بلااستفاده در خواهند آمد.

از سویی الیاف شیشه نسبت به آهن معمولی گرانتر است و همین عامل قیمت بالا باعث شده است که در بسیاری موارد، استفاده از آهن به صرفه تر از الیاف شیشه (فایبرگلاس) باشد. علاوه بر آهن، آلومینیوم نیز به دلایل قابلیت های بالایی که در فرایندهای شکل دهی از خود نشان می دهد و همچنین مقاومت در برابر خوردگی، از رقبای کامپوزیت ها محسوب می شود.

این دو معضل باعث کند شدن میزان استفاده از کامپوزیت ها در صنایع ساختمان و خودرو گردیده است.

● کامپوزیت های الیاف طبیعی

برای مقابله با این دو نقیصه، فعالیت های گسترده ای جهت استفاده از الیاف طبیعی همچون کنف و چتایی در ساخت قطعات کامپوزیتی صورت گرفته است. این فعالیت ها طی دهه گذشته به نحو چشمگیری افزایش یافته است و از سوی کشورهای مختلف توسعه یافته و در حال توسعه همچون آمریکا، هند و غیره دنبال می شود.

الیاف طبیعی بسیار سبک بوده و فوق العاده ارزانتر از الیاف شیشه هستند. این الیاف خواص مکانیکی بسیار خوبی از خود نشان می دهند و به سادگی در انواع فرایندهای شکل دهی کامپوزیت ها از قبیل پالتروژن یا قالب گیری فشاری قابل استفاده هستند. برخلاف آنچه که از الیاف طبیعی انتظار می رود سرعت اشتعال کامپوزیت های الیاف طبیعی بسیار پایین تر از حد تصور است.

این الیاف از نظر مقاومت و قیمت، حد واسط پلاستیک ها و کامپوزیت های الیاف شیشه (فایبرگلاس) محسوب می گردند. بنابراین در ساخت قطعات تزئینی و سایر مواردی که نیازمند مقاومت فوق العاده نیست (اصطلاحاً سازه های غیرباربر) رقبای مناسبی برای پلاستیک ها، فایبرگلاس و حتی چوب و آهن به شمار می آیند. در مقام مقایسه نیز کامپوزیت های الیاف طبیعی نسبت به بهترین پلاستیک ها تا سی درصد مقاوم تر هستند.

مجموع این عوامل باعث گردیده است که صنایع ساختمان و خودرو به عنوان بزرگترین صنایع مصرف کننده کامپوزیت ها، استقبال مناسبی از کامپوزیت های الیاف طبیعی بنمایند.

● صنعت خودرو

کامپوزیت های الیاف طبیعی مورد استفاده در خودروسازی را می توان به دو دسته تقسیم بندی نمود:

۱) نخست آنهایی که صرفاً در ساخت قطعات تزئینی به کار می روند و نیاز به مقاومت چندان بالایی ندارند.

۲) دسته دیگر آنهایی که کاربرد نیمه باربر دارند و لازم است تا مقاومت مکانیکی نسبتاً بالایی از خود نشان دهند.

دسته اول بیشتر در ساخت قطعات داخل اتاق خودرو همچون رودری، طاقچه عقب و داشبورد کاربرد دارند. دسته دوم در ساخت پوشش سقف و صندوق عقب مورد استفاده قرار می گیرند و لازم است تا در برابر ضربه و بار اعمالی استحکام لازم را داشته باشند.

کامپوزیت های الیاف طبیعی مصرفی در قطعات خودروها علاوه بر داشتن حداقل خواص مکانیکی، از رفتار شکست بسیار خوبی برخوردار هستند. این کامپوزیت ها به صورت غیرناگهانی و تدریجی می شکنند و همچنین در حین تصادفات، کمتر لبه های تیز و برنده که سرنشین خودرو را زخمی کند تولید می کنند.

این کامپوزیت ها به طور خلاصه نسبت به مواد متداول از خواصی مناسب زیر برخوردارند:

۱) سطح نهایی بسیار صاف و نرمی دارند.

۲) ظاهر آنها بسیار بهتر از پلاستیک های ارزان قیمت است.

۳) ازنظر حرارتی در برابر شعله بسیار مقاوم تر از پلاستیک ها هستند.

۴) جاذب اصوات بیرونی هستند.

۵) به مرور زمان تغییر شکل نمی دهند.

۶) نسبت به تغییرات جوی همچون رطوبت مقاوم هستند.

۷) هزینه پایینی دارند.

● صنعت ساختمان

صنعت ساختمان یکی از بزرگترین بازارهای کامپوزیت های الیاف طبیعی به شمار می آید. استفاده از کامپوزیت های الیاف طبیعی به عنوان جانشین های مناسب چوب و آهن در ساخت وساز به شدت در حال گسترش است. در ساخت پارتیشن ها، سقف های کاذب، حصارها نرده ها، کف ها و نمای دیوارها به خوبی می توان از این نوع کامپوزیت ها استفاده کرد. در کشورهای آسیایی ساخت کیوسک ها، خانه های پیش ساخته، خوابگاه ها، سایبان ها و پناهگاه ها به کمک این کامپوزیت ها مورد استقبال فراوان واقع شده است.

این کامپوزیت ها در مقایسه با فایبرگلاس و آهن بسیار ارزانتر بوده و بسیار سبک تر است. کامپوزیت های الیاف طبیعی مصرف شده در ساختمان را با انواع فرایندهای شکل دهی می توان به سهولت تولید نمود. این الیاف به راحتی می توانند به صورت پروفیل های پالتروژنی که در ساخت قاب ها به کار می روند شکل داده شوند. همچنین پانل های تولیدشده به روش تزریق رزین می توانند به عنوان جانشین های مناسبی برای فیبرهای چوبی و صفحات MDF مطرح شوند. به کمک فرایند پرس گرم نیز می توان تخته های بسیار نازک با ضخامت های گوناگون را تهیه نمود که در ساخت روکش های تزئینی کاربرد دارد. سطوح این کامپوزیت ها نیز مشابه چوب بوده و به کمک یک لایه جلادهنده براقی ویژه ای پیدا می کنند.

امروزه استفاده از کامپوزیت های الیاف طبیعی به عنوان روکش های تزئینی شکیل در بسیاری از کشورها دنبال می شود. در جدول زیر یک مقایسه تطبیقی بین کامپوزیت الیاف شیشه و کامپوزیت های الیاف طبیعی متداول آورده شده است.