الیاف پلیمری مصنوعی (3)

الیاف تک کریستال پلی دی استیلن ( Polydiacetylene Single Crystal fiber) ما قبلا درمورد درجه ی کریستالینیتی در پلیمرها صحبت کردیم. همچنین این حقیقت را گفتیم که تولید یک پلیمر 100% کریستالی بسیار مشکل است.مخصوصا درمورد الیاف تک کریستالی پلی دی استیلن این مسئله نمود دارد. درواقع این الیاف به روش پلیمریزاسیون حالت جامد تولید می شوند.دراین فرآیند مونومر تک کریستال به روش رسوب از فاز بخار (Dapor phase deposition) یا رسوب ازیک محلول آبکی بدست می آید.این مونومر سپس بوسیله ی پلیمریزاسیون حالت جامد ( به صورت هموژن یا هتدوژن) به پلیمر تبدیل می شوند. دراین فرآیند پلیمریزاسیون از تابش سینگروترونی ( Synchrotron radiation) ، اشعه ی گاما ویا گرما برای فعال سازی وشروع پلیمرایزاسیون بهره گرفته می شود. الیاف تولیدی بوسیله این روش دارای نقایصی هستند مثلا این الیاف دارای طول بسیار کوتاهی هستند. این طول از 5- 10 سانتیمتر تجاوز نمی کند.همچنین تولید آنها نسبتا آهسته است.همچنین این مساله باید اضافه گردد که تنها دی استیلین را می توان به روش پلیمریزاسیون حال جامد به صورت تک کریستال تولید کرد واین تکنیک برای سایر سیستم های مشابه قابل کاربرد نیست.

الیاف الاستومری (elastomeric fibers)

الا ستومرها را می توان به روش بسیار کلی تعریف کرد. برطبق این تعریف کلی وعمومی الاستومرها پلیمرهایی هستند که رفتار رابرای (rubbery behavior) دارند.یعنی آنها رفتار الاستیک غیر خطی دارند. انجمن آزمایش ومواد آمریکا (ASTM) تعریفی دقیقتر از الاستومرها ارائه کرده است. برطبق این تعریف یک الاستومر ماده ای است که می تواند در دمای اتاق به طور مکرر کشید شود و حداقل به اندازه ی دو برابر طول اولیه اش کش آید. وسریعاً پس از برداشتن نیروی وارده برآن به طور تقریبی به اندازه ی اولیه ی خود برگردد. بنابرتعریف ارائه شده بوسیله ی ASTM تعداد زیادی از کوپلیمرها دارای این ویژگی هستند. وبنابراین به آنها الاستومر گفته می شود. به هر حال همه ی این مواد توانایی تبدیل شدن به فیبر را ندارند. به طور خلاصه باید گفت که : الاستومرها موادی هستند که میزان کرنش الاستیک غیر خطی آنها بالاست. بیشتر الاستومرها دارای مدول یانگ (E) بسیار پایینی هستند. اگر چه مواد الاستومری دارای سختی به نسبت پایینی هستند اما خواص دمپینگ (ضربه گیری) خوبی دارند. خاصیت عمده ی این مواد این است که آنها دارای گسترده ی کرنش الاستیک وسیعی هستند. این گستره کرنش الاستیک همچنین دارای دو ویژگی مهم است یکی آن که کرنشی برگشت پذیر است و دیگری اینکه کرنش آن غیر خطی است. برای مثال یک الاستومر می تواند در تحت تنش تا 700 درصد از خود کرنش نشان دهد. واین درحالی است که کرنش یک قطعه ی فولاد تحت تنش قرار گرفته ، تقریباً O.1 درصد است. کرنش اتفاق افتاده در فلزات و سرامیک ها بدلیل تغییرات الاستیکی است که در اتم ها اتفاق می افتد. از لحاظ ریزساختاری الاستومرها پلیمرهایی با زنجیره ی ملکولی طویل هستند که دمای تبدیل به حالت شیشه یا (Tg) آنها کمتر از دمای اتاق (298k) است. حالت کشدار بودن الاستومرها بدلیل ساختار درهم پیچیده ی آنهاست. واین درحالی است که وقتی الاستومرها تحت کشش واقع شوند، این ماکروملکولها به زنجیره های صاف تبدیل می شوند. بنابراین کشش باعث می شود زنجیره ها جهت گیری کنند وهمچنین این جهت گیری باعث می گردد آنتروپی (s) کاهش یابد. آنتروپی میزان بی نظمی درقرارگیری زنجیره هاست.میزان تغییر انرژی آزاد گیبس به صورت زیر است:
G= ?H-T?S?
در این فرمول :
H? : تغییر آنتالپی
T : دما
S? : تغییر آنتروپی
هنگامی که یک الاستومر کشیده می شود تغییر آنتالپی صفراست. درواقع آنتالپی ثابت می ماند.بنابراین تغییر انرژی آزاد اتفاق افتاده و دراین فرآیند برابر می شود با :
G= -T?S?
با درنظر گرفتن این مسئله که زنجیره ی پلیمری بین دونقطه کشیده می شود زنجیره ی انعطاف پذیر پلیمری بین این دونقطه می تواند وضعیت های متنوعی داشته باشد. برای نشان دادن آنتروپی وضعیتی ما میتوانیم عبارت زیر را بنویسیم ( این معادله از مکانیک آماری بدست آمده است): S_config=klnp
دراین فرمول:
K: ثابت بلتزمن
و P : تعداد وضعیتها است:
هنگامی که یک نوار رابری را می کشیم ، دوبخش ثابت را از هر دو طرف می کشیم و دراین حالت تعداد حالت های ممکن زنجیره ها به تعداد حالت های ممکن زنجیره ها درحالتی که رابر درحالت طبیعی است، کاهش می یابد. این مسئله بدین معناست که هنگام کشیده شدن، آنتروپی (S) کاهش می یابد واز آنجایی که دما (T) همواره مثبت است و?S درهنگام کشیده شدن رابر منفی است، انرژی ازاد درهنگام کشیده شدن مثبت است. واز این مسئله می فهمیم که حالت کشیده شده برای رابر حالتی مساعد از لحاظ ترمودینا میکی نیست. واین امر موجب می شود تا هنگامی که نیروی اعمالی بر رابر کشیده شده برداشته شود، رابر به حالت اولیه ی خود باز گردد.
ویژگی مورد نیاز برای یک فیبر الاستومر این است که این مواد باید بتواند تا 7 برابر طول ابتدایی شان کشیده شوند. هنگامی که نیرو از روی آنها برداشته شود این مواد باید به ابعاد اولیه باز گردند.این خاصیت به دو روش می تواند در یک پلیمر اتفاق افتد.

1) زنجیره های لپیمری انعطاف پذیر با پیوندهای عرضی

این پویندهای عرضی را می توان با ولکلانیزاسیون(Vul Canization) رابر بوسیله ی گوگرد انجام شود. در واقع با ولکلانیزاسیون یک رابر پیوندهای عرضی در آن ایجاد می شود.

2) تولید یک پلیمر مالتی بلوک و دوفازی (two – phase , multiblock)

این پلیرمها معمولا با نام پلیمرهای حلقه دار (polymer Segmented ) معروفند مثالی از چنین پلیمری عبارتست از پلی یوریتان های حلقه دار (Segmented polyurethanes) .الیاف الاستومری را می توان بوسیله ی رابر طبیعی ( natural rubber ) تولید کرد. لاتکس ( latex) که سوسپانسیونی از کره های رابری در داخل آب است را می توان با یک عامل ولکلانیزاسیون مخلوط نمود و سپس مخلوط را به وسیله ی روش تر، ریسندگی کرد. الیاف اکسترود شده وارد یک حمام انعقاد می شوند و پس از آن زنجیره ها بوسیله ی فرآیند ولکلانیزاسیون پیوند عرضی می دهند. این چنین الیافی برای تولید پارچه های کش باف و بافتنی استفاده می شوند. البته در اغلب موارد این الیاف به صورت خالص و بدون مخلوط شدن با سایر الیاف نساجی به صورت پوشاک در می آیند.
به هر حال بیشتر الیاف رابری طبیعی بوسیله ی الیاف الاستومری مصنوعی جایگزین شده اند. مخصوصا این جایگزینی در پوشاک ورزشی بوجود آمده است. علت این جایگزینی خاصیت رنگ پذیری ضعیف، مقاومت سایشی پایین و پایداری شیمیایی کم الیاف رابری در مقایسه با الیاف پلی یوریتان حقله دار است. واژه ی اسپاندکس (Spandex) یا لیکرا ( Lycra) نام عمومی گروهی از الیاف مصنوعی است که حداقل دارای 85% پلیمر پلی یوریتان حلقه دار هستند. در اروپا به این الیاف الاستان (elastane) می گویند.

فرآیندهای تولید الیاف الاستومری

الیاف الاستومری مانند اسپاندکس، الیافی پلی پوریتانی هستند و بوسیله ی ریسندگی پلیمرشان تولید می شوند و سپس بین گروه های یوریتان اتصال ایجاد می گردد.
فرآیند تولید این مواد شامل چندین فرایند شیمیایی است که از تولید پلیمر با وزن ملکولی پایین ( پیش پلیمر) شروع می شود سپس پیش پلیمر (pre polymer) با دی ایزوسیانات( diisocyanate) واکنش می دهد. در انتهای کار با واکنش پیش پلیمر و دی ایزوسیانات، پلی یوریتان حلقه دار بوجود می آید.
پلی یوریتان تولیدی یک پلیمر خطی است که در بسیاری از حلال ها حل می گردد .وسپس می توان آن را به روش تر یا خشک ریسندگی کرد. همانگونه که می دانید در فرایند رسیندگی تر، الیاف عبور کرده و از رشته ساز از یک حمام انعقاد عبور کرده در حالی که در ریسندگی خشک این الیاف از یک اتمسفر گازی عبور می کنند. که این عبور باعث خروج حلال از الیاف می شود. ریسندگی تر فرآیندی عمومی تر برای تولید الیاف الاستومری است. در فرآیند ریسندگی از افزودنی های فراوانی استفاده می شود. این افزودنی ها از جمله عوامل درخشنده کننده، پایدار کننده ، آنتی اکسیدان، روانساز وعوامل تقویت کننده ی رنگ پذیری هستند: مانند Tio2
پلیمردوپ شده با افزودنی ها از میان رشته ساز عبور کرده و با وزش گاز داغ حلال موجود در آن بخارمی گردد .فیلامنت های تکی با هم ترکیب می شوند. تا یک فیلامنت چند گانه پدید آید. سرعت ریسندگی بین 200- 800 متر بر دقیقه است. عموما یک عملیات کشش پس از ایجاد فیلامنت ها ودر دمای c 150 درجه انجام می شود که در طی این پروسه جهت گیری زنجیره ها درجهت محور الیاف بیشتر می شود که این مسئله باعث افزایش استحکام می شود.
اگر ملکول پلی یوریتان به شکل ساختاری سه بعدی تشکیل شود دیگر درحلال حل نمی شود وهمین مسئله باعث می گردد تا نتوان آن را بوسیله ی فرایند خشک وتر ریسندگی کرد. ترفند بکار رفته در ریسندگی این نوع الیاف بدین گونه است که ابتدا مخلوط پیش پلیمر وعوامل ولکلانیزاسیون ایجاد می شود. و سپس این مخلوط ریسندگی می شود و پس از آن واکنش شیمیایی بین پیش پلیمر وعامل ولکلانیزاسیون اتفاق می افتد. عامل ولکلانیزاسیون باعث پدید آمدن پیوندهای عرضی در ماده می شود.

ساختار و خواص الیاف الاستومر

پلی یوریتان ها که شکل اصلی الیاف الاستومری هستند از واکنش میان الکل ها و دی ایزوسیانات ها تولید می شوند. این الیاف از نوع پلیمرهای بلوک هستند. ویژگی الیاف الاستومر همانگونه که گفتیم این است که این الیاف به طور مکرر می توانند تحت کشش قرار گیرند. (کشسانند). از لحاظ ساختاری این کوپلیمرهای بلوک شامل یک بخش انعطاف پذیر و یک بخش سخت هستند. بخش انعطاف پذیر این نوع پلیمر ها، پلی استرهای آلیفاتیک رندوم( کوپلی استرها) هستند. در حالی که بخش سخت این نوع پلیمرها، پلی یورتیان های آلیفاتیک- آروماتیک هستند. اتصال های یوریتان باعث اتصال بخش های سخت و نرم زنجیره می شوند.

شکل 1 شماتیک نحوه ی اتصال بخش های سخت و نرم زنجیره ی یک الاسترمر را نشان می دهد. این شکل نشان می دهد که چگونه این اتصالات موجب پدید آمدن خاصیت کشسان می گردد. بخش نرم زنجیره که 65- 90% وزنی زنجیره را تشکیل می دهد، در حالتی که نیرو برالاستومر اعمال نشود، حالتی غیر جهتدار دارد و زمانی که فیبر کشیده شود این بخش به صورت جهتدار و صاف در می آید.
بخش نرم زنجیره ی الاستومر اجازه می دهد تا پلی یوریتان به آسانی کشیده شود در حالی که بخش سخت زنجیره ی الاستومر مانند یک لنگر عمل کرده و هنگامی که نیروی وارده بر الاستومر برداشته شود این لنگر باعث برگشتن الاستومر به حالت عادی می گردد. با استفاده از تنظیم نسبت بخش سخت به نرم زنجیره ها می توان میزان کشیده شدن الیاف را کنترل کرد .الیاف اسپاندکس دارای دانسیته ی خطی 1-500tex وکرنش شکست 400- 800% هستند.

شکل 2- منحنی های تنش – کرنش یک فیبر اسپاندکسی و یک فیبر رابری طبیعی را نشان می دهد. الیاف اسپاندکس از الیاف رابری محکم ترند. این الیاف دارای مدول کنتری نسبت به نایلون هستند اما میزان کرنش این الیاف بسیار بیشتر است.
الیاف پلی یوریتان اسپاندکسی از لحاظ شیمیایی کاملا پایدارند. این پایداری در محیط شستشوی نرمال و شرایط حمام آب دارای کلر برقرار است برای اینکه این الیاف دربرابر اشعه ی مادون قرمر، مواد حاصل از تعریف بدن و سانتان لوشن (ماده ی شیمیایی که پوست را در برابر اشعه های مضر محافظت می کند) مقاوم باشد باید از پایدار کننده های ویژه استفاده نمود.
منبع انگلیسی مقاله : Fibrous Materials/k.k.chawla

الیاف پلیمری مصنوعی (5)

الیاف آرامیدی

روش دومی که برای تولید الیاف پلیمری سخت وبا استحکام بالا استفاده می شود روش کریستال مایع است.این روش مربوط می شود.به تولید واکسترود کردن پلیمرهای با زنجیره ملکولی صلب ومیله ای .ازلحاظ تاریخی می توان گفت که تحقیقات در زمینه ی تولید پلی امیدهای آروماتیک با زنجیره ی سخت از میانه ی قرن بیستم میلادی شروع شد. به هرحال یک مسئله به زودی کشف شدوآن این بود که پلی آمیدهای آروماتیک خصایت حل شدن ضعیفی دارند که این مسئله حل نشدن آنها در حلال ها یک تنگنا محسوب می شد.درسال 1965 ،استفانی کولک ( Stephanie Kwolek) (یک دانشمند تحقیقاتی درکمپانی دوپون) کشف کردکه اسید آمینو بنزوئیک پارا می تواند در واکنش پلیمریزاسیون شرکت کرد ودر شرایط معین به صورت محلول مایع وکریستالی درآید که این محلول کریستای مایع وصلب را می توان ریسندگی کرد.این کشف را می توان مقدمه ای درتولید الیاف آرامیدی بیان کرد .بعدها این مسئله فهمیده شد که پلیمری که از واکنش پارا - فنیلن دی آمین واسید تترافتالیک تولید می شود، بهتر است . در ادامه به توصیف فرآیند تولید، ساختاروخواص الیاف آرامیدی می پردازیم.

تولید

واژه ی آرامید در الیاف آرامیدی فرم کوتاه شده ی پلی آمیدهای آروماتیک است.همانگونه که می دانیم پلی آمیدهای سنتی ومرسوم مانند نایلون دارای واحدهای آلیفاتیک وسیکلو آلیفاتیک در ساختار زنجیره ی ماکرو ملکولی شان هستند وآرامید نام عمومی گروه مهمی از الیاف است. هیئت تجارت فدرال ایالات متحده ی امریکا، آرامید ها را این گونه تعریف می کند: آرامیدها،الیافی مصنوعی هستند که مواد تشکیل دهنده ی این الیاف پلی آمیدهای مصنوعی با زنجیره ی طویل هستند. 85% از اتصالات آرامیدی در این پلیمرها به طور مستقیم به دو حلقه ی آروماتیک متصل است. نام های تجاری مختلفی برای الیاف آرامیدی انتخاب شده است. کمپانی دوپون نام های کولار (kevlar) ونومکس (Nomex) را برای این الیاف انتخاب کرده است.همچنین کمپانی تیجین ( Teijin) نام های تجاری تی جین کنکس (Teijin conex) وتکنورا ( Tech nora) وکمپانی آکزو (Akzo) نام تجاری توارون ( Twaron) را انتخاب کرده است. تفاوت اصلی میان کولارونومکس دراین است که کولار دارای حلقه های آروماتیک درحالت پاراست درحالی که نومکس دارای حلقه های آروماتیک درحالت متاست. درواقع کولار دارای یک ملکول متقارن است که پیوندهای اتصالی به هر حلقه ی آروماتیک حالت موازی دارد ولی نومکس دارای زاویه ی پیوند 120 درجه است.
شاید تکرار توضیحاتی درمورد برخی از واژگان دراین زمینه بد نباشد.الیاف آرامیدی نام عمومی گروهی از الیاف آلی هستند که به آنها الیاف پلی آمید آروماتیک می گویند.نایلون نام عمومی برای هر پلی آمید با زنجیره ی طویل است که کمتر از 85% گروه های آروماتیک دارد.الیاف آرامیدی مانند نومکس وکولار ترکیباتی حلقوی هستند که ساختارآنها بر پایه ی بنزن است ( درواقع برخلاف نایلون که برای تولید آن از ترکبیات خطی استفاده می شود.) ساختار شیمیایی اصلی الیاف کولار دارای واحدهای آروماتیک جانشین در حالت پاراست که استقلال حرکتی زنجیره را محدود می کند .و باعث می گردد که پلیمر صلب ومیله ای مانند گردد. این ساختار صلب ومیله ای مانند باعث می گردد دمای انتقال به حالت شیشه ای بالا رود وحلالیت پلیمر کاهش یابد.همچنین این مسئله باعث می گردد تا ریسندگی پلیمر باروش های معمولی ومتداول مشکل باشد. به جای آن مجبوریم این پلیمر را به روش ریسندگی از محلول پلیمری درحالت کریستال مایع به فیبر تبدیل کنیم.بسیاری از پلیمرهای آروماتیک را می توان با روش ریسندگی کریستال مایع به الیاف با مدول بالا تبدیل نمود.از لحاظ تئوری ،این مسئله مورد انتظار است که پلیمرهای با چنین ساختار ملکولی صلب ومیله ای مانند باعث پدید آمدن الیاف با ساختار بسیار سخت وجهت دار می گردد.وحتی بدون فرآیند کشش نیز ساختاری جهت دار پدید آید.به هر حال دراین پروسه دومشکل عملی وجود دارد:
1) این پلی آمیدهای آروماتیک دارای دمای ذوب نسبتاً بالایی هستند ویا آنها در دماهای بالا ذوب نمی شوند. بلکه متلاشی می شوند. بنابراین نمی توان آنها را ذوب وریسندگی کرد.
2) ویسکوزیتدی محلول ایزوتروپیک این پلیمرها بسیار بالاست.بنابراین محلول آنها برای ریسندگی مناسب نیست به هر حال، این مسئله مشاهده شده است که یک چنین سیستم هایی تحت شرایط مناسب غلظت ، حلال ، وزن ملکولی، ودما و...ایجاد محلول کریستال مایع می کنند. برای اینکه مفهوم کریستال مایع را بهتر بشناسیم بهتر است درمورد آنها توضیح دهیم. یک کریستال مایع دارای ساختاری بینابین یک کریستال منظم سه بعدی ویک مایع ایزوتروپیک نامنظم است.دونوع عمده از کریستال های مایع وجود دارد که عبارتند از :لیوتروپیک ( Motropic ) و ترموتروپیک (Thermotropic)
کریستال های مایع لیوتروپیک از محلول های پلیمری با ویسکوزیتدی پایین بدست می آیند که غلظت محلول درحدی بحرانی است.درحالی که کریستال های مایع ترموتروپیک از مذاب پلیمرها در لحظه ای از ویسکوزیتد پایین است، بدست می آید.لپی آمیدهای آروماتیک والیاف آرامیدی از نوع کریستال های مایع لیوتروپیک هستند .این پلیمرها دارای نقطه ذوب بالایی هستند ودر واقع دمای ذوب آنها به دمای تجزیه ی آنها نزدیک است.بنابراین باید این پلیمرها را بوسیله ی یک حلال مناسب مانند اسید سولفوریک حل و ریسندگی نمود.به عبارت دیگر پلی استرآروماتیک یک پلیمرکریستال مایع از نوع ترموتروپیک است.این نوع پلیمر را می توان از طریق قالب گیری تزریقی، اکسترود ویا ذوب کردن ، ریسندگی کرد.

انواع بسیاری از کریستال های مایع وجود دارند. درشکل 1 ساختار تعدادی از این کریستال های مایع آورده شده است.همه ی این مواد دارای قلمروهای منظم هستند وتفاوت عمده ی آنها جهت قرارگیری این قلمروهای منظم در مایع است.جهت گیری های خاص این کریستال ها مسئله ی مهمی است که مد نظر ماست.
نکته ی مهم درمورد الیاف آرامید این است که ویسکوزیتدی محلول ایزوتروپ با افزایش غلظت پلیمرافزایش می یابد تا جایی که فاز آن - ایزوتروپ شروع به تشکیل کند. درنقطه ی تشکیل فاز آن- ایزوتروپ ویسکوزتیه افت شدیدی پیدا می کند.محلول های تولیدی از پلیمرهای میله مانند در غلظت معین پلیمر از خود خاصیت تبدیل شدن از حالت ایزوتروپ به حالت فاز کریستال مایع از نشان می دهند. همانگونه که می دانید پلی آمیدهای مرسوم مانند نایلون عمدتاً دارای واحدهای سیکلو آلیفاتیک ویا آلیفاتیک درساختار زنجیره ی ماکرو ملکولشان هستند.این مسئله باعث می شود تا آنها به آسانی ذوب وبه فیبر تبدیل شوند. تولید الیاف آرامیدی با پلیمریزاسیون تراکمی محلول دی آمین وهالیدهای دی اسید در دمای پایین شروع می شود. پلیمریزاسیون تراکمی پارا - فنیلن دی آمین (PPD) وتترا فتالویل کلراید (Tcl) دریک حلال دی آلکیل آمید مثالی از این پلیمریزاسیون است. حلال های آمیدی مورد استفاده عبارتند از N متیل یپرولیدول ودی متیل استامید به صورت تک تک یا مخلوط . این محلول ها عموماً به همراه نمک های غیر آلی مانند کلرید لیتیم یا کلرید کلسیم استفاده می شوند.پلیمرتولیدی بوسیله ی آب رسوب داده می شود .سپس خنثی، شسته وخشک می شود. پلی پارا- فنیلن تترافتالامید ( PPTA) پلیمری است که در حلال های معمولی غیر محلول است اما در اسیدهای قوی مانند اسید سولفوریک غلیظ حل می گردد. مهمترین پیش نیاز برای تولید الیاف با مدول و استحکام بالا این است که محلول تهیه شده برای فرآیند ریسندگی دارای نظم خاصی از کریستال مایع باشد. کریستال های مایع به خاطر وجود قلمروهای منظم از لحاظ اپتیکی آن - ایزوتروپ هستند. این مسئله را می توان بوسیله ی نگاه کردن به یک کریستال مایع (مانند یک محلول اسید سولفوریک و آرامید) مشاهده کرد. این مسئله خاصیتی ذاتی برای محلول های کریستال مایع است که برای تولید الیاف آرامیداز آن استفاده می شود. ساختار فیبرمانند یک فیبر آرامیدی به خاطر موازی قرار گرفتن کریستال های پلیمر درجهت موازی با محور فیبر بوجود می آید. پلی آمیدهای آروماتیک جهتداراز محلول کریستال مایع ودر شرایط غلظت ، دما وحلال معین تولید می شوند.

برای تولید الیاف آرامیدی روش ریسندگی تر- خروج خشک استفاده می شود .این فرآیند درشکل 2 نشان داده شده است. پلیمریزاسیون تراکمی محلول دی آمین وهالیددی اسید در دمای پایین (درحدود صفر درجه سانتیگراد) باعث تولید پلی آمید می گردد.استفاده از دمای پایین به خاطر این است که از تولید محصولات فرعی جلوگیری می شود.وهمچنین شرایط تشکیل پلی آمیدخطی فراهم شود. پلیمر تولیدی سپس به صورت پودری شسته شده وخشک شده در می آید. بعد از آن این پودر در داخل اسید سولفوریک غلیظ ( H2 SD4) حل می گردد ومحلول از میان رشته ساز عبور می کند.این پروسه در دمای 100 درجه سانتیگراد انجام می شود. رشته های پلیمری قبل از ورود به حمام آب سرد ( با دمای 4-0 درجه سانتیگراد)، از جریانی از هوا به ضخامت 1CM عبور می کنند.فیبر درهنگام عبور از فاصله ی هوایی انعقاد پیدا می کند.واسید موجود در آن در هنگام عبور از حمام انعقاد جدا می شود.باریک بودن رشته ها وفاصله ی هوایی باعث می شود قلمروهای بیشتری هم جهت شوند واین مسئله موجب نظم ،کریستالینیتی وجهتداری بیشترالیاف در طی فرآیند ریسندگی می شود. فاصله ی هوایی همچنین باعث می شود تا عملیات ریسندگی در دمای بالاتری انجام شود. این دمای بالاتر باعث می شود تا از محلول های غلیظ تری برای ریسندگی استفاده کنیم وبتوان از سرعت های بیشتری برای ریسندگی استفاده کنیم.
( این سرعت ها حتی به چند صد متر بر دقیقه نیز می رسد) درفرآیند ریسندگی تر - خروج خشک ساختار زنجیره ملکولی جهتدار است .وهمچنین زنجیره های ملکولی تولیدی حالت کشیده دارند. فرآیندهای متداول ریسندگی مانند ریسندگی تر یاخشک این نیاز را دارند که بعد از فرآیند تولید فیبر،فرآیندهایی مانند کشش درجهت ایجاد خواص ممتاز در فیبر ،انجام شود.
علاوه برشکل مداوم الیاف ،الیاف آرامیدی کولار دارای چندین شکل غیر مداوم مانداستیپل، فلوک (Floc) ، تفاله ای (pulp) و...می باشد. شکل تفاله مانند (pulp) این الیاف را می توان در پوشش ها ، چسب ها ودرزگیرها استفاده کرد.انواع شکل های غیر مداوم کولار را می توان به عنوان تقویت کننده درکامپوزیت های زرینی مانند اپوکسی استفاده کرد.

خواص الیاف آرامیدی

برخی از خواص مهم الیاف کولار در جدول 1 آورده شده است. همانگونه که درجدول 1 آورده شده است می بینید الیاف کولار بسیار سبک هستند ودارای سفتی واستحکام کششی بالایی هستند دونوع معروف از الیاف کولار،کولار 49 وکولار 29 هستند وکولار 29 دارای مدولی برابر یک دوم مدول کولار 49 است اما کرنش شکست آن دو برابرکولار 49 است.این کرنش بالای کولار 29 باعث شده است تا از آن برای تولید جلیقه های ضد گلوله استفاده شود.این مساله باید تذکر داده شود که الیاف آرامیدی مانند سایرالیاف با کارایی بالا دارای استحکام فشاری ضعیفی هستند.استحکام فشاری الیاف آرامیدی تقریباً یک هشتم استحکام کششی آنهاست. این مسئله به خاطر ماهیت آن -ایزوتروپ این الیاف است. درهنگامی که نیروی کششی براین الیاف اعمال شود. پیوندهای کوالانسی قوی موثرند واین درحالی است که درهنگام اعمال نیروی فشاری پیوندهای ضعیف هیدروژنی و واندرو الس درگیر هستند.بنابراین الیاف آرامیدی برای کاربردهایی که با نیروهای فشاری دست وپنجه نرم می کنند، مناسب نمی باشند.الیاف آرامیدی کولار دارای خاصیت ضربه گیری خوبی هستند.کامپوزیت های کولار - اپوکسی دارای فرسودگی یک پنجم نسبت به کامپوزیت های فایبر گلاس هستند.

مانند سایر پلیمرها، الیاف آرامیدی نیز به تابش اشعه ی فرا بنفش حساس هستند. هنگامی که این الیاف به مدت طولانی تحت تابش فرا بنفش باشد،رنگ آنها تغییر می کند. (از زرد به قهوه ای )و خواص مکانیکی آنها کاهش می یابد. تابش طول موج خاص از امواج می تواند باعث تخریب یک پلیمر شود که علت آن جذب آن طول موج به وسیله ی پلیمر و شکست پیوندهای شیمیایی می باشد. براساس داده های منتشر شده بوسیله ی کمپانی دوپون ناحیه ی جذب نور بوسیله ی الیاف کولار در محدوده ی 300-400 نانومتر است.این محدوده ی جذب در ناحیه ی طول موج نورمرئی وفرا بنفش است.بنابراین کمپانی دوپون سفارش کرده است که الیاف آرامیدی کولار را نباید درنزدیکی لامپ های فلئورسنت ویادرکنار پنجره ها انبار کرد.
منبع انگلیسی مقاله : fibrous materials/k.k. chawla

ده نوع کاربرد مختلف الیاف کربن 

الیاف کربن بخاطر داشتن خصوصیاتی چون مقاومت زیاد، وزن کم و مقاومت در برابر خوردگی و حرارت، مادة بسیار مناسبی جهت تقویت دیگر مواد به حساب می­آید. متن زیر که از مجلة کامپوزیت نقل شده است، بیانگر ده نوع کاربرد مختلف الیاف کربن در حال و آینده است:
در دنیای مواد، الیاف کربن همانند آخرین امید برای افزایش خواص مکانیکی عمل می­کند؛ یعنی در تقویت دیگر مواد و بهبود ویژگی­های آن­ها معجزه­وار عمل می­کند. کامپوزیت­های تقویت شده با الیاف کربن دارای ویژگی­های برجسته­ای مانند استحکام و چقرمگی بالا، سبکی، مقاومت در برابر خوردگی و حرارت و هدایت الکتریکی هستند. از دیگر ویژگی­های الیاف کربن، قابلیت استفاده همراه با مواد گوناگون همانند دیگر الیاف، پلاستیک­ها، فلزات، چوب و سیمان است.
زولتک یکی از شرکت­های تولید کننده الیاف کربن است که محصولات آن در صنایع گوناگون به کار گرفته می­شوند. این شرکت الیاف کربن را از یک فرایند کربنیزاسیون پیوسته تولید می­کند و هم‌اکنون توجه خود را به تولید الیاف کربن ارزان معطوف کرده است. زولتک بر روی ده گروه کاربردی تجاری مهم تمرکز کرده است. این ده گروه به صورت مشروح در ادامه آمده است:

1- پلاستیک­های رسانا و کاهش الکتریسیته ساکن

با توزیع الیاف کربن کوتاه در دیگر مواد می­توان الکتریسته ساکن تولید شده در رایانه­های لپ­تاپ، چاپ­گرها و دیگر وسایل مشابه را پخش کرد. انتظار می­رود با افرودن الیاف کربن کوتاه و آسیاب شده به مواد گرماسخت، نیاز به آغازگرهای رسانا پیش از رنگ­آمیزی قطعه از بین برود. الیاف کربن با افزایش جاذبه بین رنگ الکترواستاتیک و قطعه باعث افزایش دقت در رنگ‌آمیزی پاششی می­شوند و در نتیجه هزینه و آلودگی کاهش می­یابند.

2- کاربردهای صنعتی

در صنعت کاغذ، غلتک­های سریعی که سبکی وزن، چقرمگی و عمر بالا را با هم داشته باشند، کلید بهبود تولید و افزایش کیفیت هستند. بسیاری از تولیدکنندگان کاغذ و چاپخانه­ها در ایالات متحده و اروپا هم اکنون از نسل جدیدی از غلتک­ها و میله­هایی استفاده می­کنند که از الیاف کربن ساخته شده­اند. هم­چنین در ساخت غلتک­های مورد استفاده در فرایند پیچش الیاف (یکی از روش­های شکل­دهی کامپوزیت­ها) از این فناروی استفاده می­شود.

3- صنعت ساختمان و کاهش وزن سازه­ها

پیشرفت صنعت ساختمان بر استفاده از الیاف کربن در کاربردهای حساس و با حجم بالای تولید تاکید می­کند. ظرفیت الیاف کربن برای تقویت و کاهش وزن سازه­­های بتنی مشخص شده است. یک شرکت بین­المللی مصالح ساختمانی، این ایده را که هر بدنة بتنی باید سنگین و ضخیم باشد، دگرگون کرد. این شرکت در نمایشگاه بزرگ بین­المللی هتل، متل و رستوران سال 1998 در نیویورک، یک اتاق مجزای هتل را در اندازة واقعی به نمایش گذارد. این اتاق از جنس بتن تقویت شده با کامپوزیت­های الیاف کربن بوده که کامپوزیکرت نامیده می­شود (Composicrete). این بازار همچنین شامل دیگر واحدهای قابل حمل و سرهم کردن برای استفاده در هتل­ها، متل­ها، مدرسه­ها و غیره است.

4- لوازم ورزشی با بهای باورنکردنی

روزگاری تنها ثروتمندان توان استفاده از برخی لوازم ورزشی را داشتند. ولی امروزه با استفاده از الیاف کربن، قیمت­ها به طرز چشمگیری کاهش یافته­اند، به گونه­ای که شما به راحتی می­­توانید یک چوب گلف را به بهای کمتر از 30 دلار تهیه کنید. الیاف کربن به طرز قابل توجهی، کارایی بسیاری از لوازم ورزشی را بهبود داده­اند. ولی تا چندی پیش، راکت­های تنیس و چوب­های گلف معروف به گرافیتی از الیاف کربن بسیار گران ساخته و فروخته می­شدند. شرکت زولتک الیاف کربن ارزان‌قیمتی را عرضه کرده است که تهیة صفحات نازک پیش آغشته مورد نیاز برای لوازم ورزشی از آن بسیار ساده است. این صفحات در قطعاتی همچون اسکی، اسکیت، تخته برفی و غیره کاربرد دارند.

5- صنعت خودرو، کاهش وزن و افزایش استحکام

هنری فورد در سال 1923 گفته بود: "من نمی­توانم چنین خیال واهی را تصور کنم که استحکام متناسب با وزن است. کاهش وزن خودرو حتی به میزان جزیی می­تواند منجر به افزایش سرعت و کاهش مصرف سوخت شود. با کاهش وزن، مواد کمتری نیز استفاده می­شود که به نوبه خود، افت قیمت را به همراه دارد".
نگرش هنری فورد درست بود. روز به روز مردم بیشتری در جهان، توانایی خرید خودروی شخصی را پیدا می­کنند و خودروها سوخت بیشتری مصرف کرده و آلودگی بیشتری تولید می­کنند. بنابراین رقابتی شدید برای ساخت خودروهای ارزان­تر، سبک­تر و تمیزتر درگرفته است. دو طرز فکر برای کاهش وزن خودروها وجود دارد. یکی از این نگرش­ها بر جایگزینی جزء به جزء تمرکز دارد. در این نگرش سعی بر این است طی پنج سال وزن خودرو 150 تا 200 کیلوگرم کاهش یابد. نگرش دیگر بر طراحی کلی سیستم­های نوین تمرکز دارد تا میزان کاهش وزن بیشتری به دست آید. هر دوی این نگرش­ها اکنون پیگیری می­شوند.

در اروپا و ژاپن که بهای بنزین چند برابر ایالات متحده است، در دهة آینده تلاش بیشتری برای عرضه خودروهای ابرسبک به بازار انجام می­شود. امروزه پلاستیک­ها و کامپوزیت­ها نسبت به دیگر مواد به جز فولاد بیشترین سهم را در وزن خودرو دارند. در خودروهای امروزی پلیمرهای گرمانرم­ عموماً در کابردهای غیرسازه­ای استفاده می­شوند و به جای الیاف کربن، الیاف شیشه به کار گرفته می­شود. زولتک با شرکت­های سازنده خودرو همکاری می­کند، تا فرایندهای ساخت موجود را با الیاف کربن سازگار کند. با توجه به این که الیاف کربن در واحد حجم قوی­تر و سفت­تر از الیاف شیشه هستند، یک خودروی تمام‌کامپوزیتی بیش از 60 درصد کاهش وزن خواهد داشت.

6- وسایل نقلیه دیگر (هواپیماها، قطارها، اتوبوس­ها)

یک شرکت صنعتی اروپایی روی برنامه جدیدی برای بررسی امکان ساخت واگن­های تمام کامپوزیتی کار می­کند. تیرهای باربر این واگن از الیاف کربن ساخته خواهد شد. کاربرد الیاف کربن در اتوبوس­ها، کامیون­ها و دیگر وسایل نقلیه رو به افزایش است. کارایی نسل جدید هواپیما (نظامی یا تجاری) با استفاده از الیاف کربن افزایش یافته و کاربرد الیاف کربن در این زمینه روز به روز بیشتر می­شود. هم­زمان ما شاهد تاکید بیشتر کاهش هزینه در صنعت هوا و فضا هستیم. هم اکنون شرکت­های بویینگ و لاک‌هید، الیاف کربن رده تجاری را در برنامه­های طراحی خود گنجانده­اند.

7- الیاف کربن در توربین­های بادی

یکی از قدیمی­ترین و تمیز­ترین روش­های تولید انرژی استفاده از نیروی باد است. در طول دهه گذشته ظرفیت تولید الکتریسته از توربین­های بادی به سرعت افزایش یافته است.
هم اکنون اگر توربین­های بادی در جای مناسبی قرار داده شوند بهای الکتریسته تولید شده حدود 5 سنت بر کیلو وات ساعت است. ولی برای همه­گیرشدن این روش، این بها باید کاهش یابد تا الکتریسیته تولید شده توانایی رقابت با دیگر روش­ها را داشته باشد. یعنی توربین­های بادی جدید باید بزرگتر و کارآمدتر از توربین­های امروزی(که طول بیشینه­ی پره­های آنها 30 متر است) باشند. امروزه پره­های توربینی به طول 55 متر طراحی شده است. این امر مستلزم استفاده از الیاف کربن به جای الیاف شیشه است تا استحکام و سفتی مورد نیاز را تامین کند. هم چنین انتظار می­رود الیاف کربن در مخازن گاز طبیعی فشرده و پیل­های سوختی نقش مهمی داشته باشند و کاهش وزن، کلید عملی شدن این فناوری­ها است.

8- الیاف کربن در تقویت سازه­ها

صدها هزار پل، پارکینگ، ساختمان بلند و دیگر سازه­های بتنی و چوبی در دنیا، به تقویت و ترمیم نیاز دارند. بازار محصولاتی که بتوانند این کار را انجام دهند بسیار گسترده­ است. بیش از 1500 سازه بتنی تاکنون با کامپوزیت تقویت شده­اند. هنگامی که از کامپوزیت­ها به جای فولاد استفاده می­شود، زمان ساخت‌و‌ساز کاهش یافته و وزن کلی سازه به مقدار قابل‌توجهی کم می­شود و در اغلب موارد اختلال ایجاد شده در کارهای دیگر کاهش می­یابد. تقویت­کننده­های کامپوزیتی معمولاً از صفحات فولادی ارزان­تر نیستند ولی کارایی بهتری دارند.

9- الیاف کربن و مقاومت در برابر سایش

زولتک مهم­ترین تولیدکننده الیاف کربن مورد استفاده در ترمزهای هواپیما در جهان است. در دماهای بالا فولاد و دیگر مواد ذوب می­شوند ولی الیاف کربن قوی­تر می­شوند. الیاف کربن به عنوان ماده اصلی تقریباً 50 درصد از ترمزهای کامپوزیتی کربن/کربن در هواپیماهای تجاری به کار می­رود. برنامه­هایی برای به کاربری ترمزهای کامپوزیتی قطارهای پرسرعت اروپا در حال بررسی و گسترش است. این ترمزها شبیه ترمزهای هواپیما طراحی شده است. کاربرد الیاف کربن در دیگر بخش­های سایشی خودور همانند کلاچ و جعبه دنده در حال گسترش است.

10- صنایع دریایی و قایق­های تقویت شده با الیاف کربن

یکی دیگر از بازارهایی که الیاف کربن در آن کاربرد گسترده­ای دارد، صنایع دریایی است. این کابردها عبارتند از ساخت دکل­ها، بادبان­ها عرشه و بدنه­ی قایق­های بادبانی، پارویی و موتوری تندرو.
آب­های عمیق یکی از بزرگ­ترین مشکلات صنعت نفت هستند. برای غلبه بر این مشکل نمی­توان به ابزار فولادی اعتماد کرد. محدودیت­های فولاد از پیش در لوله­ها و دیگر سازه­ها مشخص شده است. شرکت زولتک به صورتی فعال مشغول مذاکره با شرکت­های بزرگ نفتی، شرکت­های حفاری و غیره است تا بر روی الیاف کربن سرمایه­گذاری کنند. زولتک همچنین درگیر آزمایش میله­های کامپوزیتی است که سکوهای نفتی جدید را در عمق 3.7 کیلومتری اقیانوس مهار می­­کنند. این عمق، چهار برابر عمیق­ترین سازه­هایی است که با فولاد مهار شده­اند.

موارد ذکر شده از کاربردهای نوین، تمام کاربردها را در برنمی­گیرد. به عنوان مثال، در زمینه پزشکی، علاقه­ی شدیدی به استفاده از کامپوزیت­ها برای ساخت پروتزهای سبک و مستحکم وجود دارد. (پایان نقل قول از مجلة کامپوزیت)

تحلیل:

متن فوق نشان‌دهندة فراگیر شدن استفاده از الیاف کربن در کاربردهای گوناگون است و جایگزینی گسترده­ای که در آینده به نفع الیاف کربن رخ خواهد داد. این مساله ایجاد بازار بزرگی برای این الیاف و قطعات تقویت شده با این مواد را نوید میدهد. بازاری که با توجه به زمینه­هایی که در بالا برای کاربرد این الیاف بیان شده است ارزش زیادی خواهد داشت. علاوه بر این با توجه به خصوصیاتی که کامپوزیت­های ساخته شده از این الیاف دارند مانند مقاومت بالا و عدم خوردگی، هزینه­های تعمیر و نگهداری را به شدت کاهش می­دهند. در کشور ما توانمندی­هایی در ساخت کامپوزیت­های تقویت شده با الیاف کربن وجود دارد که جای امیدواری است ولی محدود می­باشد و باید گسترش یابد. در زمینة تولید این الیاف کاری صورت نگرفته است. در صورت تولید این الیاف در داخل کشور علاوه بر تامین نیاز داخلی ما می­توانیم در بازار آیندة این الیاف نیز سهم داشته باشیم
منبع:http://bankemagale.blogfa.com

الیاف آرامید که در حدود سالهای 1970معرفی شد، ترکیب آلی حلقوی از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن می‌باشد. دانسیته کم و استحکام کششی بالا در این الیاف، موجب تشکیل یک ساختار چقرمه ومقاوم به ضربه با سفتی حدود نصف الیاف کربن می‌شود. الیاف آرامید در ابتدا به منظور جایگزینی فولاد در تایرهای رادیال ساخته شدند و بعدا کاربردهای دیگری پیدا کردند. جلیقه ضد گلوله از موفقیت آمیزترین کاربردهای الیاف آرامید می‌باشد.

آرامید در دو ساختار زنجیر-راست مشهور به کولار و زنجیر-خم مشهور به Nomex وجود دارد که در حال حاضر شرکت dupont تنها تولید کننده هر دو محصول می‌باشد.

ساختار شیمیایی کولار

الیاف آرامید در شکلهای مختلف وجود دارند و همانند الیاف شیشه و کربن می‌توانند در ساخت کامپوزیتها مورد استفاده قرار گیرند.

الیاف آرامید به دلیل سبکی، پایداری حرارتی خوب و چقرمگی عالی، مورد توجه قرار گرفته‌اند.

الیاف کولار از زنجیرهای مولکولی طولانی پلی پارا فنیلن ترفتال آمید، تولید شده‌اند. آرایش یافتگی بالای زنجیرها به همراه اتصال خوب بین آنها، تلفیق منحصر به فردی از خواص را ایجاد می‌نماید که برخی از آنها عبارتند از:
- استحکام کششی بالا و وزن کم
- ازدیاد طول کم در پارگی
- چقرمگی خوب
- مدول بالا
- پایداری ابعاد عالی
- هدایت الکتریکی پایین
- مقاومت پارگی بالا
- مقاومت شیمیایی زیاد
- مقاوم به شعله و خود خاموش کن
- جمع شدگی حرارتی کم
- حفظ خواص در دماهای بسیار بالا و بسیار پایین
- خزش بسیار کم
- مقاومت سایش و اصطکاک عالی

پس از سنتز، پلیمر آرامیدی در محلول اسید سولفوریک حل می‌شود و بعد تبدیل به الیاف می‌شود. قطر الیاف در حد چند میکرون است و مورفولوژی نهایی با اعمال حرارت در دمای ^oC 150 تا ^oC550 بدست می‌آید. کولارها بسته به درجه آرایش یافتگی مولکولی، سفتی‌های متفاوت دارند. کولار 29 به عنوان سیم تایر و کولار 49 در کابلهای زیر آب استفاده می‌شوند.

کولارها تقویت کننده ممتازی در صنایع فضایی محسوب می‌شوند. در سالهای اخیر کولار 149 نوع سفت تر کولارها معرفی شده است.

همچنین کولارها به دلیل کاربرد در پرتابه‌ها و حفاظت حرارتی آنها و بدلیل چقرمگی و توانایی در جذب انرژی شهرت دارند. در جدول زیر مقایسه ای بین خواص کولار با سایر الیاف آورده شده است. مقایسه خواص ویژه کولار با سایر الیاف جالب خواهد بود.

p دوگانه extended p می‌باشد. این به این معناست که الیاف لخت نسبت به نور مرئی آسیب پذیرند. این الیاف وقتی در معرض نور خورشید قرار بگیرند، محدوده نور300 تا 400 نانومتر را جذب می‌کنند و تخریب می‌شوند.
به همین دلیل اگر چه خود لایه تخریب شده، پلیمر زیرین را تا حدی می‌پوشاند ولی الیاف کولار نیاز به پوشش یا قرار گرفتن زیر سایر اجزاء دارند.
سیستم الکترون دوگانه P، ویژگی‌های باند دوگانه را در اکثر پیوندهای شیمیایی ساختار پلیمری بوجود می‌آورد، این امر موجب پایداری حرارتی آرامیدها می‌شود.
تخریب حرارتی این پلیمرها در دمای زیر^oC400 ‌شروع نمی‌شود و اگر در اتمسفر خنثی باشد، تخریب تا دمای پانصد درجه اتفاق نمی‌افتد. ساختار منظم تکراری و شکل کشیده و صاف زنجیرها، موجب بالا رفتن کریستالینیتی تا 80%‌ می‌شود که برای یک پلیمرآلی مقدار زیادی است. بررسی‌های کریستالوگرافی به طور قطعی نشان داده است که محور زنجیرهای پلیمری با محورالیاف یکی است.
ساختار ناهمگون پلیمر در جهت طولی، به الیاف استحکام کششی بسیار زیادی می‌دهد. نیروی اعمالی توسط باندهای قوی شیمیایی زنجیرهای پلیمری تحمل می‌شود. زنجیرهای پلیمری مجاور هم در یک ناحیه کریستال توسط بر هم کنش واندروالس و پیوندهای هیدروژنی‌که نسبت به باندهای شیمیایی نسبتا ضعیف ترند و راحتتر جدا می‌شوند، کنار هم نگاه داشته می‌شوند. بنابراین الیاف در جهت عرضی خواص مکانیکی ضعیفی دارند.buckle ) و در بیرون حلقه بصورت طولی شکاف می‌خورد. علاوه بر آن، وقتی تا نقطه شکست نیرو به آن اعمال می‌شود، لیف ترک خوردگی طولی نشان می‌دهد یا رشته رشته شدن الیاف (fibrillation ) بیشتر از یک ترک روشن و واضح اتفاق می‌افتد.nomex توسط شرکت Dupont برای کاربردهایی که پایداری ابعادی و مقاومت حرارتی عالی لازم است، به بازار معرفی شد. این محصول به شکل لیف (رشته‌های پیوسته) و صفحه (کاغذ و تخته) وجود دارد. محصولات Nomex در لباسهای محافظ، فیلترگازهای داغ، شلنگ‌های خودرو عایقهای الکتریکی، قطعات هواپیما و وسایل ورزشی استفاده می‌شوند.UV
3- مقاومت شیمیایی
4- جمع شدگی (Shrinkage) حرارتی پایین
5- شکل پذیری قطعات قالبگیری شده
6- ازدیاد طول شکست پایین
7- هدایت حرارتی پایین

رنگ زرد الیاف کولار ناشی از سیستم الکترون

تلفیق پیوند قوی در جهت طولی و نیروی ضعیف در جهت عرضی زنجیرهای پلیمری رفتار لیفی جالب توجهی بوجود می‌آورد. وقتی الیاف بصورت یک حلقه خم می‌شوند، درون حلقه، پیچ می‌خورد (

این خواص انحصاری الیاف، به کامپوزیت منتقل می‌شود. چند لایه‌های با الیاف تک جهته به عنوان مثال از کولار -‌اپوکسی، در جهت طولی الیاف، محکم و قوی هستند ولی در جهت عرضی دارای ضعف می‌باشند. استحکام فشاری کمتر از استحکام کششی می‌باشد و خمیدگی تحت بار فشاری یک مشکل محسوب می‌شود.
همچنین محصول

Nomex دارای زنجیرهای مولکولی سخت و بلند می‌باشد که از پلی متا فنیلن دی آمین تولید می‌شود. در اثر حرارت ذوب نمی‌شود و جریان پیدا نمی‌‌کند. تخریب و زغال گذاری تا دمای ^oC 350 ادامه پیدا می‌کند و از نظر شیمیایی و حرارتی بسیار پایدار است.
بطور خلاصه، Nomex ویژگیهای ذیل را داراست:

1- مقاومت حرارتی و شعله
2- مقاومت بالا در برابر

نایلون‌ها (nylons or polyamides)

نخ‌های نایلونی که عمدتاً از نوع nylon 6 و یا nylon 6,6 ساخته می‌شوند، رایج‌ترین نوع نخ‌های بخیه و از نوع غیرقابل جذب هستند. از نظر استحکام، نایلون را به فولاد پلیمری تشبیه کرده‌اند (استحکام کششی nylon 6,6 در حدود 76 مگاپاسکال و nylon 6 83 مگاپاسکال) و با توجه به اینکه پروتئین‌ها خود نوعی پلی‌آمید هستند، می‌توانند زیست سازگاری مورد نیاز را تا حد مطلوب تامین کنند. نخ‌های نایلونی خنثی بوده و برای بستن عمومی زخم‌ها استفاده می‌شوند. ضمن اینکه بیشترین کاربرد را در بستن زخم‌های درم و اپی‌درم دارند. با توجه به اینکه از نظر ساختار شیمیایی شبیه بافت پوست هستند و با توجه به استحکام کششی بسیار بالای نایلون از آن برای بخیه‌ی تاندون و لیگامنت استفاده می‌شود. متداول‌ترین نوع نخ‌های نایلونی نوع تک‌رشته‌ای آن هستند که از جمله مزایای آنها نسبت به چندرشته‌ای‌ها خواص زیر دستی راحت‌تر و همچنین کاهش خطر تجمع باکتری بین الیاف نخ‌های چندرشته‌ای است. نخ‌های چند رشته‌ای پلی‌‌آمیدی با نام تجاری ®Surgilon و ®Nurolon  به صورت بافته شده وجود دارند. از جمله معایب نخ‌های نایلونی می‌توان به حساسیت‌زایی آنها اشاره کرد. با توجه به اینکه نخ‌های نایلونی غیرقابل جذب هستند، اگر برای بخیه کردن بافت داخلی (مثل ماهیچه) استفاده شوند ، همچنین گاهی برای tendon ، چون امکان خارج شدن و نیز جذب آنها وجود ندارد، باقی ماندن آنها در بدن به عنوان یک جسم خارجی، می‌تواند التهاب و واکنش‌های بافتی ایجاد کرده و در نهایت منجر به حساسیت‌زایی شود. این امر که ناشی از هجوم سلول‌های ایمنی است، زمان مرحله اول ترمیم زخم را که مرحله‌ی هجوم سلول‌های سیستم ایمنی است، طولانی‌تر کرده و زخم دیرتر به مرحله       ترمیم و ایجاد فیبروبلاست، می‌رسد و با عث تأخیر ترمیم می‌گردد. از نایلون‌ها همچنین برای بستن زخم قرنیه در جراحی عدسی‌های داخل چشمی (IOL) استفاده می‌شود.

vicryl® : می‌توان در بخیه‌ی بافت‌هایی مثل تاندون و لیگامنت از vicryl® که از جنس poly L-lacticacid (PLLA) /polyglycolicacid(PGA) و قابل جذب است و طبق نظر پزشکان استحکام موردنیاز را تامین می‌کند، استفاده کرد. این نوع نخ بخیه طی 60 تا 90 روز جذب می شود. مشکل این نوع نخ بخیه braided multifilament بودن آن است ؛ همچنین تجزیه ی vicryl منجر به رهایش منومرهای اسیدی در محل زخم و کاهش PH زخم می شود.

prolene® : از جنس polypropylene و غیرقابل جذب و خنثی است. از نوع نخهای تک رشته ای است و برای بخیه کردن بافت چشم ، عروق و تاندون از آن استفاده می شود.

chromic Gut® : قابل جذب ، از جنس protein و در بافت هایی که دیرتر ترمیم می یابند ، استفاده می شود ؛ استحکام کافی برای استفاده در بافت عضلانی را ندارد.

silk®: از جنس protein و به صورت braided است ؛ غیرقابل جذب است ،

handlingعالی دارد و برای جراحی قلبی- عروقی ترجیح داده می شود. مشکل این

نوع نخ تجمع میکروارگانیسم ها در بین الیاف است.

stainless steel : نخ بخیه از جنس فولاد ضد زنگ که غیرقابل جذب است و برای رفع آن از پوست احتیاج به ابزار خاصی دارد. به صورت monofilament و twisted multifilament وجود دارد.

با توجه به مواردی که در مورد بیماران مشاهده کردم ، برای بعضی از بیماران محل زخم و ظاهر زخم ا لتیام یافته بیش از بیماری اصلی اهمیت دارد ؛ بنابراین انتخاب نخهای بخیه باید متناسب با نوع زخم و محل آن ، و شرایط بیمار صورت گیرد. هر نخ بخیه ای برای هر کاربردی مناسب نیست و باید با سنجیدن شرایط بهترین نخ را برگزید.

استفاده ازنخهای تک رشته ای به طور گسترده به دلیل پارگی کمتر بافت و توانایی کمتر در پناه دادن باکتری ها و handling بهتر رو به افزایش است.

در مجموع بازار نخهای بخیه استفاده از نخهای تک رشته ای را با رشد %15نشان

می دهد. در حال حاضر %13 مواد طبیعی ، %41 سنتزی غیرقابل جذب و %42 سنتزی قابل جذب استفاده می شود.

امروزه استفاده از نخهای بخیه رهاکننده ی دارو در محل زخم که رهاکننده ی داروهای ضدالتهاب و آنتی باکتریایی در محل زخم هستند ، که می تواند راه حلی برای کاهش شدید خطر عفونت یا التهاب باشند و موجب تسریع فرآیند التیام شوند. Vicryl plus® اولین نخ آنتی باکتریایی است که در اندازه ی 2-2 ساخته شده و توانسته است تاییدیه ی FDA را نیز کسب کند. به نظر من می توان داروهای قلیایی را نیز دز صورتی که با داروهای ضدالتهاب منافات نداشته باشند ، به منظور جلوگیری از کاهش PH در محل زخم استفاده کرد.

آشنایی با روش های ریسندگی و تولید الیاف بشر ساخته
قبل از بررسی انواع الیاف مصنوعی تهیه شده بهتر است شرح مختصری از روش تولید این الیاف که درمورد آنها کلّیت دارد بیان شود.
انواع روش های تولید الیاف مصنوعی قبل از کارخانه ریسندگی به چهار صورت است :
1- تر ریسی (wet spinning)    
2- خشک ریسی (dry spinning)   
3- ذوب ریسی (melt spinning)
4- ژل ریسی ( Jel spinning) این روش تازه بوده و عومّیت ندارد.
ماده تشکیل دهنده الیاف به صورت مایعی است که می‌تواند انحلال یک ماده جامد در حلال یا مذاب یک پلیمر باشد که از سوراخ های یک رشته ساز که مشابه دوش حمام است با فشار ثابت عبور داده می‌شود. پس از خروج رشته های بسیار ریز الیاف از سوراخ ها مرحله انعقاد است که الیاف به حالت جامد در می آیند. این مرحله اساس کار روش های فوق را تشکیل می دهد.
در خشک ریسی و تر ریسی ماده جامدی در حلال حل شده که یا توسط دمش هوای گرم تبخیر می‌شود یا در آب از ماده اصلی جدا می‌شود که در صورت استفاده از ماده تبخیر شدنی از خشک ریسی و در صورت سنگین بودن حلال از روش های تر ریسی استفاده می‌کنیم.
الف) تر ریسی
مایع مخلوط حلال غیر قابل تبخیر و ماده اصلی الیاف از یک پمپ و یک هم زن عبور می‌کند سپس وارد رشته ساز شده و پس از عبور از استخر انعقاد با غلطک پیچیده می‌شود.
ب) خشک ریسی
در این روش محلول الیاف از پمپ و رشته ساز عبور کرده و از تونل هوای گرم رد می‌شود و حلال آن تبخیر شده و الیاف باقی می ماند. به علت دشواری این روش اغلب قیمت بیشتری دارد.
ج) ذوب ریسی
این روش مربوط به الیافی است که تا یک درجه حرارتی مذاب شده و در صورت خنک شدن به حالت اولیه باز می‌گردند. الیافی همچون نایلون و پلی‌استر از این دسته الیاف هستند که به آنها گرما نرم یا ترموپلاستیک می گویند. روش کار مطابق شکل زیر است و هوای خنک الیاف مذاب عبور کرده از رشته ساز را جامد و به حالت اول ولی رشته رشته در می آورد.

الیاف بشر ساخته
الیافی که بدست بشر ساخته می‌شود همان طور که ذکر شد دو دسته اند. یکی آن هایی که ماده اصلی در طبیعت
هست ولی به شکل الیاف نیست و بشر با یکی از روش هایی که در بالا ذکر شد آن ها را به صورت الیاف در می‌آورد. دسته دیگر کلاً مصنوعی اند یعنی ماده اولیه نیز در آزمایشگاه با فرایندهای شیمیایی تولید شده و باز مطابق یکی از روش های فوق به صورت الیاف در می آیند.
الیاف دسته اول را بازیافتی یا رژنره می گویند. ویسکوز، استات، کوپر آمونیوم، کازئین و ... از این دسته اند.
  الیاف بازیافتی
الیاف بازیافتی به سه دسته تقسیم می‌شوند:
1- آن هایی که ماده اولیه آن ها مثل پنبه سلولز است.
2- آن هایی که ماده اولیه شان مثل پشم پروتئین است.
3- آن هایی که ماده اولیه شان مثل شیشه معدنی است.

  الیاف بازیافتی سلولزی
شامل ویسکوز، استات، کوپر آمونیوم، پلی نوزیک است.
تهیه الیاف ویسکوز توسط دو شیمیدان که مطالعات دقیقی روی ساختمان سلولز موجود در گیاهان داشتند در سال 1891 کشف و در سال 1892 به ثبت رسید. ولی به علت استحکام کم این الیاف مدت ها طول کشید به صورت تجاری به بازار عرضه شود. کلیه محصولات طبیعی که دارای سلولزکافی باشند برای تهیه این الیاف مناسب است. غالباً از الوار درختان، تفاله نیشکر، کاه برنج و گندم استفاده می‌شود و این مواد طی مراحل مختلفی به صورت خمیر خاصی که درصد ناخالصی آن بسیار کم است در می آیند و پس از عبور از رشته ساز و استخر انعقاد به صورت الیاف در می آیند. در نتیجه روش تولید الیاف ویسکوز تر ریسی است زیرا حلالی که برای ایجاد خمیر الیاف به کار می رود قابل تبخیر نیست.
 خواص فیزیکی الیاف ویسکوز
گرچه ویسکوز از نظر مولکول های شیمیایی بسیار شبیه پنبه است و گاهی از پنبه های نا مرغوب تهیه می‌شود ولی
سطح ظاهری آن مانند پنبه پیچ و تاب ندارد و سطح مقطع آن چند وجهی است و دندانه دار به نظر می رسد.
کلیه الیاف بشر ساخته می‌توانند در قطرها و طول های دلخواه تهیه شوند و این تفاوت عمده این الیاف با الیاف طبیعی است که اغلب در یک قطر و طول ثابت هستند.
استحکام این الیاف با تحقیقات صورت گرفته بهبود یافته و بر خلاف پنبه با جذب رطوبت استحکامش کاهش می‌یابد و علت آن نیز وجود مناطق آمورف بیشتر نسبت به پنبه است و البته این خاصیت میزان جذب رطوبت و رنگپذیری بیشتری را ممکن ساخته است. درحالت استاندارد % 12 جذب رطوبت دارد درحالی‌که پنبه % 8  جذب رطوبت دارد. خاصیت ارتجاعی ویسکوز از پنبه نیز کمتر است و در نتیجه چروک پذیری بالایی دارد. به علت صاف بودن سطح الیاف ویسکوز از پنبه درخشنده تر است ولی در آب جوش این درخشندگی را از دست می دهد. الیاف ویسکوز در برابر نور آفتاب به مدت طولانی تغییر رنگ داده و تا 150 درجه سانتیگراد حرارت مقاومت می‌کند.
 خواص شیمیایی الیاف  ویسکوز
همانند پنبه اسیدها ویسکوز را تخریب می‌کنند ولی مقاومت ویسکوز در برابر قلیا و سود بسیار خوب است. از آنجایی که الیافی که با روش های مصنوعی تولید می‌شوند فر و موج و چین ندارند و البته باید تا حدودی مشابه الیاف طبیعی باشند اغلب این الیاف را به روش های مختلف مشابه الیاف طبیعی چین دار می‌کنند. ویسکوز نیز به روش های شیمیایی یا مکانیکی چین زده می‌شود. به علت استحکام کم الیاف ویسکوز اغلب برای ملحفه، رومیزی، لباس زنانه، پیراهن مردانه، زیر پوش و لباس ورزشی استفاده می‌شود.در واقع کلیه الیاف بازیافتی که از سلولز تهیه می شوند را ریون می نامند و ویسکوز همان ویسکوز ریون است که در بازار موجود می باشد.
  الیاف بازیافتی پروتئینی
ماده اصلی این الیاف پروتئین است که ممکن است حیوانی یا گیاهی باشد. همانند کازئین که تحت نام الیاف مدینوا در ایتالیا از شیر تهیه می‌شود. الیاف فیبرولان انگلستان که از بادام گرفته می‌شود و الیاف ویکارا که از دانه ذرت در امریکا تهیه می‌شود. از آنجایی که این الیاف کاربرد چندانی ندارد توضیح بیشتری لازم نیست.البته ذکر این نکته جالب است که کازئین از پشم ارزان تر است و اغلب به صورت مخلوط یا خالص برای فرش ماشینی یا لباس های کشباف به کار می رود.
  الیاف بازیافتی معدنی
الف) الیاف شیشه
در سالهای جنگ جهانی اول آلمان ها به علت کمبود پنبه نسوز درصدد برآمدند تا الیاف شیشه را ساخته وجایگزین نمایند .آنها پس ازمطالعات زیاد توانستند با دستگاههای ساده وابتدایی مقدار کمی شیشه تولید نمایند وپس ازسالها مطالعه وپیشرفت ماشین آ‌لات دو شرکت توانستند الیاف شیشه را به مقدار زیاد تولید کنند .
الیاف شیشه به علت ویژگی های خاص درصنایع دیگر بیشتر از نساجی کاربرد دارد .الیاف شیشه از سنگ معدن سیلیکات ، سنگ آهنگ و بوراکس وکربنات سدیم درکوره تهیه می شود .درمقابل موادشیمیایی مقاوم است ولی قلیاهای گرم وغلیظ آن را متلاشی می کنند . علی رغم مقاومت زیاد، دربرابرسایش مقاوم نیستند وجذب رطوبت نیز ندارند قابلیت کشش نیز ندارند وبیشتر در درپارچه های آباژور، رومیزی ولباس های ضد آتش کاربرد نساجی دارند . همچنین دربدنه هواپیماها واتومبیل به علت مقاومت زیاد دربرابر ضربه به کار می روند .ازآنجایی که جریان الکتریسته را عبور داده وحرارت را عبور نمی دهند برای عایق بندی ساختمان ها ولوله ها به عنوان پشم شیشه به کار می روند .
      ب) الیاف فلزی
شاید بتوان گفت الیاف فلزی طلا ونقره اولین الیاف ساخت دست بشر بوده است .درقدیم برای تهیه پارچه های تزئینی زردبفت مورد استفاده قرار می گرفتند .انواع الیاف فلزی از قبیل طلا، نقره ،آ‌لومینیوم ،مس و... امروزه تولید می شوند .

  الیاف مصنوعی
الیاف مصنوعی به الیافی گفته می شود که مواد اولیه آن همان عناصر هیدروکربنی هستند ودر طبیعت وجود ندارد بلکه می بایست با روشهای شیمیایی و فیزیکی ساختارهای جدیدی را تهیه کرد .
از انواع آن می توان به موارد کلی زیر اشاره کرد :
1. پلی آ‌میدها (نایلون)
2. پلی استرها (پلی استر)
3. پلی اکریلو نیتریل (اکریلیک)
الف) نایلون :
درسال 1928 شرکت دوپنت ازدکتر کاروترز دعوت کرد که تحقیقات خود را درآزمایشگاه های آن شرکت برروی مواد پلمیری آغاز کند .نتیجه زحمات او با توجه به ساختمان ابریشم ایجاد پلیمر اولیه نایلون بود .
ریسندگی نایلون درکارخانه تولید الیاف به صورت مذاب یا ذوب ریسی melt spinning انجام
 می شود . دانه های ریز پلیمر نایلون یا چیپس نایلون پس از تولید وخشک شدن درمخزن ایجاد کننده مذاب ریخته شده  و از رشته ساز عبور داده می شوند . دراین مخزن یک منطقه حرارتی و دو همزن مارپیچی قراردارد رشته های نایلون که از رشته ساز خارج شوند درتماس با هوا سریع جامد شده والیاف بدست می آیند .
نایلون بدست آمده بسیار استحکام کمی دارد از این رو نیاز به کشش دارد تا نظم ملکولی آن افزایش یافته و استحکام بیشتر گردد .
*خواص فیزیکی نایلون
سطح مقطع عرضی نایلون گرد وسطح طولی آن صاف است . وزن مخصوص یا چگالی آن 14/1 است .الیاف نایلون کنونی دارای استحکام خوبی هستند ومی توان آنها رااز محکمترین الیاف نساجی به حساب آورد . در حالت مرطوب ....20-10 درصد استحکام خود را از دست می دهند . نایلون خاصیت بازگشت به حالت اولیه خوبی نیز دارد. از این رو نخ تهیه شده از الیاف نایلون ازنقطه نظر شکل گیری مناسب کشباف است .خاصیت ارتجاعی نایلون از ابریشم نیز بهتر است .
خاصیت اشتغال نایلون بهتر از پنیه ویسکوز وابریشم و پشم است ومقاومت بهتری دارد . دربرابر شعله ذوب می شود واحتمال انتقال آتش به اطراف درمورد آن کم است . اکسیژن هوا، رطوبت ونور بر نایلون اثر کرده وآن را تجزیه می کنند. جذب رطوبت نایلون کم ودرحدود 2/4 درصد است .به علت رطوبت کمی که جذب می کند خاصیت ایجاد الکتریسته ساکن آن زیاد است واین مسئله در ریسندگی ایجاد مشکل می کند .
*خواص شیمیایی نایلون
به طور کلی اسیدها به نایلون آسیب می رسانند ولی قلیا برآن اثر چندانی ندارد . سفید کننده ها نیز سبب تجزیه وتخریب نایلون می شوند .ازموارد کاربرد نایلون درالبسه ورزشی ،جوراب است . پارچه نایلون به علت حالت ارتجاعی خود زانو نمی اندازد .برای موکت وفرش ماشینی با مخلوط الیاف دیگر به کار می رود. از آنجایی که الیاف نایلون با استحکام فوق العاده زیاد نیز تولید شده است .برای نخ تایر اتومبیل وهواپیما نیز از الیاف نایلون استفاده می شود .همچنین برای ساختن شیلنگ آتشفشانی ،تسمه ،تورماهیگیری،چتر و طناب بکار می رود ازآنجایی که استحکام سایشی آن خوب است برای مسواک نیز به کار می رود .
ب) الیاف پلی استر
با اینکه پلی استراهمیت صنعتی خود را از 40 سال قبل کسب نموده است ولی تحقیقات درمورد الیاف پلی استر توسط کاروترز از سال 1928 شروع شد .این الیاف برخلاف محصولاتی که تا آ‌ن زمان ساخته شده بود درمقابل رطوبت وحرارت مقاوم بود . از این تاریخ به بعد مطالعات وتحقیقات به صورت وسیعی ادامه یافت وتا امروز هزاران پلی استر به ثبت رسیده است .ریسندگی پلی استر درکارخانه تولید الیاف نیز مشابه نایلون است ودسته تاوهای زیادی تولید می شود فیلامنت های اولیه را می توان به طول های دلخواه برش داد وعدل بندی کرد .
*خواص فیزیکی پلی استر
سطح مقطع عرضی الیاف پلی استر نیز گرد وصاف است .چگالی آن 38/1 وزیردست آن به صورت مخلوط بهتر است .
استحکام خشک وتر الیاف پلی استر مشابه وخوب است ولی جذب رطوبت آن بسیار کم وحدود 5% است .مقاومت حرارتی آن بالا بوده ومی توان با حرارت آن را به فرم ودلخواه ثبت کرد .به علت جذب  رطوبت کم الیاف پلی استر غالباً در ریسندگی تولید الکتریسته ساکن می کند همچنین ذرات گرد وغبار کثیفی نیز به آن می چسبد و به همین علت است که یقه پیراهن های پلی استر کثیف شده ودیر پاک می شود .
*خواص شیمیایی پلی استر
الیاف پلی استر به علت ساختار شیمیایی خاص ملکول آن و بلوری بودن وجذب رطوبت کم آن اغلب مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی دارد .
ج) الیاف اکریلیک
الیاف اکریلیک یکی ازمهمترین وپرمصرف ترین الیاف مصنوعی به شمار می رود . تحقیق درباره تهیه این الیاف از سال 1940 شروع و اولین محصول تجاری در 1948 به نام اورلون وارد بازار شد .ازآن به بعد تحقیقات ومطالعات گسترده ای درمورد اصلاح خصوصیات آن انجام گرفت که منجر به تولید تعداد متعددی از این نوع الیاف  گردید .حدود 85% الیاف اکریلیک را آکریلونیتریل تشکیل می دهد . ماده اولیه تولید اکریلیک از کربید کلسیم وآب تشکیل می شود .درصورتی که پلیمر تشکیل شده دریک حلال سبک قابل حل شدن باشد بعد ازتهیه محلول اکریلونیتریل وحلال مشابه نایلون از روزنه های رشته ساز عبور کرده وبا هوای گرم جامد می شود. در واقع حلال آ‌ن خارج می شود .اما اگر حلال سنگین باشد و با هوا تبخیر نشود الیاف را از استخر آب عبور می دهند تا حلال آن از آن درآب جدا شود وبه آ‌ن ترریسی می گویند .

الیاف اکریلیک ترریسی شده
درصورتی که ماده حلال ازمواد معدنی باشد سطح قاعده دایروی است ودرصورت آلی بودن حلال سطح مقطع لوبیایی شکل است .مزایای ترریسی عدم تغیر رنگ الیاف ، بازیابی آسان حلال از آ‌ب استخر وامکان رنگرزی همزمان با ریسیدن پلیمر است .ازمعایب آن سرعت پایین وعدم کنترل دقیق حمام انعقاد یا استخر آب است که باعث پایین بودن قیمت کلی این الیاف نسبت به موارد خشک ریسی می شود .ازمیان الیاف اکریلیک که ما می شناسیم انواع زیر ازخانواده ترریسی ها محسوب می شوند .
الف ) اکریلان شامل :
 Dralon L  آلمان    
 Dralon W  آلمان 
 AKSACRYL  آکسا ترکیه 
 Vonnel  ژاپن
ب) ولیکرن شامل :
  Nitron "D" بلاروس 
 Buluma  پرتقال
ج) کورتل شامل :
  Nitron"S" بلاروس 
 Lengzhon  چین
د) کاشمیلون شامل : 
 Hamilon  کره
ھ ) کرسلان شامل :
 Exlon ژاپن 
  Cfcl هند
الیاف اکریلان ژاپن، آکسا، ترکیه و درلون بایر آلمان ازنوع "L" ازاین دسته است دارای خصوصیات عمومی زیر می باشد.
اکریلان
سطح مقطع دایره ای چروک خورده
چگالی :17/1
تنش تاحد پارگی : خیس 20  خشک 24
استحکام کششی :  خیس 2   خشک 5/2  
رطوبت بازیافتی :24/1%

کورتل
الیاف کورتل که بلاروس Nitron"S" شامل آن است .
استحکام کششی :  خشک 5/3 -3   خیس 3-5/2
چگالی :17/1
جذب رطوبت :3
رطوبت بازیافتی : 16/1%
یکی از خواصی که الیاف اکریلیک دارند ایجاد خاصیت جمع شوندگی درآنهاست و این خاصیت سبب ارائه نخ های آکریلیک پفکی به بازارشده است .این الیاف برای تهیه پلیور وپتو والبسه زمستانی بسیار مناسب است واساس آنها نیز برمبنای مخلوط کردن الیاف اکریلیک با جمع شدگی های متفاوت با هم است .
به صورتی که الیاف اکریلیک تحت کشش را با حرارت تثبیت می کنند وا ین قابلیت را درآن ایجاد می کنند که تا 25-20 درصد درحالت بخار بتواند جمع شود . سپس این الیاف وفیلامنت ها را برش داده و با الیافی که جمع شدگی ندارند طی چند مرحله پاساژ مخلوط کرده ونهایتاً درصورتی که بخواهند نخ کاموا پفکی ایجاد کنند کلاف پیچ کرده وحرارت ورطوبت می دهند وبرای پتو پس از طی مراحل بافت وچاپ بخار داده می شود .
اکریلیک با عنوان پشم مصنوعی برای انواع البسه، فرش وپتو کاربرد دارد وحفظ گرما از خصوصیات خوب آن است که کاربردهای زمستانی به آن داده است .

 4-5- انواع رزینهای پلیمری ترموپلاستیک یا Thermoplastic

1.      نایلون Naylon

2.      پلی اتیلن Polyethylene

3.      ترفتالیت Terephthalate

4.      پلی پروپیلن Polypropilen

5.      پلی وینیل کلراید Poly Vinyle Chloride (PVC)

کیفیت نهایی کامپوزیتها تا حد زیادی بستگی به خواص ماتریس پلیمری آن دارد از جمله ویسکوزیته، نقطه ذوب ، شرایط عمل آوری و ... خواص فیزیکی ماتزیس رزین در فرآیند تولید بایستی در نظر گرفته شود تا المان کامپوزیتی 3 بعدی مورد نظر به دست آید.

Adhesion promoter : عامل افزاینده چسبندگی بین فیبر تقویتی و ماتریس پلیمری رزین می باشد. در صورت عدم وجود فیبر یا الیاف تقویتی آبرفتگی بیش از حد در ماتریس رزین به وجود می آید که منجر به ایجاد ترک در کامپوزیت و عدم تحمل بار خارجی می گردد. فیلرها یا پر کننده ها در این میان می توانند به ماتریس اضافه شوند تا کمی نقش فیبر یا الیاف تقویتی را داشته و جلوی آبرفتگی بیش از حد ماتریس رزین را بگیرد. همچنین استفاده از فیلرها می تواند اصطکاک حجمی را کاهش داده و به ظرفیت باربری فیبرهای تقویتی کمک شایانی نماید. یکی از پارامترهای مهمی که در ساختمان رزین بایستی بدان توجه داشت ویسکوزیته است.

·       ویسکوزیته ماتریس پلیمری با افزایش درجه حرارت معمولاً کاهش می یابد.

·       پسبهای ترموست در مقابل درجه حرارت سخت هستند و با افزایش درجه حرارت به راحتی روان نمی گردند در صورتی که رزینهای ترموپلاستیک در مقابل حرارت ذوب و در اثر سرد شدن مجدد سخت می شوند.

5- نقش پر کننده یا Filler می توان آن را به ماتریس پلیمر اضافه کرد و نقش آن:

1. کاهش هزینه مصرف رزین  Reduce resin cost

2. کنترل آبرفتگی Shirinkage control

3. اصلاح خواص مکانیکی Improve Mechanical properties

4. به تعویق انداختن خسارات ناشی از آتش سوزی Fire retardancy

5. اصلاح انتقال بار Improve load transfer

6. کاهش ترکها در نواحی که فیبر تقویتی وجود ندارد

Reduce craching in unreinforced areas

7. یکی از مزایای مهم استفاده از پر کننده ها، ممانعت از انتشار امواج ماورای بنفش UV inhibitors می باشد رس، کربنات کلسیم، خرده های شیشه را می توان به عنوان پر کننده استفاده کرد.

6- انواع فیبرهای تشکیل دهنده FRP

6-1- فیبر شیشه ای یا Glass-Fiber

اولین فیبر مهم است که در مهندسی عمران استفاده می شود و به خاطر توازنی که بین قیمت و مقاومت آن وجود دارد کاربرد وسیعی پیدا کرده است. انواع آن عبارتند از:

1)     E-Glass : نوعی فیبر شیشه ای که برای کارهای الکتریکی معتبر است.

متداول ترین نوع فیبر شیشه ای موجود در بازار است دارای مدول الاستیسیته E=70Gpa و مقاومت نهایی ….= 1500 to 2500 MPa و حداکثر کرنش نهایی
 ……= 1.8 to 3% دارد.

E-Glass از سیلیکات آلومینیم کلسیم به دست می آید. 80 تا 90 درصد تولیدات GFRP را تشکیل می دهد و کمترین مقدار مواد قلیایی در ترکیب آن به کار رفته است.

2)     Z-Glass : این نوع الیاف مقاومت بسیار زیادی در برابر محیطهای قلیایی دارند و به صورت الیافی برای مسلح کردن بتن آرمه به کار می رود.

3)     A-Glass : نوعی فیبر شیشه ای است که درصد مواد قلیایی به کار رفته در ترکیب آن زیاد است و امروزه از چرخه تولید خارج شده است.

فیبر پر مقاومت S2 و ECR Glass که همان E-Glass اصلاح شده و دارای مقاومت مناسب در برابر اسیدها است.

4)     S-Glass : سیلیکات آلومینیم مغناطیسی است. مقاومت بالا، عملکرد حرارتی مناسب و اصلاح سطحی دارد گرانقیمت ترین نوع GFRP می باشد و نیاز به کنترل کیفیت خاص در زمان تولید دارد و بیشتر کاربرد نظامی دارد.

5)     GFRP : از بارو سیلیکات سود آهک به دست می آید. پایداری شیمیایی مناسب در برابر محیط خورنده دارد.

GFRP به اشکال مختلف چون سوزن پانچ ، stiched ، کشبافی شده، چسبیده شده، چند محوره، چند لا می باشد.

مدول الاستیسیته یک رشته منفرد Eglass در حدود 73 Gpa می باشد. ماکزیمم کرنش نهایی آن 5/2 تا 3 درصد می باشد و اگر GFRP در معرض محیط خورنده با PH بالا قرار گیرد روی دوام آن تأثیر گذار است.

6-2- فیبر کربنی یا GFRP

از قیر ارزان می باشد (که از تقطیر زغال سنگ به دست می آید) ولی مدول الاستیسیته پایین دارد  PAN– (….= 2.1% , ….= 765 to 2350 Mpa , E 37.5 to 140 Gpa و ابریشم مصنوعی ساخته می شود. برای تشکیل این نوع فیبر به درجه حرارتی دست کم 1000 …. احتیاج است. اکثر فیبرهای مصنوعی در این درجه حرارت ذوب و تبخیر می شوند ولی فیبر کربنی به دلیل داشتن اکریلیک همچنان باقی می ماند. 3 تیپ دارد:

نوع 1) یا مدول بالا(….=0.5%, ….=2000Mpa, E=380 Gpa)

نوع 2) یا مقاومت بالا (….=1%, ….=2800Mpa, E=240 Gpa)

نوع 3) مقاومت و مدول الاستیسیته بینابین دارد.

عنصر سازنده GFRP گرافین است که در فیبر کربنی دارای ساختار 2 بعدی است. اگر گرافین ساختار 3 بعدی و به صورت 6 ضلعی داشته باشد، بدان گرافیت می گویند که در صنعت مدادسازی از آن استفاده می شود.

Rayon و قیر همسانگرد در ساخت GFRP با مدول پایین (حدود 50GPa) استفاده می شوند که مدول فیبر کربنی با اصلاح حرارتی در درجه حرارت بین 1000 تا …. 3000 افزایش می یابد.

با  PAN  قیر ناهمسانگرد یا  mesophase فیبر کربنی نوع 2 با مقاومت بالا در درجه حرارت حدود … 1500 به دست می آید.

جهت قرار گیری گرافین در راستای فیبر کربن تعیین کننده مدول فیبر می باشد و جهت قرار گیری گرافین روی رطوبت سطحی و چسبندگی با ماتریس نیز تأثیر می گذارد. الیاف کربنی با رزین به خوبی خیس نمی شوند بنابراین اصلاح سطحی بایستی بر روی آنها انجام شود.

نوع خاصی فیبر کربنی به نام Tows متشکل از 1000 تا 200 هزار الیاف یا تار کربنی است.

6-3- فیبر آرامیدی یا AFRP

درانتخاب نوع فیبر بایستی به قیمت، درجه حرارت زمان بهره برداری از آن و دوام و ... توجه داشت. این نوع فیبر از PPDT ساخته می شود و دو شرکت هلندی Akzo Nobel (سازنده نوعی AFRP به نام Twaron) و شرکت فرانسوی Dupont (سازنده نوعی AFRP به نام Kevlar) سازندگان مهم AFRP در دنیا هستند. امروزه 4 نوع الیاف کولار در جهان وجود دارد یکی از آنها به نام 49 Kevlar دارای مشخصات زیر است. (….=1%, ….=2700 to 3500Mpa, E=120 Gpa)مقاومت کششی الیاف کولار 55% مقاومت کششی الیاف شیشه ای و مقاومت برشی آن 180% الیاف شیشه ای است و نتایج آزمایشات نشان می دهد مقاومت کششی الیاف کلوار 10% از مقاومت فیبر کربنی کمتر است و قیمت آن تقریباً نصف الیاف کربنی است با این حال قابلیت کار کردن با الیاف کولار بیشتر از فیبر شیشه ای و کربنی است میلگرد ساخته شده از Kevlar نیز دارای مشخصات زیر است.

(….=1.3 to 3.6%, ….=660 to 3000Mpa, E=41.5 to 147 Gpa)

از خصوصیات AFRP:

1)     صلب بودنو شبیه میلگرد بودن (rigid-rod like)

2)     پایداری حرارتی بالا (high thermal stability)

3)     مقاومت بالا (high strength)

4)     مدول بالا (high modulus می باشد.

مقاومت کششی تحت تأثیر قرار گیری مولکولها است.

مقاومت کششی فیبر پارا آرامید تقریباً 50 درصد مقاومت کششی EGlass می باشد. در اتاق حرارتی رطوبت روی خواص کششی فیبر آرامیدی تأثیری کمتر از 5% دارد. فیبر پارا آرامید در برابر خستگی و گسیختگی خزشی مقاوم است.

خواص فشاری پارا آرامید به صورت غیر خطیمی باشد و رفتار شکل پذیر در فشار دارد. در کرنش 3/0 تا 5/0 درصد تسلیم فشاری رخ می دهد اما معمولاً کمانش قبل از تسلیم فشاری بر اثر kink bond رخ می دهد. فیبر p-aramid پایداری حرارتی بالایی دارد و عملکرد مناسب در درجه حرارت بین ..... 200- تا ...... 200 دارد ولی برای عملکرد طولانی مدت و دوام مناسب نبایستی درجه حرارت بیشتر از ........ 150 گردد. فیبر آرامیدی ضریب انبساط حرارتی منفی دارد و مقاوم در برابر اسیدها و بازها می باشد. خاصیت از هم پاشیدگی اشعه ماورای بنفش UV degration دارد. مقاومت فشاری فیبر آرامیدی به دلیل کمانش کم است لذا برای اصلاح آن از ترکیب آن با فیبر کربن یا شیشه استفاده می شود.

6-4- فیبر وینیولی یا VFRP

6-5- فیبر پلیمری پلی اتیلن با مولکول سنگین

نوع خاصی از این پلیمر را شرکت هلندی DSM به نام Spectra تولید می کند این نوع پلیمر به شکل رشته ای یا به صورت پارچه می باشد. افزایش طول کمی دارد نیاز به اصلاح پلاسما نیز دارد.

7- اشکال مختلف بر اساس نحوه تولید

1) رشته ای: در فرآیند تولید به این روش تحت کشش مستقیم قرار می گیرد.

2) رشته های به هم بافته:الیاف به هم بافته عموماً بر هم عمود بوده، زاویه 0 و 90 یا 45 ± با هم می سازند. واحد اندازه گیری وزن واحد سطح است.

3) ورقه های گسترده: پس از بافته شدن به کمک تسمه نقاله از بین رزین ترموست (عمدتاً پلی استر یا وینیل استر) عبور داده می شود و رزین گرم FRP را به صورت منسجم در می آورد.

4) روش تولید ترکیبی

5) تولید به صورت پارچه ای

8- روشهای تولید کامپوزیت FRP

8-1- بافتن رشته ها به هم یا Filament winding

الیاف یا رشته های پیوسته به صورت نوارهای موازی به دور سیلندر دوار مطابق شکل 7 پیچانده می شود در این حین ماتریس رزین پلی استر، وینیل استر یا اپوکسی به درون سیلندر دوار که رشته های فیبر به دور آن تابیده می شود دمیده شده و یا فیبرها ترکیب می شود تمامی این فرآیند برای به دست آمدن FRP با کیفیت مناسب با کمپیوتر کنترل می شود.

موارد مصرف FRP تولیدی به این روش 1) در لوله سازی 2) ساخت لوله های تحت پیچش 3) بدنه و جداره موشک 4) بطری ها و شیشه های تحت فشار 5) تانکهای ذخیره 6) فیوز تأخیری هواپیما و ... می باشد

8-2. فرایند پلتروژن یاPultrusion با این روش لمنیت ها یا ورق های پوششی با مقطع عرضی و طول معین ساخته می شود در این روش حین کشیدن نوار فیبر ماتریس که معمولاً پلی استر یا وینیل استل می باشد با گرمای الکتریکی به کمک روغن داغ به فیبر اضافه می شود و اتاقک پیش گرمایشی فرکانس رادیویی برای کنترل ضخامت در زمان عمل آوری وجود دارد.

8-3. روند تولید از طریق فرایند فشرده سازی در خلأ

در این روش وزن هوای بین لایه های FRP مانع از تشکیل آن می گردد بنابر این بر اثر پرس و فشار اعمالی بایستی هوای محبوس خارج شود تا ورق پوشی FRP یا لمینیت شکل گیرد.

یک یا چند لایه با ضخامت مختلف روی فیلم یا غشا قابل گسترش قرار داده شده، سپس تحت پرس و فشار قرار می گیرند تا هوای بین لمینیت خارج شده و ماتریس رزین به یکی از روشهای موجود حرارت داده شده و به لایه فیبر تزریق می شود.

8-4- فرآیند تولید به وسیله قالب گیری متناسب

این روش خود به 2 صورت برای تولید FRP به کار برده می شود.

1-   بکار بردن قالب انتقالی رزین یا RTM

2-   به کار بردن قالب مرکب ورقه ای

کامپوزیتهای FRP تولیدی به این روش خاصیت شبه ناهمسانگرد دارد.

9- عوامل مؤثر در خواص یک محصول تولیدی

1- حجم و نوع فیبر و رزین کاربردی

2- جهت قرار گیری فیبرها

3- تأثیرات ابعادی

4- کنترل کیفیت در زمان تولید

الیاف طبیعی

الیافی که از منابع طبیعی مانند معادن ، حیوانات و گیاهان به دست می‌آیند ، در گروه الیاف طبیعی قرار می‌گیرند. مصریان باستان از کامپوزیتهای الیاف طبیعی آجر ، ظروف سفالی و قایقهای کوچک می‌ساختند. یک قرن پیش تولید تقریباً تمام وسایل و بسیاری از محصولات فنی از الیاف طبیعی ساخته می‌شد. پارچه ، طناب ، کرباس و کاغذ از الیاف طبیعی مانند کتان ، شاهدانه ، سیسال و کنف ساخته می‌شد.

می‌توان الیاف طبیعی را به سه دسته معدنی ، حیوانی و گیاهی تقسیم نمود.

الف)الیاف معدنی: الیاف این گروه از سنگهای معدنی بدست می‌آیند. به عنوان نمونه می ‌توان به آزبست اشاره نمود. آزبست می‌تواند استحکام و سفتی کامپوزیت را بهبود ببخشد ولی استحکام ضربه را کاهش می‌دهد. علاوه بر این فرآیند آن مشکل است. امروزه استفاده از این الیاف بدلیل ایجاد سرطان ریه در طولانی مدت ، محدود و ممنوع شده است.

ب)الیاف حیوانی: الیاف به دست ‌آمده از ارگانیسم‌ های زنده ، الیاف حیوانی نامیده می‌شوند. به عنوان مثال ، پشم از گوسفند اهلی بدست آید. الیاف ابریشم را کرم ابریشم می‌سازد. ابریشم بر خلاف تمام الیاف طبیعی دیگر از قبیل پنبه ، کتان و پشم ، یک ساختار سلولی ندارد و روش ساخت آن ، شبیه الیاف مصنوعی می‌باشد. از الیاف حیوانی در ساخت کامپوزیتها استفاده نمی ‌شود.

ج)الیاف گیاهی: در بین الیاف طبیعی، الیاف گیاهی بیشترین کاربرد را در کامپوزیتها دارند.
? بر اساس اینکه از کدام قسمت گیاه گرفته شده‌اند، به سه دسته تقسیم می‌شوند:
?) الیاف میوه: پنبه (cotton) نارگیل (coir) و kapok
?) الیاف پوست یا ساقه: کتان ، کنف ، (jute ) ، بوته شاهدانه (hemp) و رامی
?) الیاف برگ: سیسال (sisal) ، آناناس

الیاف طبیعی از قدیم در صنایع مختلف استفاده می‌شده‌اند و پتانسیل کاربرد در صنایع رو به رشد کامپوزیتهای مهندسی را دارا می‌باشند. اگر چه جایگزینی مستقیم الیاف شیشه با الیاف طبیعی به راحتی امکان پذیر نیست ، اما خواصی که این الیاف در مقایسه با شیشه از خود نشان می ‌دهند در بسیاری جهات موجب برتری آنها می‌شود:
?) ‌دارای منابع تجدید شونده
?) ‌امکان استحصال نامحدود
?) فواید محیطی ناشی از ایجاد تعادل در تولید و مصرف گاز? CO
?) سبکی
?) بازیافت بهتر
?) کاهش فرسایش ابزار
?) بهبود بازگشت انرژی (recovery Energy Enhanced)
?) کاهش ناراحتی‌های پوستی و تنفسی
?) زیست تخریب بودن
b-?,?-Polyacetal ایزوتکتیک می‌باشد. سلولز جامد، یک ساختار میکروکریستالین با نواحی کریستالی و آمورف تشکیل می‌دهد.

چ) لیگنین: یک ترکیب حلقویِ بیشتر سه بعدی، با جرم مولکولی بالاست که فقط در مقادیر جزئی می‌تواند هیدرولیز شود. خواص مکانیکی آن به وضوح پایین‌تر از سلولز می‌باشد.

ح )پکتین: نام کلی هتروپلی ساکاریدهاست که اصولاً شامل اسید پلی‌گالاکتورُن می‌باشد. این ماده تنها پس از خنثی سازی جزئی با قلیا یا هیدروکسید آمونیم قابل حل در آب می‌باشد.

خ) واکس: ماده‌ای که می‌توان آنرا با ترکیبات آلی استخراج کرد ولی در آب غیر قابل حل است. agent coupling) و کوپلیمریزاسیون گرفت.

اصلاح سطح تاثیر مهمی درافزایش خواص کامپوزیت دارد. علاوه بر آن ممکن است حساسیت به رطوبت الیاف را به حداقل برساند و دوام کامپوزیت را بیشتر کند.

توجه همگانی به شرایط محیطی علاقه‌ مندی مجددی را در کاربرد الیاف طبیعی ایجاد کرده است. بازیافت و لحاظ شرایط محیطی برای معرفی کامپوزیتهای جدید به بازار از اهمیت روز افزونی برخوردار است.
قوانین محیط زیستی و فشار مصرف کننده، باعث شده است که تولید کنندگان مواد و قطعات ، اثرات محصولات خود در محیط زیست را در تمام مراحل کار بسنجند. این نکات باعث شده است در سالهای اخیر کارهای زیادی در ساخت مواد کامپوزیتی بر پایه منابع تجدید پذیر از جمله الیاف طبیعی انجام بگیرد. اخیرا صنعت خودرو سازی به کاربرد کامپوزیتهای الیاف طبیعی به عنوان یک راه خدمت به محیط زیست و در عین حال رعایت مسایل اقتصادی، توجه جدی داشته است. کاربردهای دیگر نیز در صنایع ساختمان در حال پیدایش هستند.

شرایط آب و هوایی، عمر و فرآورش نه تنها بر ساختار الیاف، بلکه بر ترکیبات شیمیایی الیاف اثر می‌گذارد. اجزاء الیاف طبیعی عبارتند از سلولز، لیگنین، پکتین، واکس و مواد محلول در آب.

د) سلولز: بخش اصلی تمام الیاف گیاهی
باید توجه داشت که بدلیل حضور گروه های آبدوست در الیاف ، رطوبت تأثیر شدیدی روی کامپوزیتهای الیاف طبیعی دارد. خشک کردن الیاف به هنگام فرآیند ساخت اهمیت فراوانی دارد چرا که رطوبت روی الیاف به عنوان یک عامل جداساز در فصل مشترک الیاف و رزین عمل می‌نماید. به همین جهت تمام روشهای ساخت در دماهای بالا انجام می‌گیرد. وجود هرگونه رطوبت ، باعث کاهش استحکام و سفتی کامپوزیت می‌شود. اغلب الیاف گیاهی، ?? درصد رطوبت اسمی دارند که پس از خشک کردن به ? درصد کاهش می‌یابد.

کیفیت فصل مشترک الیاف و رزین نقش مهمی در تعیین مقبولیت الیاف طبیعی به عنوان تقویت کننده مواد کامپوزیتی دارد. به منظور بهبود چسبندگی الیاف و رزین ، روشهای فیزیکی و شیمیایی مختلفی وجود دارد. برخی این روشها عبارتند از اصلاح توسط پلاسما و کرونا ، اصلاح توسط تخلیه الکتریکی ، جفت کننده‌های شیمیایی.

*سایر الیاف
در برخی کاربردها ذرات معدنی به عنوان تقویت کننده پلیمرها استفاده می‌شوند.
ذرات معدنی به شرط دارا بودن نسبت aspect (طول به قطرd/l) کافی و چسبندگی مناسب به ماتریس پلیمری ، خواص خوبی به پلیمر می‌دهند. این الیاف به راحتی فرآورش می‌شوند و کمتر می‌شکنند و فرسایش کمی در تجهیزات تولید ایجاد می‌کنند. گاهی اوقات طبیعت شیمیایی این مواد می‌تواند ویژگی‌هایی چون مقاومت شعله در پلیمر ایجاد می‌نماید.
علاوه بر محصولات طبیعی مانند ولاستونیت (wolastonite) و آزبست ، این الیاف شامل محصولات مصنوعی مانند کربنات کلسیمِ ته نشین شده و سولفات کلسیم نیز می‌باشد. همچنین گاهی الیاف بر پایه آلومینا و بر (boron) به منظور ایجاد خواص ویژه در کامپوزیت بکار برده می‌شوند. این سیستم‌ها نه تنها استحکام خوبی دارند ، بلکه دارای خواص هدایت حرارتی و الکتریکی و مقاومت فرسایش نیز می‌باشند.

در گذشته تنها دو محصول طبیعی ، دارای صرفه اقتصادی بود که آزبست و ولاستونیت نامیده می‌شوند. به دلیل شرایط زیست محیطی دیگر از آزبست به عنوان تقویت کننده استفاده نمی‌شود.

ولاستونیت در طبیعت بصورت سوزنی شکل وجود دارد و بیان شده که دارای سمیت کمی است. این ماده پس از استخراج بصورت پودری سفید رنگ با l/d ‌های مختلف بدست می‌آید. بالاترین نسبت aspect قابل دستیابی در این الیاف??:? می‌باشد. این امر پتانسیل تقویت کنندگی این ماده را کاهش می‌دهد. با این وجود، محدوده‌ای از مصولات با انجام اصلاح سطح به منظور بهبود چسبندگی وجود دارد. علیرغم پایین بودنl/d، ولاستونیت می‌تواند تلفیق خوبی از خواص با یک قیمت معقول ایجاد نماید، بویژه وقتی به همراه الیاف شیشه استفاده شود.

تعدادی از مواد معدنی می‌توانند به روش ته نشینی از محلول به صورت ذرات سوزنی شکل در آیند و به عنوان تقویت کننده‌های تجاری استفاده شوند. از جمله این مواد می‌توان به کربنات کلسیم تهیه شده به روش ته نشین، سولفات کلسیم، اکسی سولفات و فسفات منیزیم اشاره نمود. نسبت
l/d این مواد بین ? :?? تا?:??? می‌باشد.

* الیاف آلومینا:
در تئوری آلومینا می‌تواند به عنوان یک ماده با استحکام بالا مطرح باشد. پیوندهای چند ظرفیتی اشتراکی قوی این ماده موجب ایجاد کریستال‌های محکم با مدول شصت گیگاپاسکال و مقاومت حرارتی بالا می‌شود. در عمل پلی کریستالینهای آلومینا به عنوان یک سرامیک مهندسی مطرح هستند. افزودن سایر اکسیدها می‌تواند به فرآورش، تراکم و کنترل اندازه ذرات کمک کند. به دو دلیل بسط الیاف پیوسته آلومینا به کندی صورت می‌گیرد:
اول آنکه دانسیته? آن نسبتا بالا خواهد بود و برای کاربردهایی که خواص ویژه اهمیت دارند، جذاب نیست. و دوم اینکه آلومینا، مانند شیشه دارای خواص ذوب و ریسندگی مذاب نیست و اصولا تهیه الیاف عاری از حباب

* الیاف بُر:
بُر یک ماده مناسب برای ساخت الیاف با کارایی بالاست. اتمهای سبک بُر چند ظرفیتی هستند و پیوندهای با ظرفیت بالا ایجاد می‌ نمایند و در عین حال دانسیته پایینی دارند. تولید تجاری الیاف بُر، انحصارا توسط روش (free‌-void) بسیار مشکل است. deposition بخار شیمیایی (Cvd =‌Deposition vapour chemical) انجام می‌گیرد.
بُر شکل deposite شده فاز بخار روی رشته نازکی از یک فلز نسوز (معمولا تنگستن) به قطر ??mm است. رشته تنگستن به عنوان بستر deposition عمل می‌نماید. هم‌ هالید بُر و هم هیدرید بُر برای انتقال بُر به بستر رشته‌ای استفاده می‌شوند. در یک سیتم‌هالیدی، هیدروژن برای احیاء‌ هالید به بُر استفاده می‌شود. در سیستم هیدریدی، از تخریب حرارتی در فشار پایین استفاده می‌شود.
قطر رشته‌های بر صد میکرومتر می‌باشد و استحکام کششی آنها می‌تواند در محدوده ی دو تا چهار گیگاپاسکال و مدول آنها در حدود سیصد و هشتاد مگاپاسکال باشد. در مجموع می‌توان گفت این الیاف خواص بسیار جالبی دارند ولی گران قیمت هستند.

منبع: شبکه ایران ـ کامپوزیت