الملخص:
تمتلك الخيوط (الألياف) الطبيعية العديد من المميزات فهي قابلة للتجديد وقابلة للتحلل وقوية. وهي أكثر كفاءة؛ لأنها تستخدم أقل طاقة ممكنة في إنتاجها مقارنةً بألياف الزجاج أو ألياف الكربون. وهي أخف وزنًا وخصائصها الصوتية أفضل. لكن عيوبها؛ أنها تمتص الماء بسهولة وهذا يضعف خصائصها الميكانيكية.
لذا تعاون باحثو فراونهوفر مع شركائهم في الجمع بين معالجة خاصة بالخيوط (الألياف) وتكنولوجيا الغزل (الحياكة). والنتيجة لذلك؛ يمكن للخيوط الطبيعية استغلال ميزاتها بالكامل واستخدامها على نطاق أوسع. موضوع التحول البيولوجي هو حديث الجميع. يركز هذا النوع على الاستخدام الدائم للموارد البيولوجية مثل النباتات أو الكائنات الدقيقة. في المستقبل من المتوقع أن يُقلل من الاعتماد على الوقود الأحفوري مثل النفط والفحم أو الغاز ويساعد في التصدي للتحديات الكبرى مثل تغير المناخ والنمو السكاني العالمي.
يوفر التحول البيولوجي خيارات وفرصًا لجميع الصناعات تقريبًا. أحد مجالات تطبيق الموارد البيولوجية هي المواد – مثل البلاستيك المقوى بالخيوط (الألياف) الطبيعية (NFRP) – حيث من مزاياها التي تجعلها مثيرة للاهتمام كبديل للبلاستيك المقوى بخيوط الكربون أو الزجاج (GRP or CFRP) أنها قابلة للتجديد وقابلة للتحلل الحيوي وقوية، وتستخدم طاقة أقل في إنتاجها، وأخف وزناً ولها خصائص صوتية أفضل. وعيوبها حتى الآن أنها تمتص الماء بسهولة بالغة ، فتتضرر نتيجة لذلك وتفقد خصائصها الميكانيكية الإيجابية .
التكامل الذكي بين معالجة الألياف وتكنولوجيا الغزل:
قام معهد فراونهوفر للمتانة الهيكلية وموثوقية النظام في ألمانيا بحل المشكلة بالتعاون مع معهد تكنولوجيا النسيج (ITA) في الدراسة الاستكشافية “Bastfix” التي تمولها الوزارة الاتحادية الألمانية للتعليم والبحوث (BMBF) .حيث أن النهج المتبع يقوم على الجمع والتكامل الذكي بين معالجة الألياف الخاصة ومعالجة الغزل.
وقد وجدوا أن “المعالجة السطحية للألياف الطبيعية بطبقات مقاومة للماء وحدها لا تحرز أي تقدم”. كما يشرح الدكتور رولاند كلاين مدير المجموعة لتصميم الواجهات في قسم اللدائن في معهد فراونهوفر ” تواصل المياه اختراق الألياف الطبيعية عبر الحواف المتقطعة أو الأضرار الأخرى” لهذا السبب، عالج العلماء الألياف بحيث تكون مضادة للماء والرطوبة من الداخل. فعلوا ذلك عن طريق إنتاج البوليمرات داخل الألياف الطبيعية.
حيث يقول كلاين في وصف جوهر معالجة الألياف الجديدة ” أولًا، نترك المونومرات البلاستيكية تخترق تجاويف الألياف الطبيعية. ثم تحدث البلمرة مباشرة داخل الألياف” إن استخدام هذه الطريقة مثير للاهتمام بشكل خاص لمركبات ألياف اللدائن الحرارية، لأنه في إنتاجها يكون البوليمر المصهور لزجًا للغاية، ولا يخترق الداخل بل يبلل الألياف بشكل سطحي فقط. الفائدة للدائن الحرارية: يمكن أن يعاد تشكيلها حسب الرغبة حتى بعد الإنتاج.
في تجاربهم، استخدم الباحثون خيوط (ألياف) الكتان في شكل متحول، وهي الحالة التي تسبق غزل الخيوط ومعالجة أسطح النسيج. وهذا له ميزة أن الألياف يمكن أن تُنقع بالكامل مع المونومر لأنها لا تزال موجودة بشكل فردي. لكن قد لا يكون النقع الكامل مضمونًا على القماش أو الغزل المتشابك.هذا هو الدور الذي تلعبه عملية الغزل من معهد تكنولوجيا النسيج .
في عملية الغزل ، يقوم العلماء بترتيب الألياف الطبيعية بالتوازي مع لف ألياف أخرى متوازية من ألياف الكتان بخيط . والميزة: الألياف لا تكون ملتوية، مما يعطيها قوة متزايدة. يقول كلاين؛ في وصفه للقيمة المضافة “من خلال الجمع بين كلتا العمليتين، يمكن استغلال الخواص الفيزيائية للألياف الطبيعية بشكل كامل. هذان التطوران يوسعان بشكل كبير مجال التطبيق للبلاستيك المقوى بالخيوط الطبيعية ونتيجةً لذلك يمكن استخدامهما أيضًا خارجيًا وفي العناصر شديدة التوتر.
وحتى الآن يستخدم البلاستيك المقوى بالخيوط الطبيعية بشكل رئيسي في السيارات مثل البطانة الداخلية للأبواب.
الترجمة: أماني بامقدّم
Twitter: @a_m_ba
المراجعة: خلود الشريف
Twitter: @kkoloud
المصدر:
اترك تعليقاً