خواص جهت دار، اتصال مناسب زمینه به الیاف و همچنین امكان استفاده در محدوده وسیعی از كاربردها، این گروه از كامپوزیت ها را به عنوان گروهی رایج مطرح ساخته است. با این وجود، مشخص شدن برخی خطرات زیست محیطی ناشی از استفاده از الیاف معدنی در كامپوزیت ها (كه در گذشته به عنوان رایج ترین نوع الیاف مورد استفاده در ساخت كامپوزیت های زمینه پلیمری مطرح بودند)، محققان را بر آن داشته تا امكان استفاده از انواع الیاف طبیعی و تجدیدپذیر را در ساخت كامپوزیت های زمینه پلیمری و همچنین تاثیرات استفاده از این الیاف بر خواص مكانیكی را مورد بررسی قرار دهند.
در این تحقیق، خصوصیات كامپوزیت های زمینه پلیمری مقاوم شده با الیاف كنف به همراه الیاف شیشه و پلی استر، مورد بررسی قرار گرفت. فاز تقویت كننده به دو صورت پارچه هیبریدی و همچنین لایه ای تك جهته درون زمینه پلیمری قرار داده شد و در نهایت برای بررسی خصوصیات مكانیكی نمونه ها، آزمایش های كشش و خمش بر روی آن ها انجام گرفت.
نتایج نشان داد كه نمونه با مقاوم ساز الیافی كنف-شیشه كه به صورت لایه ای تك جهته در زمینه قرار داده شده، بهترین خصوصیات مكانیكی را از خود بروز می دهد. همچنین مشخص شد در شرایط یكسان، استحكام الیاف مورد استفاده نسبت به نحوه قرارگیری آنها در زمینه، نقش پررنگ تری در تعیین خواص مكانیكی كامپوزیت دارد.
1-1-مقدمه
تقاضای روزافزون برای بهبود عملکرد فرآورده ها به صورت خواسته های مختلف از قبیل وزن کمتر، استحکام بیشتر و هزینه های کمتر مطرح می شوند. تداوم خواسته ها برای بهبود ایفای نقش که ممکن است توسط معیارهای مختلف از جمله وزن کم مطرح شود، باعث شده است که مواد کنونی دیگر جوابگو نباشند. از این رو دانشمندان و صاحب نظران علم مواد همیشه در تکاپو هستند که یا خواص مواد موجود را بهبود بخشند و یا مواد جدیدتری تولید نمایند که به عنوان نمونه می توان به مواد مرکب اشاره کرد.
واژه كامپوزیت یا ماده مركب، بیانگر ترکیب حداقل دو ماده متفاوت در مقیاس ماکروسکوپی جهت حصول ماده ای جدید است. مقیاس ماکروسکوپی بدین معنی است که هر کدام از مواد تشکیل دهنده ماده مرکب را پس از ترکیب می توان با چشم غیر مسلح مشاهده نمود. با همین دیدگاه، در تحقیق حاضر در جهت ساخت سازه­ای سبك که در عین حال چقرمگی شكست و استحكام بالایی نیز داشته باشد، تلاش شده است.
با در نظر گرفتن مسایل زیست محیطی و همچنین امکان بازیافت یا بازگشت مواد به چرخه طبیعی، سعی شده است كه از مواد طبیعی و دوست دار محیط زیست در ساخت سازه­های مرکب استفاده شود. به این منظور، می توان از مواد و الیاف طبیعی مانند کنف، خرما و نارگیل استفاده نمود.
برای محاسبه خواص مکانیکی مواد، بهتر است با در نظر گرفتن ماده مرکبی که در آن الیاف در یک جهت ردیف شده اند (یعنی یک ماده مرکب یک جهتی) به عنوان مبنا، نسبت به اندازه گیری ها و آزمایش های خواص مكانیكی اقدام كرد. نکته اساسی در مورد یک ماده مرکب با الیاف یک جهتی این است که سخت پایی و استحکام آن در جهات مختلف متفاوت است.
برای افزایش استحکام و مقاومت نمونه، از ترکیبی شامل الیاف طبیعی كنف و انواع دیگری از الیاف متداول در ساخت کامپوزیت­های زمینه پلیمری (الیاف شیشه و الیاف پلی استر) به صورت بافته شده به عنوان فاز مقاوم­ساز استفاده گردید.
در این تحقیق، بافت هیبریدی كنف-شیشه و پارچه هیبریدی كنف-پلی استر که با استفاده از دستگاه بافندگی ابداعی محققین ساخته شده­اند، برای نخستین بار مورد استفاده قرار گرفتند که از این دیدگاه اقدامی نوآورانه به نظر می­رسد. در ابتدا، تک­رشته­های مورد استفاده به وسیله دستگاه های ریسندگی سنتی به صورت نخ (الیاف) ریسیده شده و از این نخ­ها در بافت پارچه هیبریدی استفاده شد. پارچه­ها به شكل بافت عمودی ساده تار و پودی بافته شده­اند كه برای این كار، الیاف كنف در چله دستگاه قرا گرفته و الیاف شیشه یا پلی استر نیز به وسیله ماكو در پود آن قرار داده شد.
بدین ترتیب، نمونه­های مورد بررسی به صورت نمونه هایی به شکل تیر با فاز تقویت کننده پارچه هیبریدی (كنف-شیشه یا كنف-پلی استر) و یا الیاف تک جهته آنها در زمینه­ای از جنس رزین اپوكسی، ساخته شد.
خصوصیات مکانیکی نمونه­های ساخته شده از قبیل مقاومت کششی و فشاری، بر اساس استاندارد ASTM مورد بررسی قرار گرفته و برای نمونه­های مختلف با هم مقایسه شده­اند.