Włókna roślinne w nowoczesnych materiałach kompozytowych

Home / Artykuły / Środowisko i Zasoby / Włókna roślinne w nowoczesnych materiałach kompozytowych
Włókna roślinne w nowoczesnych materiałach kompozytowych

Obserwowany współcześnie szybki rozwój nowoczesnych materiałów inżynieryjnych oraz globalna polityka środowiskowa coraz częściej oparta na zasadach zielonej chemii i zrównoważonego rozwoju wymuszają na jednostkach badawczo-rozwojowych sięganie po zasoby odnawialne i ich wykorzystanie już na etapie projektowania produktu.

Szczególną grupę surowców odnawialnych w szybkim cyklu stanowią włókna roślinne. Przyroda dostarcza bardzo szeroki wachlarz surowców włóknistych. Głównymi źródłami włókien są drewno (liściaste i iglaste), łodygi (juta, len, konopie), słoma (ryż, pszenica, kukurydza), liście (ananas, banan, sizal), owoce (bawełna, orzech kokosowy) czy trawy (bambus, miskant). Włókna z tych surowców odznaczają się bardzo zróżnicowanymi właściwościami. Zależnie od pochodzenia botanicznego pozyskuje się włókna krótkie i dość sztywne lub włókna długie i elastyczne. Zakres zmienności modułu Younga dla tych materiałów zawiera się w zakresie od kilku MPa do około 100 MPa, wytrzymałość na rozciąganie od 200 MPa do 1100 MPa, a gęstość od 0,9 do 1,5 g/cm3 (dla porównania odpowiednie wartości dla włókna szklanego wynoszą 72 MPa, 2000-3400 MPa i 2,5 g/cm3).

Z tego powodu włókna roślinne są coraz częściej i chętniej wykorzystywane w materiałach kompozytowych, a właściwie dobrany rodzaj włókna do określonego zastosowania pozwala na wytworzenie kompozytu o właściwościach mechanicznych i użytkowych porównywalnych z kompozytami tradycyjnymi. Jednocześnie możliwe jest wprowadzenie do produktu dodatkowych funkcjonalności takich jak biodegradowalność czy zmniejszenie masy.

Niewątpliwą wadą włókien roślinnych jest mała wytrzymałość na rozciąganie, przez co ustępują pod tym względem włóknom syntetycznym, konieczność ich suszenia przed przetwórstwem oraz zmienna jakość i wydajność upraw.

Do zalet należy natomiast zaliczyć odnawialność i zdolność pochłaniania dwutlenku węgla podczas wegetacji, dużą wydajność produkcji roślinnej oraz krótki cykl produkcyjny: konopie 150 dni, włókno kokosowe 45 dni.

Autor:

dr hab. inż. Mariusz Mamiński

Wydział Technologii Drewna
Katedra Technologii Drewna w Przemyśle Drzewnym
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie