الیاف قرمز Red Fiber یا ولکانش شده

دسته: مقالات منتشر شده در 20 خرداد 1399
نوشته شده توسط Admin بازدید: 1328

الیاف ولکانش شده (الیاف قرمز)

الیاف ولکانش شده و یا الیاف قرمز به دسته‌ای از پلاستیک های چند لایه گفته می‌شود که فقط از سلولز تشکیل شده اند و این ماده از خاصیت ارتجاعی و سخت برخوردار بوده و در مقایسه با آلومینیوم سبک تر میباشد و ولی در مقایسه با چرم سخت تر بوده و در مقایسه با ترموپلاستیک ها نیز استحکام بیشتری دارند. درجه جدیدتری از الیاف ولکانش شده که دارای پوشش های چوبی می باشد و معمولاً برای استحکام بخشی به پوشش های چوبی به کار برده شده در اسکی، برد های اسکیت، پشتیبانی از تیرچه ها و همچنین زیر لایه های پوشش های چوبی به کار برده می شوند. ماده دیگری نیز به نام کاغذ چرم نما وجود دارد که از نظر خواص شباهت بسیار زیادی با الیاف قرمز دارد اگرچه فرآیندهای شیمیایی تولیدی آن متفاوت است.

 

از الیاف ولکانش شده و یا الیاف قرمز به منظور تولید چه محصولاتی استفاده می شود؟

الیاف ولکانش شده تاریخچه بسیار قدیمی در حوزه مهندسی دارند که می‌توان گفت از زمان ویکتوریایی به بعد مورد استفاده قرار می‌گرفتند. اگرچه امروزه بسیاری از مواد متفاوتی وجود دارند همانند اغلب پلیمر های ترکیبی که از عملکرد بالاتری برخوردار می باشند اما این الیاف همچنان به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته و مصارف خود را حفظ کرده‌اند زیرا در بین قطعات مستحکم مکانیکی از استحکام بالاتری برخوردارند و بیشتر بر همین استحکام وابسته می باشند ولی در بیشتر موارد به عنوان درزگیرها، واشر ها و یا قطعات به کار برده شده برای بسته بندی یا فاصله پرکن ها به کار برده می شوند. واشر های فیبری یکی از ارزان ‌ترین درز گیرها می باشند که برای بستن بخش‌های مختلف لوله و در واقع کارهای لوله کشی به کار برده می‌شوند و زمانی که در معرض آب قرار بگیرند کمی متورم شده و به درزگیر های بسیار مناسبی تبدیل می شوند و علاوه بر آن می‌توان آنها را با هیدروکربن ها مورد استفاده قرار داد ولی باید حتماً این شرایط را رعایت نمود که دمای اعمال شده بر آنها نباید بسیار بالا باشد. برعکس لاستیک، واشر های فیبری معمولاً به عنوان مواد تک کاربره مورد استفاده قرار می‌گیرند. ورقه های الیاف را به راحتی می‌توان توسط انواع قالب‌ها برش داده و آنها را به شکل های پیچیده ای تبدیل کرد و همچنین برای تولید درزگیرهای شکل داده شده نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند و امکان به کارگیری آنها برای تولید انواع درزگیر ها و عایق ساز های گرمایی و یا جدا کننده های مکانیکی وجود دارد. تا زمان توسعه پلاستیک های مدرن از دهه ۳۰ الیاف به عنوان عایق های الکتریکی استاندارد برای بسیاری از قطعات کوچک به کار برده می شدند و می توان آنها را در حجم بالا و یا با استفاده از دست در قطعات کوچک برش داده تا متناسب با سایز مورد نظر شوند. این ماده در سر هم بندی ماشین های بزرگ کاربردهای فراوانی دارد همانند بخش‌های داخلی موتور.

 

تاریخچه الیاف قرمز

حق اختراع بریتانیایی برای الیاف ولکانش شده در سال ۱۸۵۹ توسط یک مرد انگلیسی با نام توماس تیلور به دست آمد که وی توانست این حق را پس از توصیف و ارائه سلولوئید در سال ۱۸۵۶ و پیش از اختراع ریون های ویسکوز در سال ۱۸۹۴ به دست آورد. وی در سال ۱۸۷۱ توانست تا حق اختراع آمریکایی را برای الیاف قرمز از آن خود کند و اولین شرکت صنعتی سازماندهی شده به منظور تولید این الیاف با نام شرکت فیلمهای ولکانش شده شناخته می شد که اولین بار به عنوان یک شرکت آمریکایی و در ژوئن سال ۱۸۷۳ تاسیس شد. از سال ۱۸۷۳ تا سال ۱۸۷۸ شرکت الیاف قرمز دارای دو آدرس متفاوت بود که یکی آدرس ‌دفتر و دیگری آدرس کارخانه بود که در مکان دیگری واقع شده بود و این مورد درباره بسیاری از آگهی ها و همین مورد در بسیاری از انتشارات در آن زمان دیده می‌شد.

 

روند فراوری الیاف قرمز چگونه است؟

این فرآیند با کاغذهایی شروع می‌شود که از نسخه های قدیمی نخ گرفته می شوند و پیش از آغاز فرایند خمیر کاغذ و خمیر چوب های شیمیایی در اواسط قرن نوزدهم منبع الیافی اصلی برای ساخت کاغذ نخ و پارچه های کتان بودند و ورقه های نخی برای تبدیل به الیاف ولکانش شده همانند ورقه‌هایی ساخته می‌شدند که برای اشباع سازی گزینه مناسبی باشند و انواع کاغذهای ساخته شده برای اشباع سازی نیز با حذف انواعی از مواد افزودنی صورت میگرفت.

  • زینک کلراید: زینک کلراید از انحلال پذیری بسیار بالایی در آب برخوردار است و محلول به کار برده شده در اشباع سازی کاغذ دارای چگالی ۷۰Baumé بوده و در معرض دمایی برابر با ۴۳.۳ درجه سانتیگراد و ۱۰۹.۹ درجه فارنهایت قرار گرفته است. این مورد در واقع محلولی از زینک کلراید با غلظت ۷۰ درصد می باشد و ماده یاد شده به عنوان یک اسید لوئیس با pH حدود ۴ شناخته می‌شود که می‌تواند سلولوز، نشاسته و ابریشم را کاملاً حل کند. زینک کلراید به کار برده شده در الیاف ولکانش شده باعث تورم و ایجاد حالت ژلاتینی در سلولز می شود و تورم این الیاف خود نشان می‌دهد که چرا الیاف کاغذی می‌توانند برای فیلتر سازی محلول زینک کلراید به کار برده شوند. این موضوع به خوبی توضیحی است برای آن که تعدادی از دسته های کاغذ به روی هم انباشته شده تا بتوانند ضخامت لازم برای الیاف ولکانش شده را به وجود بیاورند به جای اینکه به عنوان برگه های تکی ضخامت ویژه خود را داشته باشد. به عنوان مثال از ۸ دسته کاغذ با ضخامت ۴ میلیمتر برای هر کدام استفاده شده تا یک دسته چند لایه از این کاغذها با ضخامت ۳۲ میلیمتری تولید شود.
  • فشرده سازی: از زمانی که دسته های کاغذی از زینک کلراید ژلاتینه ساز اشباع می شوند آنها فشرده می‌شوند و این فشرده سازی باعث می‌شود تا تماس زیادی بین الیاف به وجود بیاید و این درحالی است که اتصال بین زنجیره‌ای نیز بهبود خواهد یافت. از زمانی که چنین پیوندی به وجود می آید فرایند رفع زینک کلراید از الیاف قرمز می تواند آغاز شود. رفع انتشاری زینک کلراید معمولاً با قرارگیری الیاف قرمز در برابر حمام های دارای غلظت پایین تری از زینک کلراید صورت می گیرد. میزان این عمل معمولاً توسط نیروهای اسمزی محدود می‌شود و اگر سرعت قرارگیری الیاف قرمز در برابر غلظت‌های کمتری از زینک کلراید بسیار سریع باشد نیروهای اسمزی می‌توانند باعث جداسازی این واکنش شوند و در نهایت غلظت حمام یاد شده حدود پنج صدم درصد از زینک کلراید خواهد شد.
  • خمره ها: زینک کلراید بکار برده شده در این فرایندها در بیشتر موارد به منظور دستیابی به پیوند مطلوب مورد استفاده قرار نمی گرفت و قطعاً رقیق سازی زینک کلراید ناشی از به کارگیری تبخیر کننده هایی است که می توانند چگالی این محلول را به مقدار ۷۰ برگرداند تا بتوانند مجدداً از آن برای اشباع سازی استفاده کنند. در مواردی زینک کلراید می‌تواند به عنوان یک کاتالیزگر در ساخت الیاف قرمز به کار برده شود.
  • خشک سازی و فشرده سازی: پس از آنکه الیاف ولکانش شده به صورت کامل از زینک کلراید پاک می‌شوند حدود ۵ تا ۶ درصد رطوبت آنها گرفته می‌شود و خشک شده و با غلطک مسطح می شوند. پس از آن الیاف یاد شده می توانند به شکل ورقه و یا غلطک تبدیل شوند و چگالی الیاف ولکانش شده نهایی دو تا سه برابر بیشتر از کاغذهای است که در ابتدا مورد استفاده قرار می گیرد.

 

الیاف قرمز از چه خواصی برخوردارند؟

محصول نهایی به دست آمده حالتی همگن داشته و تقریباً نوعی ماده کاملا سلولوزی می باشد و عاری از هرگونه چسب مصنوعی، رزین و یا بایندر است. الیاف ولکانش شده و یا الیاف قرمز نهایی دارای خواص الکتریکی و مکانیکی کاربردی می باشند و همچنین استحکام خوبی در برابر کشیدگی و خرابی دارند و این در حالیست که انواعی از آنها با ضخامت کمتر انعطاف پذیرتر بوده و به همین دلیل آنها با خمیدگی ها و انحرافات سازگار می شود. دسته ای از این الیاف که ضخامت بیشتری دارند را می‌توان قالب گیری کرد تا با بخار و فشار شکل مناسب و مطلوب را پیدا کند. یکی از مصارف الیاف قرمز که در واقع به خوبی استحکام فیزیکی آن را نشان میدهند این مورد می باشد که ماده یاد شده به عنوان گزینه ی انتخاب شده برای دیسک های شنی سنگین وزن به کار برده میشوند. استحکام فیزیکی در این مواد ناهمسانگرد می باشد که به دلیل مرحله مسطح سازی به وجود می آید و به همین دلیل در وضعیت طولی استحکام آن ۵۰ درصد بیشتر از حالت اریب است. از جمله خواص الکتریکی این الیاف می‌توان عنوان کرد که ویژگی عایق پذیری آنها بسیار بالا می باشد و همچنین مقاومت آنها در برابر قوس و همچنین اصطکاک غلطکی بالا بوده و دمای کارکردی آنها نیز حدود ۱۱۰ تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد می باشد. الیاف یاد شده به عنوان یک عایق الکتریکی در اواسط قرن بیستم و به مدت بسیار زیادی مورد استفاده قرار می گرفتند که فقط به دلیل مقاومت آن به عنوان یک عایق نمی باشد بلکه مقاومت این ماده در برابر اصطکاک های غلتشی و همچنین خرابی در مقایسه با پلیمرهای چوبی پر شده از آرد همانند باکلایت بسیار بیشتر میباشد. همچنین الیاف قرمز به خوبی می تواند در برابر تهاجم بیشتر محلولهای ارگانیک، روغن و مشتقات نفتی مقاومت کند.