و تعدادی از خصوصیات فیزیکی مکانیکی طناب های تهیه شده شامل استحکام کششی، مدول الستیسته و ضریب اصطکاک محاسبه و از طریق تجزیه واریانس، طرح کامل تصادفی، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج این پژوهش نشان دادند که استکام کششی و امتداد طول تا پارگی و مدول الاستیسیته طناب رزین دار نسبت به طناب درست شده از الیاف تیمار شده بهتر است. بهترین استحکام کششی برابر با 17/9 مگاپاسکال است که حدود 30 درصد افزایش نسبت به طناب های معمولی افزایش دارد. طناب های کمپوزیتی به مراتب جذب رطوبت و اصطکاک کمتری نسبت به طناب های معمولی داشتند که کاربری آنها را در امور مختلف افزایش می دهد.
مقدمه
الیاف خرما به عنوان ضایعات کشاورزی در ایران و به ویژه استان کرمان به مقدار زیاد یافت می شود. الیاف خرما یه عنوان یک الیاف سنتی محسوب می شود که قرنها بعنوان ریسمان و ساخت سبد استفاده می شده است. ساقه درخت نخل خرما شبکه ای حصیری مانند از الیاف می باشد که بطور سنتی این شبکه ها بطور سالیانه جدا شده و بعد از تمییز شدن از آنها طناب درست می کنند.
طنابهای پلاستیکی رایج، منبع آنها از منابع نفتی است و منابع نفتی روز به روز در حال کاهش است و با توجه به کاهش آن، قیمت منابع نفتی افزایش می یابد. در ضمن این طنابها در اثر آفتاب زودتر فرسوده می شوند و بعد از اینکه فرسوده شدند به راحتی در محیط زیست تجزیه نمی شوند. در حالی که طنابهای ساخته شده از الیاف خرما دارای منابع در دسترس و تجدید شونده هستند و در ضمن پس از فرسودگی به راحتی در محیط زیست تجزیه می شوند . اشکال طنابهای ساخته شده از الیاف خرما این است که به علت خشن بودن جنس الیاف، در هنگامکار کردن با آن دست آسیب می بیند و در ضمن سطح الیاف گرم می شود. بنابر این ما سعی بر آن داریم تا ضمن خالص سازی کردن الیاف که باعث بالا رفتن سلولز و مقاومت زیاد آن می شود در ضمن علاوه بر پیدا کردن رزین مناسب، طنابهای کمپوزیتی را به جای طنابهای مصنوعی جایگزین می کنیم. هدف از انجام این پژوهش، تهیه طنابهای کمپوزیتی است که بدین منظور ابتدا الیاف خرما را با تیمارهای شیمیایی خالص سازی کرده و سپس از الیاف خرما طناب درست کرده و در مرحله بعد طنابها را با رزین پلی وینیل استات پوشش داده و سپس خصوصیات مکانیکی طناب کمپوزیتی حاصله و طناب ساخته شده از الیاف تیمار شده مقایسه می شود.
مواد و روشها
در این تحقیق به منظور خالص سازی، ابتدا الیاف به مدت یک ساعت در آب مقطر خیسانده شدند و سپس از اب درآورده شدند. برای انجام هریک از آزمایشات پنج بشر شیشه ای تهیه گردید و در هریک از آنها نمونه ای ده گرمی از الیاف ریخته شد. الیاف تحت پنج تیمار شیمیایی قرار گرفتند در تیمار اول، الیاف در محلول 5% NaOH و در تیمار دوم، در محلول 2.5%NaOH و در تیمار سوم، در محلول 5%NaOH+2%Na و در تیمار چهارم، در محلول 4%NaOH+10%HO و در تیمار آخری در محلول 0.1NHcL قرار داده شدند. سپس تمامی بشرها در آوندر دمای 100 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت قرار گرفتند. الیافها پس از خروج از آون توسط آب شیر شسته شدند و به مدت 24 ساعت در دمای محیط آزمایشگاه قرار گرفتند تا خشک شوند. الیاف بعد از خارج شدن از آون توسط ترازوی دیجیتال وزن شدند تا خالص شدن سلولز از ماء تفاوت وزن مشاهده شود. سپس از الیاف تیمار شده با استفاده از دوک ریسندگی طنابهای با قطر نیم سانتی متری تهیه گردید. طناب ساخته شده از هر تیمار به دو طناب به اندازه 20 سانتی متری و قطر نیم سانتی متری تقسیم گردید. از این دو طناب یک طناب به عنوان شاهد باقی ماند و طناب دیگر با رزین پلی وینیل استات پوشش داده شد و سپس با استفاده از دستگاه تست کشش طنابها مورد مورد تست قرار گرفتند. سرعت دستگاه 10 میلیمتر در دقیقه و اندازه دو فک 15 سانتی متر بود. نمودار نیرو-جابجایی توسط کامپیوتر نمایش داده می شود، که این نمودار ه نمودار تنش-کرنش تبدیل می شود. سپس از روی این نمودار مدول الاستیسیته، تنش تسلیم، تنش استحکام نهایی و کشیدگی الیاف تا پاره شدگی محاسبه می شود.
نتایج و بحث
با توجه به کاهش وزن از روی نمودارمی توان پی برد که در همه تیمارهای انجام شده مقدار سلولز افزایش یافته است ومقدار دیواره غیرسلولزی از قبیل لیگنین و همی سلولز کاهش یافته است. روی سطح الیاف مومهایی وجود دارد که چنین مومهای، فایبریلها را داخل فیبرها به هم اتصال می دهد و در اثر تیمارهای قلیای این مواد مومناک از بین می رود. تیمار NaOH ناخالیصیهای الیاف را کم کرده و سطح سفت را بوجود می آورد.سلولز های طبیعی دارای ساختمان کریستالین I هستند که به کریستالین II تغییر میکند.با توجه به نمودار 4%NaOH+10%HO در خالص سازی الیاف موثرتر از بقیه بوده است. وقتی که غلظت هیدروکسید سدیم افزایش پیدا می کند معرف بداخل منطقه کریستالین منطقه پخش می شود ودر نتیجه بعضی از سیکلهای بنزوئیک زنجیرهای سلولزی را پیدا می کند و آنها را به زنجیرهای آلیفاتیک تبدیل می کند. با افزایش غلظت هیدروکسید سدیم، تعداد حفره ها در سطوح فیبر افزایش پیدا می کند که این مربوط به شدت واکنش در غلظت بالا است.

تیمارهای شیمیایی روی سطح الیاف، گروهای هیدروکسیل در روی دیواره ی سلولی مولکولهای الیاف را کم می کند و این باعث کاهش جذب آب در کمپوزیتهای پر شده با الیاف می شود. جذب آب در کمپوزیت تحن تاثیر محتوای الیافف نوع ماتریس و دما است که خصوصیات مکانیکی تحت اثر جذب آب تغییر می کند. در نمودار نیز مشاهده می شود که رطوبت الیاف تیمار شده نسبت به الیاف خام کمتر شده است. تیمار HCI باعث حمله به سطوح الیاف، و در نتیجه بدترشدن سطوح و پایین آمدن خصوصیات مکانیکی می شود.

استحکام نهایی کشش: استفاده از الیاف سلولزی در ماده پلیمر باعث افزایش استحکام کششی نسبت به الیاف خالص سازی شده بدون پلیمر می شود که افزایش استحکام کششی موید آن است که تنش از فاز زمینه به ذرا تسلولزی منتقل شده است. طبق نمودار شکل بهترین استحکام نهایی کشش متعلق به تیمار 2.5%NaOH+resin است که برابر 1673/9 مگا پاسگال است و کمترین کشش متعلق به تیمار 0.1NHcl است.

مدول الاستیسیته: در همه تیمارهای که رزین به دور الیاف کشیده شده است، مدول زیاد شده است. بیشترین مدول طبق نمودار متعلق به 0.1NHcl است که انعطاف چندانی ندارد.

تنش تسلیم: تنش تسلیم در طناب رزین دار به الیاف سلولزی مانع از ازدیاد طول زیاد در معرض کشش می شود. بیشترین امتداد طول تا پارگی متعلق به 4%NaOH+10%HO است و کمترین امتداد طول تا پارگی متعلق به 0.1NHcl می باشد.

مقایسه تنش تسلیم و امتداد طول تا پارگی تیمارها