الیاف جوت

جوت (Jute) یا کنف هندی یکی از ارزان ترین الیاف طبیعی است. الیاف جوت عمدتاً از سلولز (جزء اصلی الیاف گیاهی) و لیگنین (جزء اصلی الیاف چوب) تشکیل شده  اند. بنابراین یک الیاف لیگنوسلولزی هستند که تا حدودی از طریق پارچه و چوب به وجود می آیند. در دسته الیاف  ساقه ای (الیاف جمع آوری شده از ساقه یا پوست گیاه) به همراه کنف ، کنف صنعتی ، کتان (پارچه کتانی) ، رامی و غیره قرار می گیرند. اصطلاح صنعتی برای الیاف جوت، الیاف جوت خام است. الیاف در رنگ های سفید تا قهوه ای وجود دارند و طول آنها 1 تا 4 متر (3 تا 12 فوت) است. جوت نام مشترکی است که به الیاف استخراج شده از ساقه گیاهان متعلق به دسته Corchorus از خانواده Tiliaceae داده شده است.
تولید سالانه الیاف جوت و هم خانواده آن در جهان، با توجه به میزان تقاضا ، هزینه و آب و هوا  در حدود 3 میلیون تن است. گونی چتایی و کرباس (Hessians) بخش عمده ای از محصولات تولیدی را تشکیل می دهند. چتایی معمولاً به عنوان مواد بسته بندی برای کالاهای مختلف کشاورزی از جمله  برنج ، گندم ، سبزیجات ، ذرت ، دانه های قهوه و غیره استفاده می شود . کرباس ریز به عنوان پشت فرش مورد استفاده قرار می گیرد و اغلب در درون کیسه های بزرگ برای بسته بندی الیاف دیگر مثل پنبه و پشم جای دارد.

تشکیل الیاف جوت

الیاف جوت در آوند آبکشی یا بافت آوندی ناحیه ای از ساقه گیاهان در بخش های عرضی ساقه رشد می کنند. آن ها به عنوان دسته های گوه ای شکل از سلول های گره زنی داخلی با سلول های پارانشیم (parenchyma) و دیگر بافت های نرم ظاهر می شوند.

استخراج الیاف جوت

گیاهان با داس برداشت و نزدیک به زمین بریده می شوند. ساقه های بریده شده دسته بندی می گردند، تا جایی که ممکن است برگ ها جدا می شوند و دسته هایی که می توانند غوطه ور شوند را برای پوساندن در آب فرو می برند. این فرآیندی است که سلول های موجود در لایه های بیرونی ساقه به وسیله آن  از هسته چوبی جدا می شوند و با از بین بردن پکتین ها (ژلاتین گیاهی) و سایر مواد چسبنده ، ماده بدون الیاف تشکیل می شود.
این عمل شامل آب ، میکروارگانیسم ها و آنزیم ها است و با توجه به دمای آب بین 5 تا 30 روز طول می کشد. نظارت مداوم لازم دارد و زمان برداشت آن بسیار مهم است، زیرا اگر درجه پوساندن کافی نباشد یا خیلی ادامه یابد ، الیاف به راحتی از هسته چوبی جدا نمی شوند و ممکن است به سلول های قشری سرایت کنند.
خود سلول های الیاف ممکن است توسط میکروارگانیسم ها مورد حمله قرار گرفته و تضعیف شوند. جدا کردن الیاف از ساقه با دست انجام می شود و پس از آن الیاف شسته و خشک می شوند. سختی روش پوساندن این است كه قسمت های ضخیم تر ساقه نسبت به قسمت های باریك تر زمان بیشتری برای پوساندن می خواهند. در نتیجه  اگر انتهای لبه ساقه به طور کامل پوسانده شود، انتهای بالایی بیش از حد پوسانده می شود و صدمه می بیند. می توان قبل از غوطه ور شدن کل ساقه با روی هم انباشتن عضوهای عمودی دسته های ساقه به همراه انتهای لبه در آب به مدت چند روز، از این امر جلوگیری کرد.

• فرآیند پوساندن (Retting): پوساندن به تجزیه باکتریایی چسب های طبیعی اشاره دارد که الیاف ساقه ای را به دسته ساقه می چسبانند. معمولا این روش به دو صورت، یعنی پوساندن با شبنم یا پوساندن با آب انجام می شود. در روش اول (پوساندن شبنم)، نواره ای از ماده ساقه پس از برداشت مکانیکی برای حدود 4 الی 6 هفته در مزارع باقی می ماند و شبنم و باران بر روی فرآیند تأثیر می گذارند. با این حال  شرایط بیش از حد مرطوب طولانی مدت می تواند پوساندن را به پوسیدن تبدیل نماید.
• فرآیند جداسازی الیاف ساقه ای از ساقه گیاه: فرآیندی است که در آن گیاه پوسانده شده به قسمت های اصلی آن، یعنی الیاف ساقه و دسته ساقه، جداسازی یا تبدیل می شود. در هنگام تبدیل گیاه، الیاف به طول کامل نگه  داشته می شوند، بنابراین در انتها می توانند برای فرآوری بیشتر به طول مورد نیاز کاهش پیدا کنند.

کاربرد الیاف جوت

میزان استفاده از جوت در گونی دوزی، پشت فرش ، طناب ها (در کشتی) و منسوجات طی سالیان متمادی به دلیل جایگزینی جوت با الیاف مصنوعی کاهش یافته است. از الیاف حاصل از جوت می توان در صنایع دستی  جهت تولید پارچه ، ساخت محصولات کاغذی یا تولید انبوهی از انواع کامپوزیت ها استفاده کرد.
وقتی الیاف بلند از هم جدا می شوند، محصول جانبی مقدار زیادی الیاف کوتاه و مواد مخصوص ساقه گیاه است که می تواند برای چنین محصولاتی به عنوان ماده جاذب، بسته بندی، کامپوزیت های سبک وزن و عایق بندی مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از محصول جانبی برای پروسه جداسازی الیاف بلند، هزینه کلی استفاده از الیاف بلند کاهش می یابد. الیاف بلند جداشده می توانند جهت تولید نمدها مورد استفاده قرار گیرند که کاربردهای ارزش افزوده در فیلترها، ژئوتکستایل ها، بسته بندی، کامپوزیت های قالب  شده، و کامپوزیت های سازه ای و غیرسازه ای دارند.

1- ژئوتکستایل ها

الیاف ساقه بلندی مانند جوت می توانند به نمدهای الیاف انعطا ف پذیر تبدیل شوند که می توانند به وسیله به هم گره خوردن فیزیکی الیاف بصورت نپ، سوزن کاری بدون بافت یا تکنولوژی های ماتریکس ذوب الیاف ترموپلاستیک ایجاد شوند. دو نوع متداول از نمدهای کاردشده و سوزنی وجود دارند. در روش کاردینگ  برای نمدی کردن الیاف، آنها را شانه  می زنند، ترکیب می کنند و به صورت فیزیکی گره می زنند.

نام ژئوتکستایل  از دو واژه geo و textile گرفته شده است، بنابراین عمده پارچه ها با زمین در ارتباط هستند. ژئوتکستایل ها کاربردهای مختلفی دارند. آن ها می توانند برای کود گیاهان تازه جوانه زده شده مورد استفاده قرار گیرند. نمدهای الیاف جوت، نگهدارندگی خوبی در زمینه رطوبت دارند و جوانه زنی بذر را تقویت می کنند. از نمدهای الیاف حاوی تراکم کم و متوسط می توان برای تثبیت خاک در اطراف ساختمان های جدید یا موجود جهت حفظ فرسایش خاک و خاک سطحی که از بین رفته  است، استفاده کرد. نمدهای الیاف حاوی تراکم کم و متوسط همچنین می توانند زیر زمین در جاده  و در انواع دیگری از سازه ها به عنوان جداکننده طبیعی بین مواد مختلف مورد استفاده قرار گیرند.

2- فیلترها

نمدهای الیاف حاوی تراکم بالا و متوسط می توانند برای فیلترهای هوا استفاده شوند. فیلترهای هوا می توانند جهت حذف جزئی، یا آلوده کردن و یا واکنش نشان دادن با مواد شیمیایی مختلف به عنوان خوشبوکننده ها یا پاک کننده ها ایجاد شوند.

3- ماده جذب کننده

نمدهای با تراکم بالا و متوسط می توانند برای بالش های تمیزکننده آلودگی نفتی نیز استفاده شوند.

4- کامپوزیت های سازه ای

کامپوزیت های سازه ای به عنوان موادی تعریف شده اند که برای حمل بار در هنگام بهره برداری مورد نیاز هستند. به عنوان مثال در صنعت مسکن از کامپوزیت های سازه ای در دیوارهای باربری ، سیستم های سقف ، کف پوش، پله ها ، اجزای چهارچوب ، دکوراسیون خانه و غیره استفاده می شود.

5- کامپوزیت های غیر سازه ای

همانطور که از نامش پیداست، کامپوزیت های غیرسازه ای برای حمل بار در نظر گرفته نشده اند. کامپوزیت های غیرسازه ای می توانند از موادی مانند ترموپلاستیک ها، بافت ها و ذرات چوب درست شوند و برای محصولاتی از قبیل درها ، پنجره ها ، درزبند مبلمان ، کاشی های سقف ، قطعات داخلی خودرو ، قالب سازی و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.

6- محصولات قالب شده

نمدهای الیاف با الیافی که برای استفاده به عنوان ژئوتکستایل ها به جزء در طول شکل گیری نمد توصیف شده اند، مشابه هستند؛ چون در این حالت یک چسب با غوطه ورسازی یا پاشیده شدن الیاف قبل از شکل گیری نمد یا به عنوان پودر در حین شکل گیری نمد به آن اضافه می شود. سپس شکل دادن و متراکم کردن نمد از طریق مرحله شکل گیری حرارتی در محدوده های مشخصی از اندازه ها، شکل ها، ضخامت ها و تراکم های مختلف ممکن است. این کامپوزیت های قالب  شده را می توان برای کاربردهای سازه ای یا غیرسازه ای و همچنین برای بسته بندی مورد استفاده قرار داد، علاوه بر این می توان آن ها را با مواد دیگر برای تشکیل نوع جدیدی از کامپوزیت ها ترکیب کرد.

7- بسته بندی

برای سالیان زیادی از کیسه های گونی درست شده از جوت به عنوان چتایی برای محصولاتی از قبیل قهوه ، کاکائو ، آجیل ، غلات ، میوه های خشک شده و سبزیجات استفاده شده است. هنوز هم کاربردهای زیادی برای الیاف  بلند جهت گونی دوزی وجود دارد.

8- ترکیبات با مواد دیگر

کامپوزیت های الیاف مبتنی بر خاک یا الیاف شیشه ای می توانند با استفاده از شیشه به عنوان ماده سطحی و یا ترکیبی به عنوان الیاف با الیاف لیگنوسلولوزئیک درست شوند. کامپوزیت هایی از این نوع می توانند نرخ سختی به وزن بالایی داشته باشند. الیاف ساقه ای بلند می توانند به جای الیاف شیشه ای در قالب گیری تزریقی رزین (RIM) یا جهت جایگزینی و یا در ترکیبی با الیاف شیشه  ای در تکنولوژی های قالب گیری انتقالی رزین (RTM) استفاده شوند.
یکی از بزرگترین زمینه های جدید تحقیق در حوزه ارزش افزوده ، ترکیب الیاف طبیعی با ترموپلاستیک ها است. قیمت پلاستیک  طی چند سال گذشته به شدت افزایش پیدا کرده است، اما افزودن پودر یا الیاف طبیعی به پلاستیک باعث کاهش هزینه می شود (و در بعضی از موارد، کارایی را نیز افزایش می دهد). برای صنعت مبتنی بر خاک، این موضوع یک ارزش افزایش یافته را برای مؤلفه های مبتنی بر خاک نشان می دهد.

9- ترموپلاستیک سازی (فرآیند ترموپلاستیک) ماتریکس الیاف

این رویکرد در اغلب موارد اصلاح شیمیایی سلولز ، لیگنین ، و همی  سلولز را جهت تبلور مجدد یا اصلاح سلولز و جهت ترموپلاستیک لیگنین و ماتریکس همی سلولز به منظور قالب گیری کل منبع لیگنو سلولز به غشاها یا کامپوزیت های ترموپلاستیک در نظر می گیرد.

آلیاژهای ترموپلاستیک

در این نوع کامپوزیت ، ترموپلاستیک در روشی که تنها یک فاز پیوسته از مولکول وجود دارد، به لیگنوسلولز متصل می شود.

10- پارچه مخصوص مد

جوت یک الیاف چند منظوره، دوستدار محیط زیست و مقرون به صرفه است. جوت اغلب با پارچه های دیگر مثل پنبه (به نام JUCO) مخلوط می شود که برای پوشاک، لوازم جانبی و لوازم خانگی ایده آل هستند. برای تولید محصولات پیچیده مثل پوشاک مخصوص مد، جوت به ترکیب شدن با الیافی مثل پشم، نایلون، ریون، اکریلیک و یا پلی پروپیلن نیاز دارد. این ترکیبات، الیاف را در لمس پارچه، ظاهر، دوام، انعطاف پذیری و  قابل شستشو بودن تقویت می کنند.

11- کیسه های خرید و صنایع دستی

اکنون از الیاف چند منظوره جوت برای ایجاد محصولات جدید مهیج استفاده می شود که محبوب ترین آنها کیف های دستی ، کیف های خرید ، چمدان ، کیف های پول ، کیف های معمولی و کیف های مد هستند.