Kuituhampun käyttö muovikomposiittien lujitemateriaalina

Luonnonkuitujen käyttö komposiittien lujitemateriaalina on lisääntynyt viime aikoina niiden ympäristöystävällisyyden sekä taloudellisten tekijöiden vaikutuksesta. Tässä kirjallisuuskatsauksena tehdyssä tutkimuksessa tarkastellaan hamppukuidun mahdollisuuksia toimia muovikomposiittien lujitteena sekä vertaillaan hamppukomposiittien ominaisuuksia keinokuitulujitettuihin komposiitteihin. Tutkimuksessa haetaan vastausta siihen, kuinka rajapinnan adheesiota voidaan parantaa hamppukuidulla lujitetuissa komposiiteissa. Lisäksi tarkastellaan, kuinka kosteuden absorptiota voidaan vähentää. Tutkimuksen alussa esitellään yleisesti materiaalivaihtoehtoja muovikomposiittien osalta. Tämän jälkeen tarkastellaan komposiittien valmistusmenetelmiä. Menetelmien osalta keskitytään putkien ja muiden profiilien valmistukseen, mutta myös muut yleiset menetelmät huomioidaan. Seuraavassa vaiheessa perehdytään tarkemmin hamppukuituun ja tarkastellaan sen koostumusta sekä mekaanisia ominaisuuksia. Tutkimus jatkuu kuidun käsittelymenetelmien tarkastelulla. Menetelmistä selvitetään, kuinka niillä voidaan parantaa rajapinnan adheesiota ja ominaisuuksia komposiiteissa. Lopuksi vertaillaan hamppukomposiittien ominaisuuksia keinokuitulujitettuihin komposiitteihin ja tarkastellaan sovelluskohteita. Tutkimuksessa havaittiin, että kuitujen ja matriisin välisen rajapinnan adheesiolla on huomattava vaikutus komposiitin mekaanisiin ominaisuuksiin ja myös kosteuden imeytymiseen sekä termisiin ominaisuuksiin. Rajapinnan adheesion parantamiseksi voidaan käyttää erilaisia kuidun käsittelymenetelmiä, millä havaittiin merkittäviä parannuksia komposiittien ominaisuuksissa. Fysikaalisissa menetelmissä modifioidaan kuidun pintaa, mikä parantaa kuitujen ja matriisin mekaanista lukkiutumista toisiinsa, kun taas kemiallisissa menetelmissä hyödynnetään kytkentäaineita kuidun ja matriisin välisen adheesion parantamiseksi. Komposiittirakenteen ominaisuuksiin vaikuttaa myös, että käytetäänkö lujittamiseen katkokuituja, jatkuvia kuituja, kuitumattoja vai kuitukankaita. Valitsemalla sopiva matriisimuovi ja käsittelemällä kuidut, voidaan hamppukomposiitille saavuttaa vertailukelpoiset ominaisuudet keinokuitulujitettuihin komposiitteihin nähden. Putkien ja profiilien valmistukseen voidaan käyttää pultruusiota, ekstruusiota sekä kuitukelausta. Hamppukomposiittien käyttö rakenteellisissa kohteissa on tällä hetkellä vielä melko rajoittunutta, joihin syynä ovat muun muassa alhainen iskusitkeys ja murtovenymä. Keinokuitulujitettuihin komposiitteihin verrattuna hamppukuidun alhainen tiheys ja hyvät lujuusominaisuudet ominaispainoa kohden tarjoavat varteenotettavan vaihtoehdon erilaisiin sovelluskohteisiin. Lisäksi hamppu on ympäristöystävällinen materiaalivaihtoehto keinokuituihin nähden. Hamppukomposiitteja käytetään esimerkiksi autojen sisäosissa ja huonekaluissa