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L'uso delle fibre di canapa come rinforzo nei materiali compositi è aumentato negli ultimi anni come risposta alla crescente domanda di materiali biodegradabili, sostenibili e riciclabili.

 

 

 

Le fibre di canapa si trovano nello stelo della pianta che le rende forti e rigide, un requisito primario per il rinforzo dei materiali compositi.

Le proprietà meccaniche delle fibre di canapa sono paragonabili a quelle delle fibre di vetro. Tuttavia il loro più grande svantaggio è la variabilità delle loro proprietà. I compositi fatti di fibre di canapa con matrici termoplastiche, termoindurenti e biodegradabili hanno mostrato buone proprietà meccaniche. Un certo numero di trattamenti superficiali della fibra di canapa, utilizzati per migliorare il legame interfacciale fibra / matrice, hanno portato a notevoli miglioramenti nelle proprietà meccaniche dei compositi.

 

 

L'invenzione dei polimeri all'inizio del XX secolo ha gettato le basi per una rivoluzione dei materiali. Questa rivoluzione ha avuto un difetto intrinseco rispetto all'ambiente a causa della scarsa biodegradabilità di questi materiali.

Lo smaltimento globale annuo di milioni di tonnellate di materie plastiche, in particolare di imballaggi, ha sollevato la richiesta di nuovi mezzi di gestione questo rifiuto non biodegradabile.

Queste problematiche ambientali hanno suscitato notevole interesse nello sviluppo di nuovi materiali compositi basati su risorse biodegradabili: le fibre naturali come alternativa a basso costo e rispettosa dell'ambiente al posto delle fibre sintetiche.

La canapa è la fibra naturale più utilizzata come rinforzo nei materiali compositi ed è una delle fibre più ecologiche e anche la più antica. La Columbia History of the World afferma che le reliquie più antiche dell'industria umana sono pezzi di tessuto di canapa scoperti in tombe risalenti a circa 8.000 a.C.

Le cime fiorite e, in misura minore, le foglie di canapa producono secrezioni resinose contenenti il 9-tetraidrocannabinolo (THC) narcotico per il quale sono famose la marijuana e l'hashish. Poiché la canapa industriale produce meno dello 0,2% di THC, non può essere utilizzata come narcotico.

La canapa è una pianta annuale originaria dell'Asia centrale e viene coltivata da oltre 12.000 anni.

Probabilmente raggiunse l'Europa centrale nell'età del ferro e ci sono prove della sua coltivazione nel Regno Unito (800-1000 d.C.). Ora viene coltivato principalmente nell'UE, nell'Asia centrale, nelle Filippine e in Cina. Secondo l'Organizzazione per l'alimentazione e l'agricoltura (FAO), quasi la metà

l'offerta mondiale di canapa industriale è cresciuta in Cina, mentre la maggior parte del resto viene coltivata in Cile, in Francia, nella Repubblica popolare democratica di Corea e in Spagna.

Nella pianta di canapa, le fibre sono contenute nei tessuti degli steli che aiutano a mantenere la pianta eretta. In tal modo queste fibre conferiscono resistenza e rigidità all'albero. Questa elevata resistenza e rigidità delle fibre di canapa li rende un materiale utile da utilizzare come rinforzo nei materiali compositi.

Negli ultimi anni c'è stato un aumento esponenziale dell'uso della canapa per varie applicazioni. Secondo la FAO, la produzione mondiale di fibra di canapa è passata da 50.000 tonnellate nel 2000 a quasi 90.000 tonnellate nel 2005. La canapa rappresenta attualmente meno dello 0,5% della produzione mondiale totale di fibre naturali.

 

I costituenti principali delle fibre di canapa sono cellulosa, emicellulosa, lignina e pectina. Cellulosa, emicellulosa e lignina sono componenti di base che definiscono le proprietà fisiche delle fibre. La cellulosa è il costituente organico più rigido e più forte nelle fibre. Forse il più grande svantaggio delle fibre di canapa è la variabilità nella loro composizione, come mostrato. Ciò porta inevitabilmente a una variabilità delle loro proprietà fisiche e meccaniche. I diametri e le proprietà delle fibre naturali variano in modo significativo in base a fattori quali origine, età, macerazione e tecniche di separazione, origine geografica, precipitazioni durante la crescita e contenuto dei componenti.

È naturale aspettarsi che questa variabilità di diametro comporta anche una variabilità delle proprietà meccaniche delle fibre.

Oltre alla loro elevata resistenza alla trazione e rigidità, il loro elevato rapporto lunghezza/diametro e la minore densità rendono le fibre di canapa un buon materiale da utilizzare come rinforzo nei materiali compositi. I loro svantaggi, come la maggior parte delle altre fibre naturali, sono le loro superfici non uniformi e non lisce, la variabilità delle proprietà e la bassa resistenza all'assorbimento e al decadimento dell'acqua.

 

 

 

 


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