Het potentieel van bamboe als een wereldwijd beschikbare bron van vezels voor composiet toepassingen

Bamboe profileert zich als een waardig alternatief voor traag groeiend hardhout. Bamboe groeit namelijk snel, is sterk en is overvloedig aanwezig, maar niet enkel bamboe ‘hout’ is interessant: bamboevezels zijn drie keer stijver dan bamboe zelf, en doordat ze licht zijn, kunnen hun specifieke eigenschappen concurreren met glasvezels. In het verleden was onderzoek op bamboevezels beperkt door het gebrek aan een goede vezelextractiemethode. Voorgaand onderzoek aan de KU Leuven heeft een zuiver mechanische extractie techniek ontwikkeld en toegepast op de belangrijkste bamboesoort van Zuid-Amerika, de Guadua angustifolia Kunth. Dit stelt ons in staat vezels van hoge kwaliteit te extraheren. Deze doctoraatsthesis gaat op zoek naar nieuwe inzichten door de volgende onderzoeksvragen te beantwoorden:

- Welke bamboe vezels zijn geschikt voor composiettoepassingen, en hoe te selecteren?

- Waarom zijn bamboevezels uniek, met het oog op composiet toepassingen?

- Hoe kunnen we het gebruik van de plant optimaliseren voor toepassingen binnen de composieten?

Dit onderzoek toonde aan dat de stijfheid van de technische bamboe vezels van de onderzochte soorten redelijk gelijkaardig is. De sterkte daarentegen, was 16 – 44 % lager voor de soorten die in Europa groeiden. In Europa ondervindt de bamboe eveneens seizoensinvloeden. De hoogste vezelextractie percentages en beste mechanische vezel eigenschappen worden bekomen door bamboe in de herfst of winter te oogsten. Dit is wellicht gelinkt met het vochtgehalte in de plant. Een belangrijk voordeel van bamboevezels is dat ze hun eigenschappen relatief goed behouden in vochtige omgevingen. Het hygroscopisch gedrag van bamboevezel versterkte composieten werd bestudeerd zowel voor statische als cyclische conditionering. Statisch conditioneren toonde aan dat bamboevezel versterkte composieten een hoge Young’s modulus kunnen behouden in vochtige omstandigheden terwijl hun sterkte zelfs toeneemt: de Young’s modulus daalt met slechts 25 % bij 30 °C en 80 % relatieve vochtigheid in vergelijking met de volledig droge toestand (Young’s modulus van de droge vezel ~55 GPa). Ter vergelijking vertonen vlasvezel composieten een daling van maar liefst 55 – 60 % in Young’s modulus bij dezelfde condities. Dit verschillend gedrag kan gelinkt worden aan de chemische samenstelling van de vezel; deze bestaat uit verschillende componenten die elk op een andere manier op vocht reageren. Dit werd bestudeerd door de glastransitie temperatuur van de composieten op te meten. Zo bleek dat vezels met een hoog lignine gehalte (zoals bamboe) geen verandering in glastransitietemperatuur vertoonden wanneer ze aan een vochtige omgeving werden blootgesteld. Lignine, is een 3D polymeer die de structuur samenhoudt en de verweking ten gevolge van water verhindert. Het effect van cyclisch conditioneren werd eveneens bestudeerd en het werd aangetoond dat het schoonmaken van de vezel (van parenchyma) cruciaal is voor het lange termijn gedrag van de composieten. Als conclusie kan men stellen dat het gebruik van bamboevezels zeker overwogen moet worden wanneer men natuurlijke vezel composieten wil ontwerpen die in vochtige omstandigheden moeten functioneren. Hierbij moet men wel aandacht besteden aan de vezelextractie en het schoonmaken van de vezel.