sifat mekanik dari serat kenaf
dan kenaf / PLA komposit. Makalah ini menjelaskan budidaya kenaf dan aplikasi untuk bahan komposit biodegradable. Bahan komposit biodegradable searah dibuat dari serat kenaf dan resin PLA emulsi tipe. analisis termal dari serat kenaf mengungkapkan bahwa kekuatan tarik serat kenaf menurun ketika disimpan di 180 C selama 60 menit. Oleh karena itu, komposit biodegradable yang dibuat pada suhu molding dari 160 C. Serat searah komposit diperkuat menunjukkan kekuatan tarik dan lentur dari 223 MPa dan 254 MPa, masing-masing. Selain itu, kekuatan tarik dan lentur dan modulus elastisitas dari kenaf komposit yang diperkuat serat meningkat secara linear sampai dengan kandungan serat dari 50%. Biodegradasi dari kenaf / PLA komposit diperiksa selama empat minggu menggunakan mesin sampah-processing. Hasil penelitian menunjukkan bahwa berat komposit menurun 38% setelah empat minggu kompos. 2007 Elsevier Ltd All rights reserved.
Kenaf ditanam di bawah dua kondisi yang berbeda, pada suhu rata-rata 22 C (kondisi A) dan pada suhu rata-rata 30 C (kondisi B). Lokasi geografis dari kondisi A dan B adalah Miyagi Prefecture dan Ehime Prefecture di Jepang, masing-masing. Ketinggian kenaf diukur mingguan. Pengaruh kondisi budidaya pada kekuatan tarik serat kenaf juga diperiksa. Selanjutnya untuk mengetahui pengaruh lokasi serat pada tanaman (dari akar ke ujung) dari kekuatan tarik, kenaf ini dibagi menjadi empat bagian (setiap 500 mm dari tanah) dan sifat tarik dibandingkan.
Kenaf serat bundel dengan diameter 50- 150 lm dan panjang 500 mm yang digunakan. menunjukkan sebuah foto SEM dari bundel serat kenaf. Emulsi tipe PLA (asam poli-laktat) resin (Miyoshi Oil & Fat Co, Ltd .; PL-1000) digunakan sebagai matriks. resin ini berisi partikel halus sekitar 5 lm diameter tersuspensi dalam larutan air dengan kandungan massa sekitar 40%. Sebuah foto dan sifat dasar dari resin ditunjukkan pada Gambar. 1b dan Tabel 1. menunjukkan kertas karton disiapkan untuk mencegah kerusakan serat selama penanganan. Daerah penampang serat dihitung dari nilai rata-rata 10 diameter diukur dengan
menggunakan mikroskop optik. Sebuah serat terpaku ke kertas karton, yang kemudian dengan hati-hati dicengkeram oleh mesin uji, dan dipotong dengan kawat logam dipanaskan tipis sepanjang garis cutting yang ditunjukkan pada Gambar. 2. JIS R 7601 metode diikuti untuk menentukan kekuatan tarik. Uji tarik dilakukan pada tingkat regangan 0,04 per menit. Dalam penelitian ini, sepuluh spesimen dari serat kenaf disusun dan dianalisis. Hasil
dinyatakan sebagai mean dan 95% confidence
selang. Untuk membangun yang terbaik kondisi molding, serat kenaf yang dipanaskan di udara menggunakan tungku pengeringan listrik di 160, 180, dan 200 C selama 15, 30, dan 60 menit, masing-masing.
Metode pencetakan kenaf / PLA komposit
Pertama, prepregs diproduksi dengan menempatkan biodegradable
resin pada permukaan serat kenaf dan pengeringan pada 105 C selama 120 menit dalam oven. Serat yang disimpan di bawah ketegangan selama preforming. Berikutnya, spesimen
sampai 160 C. cetakan logam diadakan di 160 C selama 5 menit dan spesimen yang panas-ditekan pada 10 MPa selama 10 menit. Dimensi spesimen komposit biodegradable adalah 10 mm · 100 mm · 1 mm untuk uji tarik dan 10 mm · 50 mm mm untuk pengujian lentur. Fraksi volume serat kenaf di spesimen bervariasi dari 30% menjadi 70%. Komposit yang dihasilkan adalah searah panjang komposit yang diperkuat serat.
pengujian mekanik dari kenaf / komposit PLA
uji tarik dan uji lentur tiga titik dilakukan dengan mesin uji Instron (Model 4482). tes tarik dilakukan pada tingkat regangan 0,02 per menit dan panjang ukuran 50 mm. tes lentur dilakukan pada kecepatan judul bab dari 1 mm / menit dan panjang rentang 32 mm. Lima spesimen disusun dan dianalisis.
pengujian biodegradable
tes biodegradasi dilakukan dengan menggunakan mesin sampah-pengolahan (Hitachi, Ltd .; BDGV18). operasi percobaan selama beberapa hari mikroorganisme dalam bahan kompos (Hitachi, BG-CX20) diaktifkan, dan kemudian kenaf / PLA komposit ditempatkan dalam pengolahan bahan kompos untuk menyelidiki perilaku biodegradasi komposit. Suhu bahan kompos adalah 80 ± 5 C. Sampel ditempatkan ke dalam kantong jaring nilon untuk mencegah kesulitan dalam memulihkan sampel terdegradasi tersebar di bahan kompos, dan kemudian sampel dimakamkan di bahan kompos. Spesimen dengan kandungan serat 50% digunakan. Evaluasi biodegradabilitas
Pertama, bahan kompos menempel ke permukaan spesimen telah dihapus oleh mencuci di air mengalir. Berikutnya, spesimen dikeringkan pada 50? C selama 24 jam, diikuti dengan analisis biodegradabilitas. biodegradasi yang dinilai dengan pengamatan mikroskopis dan dengan mengukur sifat tarik dan berat sebelum dan sesudah pengujian.
Hilangnya berat sampel kompos dievaluasi menggunakan persamaan berikut:
mana w0 dan w1 adalah bobot sampel sebelum dan sesudah tes pengomposan,
masing-masing. Setelah tes biodegradasi, penampilan sampel untuk pemeriksaan mikroskop elektron.
sifat mekanik dari serat kenaf
3 dan 4 menunjukkan tumbuh suhu dan ketinggian kenaf tumbuh di bawah kondisi A dan kondisi B, masing-masing. Kenaf tumbuh di bawah kondisi A adalah sekitar 2000 mm, sedangkan yang tumbuh di bawah kondisi B adalah sekitar 3650 mm. Hasil ini menunjukkan bahwa perbedaan kondisi pertumbuhan dapat mempengaruhi panjang serat kenaf.
menunjukkan kekuatan tarik dan modulus elastisitas serat kenaf tumbuh di bawah kondisi A dan kondisi B. kekuatan tarik dan modulus elastisitas kenaf tumbuh di bawah kondisi B lebih besar daripada yang tumbuh di bawah kondisi A, menunjukkan bahwa serat kenaf diambil dari batang panjang memiliki lebih besar kekuatan. Ara. 6 menunjukkan kekuatan tarik dinormalisasi dan modulus elastisitas serat kenaf diambil dari empat yang berbeda
garis lurus dalam gambar ini. Serat dari bagian bawah tanaman menunjukkan kecenderungan untuk memiliki nilai terbesar untuk kekuatan tarik. Oleh karena itu, dalam penelitian ini, serat kenaf diambil dari bagian terendah dari tanaman
digunakan untuk membuat kenaf plastik yang diperkuat serat. Untuk membangun kondisi molding yang paling sesuai, sifat mekanik dari serat kenaf dipanaskan diperiksa. Ara. 7 menunjukkan efek dari perlakuan panas pada kekuatan tarik serat kenaf. Kekuatan tarik dari serat kenaf menurun pada 200 C. kekuatan tarik serat kenaf panas dirawat di 180 C selama 30 menit sama dengan yang non-panas-diperlakukan
serat. 160 C, kekuatan tarik serat kenaf perlakuan panas tidak menurun, bahkan dengan waktu pemanasan lebih lama. Berdasarkan hasil ini, suhu pengolahan untuk fabrikasi kenaf
komposit yang diperkuat serat harus disimpan di bawah 160 C · 60 menit atau 180 C · 30 menit untuk mencegah reduksi kekuatan akibat degradasi termal.
Kenaf / PLA komposit menggunakan serat kenaf dari bagian terendah dari tanaman tumbuh di bawah kondisi B yang dibuat pada suhu molding
160 C. Gambar. 8 dan 9 menunjukkan hubungan antara kadar serat dan tarik dan sifat lentur, masing-masing. Tarik dan kekuatan lentur meningkat secara linear dengan kandungan serat hingga 50%. The tarik dan kekuatan lentur yang 223 dan 254 MPa, masing-masing, dalam sampel dengan fraksi serat 70%. Menurut hasil yang diperoleh oleh peneliti lain, kekuatan tarik rami (Oksman et al., 2003), bambu (Lee dan Wang, 2005) dan kenaf (Nishino et al., 2003) yang diperkuat serat PLA komposit ditunjukkan 53, 45 dan 60 MPa, masing-masing. Dengan demikian, kekuatan komposit biodegradable dibuat dalam penelitian ini jauh lebih tinggi daripada yang diperkuat serat PLA komposit alami. Dalam penelitian ini, kondisi molding terbaik didirikan untuk mencegah reduksi kekuatan akibat degradasi termal. Dan fabrikasi dengan emulsi-jenis biodegradable resin berkontribusi penurunan void dan kontak serat dalam komposit. perhitungan teoritis dari kekuatan tarik dalam arah longitudinal dilakukan dengan menggunakan aturan sederhana di mana r adalah kekuatan tarik, V adalah fraksi volume, e adalah ketegangan, dan c, f, dan m mewakili komposit, serat, dan matriks, masing-masing (Hull et al., 1996). Tabel 2 menunjukkan tarik teoritis nilai kekuatan dihitung dari aturan campuran, bersama dengan
nilai-nilai eksperimental. nilai kekuatan eksperimental komposit dengan kandungan serat dari 30% dan 50% adalah sekitar 70% dari kekuatan teoritis; nilai kekuatan eksperimental
komposit dengan kandungan serat 70% adalah sekitar 50%. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6, variasi besar dalam kekuatan serat kenaf dan nilai kekuatan eksperimental yang lebih rendah adalah karena fraktur serat-kekuatan rendah. Selanjutnya, ketika kandungan serat lebih besar dari 70%, beberapa void dan kontak serat yang disebabkan oleh jumlah yang cukup dari resin yang diamati dalam spesimen. Oleh karena itu, kandungan serat yang
digunakan untuk fabrikasi kenaf komposit yang diperkuat serat harus disimpan kurang dari 70%.
Biodegradasi dari kenaf / PLA komposit
Variasi dalam kekuatan tarik dari kenaf / PLA komposit dengan waktu pengomposan
1994). Ara. 11 menunjukkan penurunan berat badan dari kenaf / PLA komposit sebagai fungsi waktu pengomposan. Pada tahap awal, kompos kurang dari dua minggu menghasilkan hasil yang sama dengan yang diperoleh sebelum pengomposan. Namun, penurunan berat badan dari kenaf / PLA komposit meningkat pesat pada kompos selama empat minggu. Berat komposit menurun 38% setelah empat minggu kompos. Hasil ini menunjukkan bahwa degradasi enzimatik dari rantai selulosa serat kenaf menurunkan kekuatan serat. Selain itu, serat dan polimer yang mengalami penurunan polimerisasi terdegradasi ke dalam air dan karbon dioksida. Ara. 12 menunjukkan SEM photomicrographs komposit kenaf / PLA sebelum dan sesudah pembuatan kompos selama empat minggu. Sebelum kompos, resin biodegradable
menutupi permukaan spesimen. Setelah kompos selama empat minggu, resin biodegradable pada permukaan sampel istimewa biodegradasi, mengakibatkan pemaparan bundel serat kenaf. Selanjutnya, kesenjangan antar muka muncul sebagai akibat dari biodegradasi resin dekat antarmuka antara bundel serat dan resin. Hasil dari tes tarik properti, pengamatan mikroskopis, dan berat
pengukuran mengkonfirmasi biodegradasi dari komposit. kesimpulan
Kenaf / PLA komposit biodegradable yang dibuat menggunakan bundel serat kenaf dan emulsiontype biodegradable resin. Hasil sebagai berikut diperoleh berikut:
Fabrikasi kekuatan tinggi kenaf serat-kendali plastik dipaksa membutuhkan serat kenaf yang diperoleh dari bagian tanaman yang paling dekat dengan tanah.
Kekuatan tarik dari serat kenaf panas dirawat di 160 C selama 60 menit tidak menurun. Dengan demikian, 160 C adalah suhu fabrikasi tertinggi yang tidak mempengaruhi kekuatan serat.
komposit biodegradable searah dibuat menggunakan resin PLA emulsi-jenis dan serat kenaf di kandungan serat dari 70% memiliki tarik tinggi dan kekuatan lentur dari 223 MPa dan 254 MPa, masing-masing.
Pengembangan produk rekayasa kinerja tinggi yang terbuat dari sumber daya alam meningkat di seluruh dunia, karena masalah terbarukan dan lingkungan. Di antara berbagai jenis sumber daya alam, tanaman kenaf telah banyak dieksploitasi selama beberapa tahun terakhir. Oleh karena itu, makalah ini menyajikan gambaran dari perkembangan yang dibuat di daerah kenaf diperkuat serat komposit, dalam hal pasar mereka, metode manufaktur, dan properti secara keseluruhan. Beberapa isu kritis dan saran untuk pekerjaan di masa depan dibahas, yang menggarisbawahi peran ilmuwan material dan insinyur manufaktur, untuk masa depan yang cerah ini '' materi 'hijau' baru melalui penambahan nilai untuk meningkatkan penggunaannya. kompresi molding
Kompresi molding adalah salah satu teknik konvensional untuk memproduksi polimer komposit matriks dan diterima secara luas sebagai proses manufaktur, karena kesederhanaan [65,71-73]. Namun, salah satu kendala utama yang perlu ditangani dalam fabrikasi kenaf diperkuat serat komposit adalah distribusi serat tidak merata dalam sistem komposit. Sebagai Zampaloni et al. [71] menunjukkan, serat kenaf sulit untuk secara manual terpisah dan visual membubarkan merata selama manufaktur. Oleh karena itu, penulis telah menetapkan metode fabrikasi yang optimal untuk proses pencetakan, yang merupakan penyaringan berlapis bubuk polypropylene halus dan serat kenaf cincang. Produk akhir, dibuat dengan teknik cetak ini, jauh lebih baik (dalam hal distribusi filler) daripada proses lainnya, seperti (a) mengapit lapisan dengan serat panjang, (b) mengapit lapisan dengan serat cincang, (c) kenaf komposit -polypropylene dibuat dengan pencampuran kering, dan (d) kenaf- komposit polipropilena dibuat oleh beberapa layering serbuk dan serat, seperti dapat diamati pada Gambar. 16. Proses pengayakan baru melibatkan menaburkan bubuk polypropylene sebagai baselayer, menambahkan serat diayak secara individu, percikan lebih polypropylene, sampai semua bahan yang diinginkan digunakan. Sayangnya, masalah terjadi selama penyaringan tahap PP, karena ukuran yang lebih besar dari PP digunakan. Namun, kesulitan ini telah diatasi dengan menggunakan PP halus untuk membuat penyebaran dan memilah lebih mudah. Akhirnya, penulis membuktikan bahwa proses ini cukup efisien untuk mengaktifkan serat distribusi yang lebih baik (lihat Gambar. 16). Di sisi lain, dengan sejumlah kecil modifikasi, orientasi serat dalam sistem komposit juga dapat dimanipulasi dan diubah melalui teknik ini.
Menurut Shibata et al. [74] kenaf komposit diperkuat berorientasi serat dapat diproduksi dengan menggunakan langkah-langkah fabrikasi tambahan yang ditambahkan ke dalam proses pencetakan kompresi. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:
cetakan baja silinder dan tekan membentuk dilakukan pada 160 C, 10 MPa selama 10 menit. Produk akhir dapat dilihat pada Gambar. 18. Tidak-tahan keyakinan sebelumnya, pencetakan kompresi masih tetap relevan dan efisien dalam memproduksi produk akhir berkualitas tinggi, terutama dalam pembuatan kenaf diperkuat serat komposit.
pultrusion
Evolusi proses pembuatan komposit polimer telah memperkenalkan teknik unik dari proses pultrusion. Baru-baru ini, teknologi ini telah dan, mengingat semua bukti yang tersedia, kemungkinan akan tetap menjadi aplikasi yang sangat menarik dan
sektor pertumbuhan seluruh industri komposit polimer. Selain itu, profil pultruded sudah diakui sebagai produk industri highquality, mampu memuaskan berbagai kinerja tinggi dan persyaratan elemen struktur.
kinerja sampel pultruded, seperti yang dialami pada kusen pintu terpasang, di luar ruangan. Sehubungan dengan keuntungan yang ditawarkan oleh teknik pultrusion, fabrikasi komposit yang diperkuat serat alami pertama kali diperkenalkan dan dilaporkan oleh [75]. Baru-baru ini, sekelompok ilmuwan yang ekstensif terlibat dengan teknik pultrusion untuk produksi skala besar serat kenaf diperkuat sampel komposit, seperti dilansir [49,61,68]. Selama serangkaian tes, mereka menemukan bahwa sampel pultruded dilakukan baik dalam hal sifat mekanik dan termal, dibandingkan dengan sampel yang dibuat melalui proses manufaktur biasa.
solusi blending
Tidak seperti persiapan sampel normal, proses blending solusi lebih cocok untuk pembuatan sampel film tipis. Oleh karena itu, telah menjadi proses alternatif yang sering digunakan untuk menghasilkan serat kenaf komposit diperkuat, terutama dalam bentuk film tipis [77-79]. Julkapli et al. [78] terutama diimplementasikan teknik untuk menghasilkan film tipis nanocomposites kitosan kenaf-diisi. proses mereka mulai dengan persiapan solusi chitosan. Dalam hal ini, solusi kitosan dibuat dengan melarutkan serbuk kitosan di 0,1 M asam asetat, pada rasio 1:50. Selanjutnya, debu kenaf telah ditambahkan ke dalam larutan berdasarkan persentase berat kitosan. Masalah aglomerasi muncul dalam campuran, dan dengan demikian, homogenizer ditambahkan dengan kecepatan tinggi pengadukan. Meskipun menyediakan cepat dan efisien pencampuran kenaf dan chitosan, homogenizer juga menghasilkan sejumlah besar gelembung udara. Selama proses pengecoran solusi, solusi kitosan / kenaf debu
tercampur dilemparkan secara merata ke piring kaca. Setelah itu, film kitosan / kenaf itu oven kering semalam pada 60 C, kemudian dinetralisir dengan menggunakan 0,1 solusi M NaOH, dan dikeringkan lebih lanjut pada suhu kamar selama 5 jam. Akhirnya, film disimpan di tempat yang tepat (yaitu, desikator) sampai diperlukan untuk digunakan lebih lanjut. Meskipun teknik memberikan kesan yang sulit dan rewel, entah bagaimana menawarkan banyak keuntungan dibandingkan dengan proses pembuatan film tipis lainnya. Keuntungan adalah: kualitas yang lebih tinggi (keseragaman) Film tipis, bebas dari lubang kecil dan tanda,
dari produk akhir.
kesimpulan
Penelitian tentang serat kenaf diperkuat komposit menghasilkan perhatian meningkat karena sifat yang sangat baik dan pertimbangan ekologi. Sebuah diskusi singkat tentang kenaf diperkuat serat komposit diberikan bersama dengan review, dalam studi sebelumnya. Topik-topik tersebut bertujuan untuk membawa para ilmuwan untuk melihat potensi serat kenaf sebagai media alternatif untuk menggantikan bahan konvensional atau serat sintetis sebagai penguat dalam komposit. teknik pengolahan serat kenaf diperkuat komposit
didokumentasikan dengan baik dan banyak dari sifat utama mereka telah dipelajari. Secara umum, penggunaan serat kenaf diperkuat komposit dapat membantu untuk menghasilkan pekerjaan baik di pedesaan dan perkotaan; selain membantu untuk mengurangi limbah, dan dengan demikian, memberikan kontribusi untuk lingkungan yang sehat. Namun, melihat permintaan masa depan, studi lebih penting yang diperlukan pada proses komersialisasi produk dan manufaktur, terutama untuk produk-produk skala end besar.
Perkembangan untuk masa depan
serat kenaf diperkuat komposit menunjukkan masa depan yang cerah di antara serat alami komposit diperkuat lainnya untuk beberapa alasan tertentu yang disorot dalam pembahasan sebelumnya. Perkembangan yang paling menarik dari serat kenaf diperkuat komposit memanfaatkan ketersediaan dan kesiapan untuk digunakan dengan berbagai proses manufaktur yang belum pernah berhubungan dengan serat alam lainnya sebelum, seperti pultrusion dan berpotensi, filamen. Berdasarkan review singkat ini, aplikasi serat kenaf diperkuat komposit sebagai bahan komposit alternatif, terutama di bangunan dan konstruksi, sangat masuk akal dengan baik biaya ringan dan rendah sebagai kekuatan pendorong
Pengaruh alkalisasi dan serat keselarasan pada sifat mekanik dan termal kenaf dan rami komposit serat kulit pohon: Part 1 - polyester resin matriks
Panjang dan acak rami dan kenaf serat yang digunakan dalam kondisi sebagai-diterima dan alkalized dengan solusi 0,06 M NaOH. Mereka dikombinasikan dengan resin polyester dan panas-ditekan untuk membentuk komposit serat alami. Sifat mekanik komposit diukur untuk melihat pengaruh dari serat keselarasan dan alkalisasi. Kecenderungan umum diamati dimana alkalized dan panjang komposit serat memberi modulus lentur tinggi dan kekuatan lentur dibandingkan dengan komposit yang terbuat dari serat sebagai diterima. Alkalized komposit lama kenaf-poliester dimiliki sifat mekanik unggul alkalized lama komposit rami-poliester. Untuk rami-poliester komposit modulus lentur tinggi dan kekuatan lentur tinggi berhubungan dengan pekerjaan rendah fraktur. mikrograf pemindaian mikroskop elektron dari rami dan kenaf serat diperlakukan menunjukkan tidak adanya kotoran permukaan yang hadir pada serat yang tidak diobati. pengukuran kepadatan jelas pada rami dan kenaf serat tidak menunjukkan perubahan yang signifikan setelah alkalisasi dengan 0,06 M NaOH. puncak endotermik lebar hadir di thermograms analisis termal diferensial untuk semua komposit menunjukkan adanya kelembaban yang mengarah ke sifat mekanik rendah. analisis termal mekanik dinamis dilakukan pada poliester matriks komposit menunjukkan bahwa komposit serat alkalized memiliki nilai E0 yang lebih tinggi sesuai dengan modulus lentur lebih tinggi. Apa korelasi antara perlakuan permukaan serat dan karya fraktur dan d tan komposit kurang jelas.
bahan
The Hemcore Company Limited Uskup Stortford di Inggris disediakan serat rami digunakan dalam pekerjaan ini dan sebuah perusahaan Jepang, Araco Grup disediakan serat kenaf Cina. Serat rami datang dalam bentuk sliver (serat lurus) dan tikar acak (serat pendek) sedangkan serat kenaf datang tangkai panjang (serat lurus) dan bentuk tikar acak (serat pendek). Scott Bader Company Limited, Wollaston, UK memasok resin poliester Crystic 2-406PA. pelet natrium hidroksida kekuatan 98%
disediakan sebagai reagen laboratorium umum. Agen cetakan rilis digunakan, PAT 607 / PCM disediakan oleh Chemical Rilis Company Limited, Harrogate, UK.
2.2. pengobatan Serat
Serat direndam dalam 6% larutan NaOH dalam bak air yang suhunya dipertahankan selama di 192 C selama 48 jam. serat diperlakukan dibilas
tujuh kali dan dibiarkan kering pada suhu kamar sebelum dimasukkan ke dalam oven selama 5 jam pada 110 C. caustic soda pengobatan dipilih karena murah dan efektif.
serat tidak diobati juga dikeringkan dalam oven.
2.3. Kepadatan pengukuran (jelas kepadatan) dari serat
perendaman berat dikenal serat ke dalam pelarut kepadatan rendah dari serat. Benzena dengan kepadatan sekitar 875 kg / m3 digunakan sebagai pelarut.
2.4. metode manufaktur komposit
Komposit dibuat dengan menggunakan cetakan baja stainless
mengukur 240 60 40 mm panjang, lebar dan kedalaman, masing-masing. Seorang agen melepaskan PAT 607 / PCM disemprotkan ke sebuah jaringan laboratorium dan dioleskan secara merata ke permukaan cetakan. Resin dituangkan ke setiap lapisan serat dalam
konfigurasi zig-zag untuk memastikan bahkan pengiriman resin dan prosedur diulang untuk setiap lapisan serat. Lapisan serat dibasahi dalam cetakan kemudian ditempatkan antara platens dipanaskan dengan listrik dari hot press pada 50 C. cetakan dipanaskan selama 25 menit pada tekanan molding dari 6 MPa. Komposit yang pasca-sembuh pada 80 C semalam dalam oven. Tujuannya adalah untuk memaksimalkan fraksi volume serat dalam komposit untuk memaksimalkan sifat mekanik.
2.5. pengukuran
uji lengkung tiga titik dilakukan dengan menggunakan model Instron 1122. Lebar dan ketebalan spesimen diukur dan dicatat. Spesimen memiliki rentang rasio kedalaman 16: 1. Sampel diuji pada kecepatan judul bab dari 1 mm / min. Pengujian dilakukan sesuai dengan ASTM D 790. The modulus lentur dan kekuatan lentur dihitung dari tes ini. tes dampak Charpy dilakukan dengan menggunakan dampak tester Avery Dennison. Lebar dan ketebalan spesimen unnotched diukur dan dicatat. Pengujian dilakukan sesuai dengan ASTM D 256. Karya nilai fraktur dihitung dengan membagi
energi dalam kJ direkam pada tester dengan area cross sectional dari spesimen.
SEM mikrograf dari permukaan serat dirawat dan diobati diambil menggunakan mikroskop elektron scanning Model JEOL 6310. Sebelum SEM evaluasi, sampel dilapisi dengan emas menggunakan plasma sputtering aparat Edwards menggerutu Model coater S150B. analisis termal diferensial digunakan untuk mengevaluasi karakteristik termal sampel serat yang tidak diobati dan dirawat dan semua komposit. Sampel dengan berat antara 5 dan 10 mg
ditempatkan dalam panci kedap udara dan disegel. Sebuah TA Instrumen DSC 2910
dioperasikan dalam mode dinamis dengan skema pemanasan 0-500 C dan laju pemanasan 10 C / menit dalam lingkungan nitrogen dibersihkan pada 25 ml / menit. The thermograms dianalisis
3. Hasil dan Pembahasan
3.1. density jelas dari rami dan kenaf serat
massal (jelas) kepadatan mencakup semua bahan padat dan pori-pori dalam serat. The bulk density selalu kurang dari kepadatan absolut, yang tidak termasuk semua pori-pori dan lumen karena efek daya apung yang disebabkan oleh udara yang terjebak. bulk density yang lebih rendah menunjukkan porositas tinggi seperti pori-pori telah ditemukan untuk mengurangi kepadatan bahan. Kepadatan mutlak paling serat tanaman adalah antara 1400 dan 1500 kg / m3 [10]. density fiber diyakini berkaitan erat dengan sifat mekanik, penyerapan air,
homogenitas dan derajat urutan serat [11].
Dari Tabel 1, baik serat tidak menunjukkan perubahan yang signifikan dalam bulk density setelah alkalisasi. Namun, perubahan positif dalam kepadatan serat diamati untuk kedua diperlakukan kenaf dan rami serat. Sebuah perubahan positif dalam kepadatan serat biasanya menandakan dinding sel densifikasi. Perubahan negatif akan menandakan kerusakan dinding sel yang mengarah ke de-polimerisasi molekul selulosa. Mwaikambo [12], melaporkan perubahan negatif dalam bulk density dari sisal bundel serat pada konsentrasi 6% dari NaOH menyiratkan bahwa soda kaustik mungkin telah terdegradasi dinding utama dengan
menghilangkan komponen larut seperti hemiselulosa. Dia juga melaporkan bahwa konsentrasi yang lebih tinggi dari NaOH cenderung merusak dinding sel dan mengurangi kepadatan massal. Oleh karena itu, hasil yang diperoleh untuk kedua diperlakukan rami dan kenaf serat menunjukkan bahwa 6% pengobatan NaOH tidak menyebabkan kerusakan dinding sel.
kesimpulan
Kesimpulan berikut didasarkan pada temuan yang dilaporkan dalam makalah ini:
• Sebuah perubahan positif kecil kepadatan serat diamati untuk kedua rami dan kenaf serat setelah 6% pengobatan NaOH menunjukkan dinding sel densifikasi.
• Kecenderungan umum diamati pada hasil pengujian mekanik keseluruhan dari komposit dimana lentur modulus tinggi Deth dan kekuatan lentur tinggi (Rmax)
memberikan sesuai kerja rendah fraktur (WOF). Oleh karena itu, Hal ini terlihat dari hasil uji mekanik keseluruhan untuk komposit bahwa kekuatan maksimum dan ketangguhan
maksimum tidak dapat dicapai secara bersamaan dan bahwa komposit harus dirancang sesuai dengan aplikasi dan sifat mekanik yang diinginkan.
• Lebar puncak DSC endotermik hadir di semua thermograms komposit menunjukkan adanya kelembaban. Keberadaan air dalam komposit cenderung untuk mengembangkan plastisitas dalam materi, sehingga mengurangi sifat mekanik.
• DMA menunjukkan bahwa diperlakukan komposit serat memiliki E0 yang lebih tinggi dan lebih rendah tan d menunjukkan kekuatan ikatan antar muka yang lebih besar dan adhesi antara resin matriks dan serat dan sifat dampak rendah dibandingkan dengan komposit serat yang tidak diobati.
Pengaruh serat permukaan-perawatan pada sifat-sifat biokomposit laminasi dari poli (asam laktat) (PLA) dan kenaf serat
serat kenaf diperkuat poliasamlaktat (PLA) komposit laminasi disusun oleh kompresi molding menggunakan metode film susun. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi sifat mekanik dan termal komposit ini sebagai fungsi dari modifikasi serat kenaf dengan menggunakan alkalisasi dan perawatan. Ditemukan bahwa kedua silan-diperlakukan serat (FIBSI) diperkuat komposit dan alkali silan-diperlakukan serat (FIBNA)
diperkuat komposit menawarkan sifat mekanik unggul dibandingkan dengan serat yang tidak diobati (FIB) komposit diperkuat. The alkali diikuti oleh silan-diperlakukan serat (FIBNASI) diperkuat komposit juga meningkat secara signifikan sifat mekanik. Pengaruh suhu terhadap sifat viskoelastik komposit dipelajari dengan analisis mekanik dinamis (DMA). Suhu panas lendutan (HDT) dari PLA dilaminasi komposit secara signifikan lebih tinggi dari resin PLA rapi. Selain itu, morfologi studi dengan mikroskop elektron scanning (SEM) menunjukkan bahwa adhesi yang lebih baik antara serat dan matriks dicapai. Ditemukan bahwa standar resin PLA cocok untuk pembuatan serat kenaf diperkuat biokomposit dilaminasi dengan sifat rekayasa yang berguna.
Eksperimental 2.1. bahan
Poli (asam laktat) (PLA; berat-berat molekul: 220 kDa; jumlah rata-rata berat molekul: 101 kDa) dibeli dari Biomer, Krailling, Jerman (produk nama-Biomer L 9000). serat kenaf dipasok oleh Flaxcraft Inc., Cresskill, New Jersey, Amerika Serikat.
3-aminopropyltriethoxysilane (APS) digunakan sebagai permukaan serat memodifikasi bahan penghubung dan dibeli dari Gelest Inc Morrisville, PA.
2.2. modifikasi permukaan serat
2.2.1. perlakuan alkali
serat kenaf direndam dalam larutan natrium hidroksida (5% b / v) selama 2 jam pada suhu kamar [13]. Kemudian serat dicuci dengan air suling yang mengandung beberapa tetes asam asetat. Selanjutnya, serat dicuci dengan air suling sampai semua NaOH dihilangkan, yaitu sampai air ini tidak lagi menunjukkan alkalinitas apapun. Setelah mencuci, serat disimpan di udara selama 2 hari. Selanjutnya, serat dikeringkan di udara selama 6 jam berikut dengan mengeringkan dalam oven pada 80 C selama 6 jam. Akhirnya, serat dikeringkan dalam oven vakum pada 80 C selama 6 jam.
2.2.2. pengobatan silan
perlakuan alkali dan silan Pertama, serat kenaf diperlakukan dengan larutan natrium
hidroksida seperti yang dijelaskan dalam langkah perawatan alkali. Selanjutnya, serat kenaf diperlakukan oleh APS seperti tersebut dalam langkah silan-pengobatan.
2.3. Komposit pengolahan: fabrikasi komposit laminasi
Untuk memastikan bahwa semua kelembaban diserap dihapus dan untuk mencegah pembentukan kekosongan, serat kenaf dan resin matriks PLA dikeringkan pada 80 C di bawah vakum selama 10 jam sebelum pengolahan. Jenis pelet PLA resin matriks digunakan sebagai diterima dengan baik dan dikonversi menjadi film ketebalan 1 mm dengan cetakan kompresi (Carver Tekan SP-F 6030) menggunakan bingkai foto cetakan (dengan dimensi 250 mm · 200 mm lebar · 1 mm tebal) di 190 C dan tekanan 260 psi, untuk waktu kontak 10 menit. Berikutnya tekanan meningkat menjadi 624 psi pada suhu yang sama untuk selanjutnya 5 menit diikuti dengan pendinginan di bawah tekanan dan akhirnya dihapus ketika suhu mencapai 100 film C. PLA dikumpulkan dan disimpan di laboratorium di bawah kondisi ruangan sebelum digunakan. Komposit yang mengandung persentase berat yang berbeda dari serat yang diproduksi oleh kompresi molding menggunakan prosedur film susun. B lay-up (180 mm · 140 mm lebar) disusun di mana bagian dari serat ditumpuk dengan lapisan film yang PLA di kedua sisi (seperti yang terlihat pada Gambar. 2). Tiga lapisan serat kenaf (18-24 mm panjang) ditempatkan secara bergantian antara empat film PLA dalam array paralel dan seluruh perakitan hati-hati ditempatkan pada pers laboratorium Carver dengan suhu dan tekanan kontrol. Bobot PLA lembar dan serat yang diambil sebelum fabrikasi komposit sehingga untuk menentukan% berat serat dan matriks polimer komposit yang dihasilkan. Selama molding kompresi pada suhu yang ditentukan (190 C), bahan disimpan pada tekanan konstan 700 psi selama 12 menit dan kemudian dipadatkan dengan tekanan 1700 psi selama 5 menit diikuti dengan pendinginan di bawah tekanan. Ketika
temperatur cetakan mencapai 90 C, yang platens dibuka dan komposit telah dihapus dari pers. Sampel komposit (180 mmlong · 140 mmwide · 3 mmthick) dipotong ke bentuk yang
diinginkan (63 mm panjang · 12 mm lebar · 3 mm tebal) untuk evaluasi mekanis dan termo-mekanis.
2.4. Pengujian dan karakterisasi
2.4.1. pengujian mekanik
Sebuah mesin uji mekanik, Inggris Kalibrasi Corp SFM 20, digunakan untuk mengukur sifat lentur, menurut ASTM D790. sistem kontrol dan analisis data preformed menggunakan software Datum. Dalam rangka untuk menentukan kekuatan lentur dan modulus lentur, ukuran sampel pengujian lentur yang digunakan adalah 63 mm · 12 mm · 3 mm. Untuk menentukan kekuatan dampak Izod berlekuk, yang lentur kupon bar sampel dipotong, sehingga sampel 63 mm · 9,3 mm · 3 mm. Takik 2,7 mm dalam dipotong menjadi sampel balok menggunakan TMI kedudukan cutter. Berlekuk dampak pengujian Izod dilakukan pada mesin Pengujian Mesin Inc 43-02-01 Monitor / Dampak sesuai standar ASTM D256. A 5 ft lb pendulum digunakan untuk mempengaruhi sampel.
Modulus penyimpanan, kehilangan modulus, dan faktor kerugian (tan delta) dari spesimen komposit diukur sebagai fungsi suhu (20 C-100 C) menggunakan TA 2980 DMA dilengkapi dengan perlengkapan dual-kantilever membungkuk pada frekuensi 1 Hz dan laju konstan pemanasan 5 C / menit.
2.4.3. Suhu panas defleksi (HDT)
Untuk menentukan HDT, TA 2980 DMA digunakan. Sebuah beban konstan 0,46 MPa
diterapkan di pusat dari 3-point lentur lentur kupon bar sampel menurut standar ASTM D648. Sampel dipanaskan pada tingkat 2 / menit dari suhu kamar sampai 200 C dan defleksi sampel dicatat sebagai fungsi temperatur.
2.4.4. Pemindaian mikroskop elektron (SEM)
Morfologi permukaan dampak fraktur komposit diamati dengan mikroskop elektron (SEM) pada suhu kamar. Sebuah JEOL (model JSM-6300F) SEM dengan pistol emisi lapangan dan mempercepat tegangan 10 kV digunakan untuk mengumpulkan SEM gambar untuk spesimen komposit. Sebuah lapisan emas beberapa nanometer ketebalan dilapisi pada permukaan dampak fraktur. Sampel melihat tegak lurus terhadap permukaan retak.
3. Hasil dan Pembahasan
3.1. sifat lentur komposit
Ara. 3 menunjukkan sifat lentur tidak diobati dan permukaan-diperkuat komposit diperlakukan serat kenaf. Menurut hasil ini, pengenalan serat kenaf tidak diobati secara signifikan meningkatkan lentur modulus dibandingkan dengan matriks PLA rapi. Semua serat kenaf permukaan-diobati juga menunjukkan kecenderungan untuk secara signifikan
meningkatkan modulus lentur dibandingkan dengan rapi PLA. Kekuatan lentur komposit PLA menurun dengan penambahan serat kenaf, meskipun modulus PLA komposit meningkat secara signifikan dengan penambahan serat kenaf permukaan-diobati. Hal ini kemungkinan bahwa adhesi miskin antara serat kenaf dan PLA adalah penyebab kekuatan lentur berkurang. Menurut Agrawal et al. [14], perawatan kimia memiliki efek yang berlangsung pada perilaku mekanik dari serat alami, terutama pada serat kekakuan. Sifat lentur komposit serat kenaf permukaan-diperlakukan menyajikan peningkatan nyata dibandingkan dengan komposit serat yang tidak diobati. Dalam kasus 40% berat kandungan serat kenaf, yang lentur modulus meningkat dari 5,6 GPa untuk FIB menjadi 8,3 GPa untuk FIBNA (peningkatan 48%). Ketika serat kenaf diperlakukan oleh NaOH, kekuatan komposit menjadi lebih tinggi dari versi diobati karena kekuatan intrinsik peningkatan serat dan menunjukkan tren meningkat terus menerus sepanjang seluruh rentang kadar serat diuji. Komposit dengan serat
silan-diperlakukan menunjukkan peningkatan yang lebih tinggi dalam modulus daripada alkali diperlakukan serat. The lentur modulus meningkat dari 5,6 GPa untuk FIB 9,5 GPa untuk FIBSI (peningkatan 69%). Komposit dengan isi FIBNASI dipamerkan terbaik lentur
modulus. Itu juga menemukan bahwa modulus lentur meningkatkan secara signifikan ketika FIBNASI (peningkatan 80%) digunakan dibandingkan dengan versi yang tidak diobati. Sreekala et al. [13] menyarankan bahwa silan-diperlakukan serat selulosa komposit
komposit. nukleasi meningkat menghasilkan kristal kecil yang menghasilkan suatu wilayah interfase transcrystalline, dengan meningkatkan ikatan antara serat dan matriks [13,14]. Kekuatan lentur tinggi PLA membuatnya sulit untuk meningkatkan kekuatan dalam komposit PLA menurut Shibata et al. [15]. Namun, dalam kasus ini, kekuatan lentur meningkat ketika alkali dan serat silan-diperlakukan dibandingkan dengan komposit serat yang tidak diobati. Kekuatan lentur meningkat 34% untuk komposit FIBNA jika dibandingkan dengan komposit FIB, sedangkan kekuatan lentur dari FIBSI dan FIBNASI komposit meningkat 50% dan 65% dibandingkan dengan komposit tidak diobati, masing-masing. Ara. 4 menunjukkan hasil dari tes lentur pada berbagai fraksi volume serat. Ara. 4A menggambarkan peningkatan modulus lentur komposit PLA dengan meningkatnya volume serat fraksi [16]. fraksi volume serat (vf) dihitung menggunakan Persamaan. (1):
Penutup
Penelitian ini menunjukkan bahwa komposit laminasi dengan sifat mekanik dan termo-mekanik yang baik dapat berhasil dikembangkan menggunakan serat kenaf sebagai agen penguat dan PLA sebagai sebuah matriks. Hasil penelitian menunjukkan bahwa agen kopling silan meningkatkan kompatibilitas antara serat kenaf dan resin PLA. Sifat mekanik dan termo-mekanik PLA / komposit kenaf secara signifikan lebih tinggi dibandingkan matriks PLA itu sendiri. Hal ini diyakini disebabkan oleh interaksi antar muka yang lebih baik, sehingga kekakuan lentur tinggi. Permukaan diperlakukan komposit kenaf-PLA memiliki sifat mekanik unggul komposit yang terbuat dari serat sebagai diterima. Penguatan PLA dengan cara serat kenaf diperlakukan secara signifikan meningkatkan kekakuan. Pretreatment silan ditingkatkan sifat mekanik komposit 'dibandingkan dengan komposit yang mengandung kenaf tidak diobati. FIBNASI diperkuat serat komposit memberi sifat lentur tinggi
dibandingkan dengan komposit terbuat dari NaOH- atau serat silan-diobati. Hasil uji HDT jelas menunjukkan bahwa HDT dari serat kenaf diperkuat PLA dilaminasi komposit secara signifikan lebih tinggi daripada HDT dari resin PLA. DMA dilakukan pada matriks PLA komposit menunjukkan bahwa serat komposit diperkuat diperlakukan memiliki nilai penyimpanan modulus tinggi sesuai dengan modulus lentur lebih tinggi. Modulus
penyimpanan FIBNASI komposit terbukti jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sistem lain. diperkuat serat komposit permukaan-diobati memiliki modulus penyimpanan yang lebih tinggi daripada yang diperkuat serat komposit tidak diobati, yang menunjukkan adhesi yang lebih baik antara serat kenaf yang dirawat dan matriks. Hasil adhesi ditingkatkan ini
meningkat modulus suhu tinggi dan suhu pelunakan dari komposit serat yang tidak diobati. DMA ini hasil mengarah pada kesimpulan bahwa peningkatan stabilitas termal diperoleh dengan penambahan silanetreatment. Foto-foto mikroskop elektron scanning permukaan serat dan permukaan fraktur komposit jelas menunjukkan sejauh mana adhesi antarmuka serat-matrix. Dapat disimpulkan bahwa permukaan diperlakukan serat alami dan PLA matriks dapat dibentuk menjadi nilai tambah bahan komposit dilaminasi dengan menggunakan
