BIO-KOMPOSIT SEBAGAI BAHAN ALTERNATIF UNTUK

PETROLEUM BERBASIS KOMPOSIT UNTUK

OTOMOTIF APLIKASI

Lawrence T. Drzal, A. K. Mohanty, M. Misra

Composite Materials and Structures Center

Michigan State University, East Lansing, MI 48824

e-mail: drzal@egr.msu.edu

ABSTRAK

Komposit Alam / Bio-serat (Bio-Komposit) muncul sebagai alternatif untuk komposit

diperkuat serat gelas terutama dalam aplikasi otomotif. Serat alami, yang secara

tradisional digunakan sebagai pengisi untuk termoset, sekarang menjadi salah satu

pertumbuhan tercepat aditif kinerja untuk termoplastik. Keuntungan dari serat alam

selama buatan manusia serat gelas adalah: biaya rendah, kepadatan rendah, kompetitif

sifat mekanik tertentu, konsumsi energi berkurang, sequesterization karbon dioksida, dan

biodegradasi. Serat alami menawarkan kemungkinan untuk negara-negara berkembang

untuk menggunakan sumber daya alam mereka sendiri dalam industri pengolahan

komposit mereka.

Kombinasi bio-serat seperti kenaf, rami, jute, Henequen, serat nanas daun dan Sisal

dengan matriks polimer dari kedua sumber daya non-terbarukan dan terbarukan untuk

menghasilkan material komposit yang kompetitif dengan komposit sintetis memerlukan

perhatian khusus yaitu biofiber-matrix antarmuka dan pengolahan baru. Serat alam

diperkuat polypropylene (PP) komposit telah mencapai daya tarik komersial di industri

otomotif. Jarum teknik meninju serta ekstrusi diikuti oleh molding injeksi untuk serat alami

- komposit PP seperti saat ini diadopsi dalam industri membutuhkan "hijau" teknologi -

teknologi bubuk impregnasi.

Serat alami - PP atau serat alami - komposit poliester tidak cukup ramah lingkungan

karena sumber petro-based maupun non-biodegradable sifat matriks polimer.

Keberlanjutan, ekologi industri, ekoefisiensi dan kimia hijau memaksa industri otomotif

untuk mencari alternatif, bahan yang lebih ramah lingkungan untuk aplikasi interior

otomotif. Menggunakan serat alami dengan polimer (plastik) berbasis sumber daya

terbarukan akan memungkinkan banyak isu lingkungan yang harus dipecahkan. Dengan

memasukkan bio-serat dengan sumber daya terbarukan berbasis biopolymer seperti

plastik selulosa, jagung berbasis plastik, plastik pati dan kedelai berbasis plastik terus

dikembangkan di Michigan State University.

LATAR BELAKANG

Sebuah mobil yang terbuat dari rumput mungkin tidak terdengar kokoh, namun

nabati mobil adalah trend masa depan. Para peneliti di pusat kami di Michigan State

University bekerja dengan pengembangan bahan dari tanaman seperti rami, kenaf,

Jagung dan Rumput jerami untuk mengganti komponen mobil plastik dan berbasis logam.

Mobil sekarang terlihat kuat, menjanjikan dalam komposit serat alam. (1). Serat alami

seperti rami memiliki kekuatan yang lebih tinggi untuk rasio berat dari baja dan juga jauh

lebih murah untuk memproduksi. Komposit serat alam muncul sebagai alternatif yang

realistis untuk komposit diperkuat kaca. Sementara mereka dapat memberikan kinerja

yang sama untuk menurunkan berat badan kendaraan, mereka juga bisa 25-30 persen

lebih kuat untuk berat yang sama. Selain itu, mereka menunjukkan patahan non-getas

menguntungkan pada tabrakan, yang merupakan syarat penting dalam kompartemen

penumpang.

Di Amerika Serikat, 10.000.000-11.000.000 kendaraan putter setiap tahun dan

mencapai akhir masa manfaatnya. Sebuah jaringan penyelamatan dan shredder proses

fasilitas sekitar 96 persen dari mobil-mobil tua, sekitar 25 persen dari kendaraan berat,

termasuk plastik, serat, busa, kaca dan karet, tetap sebagai limbah. Sebuah mobil

sebagian besar terbuat dari dipanaskan, dirawat dan dibentuk bio-fiber hanya akan

dimakamkan di masa pakai baterai, yang akan dikonsumsi secara alami oleh bakteri.

Gambar 2: komponen mesin Exterior dari Natural Fiber - Komposit Polyester

Interior bagian dari serat alami - PP (Gambar 1 - ref.2) dan bagian eksterior dari

serat alami - poliester resin (Gbr.2 - ref.2) sudah digunakan (2). Ford memiliki sejarah

panjang R & D pada bahan baru (3). Gambar 3 menunjukkan Hennery Ford melakukan

tes daya tahan dengan kapak api pada mobil prototipe yang terbuat dari plastik yang

berasal dari kedelai.

Henry Ford mulai bereksperimen dengan komposit sekitar tahun 1940, pada

awalnya menggunakan kedelai dikompresi untuk menghasilkan komponen seperti

komposit plastik. Selama periode yang berbasis kimia minyak bumi yang sangat murah

dan sebagainya kedelai berbasis plastik tidak bisa menemukan penting ekonomis.

Setelah ilmuwan menerima kepentingan untuk menurunkan generasi baru bahan

komposit dari kedelai berbasis plastik. Para peneliti di pusat kami di Michigan State

University sedang mengembangkan kedelai berbasis plastik untuk aplikasi infrastruktur

otomotif dan lainnya. Johnson Controls, Inc, telah memulai produksi (4) dari pintu-trim

panel dari serat alami dan PP.

Motivasi utama menggunakan serat kenaf dan natural/bio- seperti rami untuk

menggantikan serat kaca adalah biaya rendah (Gbr.4), densitas rendah (~ ½ gelas),

diterima sifat kekuatan tertentu, energy recovery ditingkatkan, sequesterization CO2, dan

biodegradabilitas. Perusahaan mobil mencari bahan dengan kemampuan pengurangan

suara serta mengurangi berat kendaraan untuk efisiensi bahan bakar. Diperkirakan

bahwa ~ 75% dari konsumsi energi kendaraan secara langsung berkaitan dengan faktor-

faktor yang berhubungan dengan berat kendaraan, dan mengidentifikasi kebutuhan

kritis untuk menghasilkan kendaraan ringan, hemat biaya dan ringan. Serat alami

memiliki suara yang sangat baik menyerap efisiensi dan lebih tahan pecah dan memiliki

karakteristik manajemen energi yang lebih baik daripada komposit berbasis serat gelas.

Di bagian otomotif, dibandingkan dengan komposit kaca, komposit yang terbuat dari serat

alami mengurangi massa komponen; menurunkan energi yang dibutuhkan untuk

produksi sebesar 80% (5). Dibutuhkan energi 6.500 BTU untuk menghasilkan satu pon

Kenaf sementara dibutuhkan energi hampir 4 kali lebih besar dari (~ 23.500 BTU) untuk

menghasilkan satu pon serat kaca. Untuk mengurangi berat kendaraan, sebuah

pergeseran dari paduan baja terhadap aluminium, plastik dan komposit telah meramalkan

bahwa dalam waktu dekat polimer dan komposit polimer akan terdiri dari ~ 15% dari berat

mobil (6). Tabel 1 (3) menunjukkan bagaimana auto-bagian menyimpan massa dengan

berpindah dari baja untuk diperkuat serat gelas plastik (GFRP).

Penelitian kami telah menunjukkan bahwa komposit serat alami menunjukkan sifat

mekanik sebanding atau bahkan lebih unggul di atas GFRP. Dengan menggantikan kaca

serat alami akan mengurangi massa secara signifikan. Studi pasar Amerika dengan jelas

mengidentifikasi dampak potensi dan peluang untuk komposit serat alam (7). Pada tahun

2000, pasar Amerika Utara untuk komposit serat alam melebihi $ 150 juta dan pada tahun

2005, namun pasar ini diperkirakan akan mencapai hampir $ 1,4 miliar dalam penjualan

karena tingkat proyeksi pertumbuhan 54% per tahun seperti yang ditunjukkan pada

Gambar. 5.

BIO - KOMPOSIT

Sebuah klasifikasi yang luas dari komposit serat alami (Bio-Komposit) diwakili pada Tabel

2. Bio-serat termoplastik yang biodegradable dan tradisional (seperti polypropylene) /

termoset (seperti polyester tak jenuh) menjadi non-biodegradable, bio-komposit datang

dari serat tersebut diperkuat polimer di bawah tipe "Partial biodegradable". Jika resin

matriks / polimer biodegradable, bio-diperkuat serat bio-polimer komposit akan berada di

bawah jenis "Completely biodegradable". Kombinasi dua atau lebih bio-serat sebagai

penguatan dengan matriks polimer hasil "hybrid" bio komposit. Tujuan dari komposit

hybrid adalah manipulasi sifat menghasilkan bio-komposit. Bio-komposit diperkuat bio-

serat dan matriks sistem polimer.

MEMPERKUAT BIO – SERAT

Dalam komposit yang diperkuat serat, serat berfungsi sebagai bala bantuan dengan

memberikan kekuatan dan kekakuan pada struktur komposit. Bio-serat dapat

diklasifikasikan (Tabel 3) dalam tiga kategori yang luas: Straw serat, Non-kayu serat dan

serat kayu. Sejauh aplikasi otomotif prihatin, pada tingkat teknologi sekarang, non-kayu

serat seperti rami, kenaf, rami, dan Sisal telah mencapai sukses komersial dalam

merancang bio-komposit dari polypropylene. Tipe serat lain yakni dari serat rumput

mendapat perhatian dari para ilmuwan sebagai serat penguat untuk aplikasi otomotif.

Semua serat alam diperkuat lingo-selulosa di alam komponen utama menjadi selulosa

dan lignin (Skema 1). Isi selulosa dan lignin bervariasi dari setiap bio-fiber yang lain.

Tergantung pada asal mereka, non-kayu serat alami dapat dikelompokkan ke dalam:

Bast: Kenaf, rami, jute, dan Hemp, Daun: Sisal, Henequen, dan serat daun nanas, Benih:

Cotton, Buah: Kelapa serat atau Coir. Kekuatan tarik non-kayu serat alami yang lebih

rendah E-fiber glass. Kepadatan kaca yang jauh lebih tinggi daripada serat alami,

kekuatan spesifik dari serat alami yang cukup sebanding dengan serat kaca. E-modulus

dan modulus spesifik (8) dari serat alami sebanding atau bahkan lebih unggul di atas E-

kaca serat (Tabel 4).

MATRIX POLYMER

Di antara semua polimer matriks; polypropylene (PP) telah mencapai banyak

kesuksesan komersial di biokomposit untuk aplikasi otomotif. Meskipun resin poliester

tak jenuh dapat digunakan dalam bio-komposit aplikasi komersial, sifat non-daur ulang

dari resin termoset atas PP didaur ulang termoplastik menghambat pentingnya tumbuh.

Bio-komposit yang berasal dari serat alam dan termoplastik tradisional atau termoset

tidak sepenuhnya ramah lingkungan karena resin matriks adalah petro-based dan juga

nonbiodegradable.

Namun biokomposit sekarang menjaga keseimbangan antara ekologi, ekonomi dan

teknologi yang memungkinkan untuk dipertimbangkan untuk aplikasi di otomotif.

Biopolimer yang berasal dari sumber daya terbarukan (Skema 2) yang menarik perhatian

para ilmuwan untuk menggantikan tradisional petro berbasis plastik dalam merancang

lebih ramah lingkungan bio-komposit. Poliasamlaktat (PLA) adalah polimer yang sangat

fleksibel dan baru-baru ini disorot karena berasal dari sumber daya terbarukan seperti

jagung (9). Penggunaan PLA seperti alternatif biaya-efektif untuk komoditas petro

berbasis plastik akan meningkatkan permintaan untuk produk-produk pertanian. Muncul

dengan tipe poliester alifatik polimer dan merupakan polimer dari asam hidroksi-.

Menciptakan produk biodegradable dari bahan limbah merupakan salah satu cara

untuk membuat produk ramah lingkungan. Cara lain adalah membuat produk dari sumber

daya yang berkelanjutan. Selulosa dari pohon dan tanaman kapas diambil sebagai

pengganti bahan baku minyak untuk membuat plastik selulosa (10). Salah satu harus

mengambil polimer alam - selulosa dan kemudian harus bereaksi untuk membuat

biopolimer derivitized.

Ester selulosa dianggap sebagai polimer biodegradable berpotensi berguna. Struktur

ester selulosa termasuk selulosa asetat (CA), selulosa asetat propionat (CAP) dan

selulosa asetat butirat (CAB) terwakili dalam Skema 3. CAB dan CAP sekarang masuk

ke berbagai aplikasi plastik. Misalnya, menangani sikat gigi premium biasanya terbuat

dari CAP, dan pegangan obeng sering dibuat dari CAB. Baru-baru ini plastik selulosik

yang semakin penting dalam bio-komposit formulasi dalam kelompok kami (11).

Pati merupakan salah satu bahan paling biodegradable mahal tersedia di pasar

dunia saat ini. Ini adalah biopolimer serbaguna dengan potensi besar untuk digunakan

dalam non-industri makanan. Pati polimer berbasis dapat dihasilkan dari jagung, gandum

atau kentang. Pati diproduksi di tanaman dan merupakan campuran amilosa linier (poli-

a-1,4-Dglucopyranoside) dan amilopektin cabang (poli-a-1,4-Dglucopyranoside dan-1,6-

D-glucopyranoside). Jumlah amilosa dan amilopektin bervariasi dari sumber. Pati dapat

dibuat termoplastik dengan teknologi yang sangat mirip dengan ekstrusi. Pati dapat

dibuat termoplastik melalui destructurization di hadapan jumlah tertentu peliat (air dan /

atau polialkohol) dalam kondisi ekstrusi tertentu. Tiga fenomena fragmentasi yaitu

granula pati, hidrogen-ikatan pembelahan antara molekul pati menyebabkan hilangnya

kristalinitas, dan depolimerisasi parsial dari polimer pati murni umumnya terjadi selama

konversi pati ke plastik pati melalui memasak ekstrusi. Pati termoplastik saja dapat

diproses sebagai plastik tradisional, namun, kepekaan terhadap kelembaban

membuatnya tidak cocok untuk banyak aplikasi. Pati termoplastik saja terutama

digunakan dalam busa kompos larut, seperti loose-pengisi, loyang diperluas, bagian

bentuk cetakan dan lapisan diperluas, sebagai pengganti polystyrene. Pati termoplastik

saja dapat diproses sebagai plastik tradisional, namun kepekaan terhadap kelembaban

membuatnya tidak cocok untuk banyak aplikasi. Poli (e-kaprolakton), PCL kompatibel

dengan banyak polimer dan dengan demikian digunakan dalam formulasi sebanyak

compatibilizers. Temuan terbaru menunjukkan bahwa PCL dapat memberikan ketahanan

air di pati berbasis formulasi dapat menyebabkan aplikasi masa depan dalam jumlah

besar polimer di daerah ini.

Di AS, kedelai menyediakan lebih dari 60% dari lemak dan minyak yang digunakan

untuk makanan dan sebagian besar protein pakan. Produksi tahunan kedelai pertama

kali tercatat pada tahun 1924 di lima juta gantang sedangkan pada tahun 2000, produksi

tahunan mencapai sekitar 2,8 miliar gantang. Penelitian pada aplikasi kedelai untuk non-

makanan aplikasi di bidang plastik dan komposit sangat aktif sekarang di berbagai

Universitas AS.

Kedelai biasanya mengandung sekitar 20% dari minyak dan 40% dari protein. Protein

kedelai tersedia dalam tiga bentuk yang berbeda sebagai tepung kedelai, kedelai

mengisolasi, dan konsentrat kedelai. Kedua protein dan minyak dari kacang kedelai yang

dikonversi ke plastik / resin melalui inovatif teknologi. Protein kedelai Kimia merupakan

polimer asam amino atau polipeptida sementara minyak kedelai trigliserida. Dengan

memasak ekstrusi dan pencampuran teknologi, kedelai polimer protein yang dikonversi

ke plastik biodegradable sedangkan melalui fictionalization minyak kedelai, resin yang

cocok dalam membuat komposit serat alam juga dilaporkan. Protein kedelai berbasis

biopolimer yang berhasil digunakan sebagai polimer matriks dalam bio-komposit fabrikasi

(12).

DESAIN KEKUATAN UNGGUL KOMPOSIT

Bio-komposit pasar yang berkembang pesat dan sehingga persaingan diperkirakan

antara industri untuk merancang kekuatan yang unggul bio-komposit dari kepentingan

komersial. Dua kelemahan utama saat mengembangkan bio-komposit dari serat kaca

saingan komposit adalah: kelembaban resistensi kecil dan kekuatan impak rendah.

Hasil penelitian terbaru menunjukkan bahwa ada potensi besar dalam meningkatkan dua

sifat. Potensi ini meletakkan baik di pra-pengobatan serat, rekayasa serat atau dalam

meningkatkan kimia sementara mengimpregnasi serat dengan matriks polimer. Kami

mendekatkan tiga sudut pendekatan dalam merancang bio-komposit unggul / diinginkan

Sifat meliputi: Bio-serat pengobatan, Matrix modifikasi dan Pengolahan Novel. Kami

menargetkan "sinergisme" (Skema 3) melalui pendekatan di atas tiga sudut.

Dari hasil penelitian kami, kami menemukan bahwa bast fiber (kenaf, rami dll)

berbasis bio-komposit menunjukkan sifat lentur dan tarik unggul sementara daun serat

(Henequen,

Nanas daun serat atau PALF)) berbasis bio-komposit menunjukkan kekuatan

impak yang sangat tinggi. Lagi melalui pretreatment sesuai bio-serat seperti perlakuan

alkali (AT) dan / atau Pengobatan silan (ST) kita dapat mengurangi penyerapan air yang

dihasilkan bio-komposit. Dengan perpaduan yang cocok permukaan tersebut

diperlakukan bio-serat kami desain kami "Direkayasa Alam / Bio-serat" seperti yang

ditunjukkan secara skematis (Skema 4).

KINERJA DAN FABRIKASI BIO KOMPOSIT

Eco-friendly bio-komposit dari serat tanaman yang berasal dan tanaman yang

diturunkan plastik akan menjadi bahan novel abad ke-21 tidak hanya sebagai solusi

terhadap ancaman lingkungan tumbuh tetapi juga sebagai solusi untuk mengurangi

ketidakpastian pasokan minyak yang diharapkan menurun antara tahun 2010 hingga

2020. Sejak Biokomposit terdiri dari bio-fiber dan plastik dari sumber daya terbarukan

yang dihasilkan bio-komposit diharapkan dapat terurai. Namun plastik yang berasal dari

sumber daya terbarukan mungkin juga non-biodegradable tergantung pada struktur dan

menyembuhkan sifat plastik seperti saat pembuatan bio-komposit. Untuk lebih struktural

dan tahan lama bio-komposit, seperti non-biodegradable plastic resin dari bio-sumber

daya menawarkan pilihan menarik.

Adapun contoh non-biodegradable bio-resin yang cocok, sebagai resin matriks untuk

komposit dimungkinkan melalui fictionalization cocok minyak sayur. Jadi ketika

memodifikasi sistem resin kurang lebih luas, bio-komposit terbuat dari sumber daya

terbarukan biologis dapat dirancang untuk aplikasi yang berbeda untuk menjadi baik

biodegradable atau tidak. Alam / Bio-serat permukaan modifikasi, pengembangan bio

plastik sebagai matriks yang cocok untuk fabrikasi komposit dan teknik pengolahan

semua memainkan peran penting dalam merancang dan rekayasa biokomposit dari

kepentingan komersial.

Dalam komposit matriks polimer, tampaknya ada tingkat optimal dari serat-matriks

adhesi untuk mencapai sifat mekanik terbaik. Kelemahan utama dari alam serat adalah

sifat hidrofilik mereka yang menurunkan kompatibilitasnya dengan matriks polimer relatif

hidrofobik. Modifikasi kimia permukaan serat alam seperti dewaxing, alkali pengobatan,

vinil mencangkok, cyanoethylation, asetilasi, pemutihan, pengobatan peroksida, ukuran

polimer dengan isosianat, pengobatan dengan agen kopling silan dan lainnya telah

mencapai berbagai tingkat keberhasilan dalam meningkatkan serat-matriks adhesi dalam

komposit serat alam (13). Biopolimer yang berasal dari sumber daya terbarukan hanya

pada tahap bayi dan perlu terus dikembangkan. Pati plastik, plastik selulosa, asam

polylactic sudah dikomersialkan sedangkan kedelai berbasis plastik masih dalam tahap

perkembangan. Sumber daya terbarukan berbasis bio-plastik seperti plastik pati

dimaksudkan untuk aplikasi seperti di kemasan, pakai item dll sumber daya terbarukan

berbasis bio-plastik masih memiliki ceruk pasar atas plastik tradisional alasan menjadi

tinggi biaya dan kinerja keterbatasan seperti bio-plastik. Dengan bala bantuan dengan

murah bio-serat Pertambahan Nilai material komposit sedang terus dikembangkan.

Serat alami yang terutama digunakan dalam bentuk bentuk serat cincang atau non-

woven fabric bentuk dalam membuat bio-komposit dari nilai komersial. Kain tenun,

potongan dan benang dari serat bio-meskipun tersedia tetapi biaya / kinerja bentuk dasar

seperti bio-serat saat ini tidak dalam keadaan untuk bersaing dengan kaca serat rekan-

rekan di diperkuat serat pasar plastik. Untuk membuat bagian komposit, jenis berbagai

bala bantuan harus dikombinasikan dengan sistem matriks dengan cara yang sesuai.

Karena teknik pers memenuhi banyak persyaratan pengolahan bio-komposit, itu adalah

prosedur manufaktur yang sering digunakan. Bio-serat dalam bentuk cincang dan plastik

dalam bentuk granul mungkin diekstrusi seragam dalam extruder dengan berikutnya

molding / injection molding kompresi untuk mendapatkan bagian biokomposit. Ketika

matriks termoplastik datang sebagai bubuk atau solusi, yang dituangkan / dicampur

dengan serat seragam, ditetapkan oleh pemanasan atau pengeringan, sehingga

membuat bahan preimpregnated untuk pembuatan komposit dengan menekan. Tangan-

lay-up teknik, Resin transfer Molding (RTM), Reaksi Injection Molding (RIM) adalah teknik

yang digunakan untuk membuat bio-komposit dari serat bio-dan berbasis cairan resin.

Teknik pengolahan sehingga harus dipilih terutama berdasarkan bentuk serat, matriks

jenis diambil selama bio-komposit rekayasa.

Melalui film-susun teknik kami telah mengembangkan bio-komposit dari kain goni

dan film pati plastik. Hasil yang paling penting adalah bahwa kekuatan tarik plastik pati

ditingkatkan dengan lebih dari 150% sebagai akibat dari bala bantuan dengan kain goni

dikelantang di% bio-komposit yang mengandung 50 wt. Dari serat jute (13). Pengaruh

modifikasi permukaan berbagai goni pada kinerja dari serat jute-pati komposit plastik

diwakili dalam Gbr.6. Dikelantang jute-pati komposit plastik menunjukkan kekuatan tarik

setinggi 62 MPa, kuat lentur dari 72 MPa dan kekakuan yang tinggi dengan nilai MOE

sebesar 4,9 GPa. Sifat mekanik unggul dari bio-komposit didasarkan pada peningkatan

serat-matriks adhesi dalam kasus goni dikelantang.

Bio-komposit yang dikembangkan dari selulosa asetat bubuk bio-plastik pada

penguatan dengan serat henequen cincang. Serat Henequen menjadi serat daun keras,

daun serat tersebut berdasarkan bio-komposit menunjukkan perilaku dampak yang

sangat baik. Tidak seperti biopolimer lainnya, plastik selulosa menunjukkan

kompatibilitas yang lebih baik dengan istilah-selulosa biofibers (11). Perlakuan alkali serat

henequen meningkatkan sifat mekanik dari bio-komposit. Perlakuan alkali menyebabkan

fibrilasi serat dan meningkatkan kekasaran permukaan dan dengan demikian

menciptakan reaktif bio-fiber. Peningkatan serat-matriks adhesi seperti serat diobati alkali

divisualisasikan dari gambar ESEM permukaan retak tarik bio-komposit (Gbr.7). Serat

alami diperkuat komposit plastik selulosa menunjukkan sifat unggul atas komposit serat

polypropylene alami diperkuat. Melalui pengolahan terus-menerus disebut sebagai Bio-

komposit pengolahan Stampable (BCSS) Lembar kami menargetkan untuk memproduksi

volume tinggi bio-komposit untuk industry aplikasi terutama dalam merancang ramah

lingkungan biokomposit hijau untuk aplikasi otomotif. Dengan filmstacking teknik serta

pengolahan ekstrusi kita merancang berkelanjutan bio-komposit dari serat alam dan

polimer PLA. The "rekayasa bio-fiber" Konsep ini berhasil dilaksanakan di memanipulasi

sifat lentur dan dampak dari PLA berbasis biokomposit yang dihasilkan (12). Dengan

pencampuran reaktif protein kedelai, plasticizer dan kandungan rendah komersial bio-

polimer, kami sedang mengembangkan baru berbasis kedelai bio-plastik. Kedelai

berbasis bio-plastik pada bala bantuan dengan bio-serat hasil di ecofriendly bio-komposit.

Injeksi dibentuk kedelai berbasis komposit menunjukkan sifat mekanik unggul atas rekan-

rekan kompresi dibentuk (12) yang ditemukan dari penyelidikan baru-baru kami.

Proses pengembangan baru untuk bio-komposit fabrikasi untuk aplikasi komersial

adalah tantangan nyata dari penelitian di tingkat teknologi saat ini sejauh dikembangkan

untuk bio-komposit.

Sebagian besar bekerja pada serat alami - komposit termoplastik didasarkan pada

mencair pencampuran dalam mixer kinetik diikuti dengan injeksi / pencetakan kompresi.

Kondisi pengolahan seperti mengurangi sifat fisik dan mekanik diinginkan karena

kerusakan serat alam akibat geser tinggi. Sifat fisik dan mekanik yang sangat baik dari

bio-serat akan tersedia hanya ketika metode pengolahan mengurangi atau

menghilangkan serat kerusakan semaksimal mungkin. Sebuah metode alternatif

pengolahan adalah penerapan teknologi bubuk impregnasi. Pengolahan bubuk kering

adalah teknologi yaitu: i) ramah lingkungan, karena tidak ada pelarut organik yang

digunakan demikian isi (VOC organik volatil) bebas teknologi, ii) biaya rendah, iii) bebas

dari paparan gunting tinggi untuk serat alami.

Salah satu pendekatan baru kami dalam membuat Bio-Komposit adalah melalui

proses, yang menyerukan sebagai Bio-Komposit Proses Lembar Stampable (BCSS).

Powder impregnasi teknologi dan keselarasan listrik biofibers ditargetkan dalam

merancang biokomposit kekuatan yang unggul. Proses BCSS terdiri dari:

The pembauran berbagai kombinasi cincang alami serat (permukaan serta baku

dimodifikasi) dengan bubuk polimer;

Penerapan medan listrik untuk menyelaraskan serat alami;

Konsolidasi parsial melalui sintering polimer bubuk untuk menjembatani dan tahan

serat di tempat, dan

Akhirnya memproduksi biofiber-polimer komposit baik dalam lembaran tipis atau tebal

cocok untuk selanjutnya membentuk dan konsolidasi dengan lowpressure molding.

KESIMPULAN

Setelah dekade teknologi tinggi perkembangan dari serat buatan seperti aramid, karbon

dan kaca itu luar biasa bahwa serat alami telah mendapatkan minat baru, terutama

sebagai pengganti serat gelas dalam industri otomotif. Peraturan lingkungan baru dan

kepedulian sosial telah memicu mencari produk baru dan proses yang kompatibel

terhadap lingkungan. Penggabungan bio-sumber daya untuk bahan komposit dapat

mengurangi ketergantungan lebih lanjut dari cadangan minyak bumi. Keterbatasan

utama dari biopolimer hadir adalah biaya tinggi. Sumber daya terbarukan Lagi berbasis

bio-plastik saat ini sedang dikembangkan dan perlu diteliti lebih untuk mengatasi

keterbatasan kinerja. Bio-komposit dapat melengkapi dan akhirnya menggantikan bahan

komposit berbasis minyak bumi dalam beberapa aplikasi sehingga menawarkan baru

pertanian, lingkungan, manufaktur dan manfaat konsumen. Keuntungan utama

menggunakan bahan terbarukan adalah bahwa keseimbangan CO2 global disimpan

pada tingkat yang stabil. Isu-isu penting yang terkait dengan bio-serat perlakuan

permukaan untuk membuatnya lebih reaktif, bio-plastik modifikasi untuk membuat

matriks yang cocok untuk aplikasi komposit, dan teknik pengolahan tergantung pada jenis

bentuk serat (cincang, kain non-woven/woven, benang, sepotong dll) perlu dipecahkan

untuk merancang bio-komposit dari kepentingan komersial. Bio-komposit sekarang

muncul sebagai alternatif realistis untuk komposit kaca diperkuat. Bio-komposit yang

berasal dari sumber daya terbarukan, biaya bahan dapat secara nyata dikurangi dengan

mereka yang skala besar penggunaan. Kemajuan terbaru dalam rekayasa genetika,

pengembangan serat alam dan ilmu komposit menawarkan kesempatan yang signifikan

untuk bahan nilai tambah baik dari sumber daya terbarukan dengan dukungan

ditingkatkan dari keberlanjutan global. Dengan demikian motivasi utama untuk

mengembangkan bio-komposit telah dan masih adalah untuk menciptakan generasi baru

dari plastik yang diperkuat serat dengan serat kaca yang diperkuat - penggunaan sifat

seperti atau bahkan lebih unggul yang ramah lingkungan kompatibel dalam hal produksi,

dan penghapusan. Serat alami yang biodegradable namun terbarukan berbasis sumber

daya bio-plastik dapat dirancang untuk menjadi baik biodegradable atau tidak sesuai

dengan spesifik tuntutan aplikasi tertentu. Bahan baku yang diambil dari sumber daya

terbarukan, bio-komposit cenderung untuk mengintegrasikan ke dalam siklus alami.

Kesadaran lingkungan umum dan peraturan baru dan peraturan akan berkontribusi

terhadap peningkatan pekerjaan untuk lebih ramah lingkungan konsep dalam industri

otomotif.

REFERENSI

1) P. Mapleston, “Auto makers see strong promise in natural fiber reinforcements”, Modern Plastics, April 1999, p.73-74.

2) “Grown to Fit the Part”, DaimlerChrysler High Tech. Report 1999, p. 82-85. 3) William F. Powers, “Automotive Materials in the 21st Century”, Adv. Mater. Process,

May 2000, p. 38-41. 4) “Green Door-Trim Panels Use PP and Natural Fibers” Plastic Technology, November

2000, p. 27. 5) J. L. Broge, “Natural fibers in automotive components”, Automotive Engineering

Internationals, October 2000, p. 120.

6) R. Stauber, Proc. Kuntststoffe im Automobilbau, Mannheim/1999, VDI-Verlag, Dusseldorf, 1999.

7) Carl Eckert (Kline & Co, NJ); “Opportunities of Natural Fibers in Plastic Composites”, 3rd International Ag Fiber Technology Showcase”, October 4-6, 2000, Memphis, TN, USA.

8) W. D. Brouwer, “Natural Fiber Composites: Where Flax Compete with Glass?”, SAMPE Journal; 36(6), 18-23 (2000).

9) A. K. Mohanty, M. Misra, G. Hinrichsen, “Biofibers, biodegradable polymers and biocomposites: An overview”, Macromol. Mater. Eng; 276/277, 1-24 (2000).

10) S. L. Wilkinson, “Nature’s Pantry is open for business”, Chem. & Eng. News, p. 61- 62, January 2001.

11) D. Hokens, A. K. Mohanty, M. Misra, L. T. Drzal, Polymer Preprint, Polym. Chem. ACSChicago, Fall 2001.

12) A. K. Mohanty, L. T. Drzal, D. Hokens, M. Misra, Polymer Preprint – PMSC; ACS-Chicago, Vol.85, p.594, 2001.

13) A. K. Mohanty, M. Misra, L. T. Drzal, “Surface modifications of natural fibers and performance of resulting bio-composites – An overview”, Composite Interf. Accepted January 2001.