A REVIEW ON sisal FIBER REINFORCED POLYMER COMPOSITES

Kuruvilla Joseph1 , Romildo Dias Toledo Filho2 , Beena James3 ,

Sabu Thomas4 & Laura Hecker de Carvalho5

ABSTRAK

Permintaan global untuk kayu sebagai bahan bangunan terus

berkembang , sementara ketersediaan sumber daya alam ini berkurang

. Situasi ini telah menyebabkan pengembangan bahan alternatif .

Dari berbagai bahan sintetis yang telah dieksplorasi dan

menganjurkan , komposit polimer mengklaim partisipasi besar

sebagai bahan bangunan . Telah ada minat dalam memanfaatkan serat

alam sebagai penguat dalam komposit polimer untuk membuat bahan

bangunan murah dalam beberapa tahun terakhir . Serat alami adalah

bahan penguat prospektif dan penggunaannya sampai sekarang telah

lebih tradisional daripada teknis . Mereka telah lama melayani

berbagai tujuan berguna tetapi penerapan teknologi material untuk

pemanfaatan serat alam sebagai penguat dalam matriks polimer

terjadi dalam beberapa tahun relatif baru. Faktor-faktor terkait

ekonomi dan lainnya di banyak negara berkembang di mana serat

alami yang melimpah , permintaan bahwa para ilmuwan dan insinyur

menerapkan teknologi yang tepat untuk memanfaatkan serat alam

secara efektif dan ekonomis mungkin untuk menghasilkan serat

berkualitas baik diperkuat komposit polimer untuk perumahan dan

kebutuhan lainnya . Di antara berbagai serat alam , sisal adalah

kepentingan tertentu dalam komposit yang memiliki kekuatan dampak

tinggi selain memiliki tarik moderat dan sifat lentur dibandingkan

dengan serat lignoselulosa lainnya . Survei tulisan ini karya

penelitian yang dipublikasikan di bidang serat sisal diperkuat

komposit polimer dengan referensi khusus untuk struktur dan sifat

serat sisal , teknik pengolahan , dan sifat fisik dan mekanik dari

komposit .

Kata kunci : serat sisal , polimer , komposit , struktur, sifat

PENDAHULUAN

Dalam kehidupan sehari-hari kita kayu memainkan peran penting .

Namun sumber kayu semakin habis terus menerus sementara permintaan

untuk bahan yang semakin meningkat . Menurut literatur , pada awal

abad berikutnya kayu akan langka bagi seluruh dunia ( Singh ,

1982) . Situasi ini telah menyebabkan pengembangan bahan

alternatif . Di antara berbagai bahan sintetis yang telah

dieksplorasi dan menganjurkan , plastik mengklaim bagian utama

sebagai pengganti kayu . Plastik digunakan untuk hampir segala

sesuatu dari barang keperluan sehari-hari untuk komponen struktur

teknik yang rumit dan aplikasi industri berat ( Rai & Jai Singh ,

1986) . Plastik menemukan aplikasi luas dalam bangunan sebagai

bahan lantai karena mereka tahan terhadap abrasi , memiliki

konduktivitas panas rendah dan penyerapan air rendah , kekerasan

dan kekuatan yang cukup . Mereka gagal membengkak ketika

dibasahi , mudah mengambil pernis dan cat . Item hardware seperti

pintu dan jendela frame, tangki air pembilasan , tangki

penyimpanan air overhead dan alat kelengkapan air yang tersedia

secara komersial dan menemukan penerimaan dalam industri

bangunan . Plastik yang digunakan untuk memproduksi berbagai

barang saniter , yang meliputi wastafel , bathtub , wastafel,

shower kabin , rak cuci dan lain-lain . Pipa plastik yang banyak

digunakan dalam instalasi berbagai keperluan industri , pasokan

air dll

Namun, selama dekade terakhir , studi komposit plastik yang diisi

telah disimulasikan minat besar dalam memenuhi kekurangan masa

depan bahan plastik ( Lightsey , 1983) . Bahkan , serat sintetis

seperti nilon , rayon , aramid , kaca , poliester dan karbon

banyak digunakan untuk penguatan plastik ( Erich et al , 1984; .

Lawrence et al , 1995. ) . Namun demikian , bahan ini mahal dan

sumber daya tak terbarukan . Karena ketidakpastian yang berlaku

dalam penyediaan dan harga produk berbasis minyak bumi , setiap

ada kebutuhan untuk menggunakan alternatif alami . Di banyak

bagian dunia , selain keperluan pertanian , bagian yang berbeda

dari tanaman dan buah-buahan banyak tanaman telah ditemukan untuk

menjadi sumber bahan baku yang layak untuk tujuan industri . Dalam

beberapa tahun terakhir , komposit polimer yang mengandung serat

nabati telah menerima banyak perhatian baik dalam literatur dan

dalam industri . Kepentingan dalam serat alami diperkuat komposit

polimer berkembang pesat karena kinerja yang tinggi dalam sifat

mekanik , pengolahan keuntungan yang signifikan , biaya rendah dan

kepadatan rendah ( Satyanarayana et al . , 1990a , b ) . Serat

alami adalah sumber daya terbarukan di banyak negara berkembang di

dunia , mereka lebih murah , tidak menimbulkan bahaya kesehatan

dan , akhirnya , memberikan solusi untuk pencemaran lingkungan

dengan menemukan penggunaan baru untuk bahan limbah . Selain itu ,

serat alami komposit polimer diperkuat membentuk kelas baru bahan

yang tampaknya memiliki potensi yang baik di masa depan sebagai

pengganti kayu langka dan bahan kayu yang berbasis di aplikasi

struktural .

Serat yang diperoleh dari berbagai bagian tanaman yang dikenal

sebagai serat nabati . Serat ini diklasifikasikan menjadi tiga

kategori tergantung pada bagian tanaman dari mana mereka

diekstraksi .

1 . Bast atau serat Stem ( jute , mesta , pisang dll )

2 . Serat daun ( sisal , nanas , sekrup pinus dll )

3 . Serat buah ( kapas , sabut, kelapa sawit dan lain-lain )

Banyak dari serat tanaman seperti sabut, sisal , rami , pisang ,

lontar , nanas , Talipot , rami , dll menemukan aplikasi sebagai

sumber daya untuk bahan industri ( Satyanarayana et al , 1990b ; .

Thomas & Udo , 1997; Rowell et al . , 1997) . Tabel 1 menyajikan

sifat dari beberapa serat tanaman . Sifat serat tanaman terutama

tergantung pada sifat dari pabrik , tempat di mana ia tumbuh ,

umur tanaman , dan metode ekstraksi yang digunakan . Misalnya,

sabut adalah serat multiseluler keras dan tangguh dengan bagian

tengah yang disebut " kekosongan " . Sisal adalah serat daun

penting dan sangat kuat .

Serat daun nanas yang lembut dan memiliki kandungan selulosa

tinggi . Serat kelapa sawit keras dan tangguh , dan menunjukkan

kesamaan dengan serat sabut dalam struktur selular . Unit dasar

dari sebuah makromolekul selulosa adalah anhydro - d - glukosa ,

yang berisi tiga alkohol hidroksil ( OH - ) ( Bledzki et al . ,

1996) . Hidroksil ini membentuk ikatan hidrogen dalam makromolekul

itu sendiri ( intramolekuler ) dan antara makromolekul selulosa

lainnya ( antarmolekul ) serta dengan kelompok ydroxyl dari

udara . Oleh karena itu , semua serat tanaman bersifat

hidrofilik , kadar air mereka mencapai 8-13 % . Selain selulosa ,

serat tanaman mengandung zat alami yang berbeda . Yang paling

penting dari mereka adalah lignin . Sel-sel yang berbeda dari

serat tanaman keras terikat bersama oleh lignin , bertindak

sebagai bahan penyemenan . Isi lignin dari serat tanaman

mempengaruhi struktur , sifat dan morfologi . Karakteristik

penting dari serat nabati adalah gelar mereka polimerisasi

( DP ) . Molekul-molekul selulosa masing-masing serat berbeda

dalam DP mereka dan akibatnya , serat merupakan campuran kompleks

polimer homolog ( C6H10O5 ) n . Serat kulit pohon umumnya

menunjukkan DP tertinggi di antara semua serat tanaman ( ~

10.000 ) . menurut tradisi serat ini telah digunakan untuk membuat

twines , tali , kabel , sebagai bahan kemasan dalam karung dan tas

goni , seperti karpet - backing dan lebih baru-baru ini , sebagai

bahan geotextile .

Serat nabati dapat dianggap sebagai komposit alami terutama

terdiri dari fibril selulosa tertanam dalam matriks lignin .

Fibril selulosa ini sejajar sepanjang serat , terlepas dari asal-

usulnya , yaitu apakah itu diekstrak dari batang , daun atau

buah . Tampaknya keselarasan tersebut membuat tarik maksimum dan

kekuatan lentur , selain memberikan kekakuan dalam arah serat

seperti yang diamati dalam kasus bambu . Selanjutnya, serat

tersebut menunjukkan ketahanan listrik tinggi selain menjadi

termal dan akustik isolasi . Oleh karena itu dapat diharapkan

bahwa ketika serat-serat ini digabungkan dalam modulus matriks

polimer yang rendah , mereka akan menghasilkan bahan dengan sifat

yang lebih baik cocok untuk berbagai aplikasi . Karena serat

nabati yang kuat , ringan , berlimpah , non - abrasif , tidak

berbahaya dan murah , mereka dapat berfungsi sebagai agen yang

sangat baik untuk memperkuat plastik . Beberapa produk selulosa

dan limbah seperti tepung tempurung , tepung kayu dan pulp telah

digunakan sebagai pengisi dalam polimer , terutama untuk mencapai

penghematan biaya dan juga untuk memberikan beberapa sifat yang

diinginkan seperti penurunan susut setelah molding , meningkatkan

modulus elastis dan ketahanan mulur ( Lightsey , 1983 ; Prasad et

al , 1983; . Kokta , 1988; Maldas & Kokta , 1991) . Komposit

polimer - kapas dilaporkan menjadi plastik yang diperkuat serat

pertama digunakan oleh militer untuk pesawat radar ( Piggot ,

1980; Lubin , 1982) . Namun, selama dekade terakhir , pengisi

selulosa yang bersifat fibrosa telah menarik lebih besar karena

mereka akan memberikan komposit dengan sifat mekanik ditingkatkan

dibandingkan dengan yang mengandung pengisi non - berserat

( Paramasivam & Abdulkalam , 1974; . Joseph et al , 1993a , b ,

Carvalho , 1997; . Pavithran et al , 1987, 1988 ) . Serat nabati

dimiliki kekuatan tertentu cukup tinggi dan kekakuan dan dapat

digunakan sebagai bahan penguat dalam matriks resin polimer untuk

membuat bahan komposit struktural berguna . Serat lignoselulosa

seperti rami , sisal , sabut, dan nanas telah digunakan sebagai

bala bantuan dalam matriks polimer . Di antara serat ini , sisal

adalah kepentingan tertentu dalam komposit yang memiliki kekuatan

dampak tinggi selain memiliki tarik moderat dan sifat lentur

dibandingkan dengan serat lignoselulosa lain ( Pavithran et al . ,

1987) . Namun, sejumlah besar sumber daya terbarukan ini sedang

kurang dimanfaatkan . Serat sisal terutama digunakan untuk

pembuatan tali untuk digunakan dalam industri kelautan dan

pertanian , untuk membuat twines , tali , padding, pembuatan tikar

, jaring ikan , artikel mewah seperti tas , hiasan dinding , meja

tikar dll Penggunaan serat sisal sebagai serat tekstil oleh

manusia mulai dengan pekerjaan Weindling selama empat puluhan

( Weindling , 1947) . Seiring dengan kajian terhadap aspek

agronomi dan industri , penyelidikan menyeluruh dan mendasar pada

serat sisal dilakukan oleh Wilson ( 1971) . Dia juga memperhatikan

kemungkinan kimia memodifikasi serat dan mengajukan argumen untuk

menolak ide karena sacrifies yang harus diperbolehkan untuk

kerugian dalam kekuatan sebagai akibat dari perawatan kimia .

Selama beberapa dekade terakhir , beberapa penelitian telah

dilaporkan pada penggunaan serat sisal sebagai bala bantuan dalam

matriks polimer ( Barkakaty , 1976; Bisanda & Ansell , 1991; .

Joseph et al , 1992, 1993ab , 1994; . Mattoso et al , 1997) . Oleh

karena itu , survei rinci dan sistematis telah dilakukan pada

penggunaan serat sisal sebagai penguat dalam komposit polimer .

STRUKTUR DAN SIFAT SERAT SISAL

Serat sisal diperoleh dari daun tanaman Agave sisalana , yang

berasal dari Meksiko dan sekarang terutama dibudidayakan di Afrika

Timur , Brazil , Haiti , India dan Indonesia ( Nilsson , 1975;

Mattoso et al , 1997. ) . Hal ini dikelompokkan di bawah judul

luas dari " serat keras" di antaranya sisal ditempatkan kedua

manila dalam daya tahan dan kekuatan ( Weindling , 1947) . Nama "

sisal " berasal dari sebuah kota pelabuhan di Semenanjung , Maya ,

Meksiko ( Nilsson , 1975) . Ini berarti air dingin . Tanaman agave

ditanam oleh orang Indian Maya sebelum kedatangan orang Eropa .

Mereka menyiapkan serat dengan tangan dan digunakan untuk tali ,

karpet dan pakaian . Beberapa pakaian yang disebut " nequen " ,

dan ini adalah di mana nama sekarang dari agave Meksiko , henequen

, mungkin berasal . Ini adalah salah satu serat keras yang paling

banyak dibudidayakan di dunia dan menyumbang setengah total

produksi serat tekstil ( Lock , 1962; Wilson , 1971) . Alasan

untuk ini adalah karena kemudahan budidaya tanaman sisal , yang

telah memperbaharui pendek kali , dan cukup mudah tumbuh di semua

jenis lingkungan . Sebuah pabrik sisal yang baik menghasilkan

sekitar 200 daun dengan daun masing-masing memiliki komposisi

massa dari 4 % serat , 0,75 % kutikula , 8 % bahan kering lainnya

dan 87,25 % kelembaban . Jadi daun yang normal dengan berat

sekitar 600g menghasilkan sekitar 3 % berat serat dengan masing-

masing daun yang mengandung sekitar 1000 serat ( Kallapur ,

1962) . Serat diekstrak dari daun baik dengan retting , dengan

cara dikorek atau dengan retting diikuti oleh gesekan atau dengan

cara mekanis menggunakan decorticators ( KVIC , 1980) . Diameter

serat bervariasi from100mm ke 300mm ( Mukherjee & Satyanarayana ,

1984) .

Struktur dan sifat serat sisal telah diselidiki oleh beberapa

peneliti ( Barkakaty , 1976; McLaughlin , 1980; . Kulkarni et al ,

1981; Gram , 1983; Mukherjee & Satyanarayana , 1984; . Mattoso et

al , 1997) . Pemahaman seperti hubungan struktur - properti tidak

hanya akan membantu membuka jalan baru untuk serat ini , tetapi

juga menekankan pentingnya bahan pertanian ini , yang membentuk

salah satu sumber daya terbarukan banyak tersedia di dunia.

Karakteristik dari serat sisal tergantung pada sifat-sifat

konstituen individu, struktur urat saraf dan matriks lamellae .

Serat terdiri dari banyak sel serat fusiform memanjang yang

meruncing kearah setiap akhir . Sel-sel serat dihubungkan bersama

melalui lamellae tengah , yang terdiri dari hemiselulosa , lignin

dan pektin . Menurut Gram ( 1983) , serat sisal di penampang

dibangun sekitar 100 sel serat . Kulkarni et al . ( 1981)

menyatakan bahwa jumlah sel dalam penampang serat kelapa berkisar

260-584 tergantung pada diameter serat .

Angka 1 dan 2 menunjukkan gambar kembali tersebar dan scanning

mikrograf elektron dari mikro sisal masing-masing . Seperti dapat

dilihat , penampang serat sisal bukanlah melingkar atau cukup

seragam dalam dimensi . Lumen bervariasi dalam ukuran tetapi

biasanya didefinisikan dengan baik . Bentuk longitudinal sekitar

silinder . Secara fisik , setiap sel serat dibuat dari empat

bagian utama, yaitu dinding primer, tebal dinding sekunder ,

tersier dan dinding lumen . Gambar 3 menunjukkan sketsa skematis

dari sel serat . Dinding sel terdiri dari beberapa lapisan

struktur urat saraf yang terdiri dari fibrillae . dalam dinding

primer, fibrillae memiliki struktur reticulated . dalam dinding

sekunder bagian luar ( S1 ) , yang terletak di dalam primary

dinding , para fibrillae diatur dalam spiral dengan sudut spiral

40o ( untuk serat sisal ) sehubungan dengan sumbu longitudinal

dari sel . The fibrillae di dinding sekunder bagian dalam ( S2 )

dari serat sisal memiliki kemiringan tajam , 18 sampai 25o . The

tipis , terdalam , tersier dinding memiliki struktur urat saraf

paralel dan membungkus lumen .

Fibrillae The yang , pada gilirannya , dibangun dari mikro -

fibrillae dengan ketebalan sekitar 20 nm . Microfibrillae The

terdiri dari rantai molekul selulosa dengan ketebalan 0,7 nm dan

panjang beberapa mm ( Gram , 1983) .

Gambar 1 . Image Kembali tersebar dari penampang sisal fiber

tertanam dalam matriks semen ( Toledo Filho , 1997)

 Gambar 2 . Mikrograf elektron scanning ( SEM ) dari dari sisal

serat ( Toledo Filho , 1997)

 Gambar 3 . Sketsa Skema sel serat sisal dengan perkiraan dimensi

( Gram , 1983)

Table 1. Properties of some natural fibers (Mukherjee &

Satyanarayana, 1984)

Fiber

Type

Diamet

er

(mm)

Densit

y

(g cm-

3)

Cellul

ose

(%)

Lignin

(%)

l/d

ratio*

Cell

Wall

Thickn

ess

(mm)

Microfibr

illar

Angle

(deg)

Sisal 100-

300

1.450 70 12 100 12.5 20-25

Banana 50-250 1.350 83 5 150 1.25 11-12Coir 100-

450

1.150 37 42 35 8.00 30.45

Menurut Mukherjee & Satyanarayana ( 1986) yang microfibrillar atau

sudut spiral di dinding sekunder sel-sel dari serat kelapa sekitar

30 - 45 o . Secara kimia serat nabati terdiri selulosa ,

hemiselulosa , lignin , pektin dan sejumlah kecil lilin dan

lemak . Dinwoodie ( 1981) merangkum negara polimer , turunan

molekul dan fungsi selulosa , hemiselulosa , lignin dan ekstraktif

seperti pada Tabel 2 . Barkakaty ( 1976) telah melaporkan aspek

struktural serat sisal . Dia telah mempelajari struktur molekul

selulosa paracrystalline , yang membentuk unsur utama serat dengan

x - ray teknik difraksi . Dia juga mempelajari struktur

multiseluler , topologi permukaan , dan patah morfologi dan

pengaruh perlakuan kimia pada serat sisal . Mattoso et al .

( 1997) telah melaporkan metode ekstraksi , morfologi dan kimia

modifikasi serat sisal dan aplikasinya sebagai agen penguat dalam

komposit polimer . Mukherjee & Satyanarayana ( 1984) telah

mempelajari sifat mekanik dari serat sisal seperti modulus awal

( sejauh mana serat menolak deformasi di daerah regangan rendah

disebut modulus awal serat ) , kekuatan tarik utama , rata-rata

modulus dan persen elongasi sebagai fungsi dari diameter serat ,

panjang uji dan kecepatan pengujian. Dilaporkan bahwa sifat tarik

serat bervariasi dengan panjang uji serat. Tabel 3 dan 4 daftar

variasi diamati dari sifat tarik dengan panjang uji dan kecepatan

pengujian masing-masing. Hal ini dapat dilihat dari Tabel 3 bahwa

kedua tarik

Tabel 2 . Selulosa, hemiselulosa , lignin dan ekstraktif , lingkup

polimer , turunan molekul dan fungsi

( Dinwoodie , 1981)

Konten Lingkup polimer Derivatif Fungsi

Molekuler Cellulose Crystalline

highly oriented

large molecule

Glucose “Fiber”

Hemicelluloses Semi-

crystalline

smaller

molecule

Galactose

Mannose Xilose

“Matrix”

Lignin Amorphous large

3-D molecule

Phenyl propane “Matrix”

Extractives Some polymeric;

others

nonpolymeric

e.g. Terpentes,

Polyphenols

Extraneous

kekuatan dan persen penurunan elongasi dengan panjang tes,

sedangkan , Young modulus dan rata-rata modulus meningkat dengan

panjang tes. Dalam serat alami , karena kekurangan atau link lemah

tidak teratur spasi serat , kekuatan akan tergantung pada panjang

serat yang digunakan untuk uji tarik ( McLaughlin , 1980).

Table 3. Variation of tensile properties of sisal fiber with testlength (diameter of fiber: 200mm), (Mukherjee & Satyanarayana,1984)

Test Length (mm)

Initial Modulus (GNm-2)

TensileStrength(MNm-2)

Elongationat Break (%)

AverageModulus(GNm-2)

15 14.15 793.80 8.15 9.7425 17.26 757.10 5.70 13.2835 19.71 728.10 4.65 15.6450 22.52 630.10 3.98 15.8365 25.36 620.81 3.50 17.87

Table 4. Variation of tensile properties of sisal fiber with speedof testing (diameter of fiber: 200mm; test length: 50mm)

(Mukherjee & Satyanarayana, 1984)

Speed of Testing (mmmin-1)

Initial Modulus (GNm-2)

Tensile Strength (MNm-2)

1 8.41 481.002 20.00 608.8010 22.12 630.1250 34.16 759.70500 - 441.60

Jika serat yang memiliki panjang L dan kekuatan s sekarang berubah

panjang oleh dL perubahan yang sesuai pada ds kekuatan akan

diamati . Perubahan tambahan dapat dihubungkan dengan persamaan di

bawah ini:

dimana , dL merupakan kemungkinan memiliki ketidaksempurnaan

diperkenalkan atau dikurangi , L merupakan probabilitas sudah

memiliki ketidaksempurnaan dalam L dan merupakan ukuran dari

frekuensi kemunculan link lemah dalam serat . Jadi dengan

peningkatan panjang tes, jumlah link lemah atau ketidaksempurnaan

meningkat , sehingga mengakibatkan penurunan kekuatan tarik dan

persen nilai elongasi . Kurva tegangan-regangan untuk serat sisal

ditandai oleh daerah linier awal diikuti oleh lengkungan yang

menunjukkan sifat viskoelastik serat . Stres diterapkan dibagi

antara kristal dan non - kristal komponen dalam serat alami , yang

juga pada dasarnya komposit fibrereinforced pada mikro a . Sebagai

stres meningkat diterapkan , dinding sel primer lemah runtuh dan

dekohesi sel mulai mengikuti dekohesi dari selulosa dan molekul

noncellulosic terutama melalui link lemah dan ketidaksempurnaan .

Hal ini menyebabkan kelengkungan kurva tegangan-regangan . Stres

diterapkan juga menyebabkan uncoiling serta ekstensi dari fibril

kristal pada dinding sekunder sel . Padmavathi & Naidu ( 1998)

telah mempelajari ketahanan kimia dan kekuatan tarik dari serat

sisal ( Agave veracruz ) . Telah dicatat bahwa serat sisal lebih

tahan terhadap HCl pekat dibandingkan dengan asam lainnya . Serat

diobati dengan larutan 18% NaOH menunjukkan lebih beban tarik dari

serat dimodifikasi secara kimia lainnya . Edwards et al . ( 1997)

telah mempelajari penerapan FT - Raman mikroskop untuk analisis

non - destruktif dari serat sisal . Chand & Joshi ( 1995) telah

meneliti pengaruh iradiasi gamma pada struktur dan dc

konduktivitas serat sisal ini . Ditemukan bahwa paparan serat

sisal untuk gamma - iradiasi meningkatkan konduktivitas dc , yang

telah dijelaskan atas dasar mikro . Singh et al . ( 1998) telah

mempelajari interaksi antara serat sisal serap dan agen kopling

menggunakan pengukuran sudut kontak dan Transformasi Fourier

spektroskopi inframerah . Ditemukan bahwa sudut kontak tinggi dan

mengurangi gugus hidroksil pada serat titanat diobati mendukung

hidrofobik yang lebih baik selama perawatan lainnya . Kehadiran

lapisan teradsorpsi coupling agent pada permukaan serat dipastikan

oleh penampilan , menggeser , dan penurunan intensitas pita

absorpsi . Komponen polar terendah energi surfacefree untuk N -

tersubstitusi serat metakrilamida diobati menunjukkan pembentukan

lapisan memerintahkan organofunctionality nya di permukaan .

Alasan untuk meningkatkan interaksi antara serat sisal dan N -

tersubstitusi metakrilamida disarankan oleh pembentukan ikatan

hidrogen , selain penggalian permukaan - aktif proton dari

permukaan serat dengan gugus alkoksi untuk membentuk ikatan

kovalen . Kondisi optimum mengobati serat untuk interaksi serap

efektif telah dilaporkan . Pengendapan senyawa dalam bentuk

agregat pada permukaan serat juga diamati di bawah mikroskop

elektron scanning .

SISAL FIBRE REINFORCED THERMOSET COMPOSITES

Pendirian serat sisal ke dalam plastik thermosetting telah

dilaporkan oleh berbagai pekerja ( Paramasivam & Abdulkalam ,

1974; Pavithran et al , 1987, 1988; . . Joseph et al , 1996a ) .

Paramasivam & Abdulkalam ( 1974 ) telah meneliti kelayakan

pengembangan komposit berbasis polimer menggunakan serat sisal

karena biaya produksi yang rendah komposit dan tanggungan serat

ini untuk berkelok-kelok , laminating dan proses fabrikasi lainnya

. Ditemukan bahwa pembuatan komposit ini cukup mudah dan biaya

produksi cukup rendah . Winding silinder dengan longitudinal atau

heliks dan hoop penguatan telah berhasil dilakukan . Kekuatan

tarik komposit sisal epoxy ditemukan 250-300 MPa , yang hampir

setengah kekuatan komposit serat gelas - epoxy dari komposisi yang

sama . Karena kepadatan rendah serat sisal , bagaimanapun ,

kekuatan spesifik komposit sisal adalah sebanding dengan komposit

kaca . Modulus searah komposit sisal - epoxy ditemukan sekitar 8,5

GPa . Penelitian ini menunjukkan kelayakan pengembangan komposit

menggabungkan salah satu serat alami banyak tersedia , untuk

digunakan dalam bidang consumer goods , biaya rendah

perumahan dan struktur teknik sipil. Satyanarayana et al . ( 1984)

telah mempelajari sifat mekanik dari serat sisal cincang -

komposit polyester. Cincang komposit sisal serat poliester disusun

oleh teknik kompresi molding . Ditemukan bahwa modulus spesifik

komposit adalah 1,90 dibandingkan dengan 2,71 untuk diperkuat

serat gelas plastik, sedangkan kekuatan tertentu adalah dari

urutan yang sama seperti yang dari resin poliester ( 34-41 MPa ).

QNOVAQ Kekuatan dampak adalah 30 Jm-2, Yang tiga kali lebih tinggi

dari polyester dan 30 % kurang dari serat gelas plastik yang

diperkuat. Pengujian dipercepat ditandai sedikit perubahan modulus

awal, dan pengurangan dari 5 % pada kekuatan tarik utama , 16 %

pada kekuatan lentur dan 5,4 % di penyerapan air .

Pavithran et al . ( 1987 ,1988 ) telah melaporkan dampak

sifat untuk orientasi komposit serat sisal - polyester. Sisal

komposit serat poliester selaras mengandung fraksi volume serat

sisal 0,5 disiapkan dari polyester tak jenuh. Kekuatan dampak

komposit diukur dengan uji Charpy di pendulum. Dampak - pengujian

mesin menggunakan beban pendulum dari 0,4 kg. Mereka telah

membandingkan karya fraktur serat sisal polyester komposit dengan

komposit yang mengandung serat alam lainnya . Karya fraktur yang

diperoleh dalam penelitian mereka disajikan pada Tabel 5 . Hal ini

dapat dilihat bahwa komposit serat sisal memiliki kerja maksimum

fraktur diikuti dengan komposit serat nanas . Pisang dan serat

sabut komposit memiliki pekerjaan fraktur yang relatif rendah .

Ini adalah fakta yang diterima secara umum bahwa ketangguhan serat

diperkuat komposit terutama tergantung pada serat perilaku

tegangan-regangan . kekuatan Serat dengan kegagalan regangan yang

tinggi menimbulkan kerja yang tinggi pada komposit fraktur. Dari

tabel di atas hal yang menarik untuk dicatat bahwa, diantara

sisal, nanas dan pisang komposit diperkuat oleh serat polimer,

komposit serat sisal poliester kemungkinan akan memberikan fraktur

kerja yang tinggi karena tinggi ketangguhan serat sisal yang

ditemukan dalam perjanjian dengan hasil eksperimen. Namun,

perbedaan besar yang diamati antara pisang dan serat nanas tidak

dijelaskan dengan mengambil pertimbangkan sifat mekanik

komparatifnya. Demikian pula, ketangguhan yang sangat rendah tidak

dapat diharapkan untuk komposit sabut karena ketangguhan tinggi

serat. Mereka juga telah mempelajari variasi dalam dampak sifat

dari berbagai alam serat komposit dengan sudut microfibrillar

serat. Gambar 4 menunjukkan pengaruh sudut microfibrillar serat

pada karya nilai fraktur serat alami yang berbeda diperkuat oleh

komposit polimer. Hal ini dapat dilihat bahwa sudut microfibrillar

di pabrik serat memainkan peran penting dalam menentukan perilaku

dampak komposit ini dan efek ini harus diperhitungkan bersama

dengan parameter lain sambil memprediksi dampak sifat komposit

serat alam.

Pavithran et al. (1988) telah membandingkan dampak sifat

sisal komposit serat poliester dari unidirectionlly berorientasi

dengan orang-orang dari komposit yang memiliki densitas ultra

polyethylene [UHDPE] yang tinggi dan serat kaca. Diamati bahwa

komposit sisal menunjukkan karya fraktur identik dengan ultra

modulus yang tinggi dari komposit polietilen dan ketangguhan

serat sisal komposit hanya 25% lebih rendah dari komposit serat

gelas ketika kepadatan yang terakhir diperhitungkan.

Gambar 4. Kerja fraktur komposit serat alami diplot terhadap sudut

microfibrillar dari serat (Pavithran et al., 1987)

kerja tinggi fraktur diperoleh untuk komposit serat sisal,

meskipun dari serat memiliki kekuatan rendah dan modulus

menegaskan argumen mereka sebelumnya bahwa prediksi perilaku

dampak alam komposit serat tidak akan sah kecuali kontribusi dari

struktur microfibrillar spiral serat luka yang diambil

diperhitungkan . Ini adalah fakta yang diterima secara umum bahwa

ketangguhan dari komposit serat utama tergantung pada perilaku

tegangan-regangan serat . Serat kuat dengan kegagalan regangan

yang tinggi menanamkan kerja yang tinggi pada fraktur komposit.

Bisanda & Ansell (1991) telah mempelajari pengaruh

pengobatan silan dan perlakuan alkali pada mekanik dan fisik sifat

komposit sisal-epoxy. Mereka telah melaporkan bahwa penggabungan

serat sisal dalam resin epoxy menghasilkan sifat kaku dan material

komposit yang kuat. Pengobatan serat sisal dengan silan, didahului

oleh merserisasi, memberikan peningkatan pembasahan, sifat mekanik

dan ketahanan air.

Joseph et al. (1996a) telah mempelajari pengaruh antarmuka

adhesi pada perilaku mekanik dan fraktur komposit sisal pendek

yang diperkuat serat polimer dari beberapa resin termoset matriks

(polyester, epoxy, fenol formaldehida) dan matriks termoplastik

(polyethylene dengan densitas rendah) sehubungan dengan panjang

serat dan serat pemuatan. Mereka mengamati bahwa semua komposit

menunjukkan tren umum peningkatan sifat dengan serat pemuatan.

Namun, panjang optimum serat diperlukan untuk mendapatkan

peningkatan sifat bervariasi dengan jenis matriks. Hal ini juga

diketahui bahwa derajat yang berbeda dari penguatan efek dicapai

dengan penambahan serat hidrofil untuk polimer yang berbeda,

meskipun batas aliran dan Young modulus sebagian besar plastik

komersial relatif dekat. Hal ini mungkin disebabkan oleh kekuatan

adhesi yang berbeda antara matriks dan serat.

Adhesi terkuat biasanya di polimer polar mampu membentuk ikatan

hidrogen dengan hidroksil kelompok yang tersedia pada permukaan

serat. Diamati bahwa serat mengeluarkan stres atau stres debonding

dari sisal-polyester komposit hanya 166 MPa sedangkan, stres

debonding dari sisal-epoxy matriks adalah sekitar 226 MPa. Ia juga

mengamati bahwa, antara poliester, epoksi dan fenol - formaldehida

komposit serat sisal, resin jenis fenolik dilakukan sebagai

matriks yang lebih baik dari epoxy resin dan polyester sehubungan

dengan tarik dan sifat lentur karena ikatan antar muka yang tinggi

dalam komposit fenolik. Mereka menyimpulkan bahwa, dibandingkan

dengan resin komposit termoset, komposit serat sisal polyethylen

dengan densitas rendah (LDPE) menunjukkan efek yang lebih baik

karena memperkuat tinggi matriks daktilitas dan rasio kekuatan /

modulus tinggi serat sisal dibandingkan dengan LDPE matriks.

Singh et al. (1996) telah mempelajari efek dari beberapa

bahan kimia perawatan, seperti organotitanate, zirkonat, silan,

dan Nsubstituted metakrilamida, pada fisik dan mekanik sifat serat

sisal diperkuat dengan resin komposit poliester tak jenuh.

Peningkatan sifat mekanik diamati ketika serat sisal telah diubah

dengan perawatan permukaan. Dalam kondisi lembab, penurunan di

tarik 30 sampai 44% dan 50 sampai 70% dalam kekuatan lentur telah

dicatat. Kekuatan retensi permukaan-diobati komposit (kecuali

silan) yang tinggi dibandingkan dengan komposit yang tidak

diobati. Ia juga mengamati bahwa N-tersubstitusi komposit sisal

metakrilamida-diperlakukan menunjukkan sifat yang lebih baik di

bawah kering serta kondisi basah.

Bahan komposit novel gum biji asam dan kaya selulosa serat

tanaman sisal disiapkan dan teknik yang dikembangkan untuk

meningkatkan kekuatan komposit disiapkan bahan dengan proses

humidifikasi dan kompresi ( Veluraja et al . , 1997). Dilaporkan

bahwa material komposit disiapkan memiliki potensi aplikasi

industri seperti atap palsu dan ruang partisi . Serat sisal

diperkuat sistem busa kaku berbasis pada poliol tanaman telah

dikembangkan oleh Dahlke et al . ( 1998) . Mereka telah melaporkan

bahwa sifat-sifat poliuretan – sistem serat sisal sebanding dengan

standar berbasis polieter sistem . Gupta et al . ( 1998) telah

mempelajari sifat antarmuka adhesi antara serat sisal dimodifikasi

secara kimia dan komposit polyester dalam resin. Baru-baru ini Bai

et al . ( 1999 ) telah mempelajari Mekanisme kegagalan serat sisal

yang terus menerus komposit epoksi matriks . Mereka telah

meneliti perilaku kegagalan mikro dan debonding antarmuka serat

sisal bundel / epoxy matriks menggunakan pemindaian mikroskop

elektron setelah tes empat poin tikungan. Ia melaporkan bahwa

antarmuka serat sisal bundel - epoxy memiliki moderat kekuatan

tingg , tetapi kekuatan perekat antara mikro – tubular serat dan

bahan pengikat tampaknya kecil.

Sisal SERAT-BERTULANG KOMPOSIT termoplastik

Polimer termoplastik merupakan suatu kelas penting dari bahan

dengan berbagai aplikasi . Karena sifatnya meningkatnya penggunaan

dikombinasikan dengan permintaan yang tinggi , biaya polimer telah

meningkat pesat selama dekade terakhir . Situasi ini membuat

perlu untuk menggunakan pengisi murah sebagai sarana mengurangi

biaya produk akhir. Namun, banyak digunakan pengisi anorganik ,

seperti serat kaca dan mika sangat mahal dibandingkan dengan serat

kayu . Beberapa produk selulosa dan limbah seperti tepung

tempurung , tepung kayu dan pulp telah digunakan sebagai pengisi

dalam termoplastik ( Lightsey , 1983; Kokta ,1988; Maldas &

Kokta , 1991). Pengaruh tepung kayu pada mekanik maka sifat

polypropylene dipelajari oleh Raj et al . ( 1989) dan mereka

menemukan bahwa biaya material dapat dikurangi tanpa terlalu

banyak kehilangan modulus elastis . Namun, didapatkan pengisi

berserat yang sekarang lebih penting atas partikel pengisi karena

kinerja mereka tinggi dalam sifat mekanik . Data diterbitkan

menunjukkan bahwa berbagai serat kayu komersial memiliki potensi

yang baik sebagai bala bantuan dalam termoplastik . Serat kayu

tidak kasar sehingga konsentrasi serat yang relatif besar dapat

dimasukkan ke dalam poliolefin tanpa menyebabkan mesin serius

dipakai selama pencampuran dan pengolahan . Raj & Kokta ( 1989)

mempelajari sifat mekanik dari serat kayu sedang diisi komposit

densitas polyethylene ( MDPE ). Mereka mengamati peningkatan yang

signifikan dalam modulus dengan peningkatan kadar pengisi.Namun,

penelitian sangat terbatas telah dilaporkan dalam literatur pada

penggunaan serat sisal sebagai agen penguat dalam termoplastik

matriks.

Joseph et al . ( 1992,1993 ab , 1994) telah meneliti mekanik

, rheologi , listrik dan sifat viskoelastik serat sisal pendek

yang diperkuat komposit LDPE sebagai fungsi dari metode

pengolahan, kandungan serat, panjang serat dan serat orientasi .

Mereka telah melaporkan bahwa kerusakan serat biasanya terjadi

selama pencampuran serat dan polimer yang mencair. Metode

pencampuran dapat dihindari dengan mengadopsi solusi pencampuran

prosedur . Mereka juga telah melaporkan bahwa keselarasan searah

dari serat pendek dicapai oleh proses ekstrusi yang meningkatkan

kekuatan tarik dan modulus komposit sepanjang sumbu baris serat

dengan lebih dari dua kali lipat dibandingkan dengan komposit

serat yang berorientasi acak. Mereka telah membandingkan sifat

tarik eksperimen diamati ( kekuatan tarik dan modulus ) dari serat

sisal pendek komposit yang diperkuat - LDPE dengan teori penguatan

yang ada tersebut dan Paralel dan Seri , Hiesch , Cox , Halpin -

Tsai , Modifikasi Halpin - Tsai dan dimodifikasi Bowyer dan Bader

model Kalaprasad et al . ( 1997a ) . Mereka menyimpulkan bahwa

sifat tarik dari serat pendek yang diperkuat komposit sangat

tergantung pada serat panjang, serat pemuatan, serat dispersi ,

orientasi serat dan matriks, kekuatan serat ikatan antar muka.

Pengaruh penambahan serat gelas pendek pada sifat mekanik serat

sisal pendek yang diperkuat komposit LDPE telah dilaporkan oleh

Kalaprasad et al . ( 1997b ). Mereka mengamati bahwa dengan

penambahan fraksi volume kecil dari ( ≅ 0,03 ) serat gelas pendek

ke dalam sistem di atas meningkatkan

kekuatan tarik komposit yang berorientasi longitudinal lebih dari

80 % . Ia juga mengamati bahwa kecenderungan penyerapan air

komposit menurun dengan proses hibridisasi . Sifat viskoelastik ,

dan sifat reologi LDPE diisi dengan serat sisal pendek sebagai

fungsi panjang serat , kadar serat dan orientasi serat telah

diselidiki oleh Joseph et al .( 1992, 1993 b , 1994) . Mereka

telah melaporkan bahwa komposit membujur yang berorientasi

menunjukkan modulus penyimpanan maksimum dan panjang serat kritis

6 mm diperlukan untuk memperoleh l modulus dinamis maksimal. Sifat

listrik dari serat sabut dan komposit sisal LDPE yang diperkuat

serat telah dipelajari oleh Paul & Thomas ( 1997) dan Paul et al .

( 1997) . Mereka telah memperhatikan bahwa konstanta dielektrik

sisal-LDPE dan sabut-LDPE progresif meningkat dengan peningkatan

serat pemuatan di semua frekuensi mulai 1-107 Hz. Selzer (1995)

telah mempelajari pengaruh-pengaruh lingkungan terhadap sifat

mekanik komposit sisal yang diperkuat serat polimer. dependensi

antara kelembaban, asam serta serangan alkali ditentukan dan sifat

mekanik dari serat sisal-polypropylene yang dievaluasi. Mereka

telah menyimpulkan bahwa sifat lentur komposit serat sisal-

polypropylene sensitif terhadap serangan lingkungan.

Kelemahan utama yang terkait dengan penggunaan serat alam

sebagai bala bantuan dalam termoplastik matriks untuk mencapai

komposit material dengan sifat mekanik yang lebih baik dan

stabilitas dimensi adalah keterbasahan miskin dan antarmuka ikatan

yang lemah dengan polimer karena inheren miskin kompatibilitas

serta dispersability dari hidrofilik serat selulosa dengan

termoplastik hidrofobik ( Carvalho ,1997; Marcovich et al . ,

1997) . Jadi dalam rangka meningkatkan adhesi serat - matriks

sebelum perlakuan permukaan serat atau penggabungan pengubah

permukaan diperlukan selama proses. Beberapa penelitian telah

dilaporkan berdasarkan pengaruh berbagai jenis modifikasi kimia

pada sifat fisik dan mekanik dari serat sisal diisi komposit

termoplastik ( Bisanda & Ansell, 1991; Joseph et al, 1995b,

1996b;. Paul et al, 1997 ). Graft kopolimerisasi metil metakrilat

ke serat sisal menggunakan kalium persulfat inisiator dipelajari

oleh Sabaa et al. ( 1995 ). mereka memiliki meneliti efek dari

konsentrasi inisiator, monomer konsentrasi, waktu reaksi ,

temperatur reaksi dan pH , minyak mencangkok persentase , okulasi

efisiensi dan konversi total . Topologi permukaan , serta

dipelajari juga modifikasi pola difraksi x –ray serat.

Joseph et al. (1995a, 1996b) telah mempelajari pengaruh

pengobatan kimia pada regangan tersebut, dinamis mekanik, listrik

dan penuaan sifat serat sisal pendek yang diperkuat komposit LDPE.

Efek dari berbagai pengobatan kimia pada sifat regangan komposit

sisal-polyethylene disajikan pada Tabel 6. Perawatan menggunakan

bahan kimia seperti natrium hidroksida, isosianat, permanganate

dan peroksida yang dilakukan untuk meningkatkan ikatan pada

antarmuka serat polimer. diamati bahwa perawatan meningkatkan

sifat regangan komposit yang jauh, tapi untuk beberapa derajat.

Gambar 5 jelas menunjukkan tingkat adhesi serat-matriks. setelah

perawatan peroksida pada serat sisal.

Telah diamati bahwa CTDIC (kardanol turunan dari toluena

diisosianat) pengobatan mengurangi sifat hidrofilik dari serat

sisal dan dengan demikian meningkatkan sifat regangan komposit

sisal-LDPE. Mereka menemukan peroksida yang diobati komposit

menunjukkan suatu peningkatan dalam sifat tarik karena dengan

peroksida menyebabkan okulasi. Hal ini juga menemukan bahwa

permanganat yang diperlakukan komposit juga menunjukkan

kecenderungan yang sama karena permanganat diinduksi okulasi.

Diamati bahwa nilai-nilai konstanta dielektrik komposit ditemukan

mengalami penurunan sebagai akibat dari perawatan kimia Paul et

al. (1997). Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa sifat

hidrofilik serat alami menurun dengan pengobatan kimia. Hal ini

ditunjukkan dari volume nilai resistivitas yang diperlakukan

komposit sisal serat-LDPE ditemukan lebih besar daripada sisal

baku komposit serat / LDPE.

Tabel 6. Variasi sifat regangan yang berorientasi membujur

Komposit LDPE-sisal dengan perlakuan serat yang berbeda (fiber

panjang 5,8 mm, kadar serat 30%) (Joseph et al., 1996b)

Mereka juga telah melaporkan bahwa efek dari serat-matriks

adhesi pada sifat komposit mekanik dinamis dan menemukan bahwa

peningkatan adhesi modulus penyimpanan meningkat. Efek dari

panjang serat, serat orientasi, dan serat loading pada sifat

viskoelastik juga telah diteliti. Ditemukan bahwa dalam semua

kasus, penyimpanan modulus (E ') dan modulus kehilangan (E ")

menurun dengan suhu dan meningkat dengan serat pemuatan. Mereka

menyimpulkan bahwa di antara berbagai jenis perawatan yang mereka

gunakan, CTDIC dan dikumil peroksida yang diperlakukan komposit

menunjukkan fisik maksimum dansifat mekanik.

Efek penuaan pada sifat mekanik dan stabilitas dimensi CTDIC

yang dirawat dan serat sisal dirawat komposit LDPE yang diperkuat

telah dipelajari oleh Joseph et al. (1995b). Sifat penuaan

komposit serat sisal yang dibandingkan dengan komposit serat gelas

berukuran di bawah kondisi yang sama. Hasil penelitian mereka

menunjukkan bahwa diperlakukan CTDIC komposit menunjukkan sifat

mekanik yang unggul dan stabilitas dimensi lebih baik dibandingkan

dengan komposit yang dirawat di bawah kondisi penuaan identik

karena adanya efisien ikatan antar serat dan matriks polimer.

penulis itu juga melaporkan bahwa stabilitas dimensi yang lebih

baik yang ditawarkan oleh kaca / komposit LDPE karena sifat

hidrofobik serat kaca. Mereka menyimpulkan bahwa dengan permukaan

serat yang cocok pengobatan, sifat mekanik serta dimensi

stabilitas komposit sisal-LDPE dapat ditingkatkan.

LeThi et al . ( 1996) telah mempelajari sifat mekanik

komposit serat sisal polypropylene yang diperkuat disiapkan oleh

ekstrusi reaktif . Dilaporkan bahwa grafting serat oleh PP -

graft- MA ditingkatkan baik kekuatan dan dampak tegangan komposit

yang melanggar . Manikandan Nair et al . ( 1996) telah melaporkan

pada sifat tarik serat sisal pendek yang diperkuat komposit

polistiren. Pengaruh panjang serat, serat konten, orientasi

serat , dan benzoilasi di regangan yang sifat komposit

dievaluasi . Telah dilaporkan bahwa benzoilasi pada serat

meningkatkan adhesi matriks serat dan dengan demikian meningkatkan

kekuatan jauh. Sifat yang ditemukan hampir independen dari panjang

serat meskipun kekuatan tarik terakhir menunjukkan peningkatan

marjinal di 10 mm panjang serat . Pengaruh perlakuan permukaan

serat pada kekuatan ikatan serat matriks, serat sisal diperkuat

komposit polyethylene dilaporkan oleh Valadez - Gonzalez et al . (

1999) . Diamati bahwa kekuatan geser antarmuka ( IFSS ) antara

serat sisal dan polietilena matriks telah diperbaiki oleh

modifikasi kimia morfologi dan serat silan permukaan. Mereka telah

menggunakan perawatan alkali untuk meningkatkan baik pembasahan

matriks - serat dan modifikasi permukaan kimia dalam untuk

meningkatkan interaksi fisikokimia pada interfase serat matriks .

Ditemukan bahwa kedua modifikasi permukaan , dan sebelum -

impregnasi, meningkatkan IFSS serat – matriks. Ia juga mengamati

bahwa, hasil yang diperoleh dari serat tunggal uji fragmentasi

tampaknya lebih setuju dengan efektif sifat mekanik yang diukur

untuk bahan laminasi dari yang diperoleh dengan mengeluarkan tes .

Tabel 7 menunjukkan sifat tarik larutan campuran sisal yang

diperkuat serat polypropylene ( PP ) , low density polyethylene

dan komposit polystyrene ( Joseph et al . , 1999). Hal ini jelas

dari tabel bahwa dalam kasus kedua PP - sisal dan LDPE – sisal

komposit , kekuatan tarik dan modulus terus bertambah sebagai

persentase kenaikan kadar serat dari 0 sampai 30 % sedangkan,

nilai-nilai berubah secara teratur dalam kasus sisal - komposit

polystyrene . Karena PP lebih kristal dari LDPE , peningkatan

kekuatan regangan dengan penambahan serat sisal , kurang dalam

kasus PP dibandingkan dengan LDPE. tapi kekuatan komposit yang

dibentuk dengan penambahan serat lebih dalam kasus PP dibandingkan

dengan LDPE . Dalam kasus polystyrene pada 10 % serat pemuatan,

kekuatan tarik menurun sebesar 40 % , tetapi dalam kasus PP, itu

meningkat sebesar 3 % . Namun, pembebanan diserat tinggi , nilai-

nilai kekuatan tarik sebanding untuk kedua PP dan polystyrene .

Dengan demikian , PP ditemukan untuk matriks menjadi baik untuk

komposit sisal poliolefin .

Sisal SERAT BERTULANG KARET KOMPOSIT

Dalam beberapa tahun terakhir , serat pendek yang diperkuat

elastomer telah mendapatkan pentingnya lebar karena keuntungan

dalam pengolahan dan rendah biaya ditambah dengan kekuatan

tinggi . Banyak peneliti telah menggunakan serat gelas pendek

untuk memperkuat karet karena tinggi modulusnya , kekuatan tinggi

dan meluas rendah . Selain itu , penguatan dengan serat pendek

menawarkan beberapa fitur menarik seperti tinggi modulus ,

kekuatan sobek dll. faktor utama yang mempengaruhi kinerja

komposit karet - serat fiber pemuatan, serat

dispersi , orientasi serat , serat untuk matriks adhesi dan aspek

rasio serat . Bahan-bahan ini menjembatani kesenjangan antara

elastomer konvensional dan serat dengan menggabungkan kekakuan

serat pendek dengan elastisitas karet . Aplikasi utama komposit

ini di tapak ban, atap, selang, terpal , V -belt , produk karet

industri dan kompleks artikel berbentuk . Namun, studi tentang

komposit yang mengandung serat tanaman penting karena sifat

terbarunya, biaya rendah dan tanggungan untuk kimia dan modifikasi

mekanik. Sejumlah pekerjaan besar penelitian telah melaporkan pada

tanaman serat komposit yang diperkuat elastomer ( Bhagawan et al ,

1987; . . Varghese et al , 1992,1994 ; Geethamma et al . , 1995.

Coran et al . ( 1974 ) telah mempelajari sifat-sifat selulosa

komposit serat - elastomer dan menemukan bahwa rasio aspek serat

memiliki peran besar pada sifat komposit . efek partikulat pengisi

pada komposit ini juga telah dilaporkan . Ditemukan bahwa adhesi

serat - matriks dalam sistem ini bisa i dipromosikan oleh

penambahan proporsi pasti silika / resorsinol / heksametilena

tetramina dan bahwa penambahan baik hitam karbon saja atau

keduanya silika dan karbon hitam ke kompon karet yang mengandung

resorsinol dan hexa dikaitkan terhadap pencapaian adhesi yang baik

antara serat dan matriks karet dan bahwa sistem karbon hitam

silika menunjukkan tingkatkan adhesi . Ia juga melaporkan bahwa

pengolahan properti seperti kekuatan hijau dan pabrik penyusutan

yang ditingkatkan dengan penambahan serat dan bahwa penambahan

serat juga meningkatkan kekuatan sobek karena menghalangi

pengembangan jalur sobekan .

Tabel 7. Perbandingan sifat tarik solusi longitudinal dan secara

acak berorientasi campuran sisal serat diperkuat polypropylene

(PP), polistirena (PS), dan low-density polyethylene (LDPE)

komposit (panjang serat 6 mm) (Joseph et al, 1999.)

O'Conor (1977) membandingkan sifat mekanik komposit diperkuat

dengan lima jenis serat dan menemukan bahwa sifat mekanik mereka

tergantung pada jenis, volume beban, rasio aspek, orientasi dan

dispersi serat dan serat-matriks adhesi. Dia juga melaporkan bahwa

untuk serat selulosa, sistem ikatan kering dicomponent terdiri

dari heksametilena tetramina dan resorsinol cukup untuk

mendapatkan serat yang baik - adhesi karet bukan tricomponent

sistem ikatan kering yang normal terdiri dari hexa, resorsinol dan

silika,. Geethamma et al. (1995) telah mempelajari efek dari

panjang serat, orientasi dan perlakuan alkali pada serat sabut

pendek diperkuat komposit karet alam. Parameter vulkanisasi,

karakteristik processability dan sifat tegangan-regangan dari

komposit tersebut dianalisis. Mereka menyimpulkan bahwa secara

umum, sifat mekanik dari komposit dalam arah longitudinal lebih

tinggi dari mereka dalam arah melintang, panjang optimal untuk

serat sabut dalam sistem karet alam ditemukan menjadi 10 mm untuk

mencapai penguatan baik dalam karet alam komposit, dalam rangka

mencapai sifat tarik maksimum, serat sabut harus direndam dalam 5%

larutan natrium hidroksida selama 48 jam; anisotripic pembengkakan

studi menunjukkan adhesi miskin antara serat sabut diobati dan

karet alam, pembengkakan itu ditemukan lebih kecil dalam komposit

yang mengandung alkali diperlakukan serat sabut bersama dengan

resorsinol-heksametilena ikatan tetramina agen.

Varghese et al. ( 1992) telah mempelajari sifat mekanik asetat dan

serat sisal diobati pendek diperkuat komposit karet alam dan

menemukan bahwa asetilasi meningkatkan adhesi antara karet dan

serat. Mereka telah meneliti efek dari agen ikatan yang berbeda

pada sifat fisik dan mekanik dari serat sisal diperkuat komposit

karet alam. Perlakuan yang digunakan meliputi perendaman alkali

pada suhu tinggi dan penggunaan bonding agent berdasarkan fenol-

formaldehida dan resorsinol formaldehida silika yang diendapkan

pada konsentrasi yang berbeda. Mereka menyimpulkan bahwa, alkali

serat perlakuan menanamkan sifat fisik yang lebih baik untuk

campuran karet dari serat tidak diobati, bertindak serat sisal

sebagai agen penguat hanya bila ditambahkan di atas loading volume

10 phr (bagian per seratus); ikatan antara serat sisal dan matriks

karet umumnya sangat miskin tetapi dapat ditingkatkan dengan

resorsinol -formaldehida pra-perlakuan silika, ketahanan penuaan

karet - komposit sabut sangat baik untuk loading serat dari 30 phr

dengan agen bonding dan anisotropi mekanik diamati pada serat

memuat lebih 10 phr. Prasantha & Thomas ( 1995ab ) telah

menyelidiki perilaku pengolahan dan sifat mekanik dari serat sisal

pendek diperkuat styrene butadiene rubber ( SBR ) komposit.

Kekuatan sobek diperiksa dengan referensi khusus terhadap efek

panjang serat, orientasi serat, konsentrasi serat dan bonding

agent. Ia mengamati bahwa peningkatan konsentrasi serat

meningkatkan kekuatan sobek di kedua arah longitudinal dan

transversal. Hal ini juga menemukan bahwa nilai-nilai kekuatan

sobek hampir tiga sampai empat kali lebih tinggi daripada orang-

orang dari vulcanizates terisi di bawah kondisi yang sama. Mereka

telah menentukan kekuatan hijau, pabrik susut dan Mooney

viskositas komposit untuk menganalisis perilaku pengolahan.

Pengaruh adhesi pada kesetimbangan pembengkakan serat sisal pendek

diperkuat komposit karet alam dalam serangkaian alkana yang normal

seperti pentana, heksana, heptana dan oktan telah dipelajari oleh

Varghese et al. (1995). Hasil mereka menunjukkan bahwa peningkatan

kadar serat dan adhesi bonding agent mengurangi pembengkakan jauh.

Hal ini juga menemukan bahwa dengan meningkatkan adhesi antara

serat pendek dan karet, faktor (V - V) / V, menurun, di mana V dan

V adalah fraksi volume karet dalam sampel kering dan bengkak

masing-masing.

Meningkatnya penggunaan komposit serat pendek dalam aplikasi

statis dan dinamis menyebabkan pentingnya pengukuran stres

relaksasi . Karena perilaku antarmuka karet - serat dapat dengan

mudah dideteksi oleh penelitian stres relaksasi . Karet vulkanisir

ketika mengalami deformasi konstan menjalani relaksasi ditandai

stres baik pada suhu rendah dan tinggi . Stres di bawah deformasi

konstan meluruh dengan jumlah yang substansial sebanding dengan

logaritma dari periode di negara cacat. Perilaku stres relaksasi

serat rami pendek diperkuat - nitrile komposit karet sehubungan

dengan pengaruh tingkat regangan , bonding agent , kandungan serat

, konsentrasi serat , suhu dan pra - ketegangan pada perilaku

relaksasi telah dipelajari secara detail oleh Bhagawan et al .

( 1987) . Mereka menyimpulkan bahwa secara umum , serat pendek

meningkatkan tingkat stres relaksasi selama vulcanizates terisi

sesuai ; komposit yang mengandung zat pengikat menunjukkan

relaksasi lebih lambat dibandingkan tanpa sistem ikatan , pengaruh

orientasi serat pada perilaku relaksasi tampaknya menjadi marginal

; pre - regangan menurunkan tingkat stres relaksasi jauh ,

khususnya untuk komposit tanpa bonding agent . Varghese et al .

( 1994) telah mempelajari perilaku stres relaksasi asetat serat

sisal pendek diperkuat komposit karet alam dengan referensi khusus

terhadap efek tingkat regangan , serat pemuatan, bonding agent dan

suhu . Mereka melaporkan adanya pola relaksasi tunggal dalam stok

terisi dan mekanisme relaksasi dua tahap untuk serat asetat diisi

komposit karet alam . Ia juga mengamati bahwa , untuk komposit

dengan tidak adanya bonding agent , tingkat relaksasi meningkat

dengan tingkat regangan , tapi dengan adanya bonding agent ,

tingkat relaksasi hampir independen dari tingkat regangan , karena

kuat serat - matriks antarmuka .

Penggunaan serat sisal sebagai agen memperkuat dalam komposit

polimer berbasis ditinjau dari sudut pandang status dan harapan

masa depan dari serat alami pada umumnya , struktur dan sifat

serat sisal , modifikasi permukaan serat , dan sifat fisik dan

mekanik dari komposit polimer serat sisal berbasis . Serat sisal

memiliki potensi yang baik sebagai bala bantuan dalam polimer

(termoplastik , termoset dan karet ) komposit . Karena kepadatan

rendah dan sifat spesifik yang tinggi serat sisal , komposit

berdasarkan serat ini mungkin memiliki implikasi yang sangat baik

dalam industri otomotif dan transportasi . Terlebih lagi ,

peralatan mengurangi abrasi dan pengurangan berikutnya biaya re -

tooling akan membuat komposit ini lebih menarik . Penggunaan serat

sisal sebagai sumber bahan baku dalam industri plastik tidak hanya

menyediakan sumber daya terbarukan , tetapi juga bisa menghasilkan

sumber non-pangan pembangunan ekonomi untuk pertanian dan daerah

pedesaan . Sejak Brazil adalah salah satu yang terbesar negara

serat sisal memproduksi di dunia, serat sisal diperkuat komposit

polimer dan aplikasi berikutnya akan sangat menarik dari sudut

pandang ekonomi . Dari uraian di atas , menjadi sangat jelas bahwa

komposit yang lebih baru menggunakan serat sisal banyak tersedia

di cakrawala , ini membawa tren baru dalam material komposit .

Perlu disebutkan bahwa komposit ini dapat digunakan sebagai

pengganti kayu . Namun, desain dan fabrikasi teknik hemat biaya

cocok untuk pembuatan harus dikembangkan . Komposit serat sisal

polimer dengan dan tanpa hibridisasi harus dikembangkan dan

ditandai sehingga sampai pada serangkaian komposit yang dapat

menemukan digunakan di beberapa daerah seperti laut, struktural,

artikel konsumen dan aplikasi industrial. Dengan demikian dapat

disimpulkan bahwa dengan penelitian sistematis dan terus-menerus

akan ada lingkup yang baik dan masa depan yang lebih baik untuk

serat sisal - komposit polimer di tahun-tahun mendatang.