Вплив обробки кокосового волокна в середовищі вапнякової води на поверхню волокна, змочуваність і міцність на зсув на поверхні розділу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.217730

Ключові слова:

вапняк, кокосове волокно, занурення, поверхневе волокно, змочуваність, міцність на зсув на поверхні розділу

Анотація

Розвиток технології призвів до збільшення необхідності в композитних матеріалах, зокрема з армуванням натуральними волокнами. Існує велика кількість натуральних волокон, і вони не використовуються в повній мірі. До цих пір використання кокосового волокна обмежувалося меблевою промисловістю і ремісничим виробництвом. В якості сировини для композитних матеріалів може використовуватися волокно кокосової койри. Недостатня міцність зв'язків обумовлена гідрофобністю волокна, а поверхня волокна менш шорстка і брудна. У даному дослідженні оцінюється характеристика поверхні волокна койри і його зв'язування з поліефірною матрицею після обробки вапняковою водою. Для вивчення поверхонь волокон і поверхневої матриці використовувався растровий електронний мікроскоп. Було проведено випробування на змочуваність для вивчення поверхневої енергії волокна. Для оцінки зв'язків між волокнами і матрицею була визначена міцність на зсув на поверхні розділу. Волокна кокосової койри занурювали у вапнякову воду з 5 %-ним вмістом вапняку на 0, 4, 8, 12, 16, і 20 годин. Дослідження волокон за допомогою растрового електронного мікроскопа показує, що поверхня волокон зазвичай чиста, шорстка і рифлена. Найбільша поверхнева енергія була отримана на рівні 40,74 мН/м при зануренні у вапнякову воду на 8 годин. Найбільше значення міцності на зсув на поверхні розділу волокна і матриці становить 3,80 МПа при 8-годинному зануренні, при 0, 4, 12, 16 і 20-годинному зануренні відповідно 3,02, 3,09, 3,52, 3,47 і 4,40 МПа. Результати показали, що після занурення у вапнякову воду на 8 годин кокосове волокно мало чисту, шорстку і рифлену поверхню, таким чином зв'язок між волокном і матрицею був краще. Дане дослідження показує, що вапнякова вода може використовуватися в якості природного середовища для обробки волокон

Спонсор дослідження

  • Ministry of education and culture of the Republic of Indonesia and a doctoral dissertation research grant from Brawijaya University

Біографії авторів

Sutrisno Sutrisno, Brawijaya University

Doctoral Student in Mechanical Engineering
Department of Mechanical Engineering

Rudy Soenoko, Brawijaya University

Professor in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Yudy Surya Irawan, Brawijaya University

Doctor of Engineering, Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering

Teguh Dwi Widodo, Brawijaya University

Doctor of Engineering, Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Mohan, T. P., Kanny, K. (2012). Chemical treatment of sisal fiber using alkali and clay method. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 43 (11), 1989–1998. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2012.07.012
  2. Elanchezhian, C., Ramnath, B. V., Ramakrishnan, G., Rajendrakumar, M., Naveenkumar, V., Saravanakumar, M. K. (2018). Review on mechanical properties of natural fiber composites. Materials Today: Proceedings, 5 (1), 1785–1790. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.11.276
  3. Madhu, P., Sanjay, M. R., Senthamaraikannan, P., Pradeep, S., Saravanakumar, S. S., Yogesha, B. (2018). A review on synthesis and characterization of commercially available natural fibers: Part-I. Journal of Natural Fibers, 16 (8), 1132–1144. doi: https://doi.org/10.1080/15440478.2018.1453433
  4. Ponorogo, S. (2017). Indonesia, Negara Produsen Kelapa Terbesar di Dunia. Data Nat. Resour. potential Ponorogo Regency.
  5. Kabir, M. M., Wang, H., Lau, K. T., Cardona, F. (2013). Effects of chemical treatments on hemp fibre structure. Applied Surface Science, 276, 13–23. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.02.086
  6. Khalil, H. P. S. A., Alwani, M. S., Omar, A. K. M. (2006). Chemical composition, anatomy, lignin distribution, and cell wall structure of Malaysian plant waste fibers. BioResources, 1 (2), 220–232. doi: https://doi.org/10.15376/biores.1.2.220-232
  7. Muensri, P., Kunanopparat, T., Menut, P., Siriwattanayotin, S. (2011). Effect of lignin removal on the properties of coconut coir fiber/wheat gluten biocomposite. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 42 (2), 173–179. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2010.11.002
  8. Arsyad, M., Wardana, I. N. G., Pratikto, Irawan, Y. S. (2015). The morphology of coconut fiber surface under chemical treatment. Matéria (Rio de Janeiro), 20 (1), 169–177. doi: https://doi.org/10.1590/s1517-707620150001.0017
  9. Cao, Y., Sakamoto, S., Goda, K. (2007). Effects of heat and alkali treatments on mechanical properties of kenaf fibers. 16-th International Conference on Composite Materials. Available at: http://www.iccm-central.org/Proceedings/ICCM16proceedings/contents/pdf/MonG/MoGM1-02ge_caoy223305p.pdf
  10. Reddy, K. O., Maheswari, C. U., Shukla, M., Rajulu, A. V. (2012). Chemical composition and structural characterization of Napier grass fibers. Materials Letters, 67 (1), 35–38. doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2011.09.027
  11. Ramamoorthy, S. K., Skrifvars, M., Rissanen, M. (2015). Effect of alkali and silane surface treatments on regenerated cellulose fibre type (Lyocell) intended for composites. Cellulose, 22 (1), 637–654. doi: https://doi.org/10.1007/s10570-014-0526-6
  12. Mekalai, G. M., Kavitha, S. (2019). Eco Friendly Extraction and Physico-Chemical Characteristics of Cissus Quadrangularis stem fiber. International Journal of Advance Engineering and Research Development, 6 (06), 103–108.
  13. Yilmaz, N. D. (2013). Effect of chemical extraction parameters on corn husk fibres characteristics. Indian J. Fibre Text. Res., 38 (1), 29–34.
  14. Raharjo, W. W., Soenoko, R., Irawan, Y. S., Suprapto, A. (2017). The Influence of Chemical Treatments on Cantala Fiber Properties and Interfacial Bonding of Cantala Fiber/Recycled High Density Polyethylene (rHDPE). Journal of Natural Fibers, 15 (1), 98–111. doi: https://doi.org/10.1080/15440478.2017.1321512
  15. Herlina Sari, N., Wardana, I. N. G., Irawan, Y. S., Siswanto, E. (2017). Characterization of the Chemical, Physical, and Mechanical Properties of NaOH-treated Natural Cellulosic Fibers from Corn Husks. Journal of Natural Fibers, 15 (4), 545–558. doi: https://doi.org/10.1080/15440478.2017.1349707
  16. Suryanto, H., Marsyahyo, E., Irawan, Y. S., Soenoko, R. (2014). Morphology, Structure, and Mechanical Properties of Natural Cellulose Fiber from Mendong Grass (Fimbristylis globulosa). Journal of Natural Fibers, 11 (4), 333–351. doi: https://doi.org/10.1080/15440478.2013.879087
  17. Suryanto, H. Review Serat Alam : Komposisi, Struktur, Dan Sifat Mekanis. Available at: https://www.researchgate.net/profile/Heru_Suryanto3/publication/309421383_REVIEW_SERAT_ALAM_KOMPOSISI_STRUKTUR_DAN_SIFAT_MEKANIS/links/580fe4f308aef2ef97afebfd/REVIEW-SERAT-ALAM-KOMPOSISI-STRUKTUR-DAN-SIFAT-MEKANIS.pdf
  18. Eral, H. B., de Ruiter, J., de Ruiter, R., Oh, J. M., Semprebon, C., Brinkmann, M., Mugele, F. (2011). Drops on functional fibers: from barrels to clamshells and back. Soft Matter, 7 (11), 5138. doi: https://doi.org/10.1039/c0sm01403f
  19. Raharjo, W. P., Soenoko, R. (2019). Effect of chemical treatment on wettability of Zalacca fibres as composites reinforcements. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 494, 012007. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/494/1/012007
  20. Bledzki, A., Gassan, J. (1999). Composites reinforced with cellulose based fibres. Progress in Polymer Science, 24 (2), 221–274. doi: https://doi.org/10.1016/s0079-6700(98)00018-5
  21. Bisanda, E. T. N. (2000). The Effect of Alkali Treatment on the Adhesion Characteristics of Sisal Fibres. Applied Composite Materials 7, 331–339. doi: https://doi.org/10.1023/A:1026586023129
  22. Luz, F. S. da, Ramos, F. J. H. T. V., Nascimento, L. F. C., Figueiredo, A. B.-H. da S., Monteiro, S. N. (2018). Critical length and interfacial strength of PALF and coir fiber incorporated in epoxy resin matrix. Journal of Materials Research and Technology, 7 (4), 528–534. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.04.025
  23. Orue, A., Jauregi, A., Peña-Rodriguez, C., Labidi, J., Eceiza, A., Arbelaiz, A. (2015). The effect of surface modifications on sisal fiber properties and sisal/poly (lactic acid) interface adhesion. Composites Part B: Engineering, 73, 132–138. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.12.022
  24. Wu, Z., Shi, C., Khayat, K. H. (2018). Multi-scale investigation of microstructure, fiber pullout behavior, and mechanical properties of ultra-high performance concrete with nano-CaCO3 particles. Cement and Concrete Composites, 86, 255–265. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.11.014
  25. Ferreira, S. R., Silva, F. de A., Lima, P. R. L., Toledo Filho, R. D. (2017). Effect of hornification on the structure, tensile behavior and fiber matrix bond of sisal, jute and curauá fiber cement based composite systems. Construction and Building Materials, 139, 551–561. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.10.004
  26. Juikar, S. J., Vigneshwaran, N. (2017). Extraction of nanolignin from coconut fibers by controlled microbial hydrolysis. Industrial Crops and Products, 109, 420–425. doi: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.08.067
  27. Mwaikambo, L. Y., Ansell, M. P. (2002). Chemical modification of hemp, sisal, jute, and kapok fibers by alkalization. Journal of Applied Polymer Science, 84 (12), 2222–2234. doi: https://doi.org/10.1002/app.10460
  28. Palungan, M. B., Soenoko, R., Irawan, Y. S., Purnowidodo, A. (2017). The effect of fumigation treatment towards agave cantala Roxb fibre strength and morphology. Journal of Engineering Science and Technology, 12 (5), 1399–1414.
  29. Rashid, B., Leman, Z., Jawaid, M., Ghazali, M. J., Ishak, M. R., Abdelgnei, M. A. (2017). Dry sliding wear behavior of untreated and treated sugar palm fiber filled phenolic composites using factorial technique. Wear, 380-381, 26–35. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2017.03.011
  30. Suryanto, H., Marsyahyo, E., Irawan, Y. S., Soenoko, R. (2013). Effect of Alkali Treatment on Crystalline Structure of Cellulose Fiber from Mendong (Fimbristylis globulosa) Straw. Key Engineering Materials, 594-595, 720–724. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.594-595.720
  31. Pietak, A. M., Reid, J. W., Stott, M. J., Sayer, M. (2007). Silicon substitution in the calcium phosphate bioceramics. Biomaterials, 28 (28), 4023–4032. doi: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2007.05.003
  32. Feresenbet, E., Raghavan, D., Holmes, G. A. (2003). The influence of silane coupling agent composition on the surface characterization of fiber and on fiber-matrix interfacial shear strength. The Journal of Adhesion, 79 (7), 643–665. doi: https://doi.org/10.1080/00218460309580
  33. Wielage, B., Lampke, T., Marx, G., Nestler, K., Starke, D. (1999). Thermogravimetric and differential scanning calorimetric analysis of natural fibres and polypropylene. Thermochimica Acta, 337 (1-2), 169–177. doi: https://doi.org/10.1016/s0040-6031(99)00161-6
  34. Gierlinger, N., Goswami, L., Schmidt, M., Burgert, I., Coutand, C., Rogge, T., Schwanninger, M. (2008). In Situ FT-IR Microscopic Study on Enzymatic Treatment of Poplar Wood Cross-Sections. Biomacromolecules, 9 (8), 2194–2201. doi: https://doi.org/10.1021/bm800300b
  35. Schulz-Ekloff, G., Wöhrle, D., van Duffel, B., Schoonheydt, R. A. (2002). Chromophores in porous silicas and minerals: preparation and optical properties. Microporous and Mesoporous Materials, 51 (2), 91–138. doi: https://doi.org/10.1016/s1387-1811(01)00455-3

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-02-10

Як цитувати

Sutrisno, S., Soenoko, R., Irawan, Y. S., & Widodo, T. D. (2021). Вплив обробки кокосового волокна в середовищі вапнякової води на поверхню волокна, змочуваність і міцність на зсув на поверхні розділу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6 (109), 48–56. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.217730

Номер

Том 1 № 6 (109) (2021): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Sutrisno Sutrisno, Rudy Soenoko, Yudy Surya Irawan, Teguh Dwi Widodo

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.