SMC Ramah Lingkungan dengan Serat Alami Meningkatkan Performa Industri
Spoiler belakang yang diproduksi dengan SMC organik baru. Peneliti mampu mengisi struktur rusuk kompleks dengan parameter pemrosesan konvensional. Mereka tidak menemukan pemisahan serat dan matriks. Photo Credit: Institut für Verbundwerkstoffe (IVW)
Bahan campur cetak lembar organik (SMC) yang dapat menampung pengisi dan serat alami—seperti kulit biji matahari yang digiling dan belalang—telah dikembangkan oleh Lorenz Kunststofftechnik GmbH (Wallenhorst, Jerman), produsen produk polimer setengah jadi untuk berbagai industri, dan Leibniz‑Institut für Verbundwerkstoffe (IVW, Kaiserslautern, Jerman), institusi riset nirlaba negara bagian Rheinland‑Palatinat dan Teknis Universitas Kaiserslautern yang spesialis dalam pengembangan dan pemrosesan komposit. Tujuan adalah pengembangan komposit termoset dengan jejak karbon CO₂ yang relatif kecil.
Peter Ooms, direktur penjualan dan pengembangan bisnis di Lorenz, mengatakan, “Kami membantu IVW dengan keahlian dan bahan SMC kami, serta dalam pengujian selanjutnya untuk produksi industri. Institut Kaiserslautern melakukan pengujian preliminer skala laboratorium, riset umum dan pengembangan formulasi untuk SMC organik baru.”
Pengguna potensi di survey
Dua organisasi mengembangkan lembar spesifikasi bahan berdasarkan survey 30 perusahaan di berbagai industri termasuk listrik, otomotif dan peralatan industri. “Survey kami menunjukkan bahwa industri yang berbeda memiliki persyaratan yang berbeda untuk bahan,” ujar Ooms. Namun, hampir semua menginginkannya memiliki penilaian siklus hidup (LCA) untuk mendokumentasikan aspek lingkungan dan pengurangan CO₂ dalam produksi, serta kemampuan daur ulang. “Kami memilih bahan organik yang mungkin untuk produksi SMC berdasarkan persyaratan ini.”
Mitra memutuskan untuk mengembangkan SMC serat kaca yang sebagian terdiri dari pengisi berbasis organik. Untuk pengisi, beberapa opsi dipertimbangkan, termasuk kulit biji matahari yang digiling dan belalang, tepung kayu, kalsium karbonat daur ulang dari pabrik pengencer air industri, dan bahan daur ulang termoset. Sebagai inisiatif keberlanjutan tambahan, bahan baku diperoleh dalam radius 500 kilometer dari fasilitas Lorenz.
Penelitian tentang SMC dan pengisi serta bagaimana bahan dapat diproses dilakukan di IVW. Faktor yang dipertimbangkan termasuk impregnabilitas, densitas, viskositas dan ketersediaan bahan baku. Peneliti bekerja dengan resin polietersida tidak jenuh (UP) dan aditif anti‑kering saat mengembangkan formulasi.
Mengembangkan formulasi
Selanjutnya, mitra menentukan parameter untuk komponen demonstrator yang akan diproduksi menggunakan bahan baru. “Demonstrator ini membantu kami memeriksa perilaku aliran dan pengisian cetakan bahan, dan membandingkannya dengan produk setengah jadi SMC konvensional,” ujar Dr.-Ing. Florian Gortner, ilmuwan di IVW. “Berdasarkan hasil ini dan pengujian reometri pres, kami membangun model simulasi untuk menunjukkan perilaku aliran dan memungkinkan prediksi tentang geometri cetakan lain.”
Setelah penelitian awal, pasta resin SMC dasar dikembangkan yang terdiri dari resin polietersida tidak jenuh (UP) bersama aditif anti‑kerut, magnesium oksida dan agen pelepasan internal untuk mengental resin, dan pasta pewarna. Pasta resin ini melalui ujian sehingga peneliti dapat memahami bagaimana setiap komponen individu berinteraksi dalam SMC. Seri uji iteratif formulasi resin dengan berbagai pengisi akhirnya menghasilkan sejumlah resin berbasis pengisi organik dengan viskositas, aliran dan perilaku impregnasi yang diinginkan.
Gortner mengatakan, “Magnesium oksida dan agen pelepasan internal digunakan untuk mengental resin, dan pasta pewarna ditambahkan untuk mewarnai produk setengah jadi. Bekerja dari hasil survey, kami menambahkan aditif lebih lanjut dan menyesuaikan pasta resin ke aplikasi.”
Mereka menjalankan beberapa iterasi formulasi hingga mereka menemukan yang memiliki viskositas, aliran dan perilaku impregnasi yang diinginkan. Bahan yang dihasilkan memungkinkan produksi produk setengah jadi dengan densitas lebih rendah dibandingkan SMC konvensional, yang Lorenz harap akan menarik bagi pasar kendaraan listrik. Langkah selanjutnya akan memproduksi versi resin secara komersial, yang Ooms katakan Lorenz berencana untuk menyelesaikan tahun ini.
“Sekarang bahwa bersama dengan IVW kami berhasil membuat termoset baru ini, kami merencanakan perbaikan lebih lanjut untuk aplikasi praktis,” tambah Ooms. Sebagai contoh, Lorenz mungkin mengembangkan iterasi bahan yang bervariasi jumlah pasta resin proporsional terhadap pengisi, atau mengganti serat kaca dengan serat alami, tergantung pada aplikasi. Lorenz juga mengatakan resin polietersida tidak jenuh dapat diganti dengan resin yang lebih aman dan lebih ramah lingkungan, juga.
Menurut Gortner, “Tujuan proyek penelitian kami adalah untuk menunjukkan bahwa penggunaan komponen berbasis organik dalam produk setengah jadi termoset adalah mungkin. Berkat dukungan aktif dari Lorenz, kami dapat melakukan ini dengan sukses, dan akan terus mengintegrasikan umpan balik dari produksi industri ke dalam hasil kami.”
