Kemajuan dalam pelepasan (debonding) komposit menawarkan solusi dan potensi yang berkelanjutan untuk berbagai industri, tetapi tantangan tetap ada dalam pencarian metode yang efisien.
///

Teknologi pelepasan ikatan ramah lingkungan: Sebuah terobosan baru untuk industri komposit

Kemajuan dalam pelepasan (debonding) komposit menawarkan solusi dan potensi yang berkelanjutan untuk berbagai industri, tetapi tantangan tetap ada dalam pencarian metode yang efisien.

Dalam sebuah terobosan besar bagi industri yang bergantung pada material komposit, para ilmuwan di Universitas Teknologi Nanyang, Singapura dan Lembaga Ilmu pengetahuan dan Teknologi dan Riset (A*STARR) telah mencapai kemajuan penting dalam pengikatan (bonding) dan pelepasan (debonding) perekat. Ikatan perekat (adhesive bonding) adalah teknologi yang digunakan untuk menyatukan komponen komposit di berbagai sektor, meliputi produksi kedirgantaraan, otomotif, konstruksi, dan turbin angin. Namun, sifat ikatan perekat yang tahan lama telah menimbulkan kekhawatiran lingkungan dan ekonomi, terutama ketika suatu komponen memerlukan pembongkaran untuk diperbaiki atau diproduksi ulang.

Penelitian terbaru, yang dipelopori oleh sekelompok ilmuwan, berkonsentrasi pada tantangan untuk memisahkan komponen yang digabungkan dengan ikatan perekat secara aman dan efisien tanpa menyebabkan kerusakan pada perekat yang mahal. Penemuan mereka menyoroti potensi penggunaan kembali, perbaikan, dan daur ulang material komposit, sehingga mendukung keberlanjutan dan desain yang sadar lingkungan.

Aspek penting dari penelitian yang dilakukan adalah mengkaji berbagai teknik pelepasan ikatan yang dapat diterapkan pada logam dan komposit. Prosedur seperti pendinginan kriogenik, kejutan laser, dan penerapan perekat yang dimodifikasi partikel yang diaktifkan secara eksternal diteliti. Namun demikian, penelitian ini menunjukkan bahwa metode pelepasan ikatan masih dalam tahap pengembangan dan belum sepenuhnya direalisasikan.

Analisis kritis terhadap Partikel yang Memuai Secara Termal (TEP)

Perlunya mengidentifikasi metode pelepasan ikatan yang efektif ditekankan oleh insiden di masa lalu di mana pembongkaran yang tidak memadai memicu hancurnya pesawat amfibi dan secara tragis berujung pada hilangnya dua nyawa. Menyadari pentingnya masalah ini, para peneliti menyelidiki pengaruh partikel yang memuai secara termal (TEP) terhadap sifat sambungan yang diikat secara adhesif dengan polimer yang diperkuat serat kaca (GFRP).

Melalui serangkaian studi eksperimental, tim meneliti komposisi kimia dari TEP dan perekat epoksi, mengevaluasi sifat termomekanik dari perekat yang dimodifikasi, dan memeriksa kekasaran permukaan serta analisis sudut kontak dari perekat GFRP. Selain itu, mereka juga melakukan investigasi kekuatan geser putaran. Tim ini juga melakukan analisis kegagalan sambungan perekat, baik sebelum dan sesudah perlakuan panas, dengan menggunakan pemindaian mikroskop elektron.

Temuan penelitian

Temuan ini mengungkapkan bahwa penggunaan TEP pada perekat memberikan efek marjinal pada suhu transisi gelas (Tg) perekat. Analisis termomekanis menunjukkan bahwa TEP mengalami kehilangan pemuaian permanen di atas suhu pemuaian maksimum, yang disebabkan oleh letusan gas atau difusi melalui cangkang tipis. Para peneliti juga memastikan bahwa perbedaan dalam koefisien pemuaian termal (CTE) meningkat dengan kandungan TEP yang lebih tinggi, yang mengakibatkan perubahan dimensi yang lebih jelas pada perekat epoksi.

Lebih lanjut, penelitian ini menyelidiki dampak dari teknik modifikasi permukaan pada perilaku debonding. Metode sandblasting dibandingkan dengan perawatan permukaan plasma, dimana metode yang terakhir menunjukkan efektivitas yang lebih besar dengan meningkatkan kekuatan ikatan dan mencegah robeknya serat selama proses debonding. Metode modifikasi permukaan ini memfasilitasi penggunaan kembali sampel GFRP setelah proses pelepasan ikatan (debonding) pada suhu tinggi (misal: 145°C), sejalan dengan praktik pengelolaan limbah yang berkelanjutan.

Gambar 1. Gambar pemindaian mikroskop elektron (SEM) dari sampel Epoksi + 50 wt.% TEPs (a) pada suhu ruangan, (b) setelah pemanasan 145 ° C, dan (c) setelah pemanasan 170 ° C
Kredit. The Journal of Adhesion

Tim peneliti menggarisbawahi pentingnya mencegah kerusakan mekanis dan termal pada bagian komposit selama proses debonding. Temuan mereka menggambarkan kemungkinan pelepasan ikatan sambungan GFRP tanpa menyebabkan kerusakan pada perekatnya, sehingga memberikan peluang baru untuk penggunaan kembali dan daur ulang material komposit yang mahal.

Sebuah terobosan baru untuk industri komposit

Perkembangan perintis dalam metode pengikatan dan pelepasan ikatan perekat ini memiliki potensi besar untuk berbagai industri yang mengandalkan komponen komposit. Dengan memfasilitasi pemisahan yang aman dari struktur yang terikat secara perekat, perusahaan dapat meminimalkan biaya, mendukung praktik berkelanjutan, dan berkontribusi pada masa depan yang lebih ramah lingkungan.

Implikasi dari penelitian ini melampaui batas-batas komunitas ilmiah, menekankan perlunya teknik canggih yang memungkinkan penggunaan kembali dan perbaikan material komposit. Ke depannya, penelitian dan pengembangan tambahan dalam bidang ini akan menjadi sangat penting dalam pembentukan metode pelepasan ikatan (debonding) yang efisien dan ramah lingkungan.

Seiring dengan industri yang terus mencari solusi inovatif untuk keberlanjutan, penelitian ini menunjukkan kemajuan yang besar dalam mendukung prinsip-prinsip ekonomi sirkular dan mengurangi dampak lingkungan yang berasal dari manufaktur komponen komposit.

🔬🧫🧪🔍🤓👩‍🔬🦠🔭📚

Referensi jurnal

Caglar, H., Sridhar, I., Sharma, M., & Chian, K. S. (2023). Debonding of bonded composite joints with TEP modified epoxy adhesives. The Journal of Adhesion99(10), 1626-1649. https://doi.org/10.1038/s42003-022-04382-w

Hasan Caglar adalah seorang insinyur komposit yang berbasis di Inggris. Perjalanan akademisnya membawanya menyelesaikan gelar Ph.D. di NTU di Singapura, di mana ia berspesialisasi dalam teknik pelepasan ikatan yang ramah lingkungan untuk sambungan perekat. Sebelumnya, Hasan memperoleh gelar MSc di bidang pengolahan komposit, yang menjadi dasar keahliannya di bidang ini.