makalah pemilihanpemilihan bahan bahan
DESCRIPTION
metalurgiTRANSCRIPT
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 1
BAB I
POLYMER
Kata polymer berasal dari kata Yunani “poli” yang berarti "banyak" dan “meros” yang
memiliki arti "bagian". Istilah ini diciptakan pada tahun 1833 oleh Joens Jakob Berzellius.
Polymer itu sendiri saat ini didefinisikan sebagai molekul besar yang terbentuk dari unit-unit
berulang sederhana. Bahan-bahan seperti plastik, serat, film dan sebagainya yang biasanya
dipergunakan dalam kehidupan sehari-hari mempunyai berat molekul di atas 10.000. Bahan
dengan berat molekul yang besar itu disebut polymer, mempunyai struktur dan sifat yang rumit
disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang lebih besar dibandingkan senyawa yang berat
atomnya rendah.
Umumnya polimer dibangun oleh satuan struktur tersusun secara berulang diikat oleh
gaya tarik-menarik yang disebut ikatan kovalen, dimana ikatan setiap atom dari pasangan
menyumbangkan satu elektron untuk membentuk sepasang elektron.
Polimer adalah salah satu bahan rekayasa bukan logam (non-metallic material) yang
penting. Saat ini bahan polimer telah banyak digunakan sebagai bahan substitusi untuk logam
terutama karena sifat-sifatnya yang ringan, tahan korosi dan kimia, dan murah, khususnya untuk
aplikasi-aplikasi pada temperatur rendah.
1.1 Proses Pembuatan Produk Polymer.
a) Polimerisasi Adisi
Pada polimerisasi adisi, monomer mengadisi monomer lain sehingga produk
polimer mengandung semua atom yang ada pada monomer awal. Polimerisasi dapat
berlangsung dengan bantuan suatu kalisator. Contohnya yaitu pembentukan polietilena
dari etilen.
b) Polimerisasi Kondensasi
Pada polimerisasi kondensasi monomer-monomer saling berkaitan dengan
melepas molekul kecil, seperti H2O dan CH3OH (metanol). Polimerisasi kondensasi
terjadi pada monomer-monomer yang mempunyai gugus fungsi pada kedua ujung
rantainya.
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 2
1.2 Produk Polimer Berdasarkan Asalnya
1.2.1 Produk yang Berasal dari Polimer Alam
Polimer alam adalah polimer yang terdapat di alam dan berasal dari makhluk hidup.
Contoh polimer alam dapat dilihat pada tabel di bawah ini:
NoNo PolimerPolimer MonomerMonomer ProsesProses
PolimerisasiPolimerisasi
ContohContoh
11 Pati/amilum Pati/amilum GlukosaGlukosa Kondensasi Kondensasi Biji-bijian, akar umbi Biji-bijian, akar umbi
22 SelulosaSelulosa GlukosaGlukosa Kondensasi Kondensasi Sayur, Kayu, Kapas Sayur, Kayu, Kapas
33 ProteinProtein Asam aminoAsam amino Kondensasi Kondensasi Susu, daging, telur, wol, Susu, daging, telur, wol,
sutera sutera
44 Asam nukleat Asam nukleat Nukleotida Nukleotida Kondensasi Kondensasi Molekul DNA dan RNA Molekul DNA dan RNA
(sel) (sel)
55 Karet alam Karet alam Isoprena Isoprena AdisiAdisi Getah pohon karet Getah pohon karet
1.2.2 Produk yang berasal dari Polimer Sintesis atau Buatan
Polimer sintesis atau polimer buatan adalah polimer yang tidak terdapat di alam dan
harus dibuat oleh manusia. Contoh polimer sintesis dapat dilihat pada tabel di bawah ini :
NoNo PolimerPolimer MonomerMonomer Terdapat padaTerdapat pada
1.1. Polietena Polietena Etena Etena Kantung, kabel plastik Kantung, kabel plastik
2.2. Polipropena Polipropena Propena Propena Tali, karung, botol plastik Tali, karung, botol plastik
3.3. PVC PVC Vinil klorida Vinil klorida Pipa paralon, pelapis lantai Pipa paralon, pelapis lantai
4.4. PolivinilPolivinil
alcohol alcohol
Vinil alcohol Vinil alcohol Bak air Bak air
5.5. Teflon Teflon Tetrafluoroetena Tetrafluoroetena Wajan atau panci anti lengket Wajan atau panci anti lengket
6.6. Dakron Dakron Metil tereftalat dan etilena Metil tereftalat dan etilena
glikol glikol
Pipa rekam magnetik, kain atau Pipa rekam magnetik, kain atau
tekstil (wol sintetis) tekstil (wol sintetis)
7.7. Nilon Nilon Asam adipat dan Asam adipat dan
heksametilena diamin heksametilena diamin
Tekstil Tekstil
8.8. Polibutadiena Polibutadiena Butadiena Butadiena Ban motor Ban motor
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 3
9.9. Poliester Poliester Ester dan etilena glikol Ester dan etilena glikol Ban mobil Ban mobil
10.10. Melamin Melamin Fenol formaldehida Fenol formaldehida Piring dan gelas melamin Piring dan gelas melamin
11.11. Epoksi resin Epoksi resin Metoksi benzena dan Metoksi benzena dan
alcohol sekunder alcohol sekunder
Penyalut cat (cat epoksi) Penyalut cat (cat epoksi)
1.2.3 Produk yang berasal dari Proses Polimerisasi Adisi
Reaksi adisi adalah reaksi pemecahan ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal sehingga
ada atom yang bertambah di dalam senyawa yang terbentuk. Jadi, polimerisasi adisi adalah
reaksi pembentukan polimer dari monomer-monomer yang berikatan rangkap (ikatan tak
jenuh). Polimer adisi ini biasanya identik dengan plastik, karena hampir semua plastik dibuat
dengan polimerisasi adisi.
Nama polimerNama polimer KegunaanKegunaan
PolietilenaPolietilena Tas plastik, botol, mainan, isolasi listrikTas plastik, botol, mainan, isolasi listrik
PolipropilenaPolipropilena Karpet plastik, botolKarpet plastik, botol
PolistirenaPolistirena Pernis kayu, styrofoam, isolasi plastik, gelas plastik, Pernis kayu, styrofoam, isolasi plastik, gelas plastik,
mainan, bahan pengepakkanmainan, bahan pengepakkan
Polivinil kloridaPolivinil klorida Pipa, genteng plastikPipa, genteng plastik
Polivinil DienkloridaPolivinil Dienklorida Plastik wrapPlastik wrap
Politetraetilena (teflon)Politetraetilena (teflon) Alat masak, isolasi listrik (penutup kabel)Alat masak, isolasi listrik (penutup kabel)
PoliakrilonitrilPoliakrilonitril Wig (rambut palsu), cat, benangWig (rambut palsu), cat, benang
PolivinilasetatPolivinilasetat Tekstil, gumresin, catTekstil, gumresin, cat
PolimetilmetakrilatPolimetilmetakrilat Bahan pembuat gelas, pembuat bola bowlingBahan pembuat gelas, pembuat bola bowling
1.2.4 Produk yang berasal dari Proses Polimerisasi Kondensasi
Polimerisasi kondensasi adalah reaksi pembentukan polimer dari monomer-monomer
yang mempunyai dua gugus fungsi. Misalnya, senyawa polipeptida atau protein dan
polisakarida merupakan senyawa biomolekul yang dibentuk oleh reaksi polimerisasi
kondensasi. Berikut beberapa contoh pembentukan polimerisasi kondensasi :
a) Nilon
Nilon adalah suatu polimer yang ditemukan oleh Wallace Hume Carothers di
tahun 1934 sewaktu bekerja di perusahaan Du Pont. Polimer nilon dibentuk dari
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 4
monomer asam 6-aminoheksanoat (HOOCCH2(CH2)3CH2NH2). Dalam
polimerisasi ini, gugus karboksil dari monomer berikatan dengan gugus amino
dari monomer tersebut.
b) Polyester (polietilena tereftalat) atau dakron
Polyester dakron dibentuk oleh 2 polimer berlainan, yaitu dari etilena glikol
(polialkohol) dengan dimetil tereftalat (senyawa ester).
1.2.5 Produk Polimer yang tergolong Polimer Termoplastic
Polimer termoplastic merupakan jenis polimer yang tidak tahan panas. Polimer
tersebut apabila dipanaskan akan meleleh (melunak), dan dapat dilebur untuk dicetak
kembali (didaur ulang). Contohnya polietilene, polipropilena, dan PVC.
1.2.6 Produk Polimer yang tergolong Polimer Termoset
Polimer termoset merupakan jenis polimer yang tahan panas. Polimer tersebut apabila
dipanaskan tidak akan meleleh (sukar melunak), dan sukar didaur ulang. Contohnya melamin
dan bakelit.
1.3 Contoh Produk Polimer dan Skematis Proses Pengolahannya
1.3.1 Proses Pembuatan Pot Bunga
Pada proses pembuatan pot bunga ini dilakukan dengan cara Injection Molding.
Injection Molding adalah metode material termoplastik dimana material yang meleleh karena
pemanasan diinjeksikan oleh plunger ke dalam cetakan yang didinginkan oleh air dimana
material tersebut akan menjadi dingin dan mengeras sehingga bisa dikeluarkan dari cetakan.
(gambar 1)
Bagian-bagian pada injection molding machine secara garis besar dibedakan
menjadi dua yaitu:
1) Injection Unit
Pada gambar 2 yaitu injection unit, di sini terjadi proses peleburan material bahan baku
(polypropylene) menjadi cair karena pemanas yang ada pada dinding barrel serta
perputaran sekrup injeksi (screw). Bahan material yang sudah meleleh tersebut akan
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 5
diinjeksikan melalui nozzle ke bagian clamping. Pada Injection Unit ini kecepatan,
tekanan, waktu injeksi serta suhu semuanya diatur.
Gambar 1. Skema Injection Molding Machine.
Gambar 2. Injection Unit.
2) Clamping unit
Pada gambar 3 clamping unit, di sini terjadi pembentukan material bahan baku cair
menjadi barang hasil produksi sesuai yang dinginkan, proses pencetakan ini
menggunakan pendinginan dari air.
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 6
Gambar 3. Clamping Unit.
1.3.2 Proses Produksi Pembuatan Pot Bunga
Proses pembuatan produk plastik yang dilakukan menggunakan bahan baku utama
yaitu polypropylene. Langkah-langkah proses produksinya, yaitu :
a) Pembuatan Mold(cetakan)
Proses ini untuk menyesuaikan bentuk dari produk pot bunga yang akan dibuat oleh
mesin injeksi sesuai dengan permintaan konsumen.
b) Penggunaan Mesin
Mesin yang digunakan disesuaikan dengan berat produk yang akan dihasilkan, karena
tiap mesin injeksi berbeda tonase-nya (berat max barang yang dihasilkan).
c) Penentuan Warna
Pewarnaan ditentukan oleh permintaan dari konsumen, proses pewarnaan terjadi pada
bahan baku yang akan digunakan. Jenis pewarna yang digunakan adalah plamaster dan
dairen ditunjukan oleh gambar 4.
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 7
Gambar 4. Pewarna Jenis Plamaster dan Dairen.
d) Proses Daur Ulang
Proses daur ulang dilakukan setelah semua produk yang gagal dikumpulkan lalu
dipisahkan menurut warna, setelah itu akan dihancurkan oleh mesin daur ulang menjadi
bahan kasar yang nantinya bisa digunakan kembali untuk proses produksi seperti pada
gambar 5.
Gambar 5. Produk Yang Akan Di Daur Ulang .
e) Pengaturan Sistem Pendingin
Pendingin disini ada 2, yaitu pendingin pada cetakan dan pendingin pada oli. Pendinginan
ini dilakukan melewati pipa-pipa yang ada pada mesin, saat sirkulasi pendinginan suhu
oli atau air pendinginan terjadi pada suatu tank pendingin yang didinginkan oleh
kompresor.
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 8
f) Inisialisasi
Saat akan memulai proses produksi, begitu menyala pertama kali suhu pada barrel akan
dipanaskan hingga mencapai suhu default (200-220ºC). Alarm akan menyala jika suhu
tidak mencapai suhu default untuk meleburkan polymer, sesudah itu mengatur kecepatan,
tekanan dan lainnya.
g) Pelelehan
Termoplastik (polymer) dalam bentuk butiran atau bubuk ditampung dalam sebuah
hopper kemudian turun ke dalam barrel secara otomatis (karena gaya gravitasi) dimana
ia dilelehkan oleh pemanas yang terdapat di dinding barrel dan oleh gesekan akibat
perputaran sekrup injeksi. Plastik yang sudah meleleh diinjeksikan oleh sekrup injeksi
(yang juga berfungsi sebagai plunger) melalui nozzle ke dalam cetakan.
h) Pencetakan
Bahan cair yang sudah meleleh itu akan dihantarkan oleh nozzle ke dalam sebuah mold
(cetakan) yang terdapat pada clamping unit. Pada saat ini juga proses pelelehan pada
barrel terus berlangsung.
i) Pendinginan
Setelah material memenuhi mold, maka waktu itu juga proses pendinginan dimulai.
Pendinginan dilakukan oleh air yang dilarikan pada pipa-pipa di luar mold.
j) Output
Produk pot bunga yang sudah dingin dan mengeras dikeluarkan dari cetakan oleh
pendorong hidrolik yang tertanam dalam rumah cetakan. Setelah hasil produk pot bunga
dilepaskan dari mold, maka mold akan tertutup kembali karena proses pencetakan
selanjutnya akan berlangsung.
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 9
BAB II
KOMPOSIT
Komposit merupakan suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau
lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia
maupun fisika dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit). Jika
perpaduan ini terjadi dalam skala makroskopis, maka disebut sebagai komposit.
Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai pengisi
dan bahan pengikat serat-serat tersebut yang disebut matrik. Didalam komposit unsur utamanya
adalah serat, sedangkan bahan pengikatnya menggunakan bahan polimer yang mudah dibentuk
dan mempunyai daya pengikat yang tinggi. Penggunaan serat sendiri yang utama adalah untuk
menentukan karakteristik bahan komposit, seperti : kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik
lainnya. Sebagai bahan pengisi serat digunakan untuk menahan sebagian besar gaya yang
bekerja pada bahan komposit, matrik sendiri mempunyai fungsi melindungi dan mengikat serat
agar bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi. Oleh karena itu bahan serat
digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan-bahan yang
liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia.
Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan material tersebut untuk
diarahkan sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada arah tertentu yang kita kehendaki, hal
ini dinamakan “tailoring properties”. Dan ini adalah salah satu sifat istimewa komposit, yaitu
ringan, kuat, tidak terpengaruh korosi, dan mampu bersaing dengan logam, tidak kehilangan
karakteristik dan kekuatan mekanisnya, (Chung, 2003).
2.1 Proses Pembuatan Produk Komposit
Secara Garis besar proses pembuatan material komposit terdiri dari atas dua cara,yaitu :
2.1.1 Proses Cetakan Terbuka (Open - Mold Process)
a. Contact Molding/ Hand Lay Up
Hand lay-up adalah metoda yang paling sederhana dan merupakan proses
dengan metode terbuka dari proses fabrikasi komposit. Adapun proses dari
pembuatan dengan metoda ini adalah dengan cara menuangkan resin dengan
tangan kedalam serat berbentuk anyaman, rajutan atau kain, kemudian meratakan
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 10
nya menggunakan rol atau kuas. Proses tersebut dilakukan berulang-ulang hingga
ketebalan yang diinginkan tercapai.
Pada proses ini resin langsung berkontak dengan udara dan biasanya proses
pencetakan dilakukan pada temperatur kamar. Kelebihan penggunaan metoda ini:
Mudah dilakukan
Cocok di gunakan untuk komponen yang besar
Volumenya rendah
Pada metoda hand lay up ini resin yang paling banyak di gunakan adalah
polyester dan epoxies.
Aplikasi dari pembuatan produk komposit menggunakan hand lay up ini
biasanya di gunakan pada material atau komponen yang sangat besar, seperti
pembuatan kapal, bodi kendaraan, bilah turbin angin, bak mandi, perahu.
b. Vacuum Bag
Proses vacuum bag merupakan penyempurnaan dari hand lay-up,
penggunaan dari proses vakum ini adalah untuk menghilangkan udara
terperangkap dan kelebihan resin. Pada proses ini digunakan pompa vacuum untuk
menghisap udara yang ada dalam wadah tempat diletakkannya komposit yang akan
dilakukan proses pencetakan. Dengan divakumkan udara dalam wadah maka udara
yang ada diluar penutup plastik akan menekan kearah dalam. Hal ini akan
menyebabkan udara yang terperangkap dalam specimen komposit akan dapat
diminimalkan.
Dibandingkan dengan hand lay-up, metode vakum memberikan penguatan
konsentrasi yang lebih tinggi, adhesi yang lebih baik antara lapisan, dan kontrol
yang lebih resin / rasio kaca.
c. Pressure Bag
Pressure bag memiliki kesamaan dengan metode vacuum bag, namun cara
ini tidak memakai pompa vakum tetapi menggunakan udara atau uap bertekanan
yang dimasukkan melalui suatu wadah elastis. Wadah elastic ini yang akan
berkontak pada komposit yang akan dilakukan proses. Biasanya tekanan basar
tekanan yang di berikan pada proses ini adalah sebesar 30 sampai 50 psi. Aplikasi
dari metoda Pressure bag ini adalah pembuatan tangki, wadah, turbin angin,
vessel.
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 11
d. Spray-Up
Spray-up merupakan metode cetakan terbuka yang dapat menghasilkan
bagian-bagian yang lebih kompleks ekonomis dari hand lay-up.Proses spray-up
dilakukan dengan cara penyemprotan serat (fibre) yang telah melewati tempat
pemotongan (chopper). Sementara resin yang telah dicampur dengan katalis juga
disemprotkan secara bersamaan Wadah tempat pencetakan spray- up telah
disiapkan sebelumnya. Setelah itu proses selanjutnya adalah dengan
membiarkannya mengeras pada kondisi atsmosfer standar.
Aplikasi penggunaan dari proses ini adalah panel-panel, bodi karavan, bak
mandi, dan sampan.
e. Filament Winding
Fiber tipe roving atau single strand dilewatkan melalui wadah yang berisi
resin, kemudian fiber tersebut akan diputar sekeliling mandrel yang sedang
bergerak dua arah, arah radial dan arah tangensial. Proses ini dilakukan berulang,
sehingga cara ini didapatkan lapisan serat dan fiber sesuai dengan yang diinginkan.
Resin termoseting yang biasa di gunakan pada proses ini adalah poliester, vinil
ester, epoxies, dan fenolat. Adapun aplikasi dari proses filament winding ini
digunakan untuk menghasilkan bejana tekan, motor roket, tank, tongkat golf dan
pipa.
2.1.2 Proses Cetakan Tertutup (Closed – Mold Process)
a) Proses Cetakan Tekan (Compression Molding)
Proses cetakan ini menggunakan hydraulic sebagai penekannya. Fiber
yang telah dicampur dengan resin dimasukkan kedalam rongga cetakan, kemudian
dilakukan penekanan dan pemanasan. Aplikasi dari proses compression molding
ini adalah alat rumah, container besar, alat listrik, untuk panel bodi kendaraan
rekreasi seperti ponsel salju, kerangka sepeda dan jet ski.
b) Injection Molding
Metoda injection molding juga dikenal sebagai reaksi pencetakan cairan
atau pelapisan tekanan tinggi. Fiber dan resin dimasukkan kedalam rongga
cetakan bagian atas, kondisi temperatur dijaga supaya tetap dapat mencairkan
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 12
resin. Resin cair beserta fiber akan mengalir kebagian bawah, kemudian injeksi
dilakukan oleh mandrel kearah nozel menuju cetakan. Aplikasi secara umum
meliputi bumper otomotif, komponen fender dan panel, alat rumah, dan
komponen mebel.
c) Continuous Pultrusion
Fiber jenis roving dilewatkan melalui wadah berisi resin, kemudian secara
kontinu dilewatkan kecetakan pracetak dan diawetkan (cure), kemdian dilakukan
pengerolan sesuai dengan dimensi yang diinginkan. Atau juga bisa di sebut
sebagai penarikan serat dari suatu jarring atau creel melalui bak resin, kemudian
dilewatkan pada cetakan yang telah dipanaskan. Fungsi dari cetakan tersebut ialah
mengontrol kandungan resin, melengkapi pengisian serat, dan mengeraskan bahan
menjadi bentuk akhir setelah melewati cetakan.
Aplikasi penggunaan proses ini digunakan untuk pembuatan batang
digunakan pada struktur atap, jembatan. Adapun contohnya adalah Round Rods,
Rectangles, Squares, ‘I’ sections, ‘T’ sections, Angles, Channels, Dog Bone
Profiles, Dove Tail Sticks and Spacers, Corner Profiles, Hallow Sections.
2.2 Pembuatan Speed Boat dari Bahan FRP (Fiberglass Reinforced Plastic) dan
Skematis Proses Pengolahannya
Kelebihan kapal fiberglass dibandingkan kapal kayu ada beberapa antara lain,
kapal fiber karena bahannya tahan terhadap pelapukan maka usia pakai kapal fiberglass
lebih lama, selain itu perawatannya juga minim. Dibandingkan kapal kayu maka kapal
fiberglass pembuatannya lebih mudah dan lebih cepat, selain itu dari segi bahan
mempunyai kelebihan. Dari segi kekuatan bahan lapisan fiberglass dengan ketebalan yang
sama dengan kapal kayu mempunyai kekuatan lebih besar daripada kayu.
2.2.1 Bahan Pembuatan Speed Boat dari Bahan FRP (Fiberglass Reinforced Plastic)
Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat FRP (Fiberglass Reinforced Plastic),
antara lain :
a.) Serat Gelas
Serat gelas adalah suatu bahan sintetis yang terdiri dari Lime, Alumina, dan
Borosilicate. Bahan cair serat gelas ditekan melalui suatu lobang kecil dari suatu dapur
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 13
listrik dan ditarik menjadi sehelai serat, kemudian helai serat ini dapat dibuat menjadi
benang serat gelas, dan dapat dipintal atau dianyam.
Untuk membuat serat gelas ini mudah melekat jika diberi resin, maka dilakukan
pelapisan awal serat ini dengan resin. Tujuan dari pelapisan awal ini selain nantinya resin
mudah melekat juga agar air dan udara tidak terserap kedalam serat gelas. Serat gelas
yang umum dipasaran terdiri dari beberapa macam antara lain Cloth, Mat, Woven roving.
Serat gelas yang paling kuat dan paling mahal harganya adalah cloth kemudian berturut-
turut moven roving dan yang paling lemah serat jenis mat.
b.) Resin
Ada banyak jenis resin yang digunakan untuk membuat Fiberglass Reinforced
Plastic (FRP) pada bahasan ini hanya kita bicarakan dua jenis yaitu Polyester resin dan
Epoxy resin. Jenis lainnya adalah Silicon, Phenolic, Melamine, dan Thermoplastic resin.
c.) Polyester Resin
Polyester resin adalah thermosetting plastic yang hanya dapat dibentuk pada
waktu masih dalam keadaan panas/cair. Jenis kedua dari resin yang utama adalah epoxy,
seperti polyester resin epoxy resin juga thermoset plastic. Kekentalan dari epoxy resin
tergantung dari campuran bahannya yaitu Epichlorohydrin dan Bisphenal- A, tidak
seperti polyester resin maka epoxy resin menggunakan hardener lebih dari katalis
hardener ini ikut berperan langsung dalam proses reaksi. Dibandingkan dengan polyester
resin maka epoxy resin mempunyai beberapa keuntungan yaitu lebih kuat dan lebih
merekat.
d.) Gel Coat Polyester Resin
Tipe lain dari resin adalah gel coat, digunakan untuk melindungi warna dari
Fiberglass mat lapisan fiber yang telah diberi pigmen warna, agar tidak tergores atau
mudah pudar.
e.) Katalis
Katalis yang digunakan adalah Methyl-Ethyl-Ketone (MEK) Peroxide, tempat
katalis biasanya dari plastik sehingga kita bisa tahu jumlahnya. Jumlah katalis yang
diberikan kepada polyester resin tergantung dari temperatur kerjanya, untuk 0.5 % katalis
digunakan pada temperatur 70°F dan resin akan mengeras dalam waktu 45 menit.
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 14
f.) Styrene
Styrene digunakan untuk mengencerkan resin yang terlalu kental.
g.) Acetone
Digunakan untuk membersihkan bekas-bekas resin pada peralatan dan tempat-tempat
lain.
h.) Silicon Oil atau Lilin
Digunakan agar lapisan FRP tidak melekat pada cetakannya.
2.2.2 Proses Pembuatan Speed Boat dari Bahan FRP (Fiberglass Reinforced Plastic)
Pembuatan konstruksi kapal ini ada beberapa macam cara/metoda, yang paling sering
digunakan adalah hand lay-up moulding process. Urutan pekerjaan ini adalah sebagai
berikut:
a.) Planning
Pada saat ini penentuan ukuran masih didasarkan atas kapal-kapal baja dan kayu, hanya
saja karena berat konstruksi fiereglass lebih ringan maka memerlukan perubahan ukuran
utamanya. Diperlukan membuat gambar konstruksi seperti apa yang akan kita buat,
apakah kecepatan atau kekuatan angkut. Karena yang dibuat adalah Speed Boat maka ini
dirancang untuk kecepatan.
b.) Psidow
Psidow adalah suatu kerangka kayu yang disesuaikan dengan bentuk kapalnya (body
plan). Kayu dibentuk sesuai dengan bentuk gading-gading pada body plan, jumlah
gading-gading yang dibuat disesuaikan dengan besar psidow yang dibaut. Jarak gading
biasanya sekitar 500-600 mm. Gading-gading tersebut dihubungkan satu sama lainnya
dengan penguat pada bagian luar. Gading-gading yang telah dihubungkan ini berupa
kerangka kapal. Pada bagian dalam diberi papan dari kayu sebagai tempat melapiskan
fiberglass. Kerangka diberi kaki/penahan supaya dapat berdiri dengan baik, sekarang
kerangka / psidow siap dipakai untuk mencetak mould.
c.) Mould (Mal)
Model fiberglass dicetak pada kerangka/psidow, mould ini terdiri dari beberapa bagian
antara lain:
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 15
Mould untuk mencetak badan kapal (hull).
Mould untuk mencetak geladak kapal.
Mould untuk mencetak bangunan atas.
Mould untuk mencetak bagian-bagian lainnya.
Bagian-bagian mould ini dihubungkan satu sama lain dengan baut dan fiberglass. Untuk
mould yang panjang (hull) dapat dibagi 2 bagian atau 4 bagian tergantung ukuran
mouldnya. Misal untuk life boat yang panjangnya 6 m dibagi menjadi 2 bagian sepanjang
lebar kapal. Kapal-kapal dengan panjang 12 m dibagi 4 bagian secara memanjang tepat
tepat center line 2 bagian, kemudian tiap bagian membujur ini dibagi 2 lagi pada midship.
Kapal Pembersih mould: kualitas dari permukaan hasil cetakan tergantung dari kualitas
permukaan cetakan yang digunakan. Sebagai persiapan pertama suatu mould yang akan
digunakan harus dibersihkan dengan memakai sikat dan air sabun panas untuk
menghilangkan debu atau kotoran minyak. Juga dilakukan pemeriksaan defects (retak-
retak atau goresan) pada permukaan cetakan dan segera dihaluskan sebelum digunakan.
d.) Penggunaan Release Agent
Polyester resin akan melekat pada material termasuk kayu, logam-logam, dan sesamanya
sendiri. Cetakan biasanya dibuat dari material tersebut. Karena permukaan luar mould
kapal dari resin dan begitu pula mouldnya maka permulaan mould perlu diberi suatu
bahan pelepas (release agent) untuk mencegah melekatnya hasil cetakan pada
pencetaknya. Jenis bahan pelepas tergantung ukuran dan hasil permukaan cetakan.
Release agent dioleskan pada permukaan cetakan/mould, waktu pengeringan tergantung
dari prosentase campuran biasanya akan mengering dalam waktu 1 jam. Pengeringan
yang sempurna akan menyebabkan lapisan berikutnya dapat melekat dengan baik.
e.) Urutan Pengecoran
Lapisan pertama yang dipasang atas lapisan permukaan (gel coat) adalah
fibreglass jenis mat dan diberi resin sebagai pengikat, resin dicampur dengan pigment
warna, accelerator dan katalis. Campuran ini tergantung dari ukuran benda yang dicetak
dan lamanya pengeringan yang diinginkan. Untuk moulding besar dan waktu
pengeringan cepat maka katalis yang ditambahkan harus cukup besar. Resin tadi
dikuaskan diatas permukaan mat tadi dengan kuas atau roller dan ditekan masuk sampai
resin tersebut masuk ke sela-sela mat dengan merata. Resin ditunggu kering kira-kira 2
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 16
menit, kemudian lapisan kedua berupa mat kedua direntangkan di atas mat pertama dan
resin dikuaskan diatas permukaannya dan ditunggu sampai kering.
Setelah itu direntangkan woven roving dan diberi resin juga tidak usah menunggu
sampai kering langsung direntangkan lagi jenis mat ketiga diberi resin dan selanjutnya
woven roving kedua lagi sampai ketebalan/kekuatan yang diinginkan. Dalam pemberian
resin diusahakan supaya betul-betul meresap secara merata diantara lapisan fiberglass
sehingga tidak memungkinkan terjadinya sela-sela yang dapat terisi udara. Jika masih ada
sela-sela udara akan menyebabkan lapisan berikutnya tidak melekat dengan baik dan
kekuatannya berkurang..
Dalam hal ini pengecoran yang dimaksud adalah melaksanakan pemasangan lapis
demi lapis pada mal yang nantinya mal ini tidak dibuka, sehingga menjadi penguatan di
dalam badan kapal, yang kami bungkus dengan serat dan resin.
f.) Pemberian Katalis Pada Polyester Resin
Proses pokok pada polyester resin adalah polimerisasi, hal ini dimulai ketika
katalis (menggunakan Methyl- Ethyl-Ketone-Peroxide) ditambahkan pada polyester
resin. Jumlah katalis yang ditambahkan tergantung dari temperatur kerja, Jumlah resin
dan waktu kerja yang diinginkan sampai campuran mengeras). Polyester resin biasanya
ditambahkan 0.5 % katalis memberikan waktu kerja 60 menit pada temperatur
75°F,waktu kerja ini kadang disebut juga pot life.
Karena sifat cepat membeku ini maka didalam mencampur resin dengan katalis
secukupnya saja. Kalau Jumlah katalis 1% maka waktu kerja 30 menit pada 75°F, jika
katalis 2% maka waktu kerja menjadi 15 menit. Jika temperatur kerja 90°F dengan
jumlah katalis, yang sama maka waktu kerja menjadi sepatunya. Jika katalis 0.5% maka
waktu kerja 30 menit dan menjadi 15 menit dengan 1% katalis. Jika temperatur kerja
60°F maka dengan jumlah katalis yang sama waktu kerja menjadi dua kali lipat Dan akan
menjadi 2 jam dengan 0.5% katalis, 1 jam dengan 1% katalis dan 30 menit dengan 2%
katalis.
Untuk hampir semua pekerjaan reparasi sejumlah kecil resin 2-8 ounces
mempunyai waktu kerja yang cukup. Pemakaian katalis di perkirakan sedikit demi sedikit
agar bahan resin jangan terbuang percuma karena cepat mengeras dan tidak bisa di pakai
lagi.
Pemilihan Bahan & Proses - Fathony Yamlicha – 111210157MAKALAH POLYMER DAN KOMPOSIT
JURUSAN TEKNIK MESIN Halaman FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK 17
g.) Penghalusan dengan Gerinda
Jika material telah kering, lalu dilakukan penghalusan material dengan menggunakan
gerinda. Hal ini untuk meratakan dan menghaluskan permukaan material dari cacat-cacat
produksi.
h.) Pengampelasan
Proses ini juga bertujuan untuk meratakan dan menghaluskan permukaan material agar
sesuai dengan kontur yang diinginkan.
i.) Pengecatan
Merupakan proses finishing dari rangkaian proses yang ada. Tujuannya untuk tampilan
material menjadi menarik. Selain itu juga untuk melindungi material dari pengikisan yang
disebabkan panas matahari maupun air laut.