Komposit FRP Dan Aplikasinya

FRP dan Aplikasinya Oleh: Wahyu Hendra G. (1108100070) Gabriela Amanda G.A. (1109100008)









Sifat mekanis komposit bergantung pada banyak variabel seperti  jenis serat, orientasi, dan arsitektur. arsitektur. Arsitektur serat mengacu pada konfigurasi tekstil yang terbentuk dengan menjalin, merajut, atau menenun. Komposit adalah bahan anisotropik dengan kekuatan mereka yang berbeda dalam segala arah. Kurva tegangan-regangan komposit adalah linier elastis ke titik kegagalan. Resin polimer dalam bahan komposit, yang terdiri dari cairan kental dan padat elastis, bekerja secara viskoelastik pada beban. Komposit dapat dirancang dengan berbagai variasi untuk mendapatkan hasil yang memuaskan. Komposit memiliki banyak kualitas struktural yang sangat baik dan beberapa contohnya adalah kekuatan tinggi, ketangguhan material, daya tahan kelelahan, dan ringan. Kualitas lain yang diinginkan adalah sangat tahan terhadap temperatur tinggi, abrasi, korosi, dan serangan kimia.



Beberapa keuntungan dalam penggunaan komposit adalah kemudahan manufaktur, fabrikasi, dan penanganan. Waktu pengerjaan proyek cukup singkat. Komposit dapat dirumuskan dan dirancang untuk hasil yang baik dan daya tahan yang baik. Komposit memiliki rasio kekuatan dan berat yang baik. Jika daya tahannya dapat dibuktikan untuk 75 tahun terakhir, komposit dapat dibenarkan secara ekonomis dengan menggunakan metode biaya siklus kehidupan.

Fiber Reinforced Polymer (FRP) adalah matriks dengan material polimer yang diperkuat dengan fiber atau material penguat lainnya.

Dengan memperkuat matriks berupa plastik, banyak sekali variasi kekuatan fisik dan sifat-sifat yang dapat dibentuk sesuai dengan kebutuhan. Terlebih lagi, tipetipe dan kombinasi penguatnya dapat dipilih sesuai dengan tipe dari plastik (matriksnya). Komposit FRP dapat dikembangkan khususnya jika dikombinasikan dengan bahan-bahan tradisional seperti kayu, besi dan keramik. Kita dapat mendesain komposit FRP untuk mendapatkan karakteristik yang diperlukan dan menghindari biaya yang mahal.

   

Resin Reinforcement Filler Additives

 

Variasi yang sangat beragam Pemilihan polimer didasarkan pada: - Sifat fisik dan mekanik produk - Persyaratan pada proses fabrikasi



   





Struktur polimer lebih kompleks daripada struktur metal atau keramik. Polimer lebih murah dan lebih mudah untuk diproses. Polimer memiliki kekuatan dan modulus yang rendah Polimer memiliki batas temperatur yang rendah Paparan sinar ultraviolet dan beberapa pelarut yang lama diberikan pada polimer dapat menyebabkan penurunan sifat polimer. Polimer bukan penghantar/konduktor panas dan listrik yang baik Polimer lebih tahan terhadap reaksi kimia daripada metal

Termoplastik

Termoset

Note: Selain karakteristik dasar, polimer menyediakan desain komposit FRP dengan segudang karakteristik yang dapat dipilih, tergantung pada aplikasinya.







Sebuah plastik dimana molekul polimer yang tidak terhubung secara silang (tidak terikat secara kimia dengan molekul polimer lain) adalah termoplastik . Karena molekul tidak dihubungkan secara silang, memungkinkan molekul untuk tersebar jauh dan terpisah ketika plastik dipanaskan. Karakteristik dasar dari sebuah termoplastik,  plastik akan melunak, mencair, atau mengalir bila panas diberikan. Meleburkan plastik dan medinginkannya dalam cetakan akan menghasilkan produk akhir.

Jenis-jenis termoplastik adalah:  polyethylene (PE) - digunakan dalam membuat kantong sampah  polyvinyl chloride (PVC) - digunakan pada rumah  polypropylene (PP) - digunakan sebagai serat karpet, kemasan, dan popok.



Sebuah plastik dimana molekul polimer terhubung secara silang (ada ikatan kimia) dengan satu set molekul untuk membentuk struktur seperti  jaring  atau "tangga" adalah termoset . Setelah hubungan silang terjadi, plastik termoset tidak melunak, mencair, atau mengalir bila dipanaskan. Namun, jika hubungan silang tersebut terjadi dalam cetakan, bentuk cetakan akan terbentuk. “





”

Jenis-jenis plastik termoset adalah:  polyester (UP) - digunakan untuk bola bowling dan kapal epoxy  - digunakan untuk perekat dan lapisan  poliuretan (PURs) - digunakan dalam busa dan coating.



   



Baik untuk matriks dengan fiber yang terorientasi Stabilitas termal Tahan terhadap reaksi-reaksi kimia Reduced Creep and Stress Relaxation Viskositas rendah (sangat baik untuk orientasi fiber) Memiliki modulus dan kekuatan yang cukup

   

Suhu ruang penyimpanan bahan Pembentukannya cepat dan biayanya murah Dapat dibentuk kembali Tekanan dan temperatur saat pembentukan

  

Sifat mekanik yang sangat baik Resistansi kelelahan yang baik Penyusutannya rendah

Fiber Fungsi utama: Membawa beban sepanjang serat, memberikan kekuatan dan atau kekakuan dalam satu arah. Dapat diorientasikan untuk memberikan sifat pada arah beban primer •

•

Reinforcement: natural, buatan manusia, variasi lainnya tersedia secara komersial

Fiber Penguatan tidak memerlukan bentuk serat yang panjang. Kita dapat menggunakannya dalam bentuk partikel, serpih, serat diskontinu, serat kontinu dan lembaran. Pada umumnya, fiber alami tidak memiliki kekuatan yang tinggi, tetapi harganya cukup murah. Sedangkan fiberglass adalah penguat yang sangat umum digunakan dalam matriks polimer. Selain fiberglass, kevlar fiber lebih kaku dan ringan daripada fiberglass. Fiber lain yang  juga memiliki kekuatan dan kekakuan yang tinggi adalah boron, silikon karbida, karbon, dan alumina.

Macam-macam Fiber •

•

•

•

•

•

Glass fibers Boron fibers Carbon fibers Organic fibers Ceramic fibers Metallic fibers

Karakteristik fiber •

•

•

Diameternya kecil jika dibandingkan dengan ukuran grain atau microstructure lain. Semakin kecil ukurannya, semakin rendah kemungkinan adanya cacat pada material tersebut.  Aspek rasio yang tinggi memungkinkan fraksi yang sangat besar untuk ditransferkan melewati matriks ke fiber yang kuat dan kaku. Fleksibilitas yang tinggi menunjukkan bahwa material tersebut memiliki modulus yang tinggi dan diameter yang kecil. Fleksibilitas ini memungkinkan adanya variasi dalam teknik pembuatan komposit.

Contoh: Fiberglass  Fiberglass  atau sering diterjemahkan menjadi serat gelas  adalah kaca cair  yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm - 0,01 mm. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi untuk digunakan sebagai badan mobil dan bangunan kapal. Fiberglass  juga digunakan sebagai agen penguat untuk banyak produk plastik; material komposit yang dihasilkan dikenal sebagai plastik diperkuat-gelas (glassreinforced plastic, GRP) atau epoxy diperkuat glass-fiber (GRE), disebut "fiberglass" dalam penggunaan umumnya.  Ada beberapa faktor yang mempengaruhi karakteristik penguat fiberglass: Diameter bundel dan serat Jenis kaca  Arah penguatan fiberglass Jumlah penguatan fiberglass Kontak fisik (wetout) dari serat dengan polimer •

•

•

•

•

Semua faktor ini harus diperhitungkan saat merancang sebuah FRP komposit sehingga properti kekuatan fisik didapatkan.

 



Serat Penguat/ fiber reinforcement (filler) Merupakan komponen di dalam material komposit yang bertujuan untuk memperbaiki sifat mekanik dari bahan matriks yang digunakan. Filler saat ini berkembang ke arah serat alami karena renewable dan dapat terdegradasi di alam (biodegradable) tidak seperti serat sintetis. Berbagai macam serat yang dapat digunakan untuk filler komposit seperti : serat kenaf, serabut kelapa, bagasse, nanas, agave, rami, dsb.

Aditif Bahan tambahan dalam teknologi polimer Contoh : Pewarna, Fragnance, Pelumas, Stabilizer,  Antioksidan, Plastisier, Emulsifer, Anti UV

    

Tahan terhadap korosi Kekuatannya tinggi (rasio berat) Perawatannya mudah Desainnya fleksibel Konduktivitas termalnya rendah

   

Transportasi Industri Konstruksi Kelautan Elektronik