14.1 Proses Pembuatan Komposit Material Plastik yang Diperkuat Serat. 14.1.1 Proses Pencetakan Terbuka (Open-Mold Processes) Terdapat beberapa metode cetakan terbuka untuk membuat material komposit plastik yang diperkuat serat yaitu: a. Hand Lay–Up Process Metode ini merupakan metode yang paling sederhana untuk membuat bagian yang diperkuat oleh serat. Untuk membuatnya dengan menggunakan serat gelas (fiberglass) dan sebuah polyester, pelapis gel dilapiskan pada cetakan terbuka (open mold) seperti pada Gambar 17.1a.
(a)
(b)
Gambar 17.1 Metode pelapisan dengan tangan untuk pencetakan komposit material (a) Penaburan resin di atas fiber penguat di atas cetakan (b) Penggunaan roller untuk meningkatkan densitas lapisan dan menghilangkan udara yang terjebak
YudySuryaIrawan
Material Teknik
Penguatan fiberglass yang normalnya dalam bentuk seperti kain atau alas, secara manual diletakkan di dalam cetakan. Resin dasar yang telah dicampur dengan katalis dan pemercepat diletakkan dalam cetakan dengan penaburan, penyikatan atau penyemprotan. Roller (Gambar 17.1b) atau penyapu digunakan membasahi penguat dengan resin dan menghilangkan udara yang terjebak. Untuk mempercepat ketebalan dinding bagian yang dibuat, lapisan alas fiberglass atau anyaman dan resin ditambahkan.
Aplikasi pada badan kapal, tangki, rumah dan panel bangunan.
(a)
(b)
Gambar 17.1 Metode pelapisan dengan tangan untuk pencetakan komposit material (a) Penaburan resin di atas fiber penguat di atas cetakan (b) Penggunaan roller untuk meningkatkan densitas lapisan dan menghilangkan udara yang terjebak YudySuryaIrawan Material Teknik
b. Spray- Up Process Metode penyemprotan untuk membuat cangkang material komposit plastik diperkuat serat ini mirip dengan metode pelapisan dengan tangan dan dapat digunakan untuk membuat lambung kapal, bak mandi, dan bentuk lain yang berukuran sedang dan besar. Dalam proses ini bila fiberglass digunakan, anyaman serat kontinyu diumpankan melalui kombinasi antara pemotong dan spray gun seperti pada Gambar 17.2 yang terus menerus mendeposit potongan anyaman serat dan resin yang dikatalis menjadi keras dalam cetakan. Lapisan yang terdeposit ditingkatkan densitasnya dengan sebuah roller atau penyapu untuk menghilangkan udara dan menjamin resin meresap dalam serat pengeras. Lapisan banyak dapat ditambahkan hingga ketebalan tertentu. Sedangkan pengerasan dapat dalam suhu ruang atau diberi panas Gambar 17.2 Metode penyemprotam untuk pencetakan material komposit plastik yang diperkuat serat. Keuntungan dari metode ini meliputi tingkat komplesitas bentuk dari benda kerja dapat diatasi dan proses ini dapat diotomasi. YudySuryaIrawan
Material Teknik
Filament-Winding Process Proses ini digunakan untuk membuat komposit silinder berlubang yang memiliki kekuatan yang tinggi. Dalam proses ini penguatan serat diumpankan melalui bak resin dan kemudian dianyam pada mandrel yang sesuai (gambar 17.3). Saat tebal lapisan mencukupi, mandrel teranyam komposit dikeraskan dalam suhu ruang atau suhu tinggi dalam sebuah oven. Bagian yang tercetak dilepas dari mandrel. Aplikasi pada tangki penampung bahan bakar atau bahan kimia, bejana tekan dan tempat motor roket (gambar 17.4). Gambar 17.3 Proses pelilitan filamen untuk membuat material komposit plastik diperkuat serat. Pertama-tama seratserat diresapi dengan resin plastik kemudian dililitkan melingkar pada drum yang berputar. The carriage (pembawa) yang terdiri atas serat yang diresapi resin bergerak melintang meletakkan serat pada drum selama pelilitan. YudySuryaIrawan
Material Teknik
Gambar 17.4 Proses pelilitan filamen untuk sebuah tutup motor untuk roket yang menggunakan serat Kevlar 49 dan resin epoxy (atas kebaikan the Du Pont Co.) YudySuryaIrawan
Material Teknik
14.1.2 Proses Pencetakan Tertutup (Closed-Mold Processes) untuk Material Komposit Plastik diperkuat Serat Injection and Compression Molding Prosesnya dalam Gambar 17.5 dan 17.6 sama dengan proses pencetakan plastik, hanya saja material plastik diganti dengan material plastik yang diperkuat dengan serat. Gambar 17.5 Urutan proses untuk proses injection molding dengan menggunakan ulir bolak-balik untuk material komposit material plastik. a. Serat yang diresapi resin plastik dimasukan dalam pengumban dan dialirkan ke dalam sekrup yang berputar b. Resin plastik mencair dalam perjalanan dalam sekrup dan di saat plastik berada di ujung nosel sekrup diam. c. Sekrup sebagai plunger mendorong ke depan resin dan serat untuk mengisi cetakan yang kosong. d. Sekrup ditarik dan komposit yang telah jadi ditarik YudySuryaIrawan
Material Teknik
Gambar 17.6 Compression Molding (pencetakan tekan) a) Penampang melintang dari cetakan terbuka yang terdiri atas bentuk baklu plastik yang terisi oleh serat. b) Penampang cetakan menutup dan menekan spesimen menjadi bentuk akhir yang diinginkan dengan kelebihan flash di samping YudySuryaIrawan
Material Teknik
Sheet Molding Compound (SMC) Proses ini dijalankan otomatis dan yang relatif baru untuk membuat produk plastik diperkuat serat khususnya untuk industri otomotif. Proses ini memungkinkan kontro resin yang sangat baik dan produk memiliki kekuatan mekanis yang badik dengan volume produksi, ukuran yang tinggi serta produk yang tinggi sifat keseragamannya. Panjang chopped roving sekitar 5 cm
Gambar 17.7 Proses manufaktur untuk Sheet-Moulding Compound (SMC) (Bahan Campuran Pencetakan Lembaran). Mesin menunjukkan memproduksi sebuah sandwich dari fiberglass dan pasta pengisi resin(resin/filler paste) di antara dua lembaran film tipis dari polyethylene. Produk SMC ini harus dituakan/dikeraskan sebelum ditekan menjadi produk akhir. YudySuryaIrawan
Material Teknik
Setelah produk dari SMC keluar dari mesin maka akan disimpan dalam ruang khusus (maturation room) selama 1 hingga 4 jam sehingga lembaran dapat membawa serat gelas yang terjepit di antara plastik. Roll dari SMC kemudian digerakan untuk mendekatkannya ke bagian press dan pemotongan produk SMC m enjadi pola tertentuk untuk bagian khusus dan ditempatkan pada cetakan logam yang tepat yang memiliki suhu 149°C. Selanjutnya press hidrolis digutup dan SMC mengalir secara uniform mengisi cetakan di bawah tekanan 1000 psi hingga membentuk produk akhir. Terkadang produk akhir dikeluarkan di antara proses penekanan agar didapatkan kualitas permukaan yang lebih baik. Gambar 17.8 Panel terluar dari penutup mesin depan Chevrolet Corvette 1984. Panel ini terbuat dari Sheet Moulding Compound yang ditekan pada suhu 149°C dengan tekanan 6.89 MPa untuk 60 hingga 90 detik
YudySuryaIrawan
Material Teknik
Continuous-Pultrusion Process Proses yang ditunjukkan dalam gambar 17.9 ini digunakan untuk membuat plastik diperkuat serata yang memiliki penampang yang tetap seperti bentuk struktur, batang(beams), channel, pipa dan tabung. Produk memiliki kekuatan yang sangat tinggi karena memiliki konsentrasi serat yang tinggi dan pararel terhadap arah penarikannya.
Gambar 17.9 Proses pultrusi untuk membuat komposit material plastik diperkuat serat. Serat diserapi resin yang diumpankan ke dalam cetakan panas dan kemudian ditarik keluar dengan perlahan sebagai material komposit yang telah dikeraskan dengan bentuk penampang yang tetap.(dari H.G. De Young, Plastic Composite Fight for Status, High Technol., Oct 1983) YudySuryaIrawan
Material Teknik
Terima kasih kepada Para Penulis Buku yang menjadi acuan mata kuliah ini:
William F. Smith, Foundations of Materials Science and Engineering, McGraw-Hill International Editions
YudySuryaIrawan
Material Teknik
Thank you for your kind attention Have a nice learning and day
YudySuryaIrawan
Material Teknik
