15 c.
Chopped strand mat Adalah reinforcing mat yang terbuat dari potongan strand dan digabung
secara acak dengan pengikat atau binder tertentu. Biasanya dipakai untuk pembuatan produk dengan kekuatan sedang, untuk proses centrifugal
casting dan proses hand lay-up. Orientasi serat chopped strand mat acak dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6. Serat Chopped Strand Mat
2. Karbon
Karbon dapat dibuat menjadi serat dengan modulus elastisitas yang tinggi. Sifat-sifat dari serat karbon antara lain: kekakuan dan kekuatan yang tinggi,
ringan, kerapatan dan koefisien dilatasi rendah. Serat ini banyak digunakan dibidang konstruksi dan pesawat terbang. Fiber-C merupakan kombinasi
antara grafit dengan karbon amorphus. 3.
Kevlar 49 Kevlar 49 digunakan sebagai bahan serat untuk polimer. Kevlar 49 memiliki
beberapa sifat, antara lain: ringan, kekuatan dan kekuan tinggi, kerapatannya rendah dan memberikan kekuatan spesifik terbesar untuk semua fiber yang
ada. Kevlar banyak digunakan pada industri aerospace, marine, dan otomotif. 4.
Boron Serat boron terbuat dari silika berlapis grafit atau filamen karbon. Serat ini
mempunyai modulus elastisitas yang sangat tinggi, harga yang mahal, dan membutuhkan peralatan untuk menempatkan serat dalam matrik dengan
ketepatan presisi yang tinggi. Penggunaanya dibatasi pada komponen peralatan industri pesawat terbang aerospace.
16 5.
Keramik Serat keramik dapat terbuat dari bahan yang berdasar oxide, carbide, dan
nitride. Serat ini diproduksi dalam bentuk kontinyu atau tidak kontinyu. Perkembangan dari serat ini dimulai karena kebutuhan akan bahan komposit
yang dapat digunakan pada suhu tinggi terutama untuk kebutuhan industri pesawat luar angkasa. Karbida Silikon SiC dan Oksida Aluminium Al
2
O
3
merupakan serat utama yang sering dijumpai pada keramik. Kedua bahan ini mempunyai modulus elastisitas yang tinggi dan dapat digunakan untuk
menguatkan logam-logam dengan kerapatan dan modulus elastisitas yang rendah seperti aluminium dan magnesium.
6. Logam
Filamen baja kontinyu atau tidak kontinyu sering digunakan sebagai fiber dalam plastik.
2.1.2.2.2 Partikel
Ukuran partikel yang digunakan bervariasi dari skala mikroskopis sampai skala makroskopis. Distribusi partikel di dalam matrik komposit tersusun secara
random sehingga komposit yang dihasilkan mempunyai sifat-sifat isotrop. Mekanisme penguatan oleh partikel ini tergantung pada ukuran partikel itu
sendiri. Dalam skala mikroskopis, partikel yang digunakan berupa serbuk yang sangat halus kurang dari 1μm yang terdistribusi dalam matrik dengan
konsentrasi maksimum 15. Adanya serbuk akan menjadikan matrik mengeras dan menghambat gerakan dislokasi yang timbul. Dalam keadaan ini, sebagian
besar beban luar yang diberikan bekerja pada matrik.
17 Gambar 2.7. Partikel Sebagai Penguat Komposit
2.1.2.2.3 Flake
Flake pada umumnya berupa partikel dua dimensi. Contohnya adalah mika mineral silika K dan Al dan tale Mg
3
Si
4
O
10
OH
2
, digunakan sebagai fase reinforcing pada plastik. Bahan ini relatif murah dan ukurannya bervariasi dengan
panjang antara 0,001 –1,0 mm dan tebal antara 0,001-0,005 mm.
Gambar 2.8. Flake Sebagai Penguat Komposit
2.1.3 Bahan-bahan Tambahan
Selain bahan-bahan di atas, masih terdapat beberapa bahan tambahan yang lain. Penambahan bahan-bahan ini bertujuan untuk meningkatkan kualitas
komposit yang akan dihasilkan. Bahan-bahan tambahan tersebut antara lain:
1. Katalis
Katalis adalah bahan pemicu initiator yang berfungsi untuk mempersingkat proses curing pada temperatur ruang. Prosentase katalis dalam suatu bahan
komposit relatif kecil sekitar 0,5-1 . Komposisi katalis pada komposit harus sangat diperhatikan. Komposit dengan kadar katalis yang terlalu sedikit
18 akan mengakibatkan proses curing yang terlalu lama, dan apabila kelebihan
katalis maka akan menimbulkan panas yang berlebihan saat proses curing sehingga akan merusak produk komposit yang dibuat. Katalis yang digunakan
berasal dari organic peroxide seperti methyl ethyl ketone peroxide dan acetyl acetone peroxide.
2. Akselerator
Akselerator adalah suatu bahan yang biasa digunakan dengan tujuan untuk mempercepat proses curing. Akselerator yang bereaksi dengan katalis di
dalam resin polyester akan memberikan reaksi eksoterm antara suhu 80
o
– 120
o
. Akselerator yang biasa digunakan adalah cobalt, amine, dan vanadium. Pada proses curing, perbandingan akselerator sekitar 1 volume resin,
sedangkan untuk katalis menggunakan perbandingan volume 0,5 dari volume resin.
3. Pigmen atau pasta berwarna
Pigmen atau pasta pewarna hanya dipergunakan pada akhir proses dari pembuatan FRP, hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya penurunan
kemampuan FRP. Apabila pigmen dan pasta pewarna ini digunakan saat produksi, maka harus dipilih bahan yang sesuai sehingga tidak mempengaruhi
proses curing. Pada pelapisan akhir gel coating, perbandingan pigmen atau pasta pewarna adalah 10 - 15 dari berat resin. Beberapa pilihan warna dari
pigmen antara lain: zinc yellow, chrome orange, dan red iron oxide. 4.
Release agent Release agent atau zat pelapis yang berfungsi untuk mencegah lengketnya
produk pada cetakan saat proses pembuatan. Pelapisan dilakukan sebelum proses pembuatan dilakukan. Release agent yang biasa digunakan antara lain:
waxes semir, mirror glass, polyvynil alcohol, film forming, dan oli. 5.
Filer Penggunaan bahan ini dimaksudkan untuk mengurangi biaya dalam produksi.
Selain itu filer juga dipergunakan untuk meningkatkan viskositas resin. Penggunaan filer sebagai bahan campuran tidak boleh memiliki 30 dari
19 perbandingan terhadap berat resin. Alumina, calcium carbonate, serbuk silika
adalah filer yang sering digunakan sebagai penyusun komposit FRP. Selain bahan-bahan tesebut diatas, masih ada bahan tambahan lain yang dapat
memberi tampilan lebih pada produk FRP. Adiktif sebagai penambah kemampuan elektrik adalah melamine synaturate dan masih banyak bahan tambahan lain yang
dapat diaplikasikan pada komposit FRP dengan tujuan meningkatkan mutu dan kualitas produk.
2.1.4 Komposit Matrik Polimer Fiber Reinforced Polymer
Saat ini, bahan komposit yang sering dimanfaatkan adalah Fiber Reinforced Polymer FRP, dengan serat yang digunakan dapat berupa serat glass,
serat karbon dan Kevlar 49, sedangkan matrik yang digunakan dapat berupa resin polyester dan resin epoksi. Komposit jenis ini mempunyai kandungan serat yang
cukup besar lebih dari 50 volume. Beberapa keunggulan yang dimiliki oleh FRP adalah :
1. Kerapatan yang rendah
2. Memiliki tegangan fatik yang baik
3. Ketahanan terhadap korosi yang baik
4. Tegangan spesifik tinggi
5. Modulus spesifik tinggi
6. Mempunyai stabilitas ukuran yang baik, karena koefisien dilatasi rendah
Saat ini bahan berpenguat serat telah mengalami banyak inovasi, peningkatan mutu, ringan dan relatif murah, serta penggunaanya semakin meluas.
Dengan keuntungan yang didapat dari bahan tersebut, maka pengguna terbesar FRP adalah indrustri aerospace, industri pesawat terbang, industri otomotif dan
industri alat-alat olahraga.
2.1.5 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kekuatan FRP
Fiber Reinforced Polymer atau FRP adalah suatu bahan komposit yang diperkuat oleh serat yang diikat dalam matrik. Adapun beberapa faktor yang
mempengaruhi kekuatan FRP adalah orientasi serat, panjang, bentuk, komposisi
20 serat, dan sifat mekanik dari matrik serta ikatan yang ada dalam komposit
tersebut.
2.1.5.1 Orientasi Serat
Dalam komposit, orientasi serat sangat mempengaruhi dan dapat menentukan kekuatan suatu bahan komposit. Secara umum penyusunan dari arah
serat tersebut adalah sebagai berikut: a.
Unidirectional, yaitu serat disusun paralel satu sama yang lainnya. Disini kekuatan tarik terbesar terdapat pada bahan yang sejajar dengan arah
serat. Sedangkan kekuatan yang terkecil pada bahan yang tegak lurus arah serat.
b. Pseudoisotropic, yaitu serat disusun secara acak dan kekuatan tarik pada
satu titik pengujian mempunyai nilai kekuatan yang sama. c.
Bidirectional, yaitu serat disusun tegak lurus satu sama lainnya orthogonal contohnya pada woven roving. Pada susunan ini kekuatan
tertinggi terdapat pada arah serat 0
o
dan 90
o
dan kekuatan terendah terdapat pada arah serat 45
o
. Sifat mekanik dari pemasangan satu arah ini adalah jenis yang paling
proporsional, karena pada pemasangan satu arah serat ini dapat memberi kontribusi pemakaian serat paling banyak. Hal tersebut disebabkan karena
pemasangan serat yang semakin acak maka konstribusi serat yang dipasang akan semakin sedikit fraksi volume kecil sehingga menyebabkan kekuatan komposit
semakin menurun.
