MAKALAH MATERIAL KOMPOSIT

“MATERIAL KOMPOSIT TAHAN CUACA”

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI..............................................................................................................................i

BAB 1 MATERIAL KOMPOSIT TAHAN CUACA............................................................1

1.1 Plastik..........................................................................................................................1

1.2 Reinforced Plastics......................................................................................................1

1.3 Material........................................................................................................................1

1.3.1 Resin.....................................................................................................................2

1.3.2 Reinforcement......................................................................................................3

1.3.3 Cure System..........................................................................................................4

1.3.4 Fillers...................................................................................................................5

1.4 Proses...........................................................................................................................6

1.4.1 Open Mould Process............................................................................................6

1.4.2 Closed Mould Process..........................................................................................6

1.4.3 Continous Process................................................................................................7

1.5 Aplikasi........................................................................................................................8

1.5.1 Solid Surfaces.......................................................................................................8

1.5.2 Kelautan...............................................................................................................8

1.5.3 Transportasi Darat................................................................................................9

1.5.4 Bangunan dan Konstruksi....................................................................................9

BAB 2 KESIMPULAN..........................................................................................................11

DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................................12

iUniversitas Indonesia

BAB 1

MATERIAL KOMPOSIT TAHAN CUACA

Material komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih komponen yang berbeda

baik dari segi komposisi, bentuk, atau sifatnya. Material komposit ini dibuat untuk

menggantikan material-material lain yang sudah ada sehingga material komposit ini

memeiliki sifat yang berbeda dari material lain yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai

keperluan. Salah satu sifat material komposit yang dapat dimanfaatkan adalah ketahanan

terhadap cuaca yang akan dibahas lebih lanjut dalam makalah ini.

1.1 Plastik

Plastik pada umumnya merupakan resin sintetis. Resin sintetis ini dicetak dan

dibentuk sesuai kebutuhan yang kemudian lebih dikenal oleh kebanyakan orang sebagai

plastik. Plastik terdiri dari berbagai rantai karbon yang saling berkaitan yang lebih

dikenal sebagai polimer atau dapat terbentuk secara alami yaitu, selulosa, protein, dan

karet. Sintetik resin pada umunya dibentuk dari zat kimia yang diperoleh dari minyak.

1.2 Reinforced Plastics

Reinforced plastics merupakan material plastik yang telah diperkuat dengan

menggunakan fiber. Plastik ini lebih dikenal dengan nama fiberglass atau GRP (Glass

Reinforced Plastic). GRP merupakan material yang paling umum dan sering digunakan

dalam aplikasinya. Akan tetapi, seiring dengan perkembangan dalam teknologi

menjadikan FRP (Fibre Reinforced Plastic) sebagai material yang lebih umum dan

tepat.

1.3 Material

Material dalam komposit terdiri dari beberapa komponen. Komponen-

komponen ini sangatlah penting untuk dapat membuat material komposit sesuai

kebutuhan. Dalam aplikasinya, komponen-komponen yang dapat digunakan dalam

pembuatan material komposit berbeda-beda antara satu dan lainnya. Perbedaan jenis

komponen ini akan menyebabkan sifat dan aplikasi dari material komposit yang

berbeda pula. Berikut akan dijelaskan masing-masing komponen dalam membuat

material komposit tahan cuaca.

1Universitas Indonesia

2

1.3.1 Resin

Resin yang biasa digunakan dalam material komposit tahan cuaca adalah

resin unsaturated polyester dan Epoxy.

a. Unsaturated Polyester

Bahan baku yang dibutuhkan dalam pembuatan resin unsaturated

polyester adalah oil based dan untuk memproduksi resin ini dibutuhkan tiga

komponen dasar kimia, yaitu:

Saturated acid (misalnya phthalic anhydride)

Unsaturated acid (misalnya maleic anhydride)

Dihydric alcohol (misalnya propylene glycol)

Dalam proses pembuatannya ketiga komponen ini akan dipanaskan sehingga

memiliki sifat viskos pada saat panas dan padat rapuh pada saat dingin.

Monomer dalam reaksi pembentukan material ini memiliki peranan

penting yaitu untuk mengubah bentuk fisik resin dari cair menjadi padat dengan

menyilangkan rantai molekul dari polyester. Pada proses ini tidak didapatkan

produk lain sehingga resin dapat dicetak dengan tanpa tekanan, atau yang lebih

dikenal dengan low pressure moulding resins.

Seetelah resin mengeras, biasanya resin berbentuk padatan yang keras

dan pada tahap ini resin akan tahan terhadap reaksi dan zat kimia ataupun cuaca.

Setelah mengalami pengerasan, resin akan terus mengalami proses “mature”

untuk memperoleh karakteristik penuhnya. Proses ini akan memakan beberapa

minggu apabila dilakukan pada suhu ruang dan akan lebih singkat pada suhu

yang lebih tinggi.

Karakteristik dan sifat pada resin yang berbeda dapat dibuat dengan

mengubah jenis dan banyaknya bahan baku yang digunakan. Semakin banyak

rasio resin yang digunakan maka material komposit akan memiliki ketahanan

terhadap zat/reaksi kimia, air , dan cuaca yang lebih baik.

b. Epoxy

Epoxy diklasifikasikan ke dalam industry plastic sebagai thermosetting

resin dan mencapai kondisi thermoset dengan reaksi tambahan dengan

menggunakan curing agent yang sesuai. Curing agent yang digunakan dengan

resin epoxy baik pada suhu ruang atau lebih tinggi akan mempengaruhi sifat

fisika, seperti kekerasan dan fleksibilitas. Terdapat dua jenis resin epoxy, yaitu:

Bisphenol A-Diglycidyl Ether

3

Epoxy ini memiliki viskositas yang rendah dan berat molekul yang rendah

sehingga lebih banyak digunakan dalam industry komposit

Epoxy Phenol Novolac

Epoxy phenol novolac memiliki densitas yang lebih besar dan digunakan

dalam industry listrik dengan high performance .

Resin epoxy ini sangatlah tahan terhadap zat/reaksi kimia dan korosi,

serta memiliki sifat fisika yang sangat baik. Selain itu, resin ini juga memiliki

adhesi yang sangat baik terhadap substrat seperti beton, kaca, kayu, keramik,

dan plastic.

Kombinasi resin ini sangatlah baik sehingga banyak digunakan dalam

industry komposit. Akan tetapi, factor lain seperti kesehatan dan biaya juga

menjadi pertimbangan dalam menentukan resin suatu komposit.

1.3.2 Reinforcement

Terdapat berbagai macam reinforcement, yaitu glass fibre, carbon fibre,

dan polyaramid fibre. Dalam pembuatan komposit yang tahan terhadap cuaca,

glass fibre dianggap paling tepat dengan beberapa pertimbangan meskipun jenis

fiber lain dapat digunakan juga.

Glass adalah material reinforcement yang paling ideal untuk plastic dan

merupakan salah satu paterial paling kuat (tensile strength mencapai 3.5 GPa).

Material pembentuknya telah tersedia, non-combustible, dan tahan terhada zat

atau reaksi kimia, serta cuaca. Glass fibre dapat dibuat dengan cara menarik dan

mendinginkan lelehan glass dan memiliki beberapa jenis dan format. Format

akhir dari fiber ini bergantung pada proses penarikan glass itu sendiri.

Pada industry komposit saat ini, terdapat 2 jenis grade glass fibre yang

paling sering digunakan, yaitu electrical (E) dan chemical (C). Grade electrical

yang paling sering digunakan adalah:

a. Uni-directional (semua fiber berada pada satu arah ), misalnya continuous

rovings (UD)

b. Bi-directional (fiber salaing tegak lurus satu sama lain), misalnya woven

roving (WR)

c. Random (fiber terdistribusi secara acak), misalnya chopped strand mat

(CSM)

Grade chemical yang paling sering digunakan adalah pada permukaan tisu

sebagai pelindung dari zatk kimia dan estetika.

4

Selain glass fibre, terdapat berbagain fiber yang dapat digunakan

dalam material komposit tahan cuaca, misalnya kombinasi anatara glass fibre

atau hybrid combination fibre (kombinasi antara lebih dari satu jenis fiber).

1.3.3 Cure System

Untuk dapat memproduksi material komposit dengan menggunakan

polyester, resin haruslah dikeraskan. Proses pengerasan ini dapat dilakukan

dengan menggunakan katalis atau dengan perlakuan panas. Pada dasarnya,

hamper semua resin telah dilakukan perlakuan panas terlebih dahulu sehingga

untuk proses pengerana ini hanya diperlukan katalis pada suhu ruang. Akan

tetapi, masing-masing resin memiliki karakteristik yang berbeda-beda sehingga

selain katalis, diperlukan juga akselerator unutk membantu proses pengerasan.

Katalis dan akselerator tidak boleh dicampur secara langsung dan bersamaan

karena dapat bereaksi dan dapat menyebabkan ledakan.

Secara umum, semua jenis katalis memiliki fungsi yang sama yaitu

untuk mempercepat proses pengerasan. Katalis itu sendiri memiliki

karakterisitik yang berbeda sehingga diperlukan perlakuan khusus.

Peroksida organic ini tidak stabil pada kondsi murninya sehingga

dicampur dengan senyawa inert terlebih dahulu sebelum digunakan, yang biasa

disebut phlegmatisation. Phlegmatisation ini biasanya dalam bentuk cair

(phthalate) atau inert fillers (kapur), tetapi media lain juga dapat digunakan

tergantung pada kebutuhan.

Katalis yang biasa digunakan dengan resin polyester adalah sebagai

berikut:

a. Methyl Ethyl Ketone Peroxide (MEKP)

Dispersi cair dari MEKP biasa digunakan dalam aplikasi contact moulding.

MEKP ini terdiri dari berbagai macam grade yang bergantung pada

reaktivitas dan aktivitasnya.

b. Cyclohexanone Peroxide (CHP)

CHP tersedia dalam bentuk serbuk, pasta (tabung), ataupun cair yang

digunakan untuk aplikasi contact moulding dimana dibutuhkan proses

pengerasan yang bertahap

c. Acetyl Acetone Peroxide (AAP)

AAP digunakan apabila membutuhkan pengerasan yang cepat, misalnya

RTM atau cold press moulding.

5

d. Benzoyl Peroxide (BPO)

BPO didapatkan dalam bentuk serbuk. BPO digunakan apabila dibutuhkan

pengerasan pada suhu di atas 80 0C dan hanya dapat mengersakan pada suhu

ruang apabila menggunakan akselerator tertiary amine

Banyak senyawa kimia yang dapat digunakan sebagai akselerator untuk

resin polyester sehingga memungkinkan untuk terjadi pengerasan pada suhu

ruang. Akselerator yang paling penting adalah yang berdasarkan cobalt soaps

dan aromatic tertiary amine

1. Akselerator cobalt

Akselerator cobalt terdiri dari berbagai macam konsentrasi cobalt soaps

yang biasanya terlarut dalam stirena. Konsentrasi standar yang biasa

digunakan adalah 0.4%, 1%, dan 6%

2. Akselerator amine

Akselerator amine biasa digunakan dengan BPO untuk mendapatkan

pengerasan yang cepat pada suhu ruang. Akselerator amine biasa diperoleh

dalam bentuk larutan stirena atau phthalate.

Pemilihan cure system ini sangatlah penting untuk mendapatkan resin

kekuatan yang maksimum, dapat digunakan dalam waktu lama, ketahanan dan

kestabilan terhadap zat/reaksi kimia, ketahanan terhadap cuaca/air, dan

mendapatkan sifat akhir yang optimum.

1.3.4 Fillers

Filler digunakan untuk meningkatkan suatu sifat khusus dari material

komposit. Filler ini dalam material komposit yang tahan terhadap cuaca tidak

memiliki peranan khusus dan berdampak langsung. Akan tetapi, peran filler ini

juga dibutuhkan untuk mengurangi cost produksi dan meningkatkan sifat fisik

dari material tersebut.

Material yang menggunakan filler akan memiliki karakteristik eksoterm

dan penyusutan yang lebih rendah, lebih kaku akan tetapi lebih rapuh jika

dibandingkan dengan material tanpa filler. Jenis-jenis filler yang biasa

digunakan adalah sebagai berikut:

a. Kalsium karbonat

b. Talc

c. Metal powders

6

d. Silica

e. Microspheres

f. Alumina trihydrate

1.4 Proses

Proses pembuatan material komposit yang tahan terhadap cuaca tidak terlalu

khusus. Pemilihan proses ini didasarkan pada kemudahan dan keekonomisannya.

Meskipun demikian, material ini dapat dibuat dengan berbagai macam proses. Proses-

proses dalam pembuatan material komposit adalah:

1.4.1 Open Mould Process

Dalam proses cetakan terbuka ini, diguanakn satu cetakan dimana

permukaannya terbuka dan pada permukaan itula proses pemcetakan dilakukan.

Proses cetakan terbuka ini memiliki beberapa keunggulan, yaitu biaya yang

murah. Hal ini dikarenakan cetakan yang digunakan hanya satu sehingga dapat

menekan biaya. Keuntungan lain adalah dapat memproduksi material yang besar

dan memiliki struktur komleks karena terbukanya cetakan sehingga

memudahkan dalam memrosesnya. Dalam beberapa bahan pembuat cetakan,

cetakan terbuka ini dapat dibilang cukup murah jika dibandingkan dengan

cetakan tertutup. Dapat disimpulkan bahwa cetakan terbuka lebih fleksibel jika

dibandingkan dengan cetakan tertutup (Akovali Guneri, 2001).

Akan tetapi, cetakan terbuka ini juga memiliki kelemahan, yaitu hanya

satu sisi permukaan dari material yang rapid dan halus. Hal ini dikarenakan pada

cetakan terbuka ini satu sisi dari material tertutup dan satu sisi terbuka sehingga

menyebabkan perbedaan pada kedua permukaannya. Selain itu, kelemahan lain

adalah untuk memproduksi material dengan kualitas yang baik dibutuhkan

keterampilan yang sangat tinggi dari pembuatnya.

Terdapat 3 teknik yang paling sering digunakan dalam proses cetakan

terbuka ini, yaitu:

a. Hand lay-up

b. Spray lay-up

c. Roller saturator

1.4.2 Closed Mould Process

Proses catakan tertutup ini pada umumbya digunakan pada industry

komposit untuk fabrikasi dan manufaktur komponen dan produk tiga dimensi.

7

Proses cetakan tertutup ini apabila dibandingkan secara umum dengan proses

cetakan terbuka memiliki kelemahan yaitu biaya yang mahal. Akan tetapi, bila

dilihat dari sisi jenis produk dan kualitas produk yang dihasilkan, proses cetakan

tertutup ini lebih baik jika dibandingkan dengan proses cetakan terbuka.

Terdapat tiga teknik dalam proses cetakan tertutup ini yang umum

digunakan (Akovali Guneri, 2001), yaitu:

a. Transfer moulding

Pada proses ini, resin ditranfer dari reservoir menuju cetakan tertutup yang

telah dipanaskan , dengan pengerasan terjadi akibat suhu resin dan cetakan.

b. Compression moulding

Senyawa resin yang telah dicampur dan ditimbang dimasukkan ke dalam

cetakan yang telah dipanaskan. Kemudian, seiring dengan ditutupnya

cetakan, material mengalir dan mengisi ruang kosong pada cetakan.

Pengerasan terjadi secara simultan dengan aliran resin dan berlanjut ketika

tekanan dari cetakan atas dilakukan sampai cetakan berada dalam keadaaan

tertutup. SMC, BMC, dan MC merupakan contoh material yang

menggunakan teknik ini

c. Injection moulding

Dalam teknik ini, termoplastik dan thermoset diinjeksikan dengan tekanan

tinggi ke dalam cetakan tertutup dan resin mengalir untuk mengisi ruang

kosong dalam cetakan. Pendinginan dan pemadatan dari termoplastik atau

pengerasan pada thermoset terjadi akibat material beradaa pada tekanan

yang tinggi.

Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan bahwa dalam pembuatan

material komposit yang tahan cuaca tidak membutuhkan tekanan yang tinggi

sehingga apabila menggunakan metode proses cetakan tertutup ini akan lebih

tepat bila menggunakan teknik transfer moulding.

1.4.3 Continous Process

Proses secara kontinyu ini lebih tepat apabila dilakukan untuk

mendapatkan produk komposit berupa lembaran atau pipa yangmembutuhkan

proses yang panjang, dan produksi yang tidak terganggu. Teknik-teknik dalam

proses kontinyu adalah sebagai berikut:

a. Pultrusion

b. Filament Winding

8

c. Pullwinding

d. Centrifugal Moulding

e. Machine Made Sheeting

1.5 Aplikasi

Kemampuan suatu material untuk tahan terhadap cuaca, air , panas, maupun

zat/reaksi kimia sangatlah penting dalam suatu material komposit. Kemampuan material

ini dapat diperoleh dari material pembuat ataupun teknik manufakturnya. Material

komposit yang tahan terhadap cuaca dapat diaplikasikan dalam berbagai bentuk dan

jenis. Aplikasi dari material komposit yang tahan terhadap cuaca akan dijelaskan

sebagai berikut:

1.5.1 Solid Surfaces

Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan bahwa material komposti

yang tahan terhadap cuaca dibuat dari reinforced unsaturated polyester resin.

Akan tetapi, material komposit yang tahan terhadap cuaca dapat dibuat tanpa

adanya reinforcement dengan menambahkan solid surface casting. Solid

surface casting ini dibuat dengan Iso-NPG polyester yang mengandung

unsaturated/saturated polyester dan alumina trihydrate filler dengan kualitas

yang tinggi.

Material ini dapat dibuat dengan menambahkan dan dicetak

menggunakan vakum sehingga menghasilkan permukaan yang lebih baik. solid

surface casting memiliki sifat keras, tahan lama, dan memiliki ketahanan

terhadap air dan panas yang sangat baik. Sifat ini sangat ideal apabila

diaplikasikan untuk perlengkapan dapur, kebersihan/kesehatan, dan pencuci.

Sifat lain dari solid surface casting ini adalah ketahanan terhadap cuaca dan

zat/reaksi kimia sehingga berpotensi untuk digunakan sebagai aplikasi luar

lainnya.

1.5.2 Kelautan

Aplikasi material komposit dalam bidang kelautan telah lama dialkukan.

Sebagai contoh aplikasi material komposit adalah, rakit, kapal pancing, kapal

feri. Ada banyak keuntungan menggunakan material komposit sebagai bahan

baku dalam bidang kelautan atau pembuatan kapal. Keuntungan penggunaan

komposit adalah, kuat, tahan lama, dan siap cetak untuk menjadi bentuk yang

kompleks dan hampir dalam dimensi tidak terbatas sehingga memudahkan

9

seorang engineer dalam mendesain. Material komposit ini juga tahan cuaca dan

korosi sehingga maintenance yang dilakukan pun tidak terlalu sering jika

dibandingkan material lain.

Perkembangan teknologi menyebabkan material komposit ini dapat

dikombinasikan dengan material komposit lain untuk mendapatkan sifat yang

leih baik.

1.5.3 Transportasi Darat

Material komposit merupakan material yang sangat ideal untuk

pembuatan badan kendaraan. Material ini tepat untuk badan kendaraan dalam

skala besar, terbatas, prototype, ataupun kendaraan dengan kemampuan tinggi

atau khusus. Aplikasi pada bidang transportasi ini dapat dikaitkan dengan

berbagai bidang misalnya petroleum (sebagai transportasi).

Kemampuan material komposit yang kuat, tahan lama, dan tahan cuaca

menyebabkan material ini dimanfaatkan untuk kendaraan. Hal ini karena dengan

sifat-sifat tersebut, perawatan material akan mudah, dan apabila terjadi

kerusakan akan dapat diperbaiki dengan mudah. Selain itu, dalam transportas

darat/kendaraan dibutuhkan suatu material yang dapat tahan terhadap segala

cuaca dan keadaan sehingga kendaraan masih dapat berfungsi dengan baik.

Perkembangan material dan proses dalam komposit menjamin material

komposit ini akan tetap digunakan sebagai teknologi transportasi .

1.5.4 Bangunan dan Konstruksi

Material komposit memiliki kegunaan yang beraneka ragam dan telah

diaplikasikan pada bangunan dan konstruksi dalam waktu yang sangat lama.

Module dan cladding adalah yang paling umum digunakan sebagai bentuk

penggunaan komposit dalam bangunan. Aplikasi dalam bangunan dan

konstruksi ini juga dikarenakan material komposit dibuat dalam cetakan yang

memungkinkan untuk diproduksi identik dalam jumlah banyak dan dalam

variasi desain.

Kemampuan untuk dibentuk dalam bentuk dan tekstur material yang

kompleks, seperti kayu, papan, dll, merupakan salah satu alasan aplikasi

komposit dalam pelapis material eksternal. Selain itu, material komposit ini juga

mudah didesain sesuai kebutuhan dengan sifat tertentu karena beratnya yang

ringan dan rasio kekuatan dengan berat yang sangat baik.

10

Material komposit ini juga membutuhkan perawatan yang minimal

dibandingkan material konvensional lain karena ketahanan terhadap cuaca,

tahan lama, dan kekuatannya sangat baik. Sifat ini sangatlah penting dalam

suatu bangunan agar bangunan tida mudah rusak. Material komposit pada

bangunan dan konstruksi dapat diaplikasikan pada bagian atap, lantai, rangka,

ventilasi,

BAB 2

KESIMPULAN

Material komposit adalah kombinasi antara dua atau lebih komponen yang berbeda

baik bentuk, komposisi, atau sifat.

Komponen penting dalam material komposit adalah resin, reinforcement, cure system

(katalis dan akselerator), dan filler

Resin yang digunakan dalam material komposit tahan cuaca adalah unsaturated

polyester

Reinforcement yang umum dalam material komposit tahan cuaca adalah glass fibre

Katalis yang biasas digunakan dalam material komposit tahan cuaca adalah MEKP,

CHP, AAP, BPO, sedangkan untuk akselerator adalah kobalt dan amine.

Proses yang dapat digunakan dalam pembuatan material komposit tahan cuaca adalah

open mould process, closed mould process, dan continuous process

Aplikasi material komposit tahan cuaca adalah solid surfaces casting, kelautan,

ransportasi darat, bangunan dan konstruksi

11Universitas Indonesia

DAFTAR PUSTAKA

Akovali, Guneri. 2001. Handbook of Composite Fabrication.Ankara: Rapra Tech. Ltd

Bader, Scott. 2005. Crystic Composite Handbook.

Department of Defense Handbook. 2002. Composite Materials Handbook.

12Universitas Indonesia