Makalah Ilmu Bahan Rekayasa
FIBER REINFORCED POLYMER
Disusun oleh :
Faiha Fathiyyatu Salsabila
2!"!#2!!$!
Sa%ina Dea Chai&unnisa
2!"!#"!'(
)e*uh Pa+&a Es,a
2!"!#2!!'2
-o&o In.&iani Setyo )/ 0
2!"!#(!2!
)E1NI1 1IMI0 F01L) F01L)0S )E1NI1 )E1NI 1 NI3ERSI)0S NI3ERSI)0S DIPONE4ORO SEM0R0N4 2!5
ii
10)0 PEN40N)0R
Puji Syukur dipanjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat, karunia, taufik serta hidayah-Nya makalah berjudul “Fiber einf!r"ed P!lymer# ini dapat terselesaikan dengan baik$ %iharapkan makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah &a&asan serta pengetahuan mengenai ilmu bahan rekayasa$ 'dapun dalam penyusunan makalah ini tentu tidak akan sempurna tanpa bantuan pihak lain$ (leh karena itu terimakasih untuk )apak Pr!f$ %r$ er$ Nat$ *eru Susant!, S$T$, M$T$ selaku d!sen pembimbing mata kuliah +lmu )ahan ekayasa yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini$ Penyusunan makalah ini jauh dari sempurna$ M!h!n maaf apabila dalam penyusunannya terdapat kekurangan$ Maka kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi perbaikan di masa depan$ 'khir kata, sem!ga makalah ini dapat diambil hikmah dan manfaatnya sehingga dapat memberikan inspirasi kepada pemba"a$
Semarang, N!.ember /01
Penyusun
ii
D0F)0R ISI
*'2'M'N 34%42$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ i 5'T' PEN6'NT' $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ii %'FT' +S+$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$iii )') + PEN%'*42+'N 0$0 2atar )elakang$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$0 0$ umusan Masalah$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$0 )') ++ PEM)'*'S'N $0 Pengertian $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ 5arakteristik$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $7 3enis$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $8 Pembuatan$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $9 5elebihan$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$: $1 'plikasi $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ 00 )') +++ PEN4T4P 7$0 5esimpulan$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$07 7$ Saran$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$07 %'FT' P4ST'5';;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;$$;$$$$$$$$$$08
iii
B0B I PEND06L0N
%i
$ Fiber ainF!r"ed Plastik =FP> merupakan suatu bahan yang menggunakan p!limer berbahan resin sebagai matriknya dan serat seperti ka"a,karb!n, sebagai penguatnya$ FP=Fiber ainF!r"ed Plastik> banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari seperti di bidang !t!matif, bidang infrastruktur sebagai pengganti bet!n dan baja pada jembatan Makalah ini membahas tentang pengertian, karakteristik, kelebihan dan kekurangan serta "!nt!h-"!nt!h aplikasi lainnya dari penggunaa bahan Fiber ainF!r"ed Plastik ini$ Sehingga nanti di harapkan kita mampu mengetahui pertimbangan-pertimbangan apa saja yang di perlihatikan apabila menggunakan bahan Fiber ainF!r"ed Plastik
0
B0B II PEMB060S0N 2/ Pen*e&tian
FP merupakan k!mp!sit yang terbentuk dari k!mbinasi antara dua atau lebih material pembentuk melalui pr!ses pen"ampuran yang tidak h!m!gen dengan sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda$ Sehingga dari pr!ses pen"ampuran ini didapatkan pr!duk FP yang memiliki sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya$ 2/2 1a&akte&istik FP memiliki karakteristik antara lain sebagai berikut ? ringan lebih kuat dari baja %apat di desain bebas )ersifat kaku Tahan terhadap bahan kimia Memiliki daya hantar listrik yang bagus Memiliki retensi kestabilan di berbagai suhu
2/" 7enis
3enis FP yang digunakan dalam pembuatan k!mp!sit dapat dibagi at as ? 0$ 6lass-Fibre einf!r"ed Plasti" =6FP> 6FP ini disusun menajdi teratur namun 6FP ini juga bisa disusun se"ara a"ak$ Sebagai matriks plastik dari 6FP dapat berupa plastik yang bersifat thermosetting $ 6FP dibuat dari berbagai ma"am bahan tergantung pada kegunaannya$ 6FP mengandung silika dengan berbagai jumlah "ampuran dari !ksida kalsium, magnesium, dan b!r!n$
Pembuatan 6FP melalui beberapa tahap pembuatan dimana tahapan-tahapan ini biasa disebut dengan pultrusion$ 6FP memiliki sifat-sifat sebagai berikut ? • • • • • • •
%ensity "ukup rendah =sekitar ,99 g@""> Tensile strengthnya "ukup tinggi =sekitar 0, 6Pa> )iasanya stiffnessnya rendah =A/6Pa> Stabilitas dimensinya baik esisten terhadap panas dan dengin Tahan k!r!si 5!mp!sisi umum adalah 9/-1/B Si( dan paduan lain yaitu !ksida 'l, Ca, Mg, Na, dan lain-lain$
5elebihan penggunaan 6FP dibandingkan dengan jenis FP yang lainnya adalah ? • • •
)iaya murah Tahan k!r!si )iayanya relatif lebih rendah dari k!mp!sit lainnya
Sedangkan kelemahan yang dimiliki dari 6FP adalah ? • • •
5ekuatannya relatif rendah El!ngasi yang dimilikinya tinggi 5ekuatan dan beratnya sedang =moderate>
6FP terbagi kedalam beberapa jenis yaitu ? •
'- glass ? 'lkali-lime glass dengan sedikit atau tanpa
•
"ampuran !ksida b!r!n '- glass ? 6FP tipe ini dimaksudkan agar tahan terhadap
•
reaksi dengan alkali C- glass ? 'lkali-lime glass dengan kandungan !ksida
•
b!r!n yang tinggi %- glass ? )!r!n-silikat glass, %- glass ini mengandung k!nstanta dielektrik yang rendah
7
E- glass ? Tipe ini dibuat untuk men!nj!lkan kemampuan
•
untuk tahan terhadap arus listrik, E- glass mengandung alumin!-lime silika dengan kandungan !ksida alkali kurang dari 0Bberat, dan memiliki daya tahan yang besar terhadap asam kuat - glass ? 'lumin!-silikat glass tanpa kandungan !ksida
•
magnesium atau kalsium tetapi mengandung bahan penguat mekanik yang sangat tinggi S- glass ? 'lumin!-silikat glass tanpa kandungan !ksida
•
kalsium atau magnesium tetapi memiliki tensile-strength yang tinggi adalah perbandingan tipe 6FP yang biasa • )erikut digunakan ? •
• •
Sedangkan k!mp!sisi paduan senya&a yang membentuk
6FP adalah ? • •
5!mp!sisi Senya&a 5imia =B>
•
Tipe
•
Si(
serat
•
•
•
Ca
Mg
Na
(
(
(
•
•
•
•
•
•
5
)a
(
(
•
•
•
'l(7
Fe(7
•
•
)(7
•
E glas
•
9,8
08,8
/,
0A,
s
8
8,1
/,
•
0/,1
•
C glas
•
•
•
•
•
•
•
•
•
18,8
8,0
/,
07,8
7,7
/,:
8,A
/,8
/,:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
s •
S glas
18,8
8,8
0/,7
/,7
s •
'plikasi 6FP adalah sebagai berikut ?
8
• • • • •
)ahan bangunan Pembuatan pipa (t!m!tif Tangki penyimpanan 'lat-alat !lah raga )erikut adalah "!nt!h material 6FP •
• •
$ Carb!n-Fibre einf!r"ed Plasti" =CFP> CFP biasa digunakan sebagai material dimana material
•
tersebut dibutuhkan perbandingan yang tinggi antara kekuatan terhadap beratnya$ CFP juga biasa dianggap sebagai graphit-Fibre Reinforced Plastic$ Penguatan dengan CFP ini selain dapat meningkatkan kekuatan juga
bisa meningkatkan sifat kekakuannya
=rigidity>$ Sehingga kekuatan dan kekauan sebuah material sangat dipengaruhi !leh kandungan CFP yang dimilikinya$ Pembuatan CFP dapat dilakukan dengan tahapan-tahapan • berikut, yaitu? molding , vacuum bagging =wet layup, infusion, dry layup>, compression moldin,dan filament winding $
•
CFP memiliki sifat-sifat sebagai berikut ? %ensitas karb!n "ukup ringan yaitu sekitar ,7 g@""$ Struktur grafit yang digunakan untuk membuat Fibre
•
berbentuk seperti kristal intan$ Mempunyai karakteristik yang ringan, kekuatan yang
• •
• •
sangat tinggi, kekakuan =m!dulus elastisitas> tinggi$ Memisahkan bagian yang bukan karb!n melalui pr!ses Terdiri dari D :/B karb!n
9
•
%apat dibuat bahan turunan ? grafit yang kekuatannya
•
diba&ah serat karb!n %ipr!duksi dari P!lya"rylnitril =P'N>, melalui tiga tahap pr!ses, yaitu sebagai berikut ? a$ Stabilisasi ? Peregangan dan !ksidasi$ b$ 5arb!nisasi ? Pemanasan untuk mengurangi (, *, N "$ 6rafitisasi ? Meningkatkan m!dulus elastisitas
• •
• • • •
5elebihan yang dimiliki !leh CFP adalah sebagai berikut ? Memiliki kekuatan yang kuat hingga sangat kuat Sifat stiffnes-nya besar Memiliki k!efisien muai yang ke"il Mampu menahan getaran
• •
Sedangkan kekurangan yang dimiliki !leh CFP di
antaranya? • • •
)ersifat agak ketas Memiliki nilai peregangan yang rendah *arga dari CFP lebih mahal •
•
CFP dapat dibagi ke dalam beberapa tipe ?
•
4*M =ultra high m!dulus> ? memiliki m!dulus elastisitas
•
sebesar 89/6Pa *M =high m!dulus> ? memiliki m!dulus elastisitas sebesar
•
79/-89/6Pa +M =intermediet m!dulus> ? memiliki m!dulus elastisitas
•
sebesar //-79/6Pa *T =high tensile !r l!& m!dulus> ? memiliki tensile strength sebesar 76Pa atau m!dulus elastisitas sebesar
•
0//6Pa S*T =super high tensile> ? memiliki tensile strength 8,96Pa
1
'plikasi penggunaan CFP adalah sebagai berikut?
•
5!nstruksi pesa&at (t!m!tif • 5apal • 5!nstruksi sepeda m!dern • 5!nstruksi bangunan seperti jembatan • • )erikut adalah "!nt!h gambar material CFP •
• •
7$ 'ramid-Fibre einf!r"ed Plasti" ='FP> 'FP juga biasa disebut ke.lar se"ara umum sebagai
•
merek dagang untuk para-aramid syntheti" fiber$ 'FP memiliki sifat-sifat sebagai berikut ?
•
%ibuat dari p!lyamide 2ebih kuat, lebih ringan, tidak getas dan tidak lebih kaku
dari karb!n •
5elebihan yang dimiliki !leh 'FP adalah sebagai berikut ? 'gak stiff dan sangat ulet Tahan terhadap benturan 2ebih murah dari CFP Memiliki kekuatan yang besar
• • • •
•
5ekurangan yang dimiliki !leh 'FP adalah sebagai
berikut? • •
Memiliki kekuatan tekan yang lebih rendah dari karb!n Memiliki ketahanan panas yang lebih rendah dari karb!n
A
•
5e.lar dapat dibagi atas bebearapa jenis atau tingkatan
sebagai berikut? •
5e.lar 5-: ? biasa digunakan dalam dunia indusri
•
sebagai kabel, pengganti asbest!s, dan pelapis rem$ 5e.lar 5-8: ? memiliki m!dulus yang tinggi dan biasa
•
digunakan pada kabel atau tali 5e.lar 5-0// ? merupakan .ersi ke.lar yang ber&arna 5e.lar 5-00: ? memiliki pemanjangan yang lebih tinggi,
•
fleksibel, dan lebih tahan terhadap patah 5e.lar 5-0: ? memiliki ketahana yang lebih tinggi
•
untuk ballisitc aplication 5e.lar 'P G 09B ? memiliki tensile strength yang lebih
•
tinggi dari 5-: • 'plikasi dari 'FP adalah sebagai berikut ? 5!nstruksi pesa&at dan kapal • 5!nstruksi bangunan • • )erikut adalah "!nt!h gambar material 'FP • • • • • • • • • • • • • • •
A
•
•
2/( Pembuatan
•
•
•
•
•
• • •
a$ 5atalis =ME5P, , methyl ethyl ket!ne per!Hide> berfungsi sbg pengering saat di"ampur resin • b$ Pigmen@Pe&arna )erbentuk kental atau pasta$ manfaatnya untuk memberi • &arna atau sebagai per&arnaan dasar dr ad!nan fiber sehingga saat finishing dan penge"atan, fiber tidak memerlukan banyak "at$ tersedia dalam berbagai &arna$ pigmen di"ampur pada resin dengan k!mp!sisi sesuai kebutuhan ? dibuat pekat atau hanya samar-samar$ "$ esin Iujudnya "airan kental seperti !li ber&arna putih • kekuning-kuningan atau pink, berbau sangat menyengat$ resin berguna sebagai bahan dasar fiber atau "ampuran perekat$
•
)erbentuk pasta atau krim agak padat, seperti "!mp!und
dan dimanfaatkan sebagai pelapis antara bidang mal atau "etakan dan material ad!nan fiber sehingga kedua bagian tadi tidak saling menempel$ f$ PJ' •
Mirip mirr!r gla
antara mal dan ad!nan fiber untuk pr!duksi massal$ g$ Tal"@P!&der )erbentuk bubuk seperti bedak atau tepung ber&arna putih$ • la
terutama saat membuat master "etakan$ Matt )entuknya anyaman benang-benang halus ber&arna putih$ • berguna sebagai bahan pembentuk fiber dan mengikat
j$
ad!nan$ !.ing@Matt Merupakan material pengikat$ sekaligus penguat fiber$ • )erbentuk anyaman seperti matt, hanya lebih kasar seperti karung$ •
2/# 1elebihan )ahan ko&osi •
FP @ 5!mp!sit tidak mudah berkarat, k!r!si atau membusuk, dan
mereka tahan terhadap serangan dari kebanyakan industri dan rumah tangga yang berhubungan dengan bahan kimia$ FP dapat diaplikasikan di lingkungan k!r!sif seperti yang ditemukan dalam pr!ses kimia dan industri
:
peng!lahan air$ 5etahanan terhadap k!r!si menjadikan umur yang panjang
•
dan pera&atan yang rendah di aplikasi laut seperti perahu layar dan penyapu ranjau untuk sea&alls dan platf!rm minyak lepas pantai$
1ekuatan tin**i .an Rin*an FP memberikan kekuatan tinggi dari dari aluminium atau baja$ •
Tinggi kekuatan, FP dipilih sebagai bahan yang kuat terhadap beban berat namun tetap ringan seperti k!mp!nen untuk industri transp!rtasi$ Stabilitas .imensi •
FP @ 5!mp!sit memiliki stabilitas dimensi tinggi, diba&ah .ariasi
fisik, lingkungan, dan termal tekanan$ +ni adalah salah satu sifat yang paling berguna dari FP @ 5!mp!sit$ Ba*ian .a&i 1onsoli.asi .an Pe&kakas Minimalisasi •
Sebuah single FP k!mp!sit sering menggantikan perakitan
beberapa bagian l!gam dan terkait pengen"ang, mengurangi perakitan dan penanganan &aktu, menyederhanakan persediaan, dan mengurangi biaya pr!duksi$ FP @ C!mp!site dapat menggantikan beberapa alat yang pr!gresif yang diperlukan dalam l!gam stamping$ 1ekuatan Dielekt&ik tin**i .an Penye&a+an kelembaban &en.ah •
+s!lasi listrik yang baik sifat dan kelembaban rendah penyerapan
FP @ 5!mp!sit memenuhi syarat untuk digunakan dalam primary aplikasi pendukung seperti "ir"uit breaker h!usings, dimana yang rendah penyerapan air diperlukan$ Finishin* minimum yan* .isya&atkan •
FP @ 5!mp!sit dapat berpigmen sebagai bagian dari !perasi
pen"ampuran atau dilapisi sebagai bagian dari pr!ses m!lding$ *al ini terutama biaya yang efektif untuk k!mp!nen besar seperti unit bak mandi @ mandi$ 3uga, pada k!mp!nen penampilan kritis, kelas K'K permukaan di"apai$ Ren.ah ke Mo.e&at Biaya )oolin*
0/
•
Terlepas dari met!de pen"etakan dipilih, perkakas untuk FP @
5!mp!sit biasanya me&akili sebagian ke"il dari biaya pr!duk$ 4ntuk baik ber.!lume besar pr!duksi massal atau terbatas berjalan, biaya perkakas biasanya jauh lebih rendah dibandingkan dengan bebarapa peralatan yang dibutuhkan untuk membentuk menghasilkan bagian selesai serupa dalam l!gam$ Fleksibilitas Desain •
Tidak ada sistem bahan utama lainnya mena&arkan fleksibilitas
desain dari FP @ 5!mp!sit$ Menyajikan aplikasi ber.ariasi$ Mereka berkisar dari lambung kapal nelayan k!mersial dan de"k untuk truk fender, dari antena parab!la TJ transit tempat duduk, dan dari lampu luar ruangan rumah untuk benih gerb!ng$ FP akan terus dikembangkan untuk pr!duk yang lebih in!.atif$
2/5 0+likasi 'rsitektural FP digunakan untuk instalasi dek!rasi yang terg!l!ng mudah, •
ber&arna "erah, dan tidak mudah berkarat$ (li dan 6as •
FP digunakan se"ara luas untuk alat pengangkat berat karena
strukturnya yang tahan k!r!si$
Subsea •
FP digunakan untuk kapal selam laut karena strukturnya yang
tahan terhadap k!r!si dan (J inter.enti!ns$ FP beratnya 0@7 dari baja +ndustri 5imia Struktur tahan k!r!si dan sifatnya yang bisa digunakan se"ara lama • menjadi keuntungan utama dalam penggunaan FP grating dan struktur$ ekreasi FP digunakan sebagai penghias atau pelengkap tempat rekreasi$ • FP 6rating
00
terdiri dari "ampuran serat ka"a =fiberglass> dan resin yang terbuat menjadi panel satu p!t!ng atau bisa disesuaikan dengan bentuk lantai yang diinginkan$
0
B0B III PEN)P •
"/ 1esim+ulan •
FP merupakan k!mp!sit yang terbentuk dari k!mbinasi antara
dua atau lebih material pembentuk melalui pr!ses pen"ampuran yang tidak h!m!gen dengan sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda$ •
%engan karakteristik yang ringan namun lebih kuat dari baja, tahan
k!r!si, tahan terhadap bahan kimia, dan keuntungan lainnya, FP sering digunakan dalam alat pengangkut bahan berat, material pembuatan kapal selam, dan masih banyak lagi$ •
"/2 Sa&an •
Menyadari bah&a penulis masih jauh dari kata sempurna,
kedepannya penulis akan lebih f!kus dan details dalam menjelaskan tentang makalah di atas dengan sumber - sumber yang lebih banyak yang tentunga dapat di pertanggung ja&abkan$
07
D0F)0R PS)010
•
Martin$ /07$ Fiber einf!r"ed P!lymer$ "dn$inte"h!pen$"!m@pdfs-&m@80:80$pdf
6ifasetya$ /01$ 5!mp!sit FP$ https?@@ind!k!mp!sit$!rg@/01@/0@
•
•
'n!nim$ /07$ FP$ https?@@&&&$s"ribd$"!m@d!"ument@800:0@FP-kelas-)
•
Intech. 20! . "F# $echnical %esign #uide FRP &omposite. http?@@&&&$m!ldedfiberglass$"!m@sites@default@files@d!"s@MF6 LTe"hni"alL%esignL6uideLFPLC!mp!siteL/$pdf
•
08
