2. perkembangan material komposit polimer

Perkembangan Material Komposit PolimerKonstruksi Pipa Dan Tangki Tahan Korosi

1. Pendahuluan

• Pada awalnya keunggulan utama material kompisit polimer adalah kekuatan spesifik(#$%=rasio kekuatan tarik dengan massa jenis) dan kekakuan spesifik(#/$=rasio modulus elastisitas dengan massa jenis) yang tinggi),jauh diatas baja atau paduan aluminium kekuatan tinggi. Daya tarik inilah yang menyebabkan konstruksi komposit,sebagai konstruksi yang kuat dan kaku tetapi sangat ringan,mulai dipakai pada pesawat terbang sekitar tahun 1950 an

• Pada tahun 1960an keunggulan lain dari material komposit polimer mulai dipakai pada pipa dan tanki tahan korosi. Peningkatan umur pakai yang mengakibatkan rendahnya cicle-cost dari pemakaian material ini membuat perkembangan konstruksi tahan korosi yang terbuat dari material ini berkembang dengan pesat. Di Amerika pada tahun 2000 pemakaian komposit polimer pada konstruksi yang membutuhkan ketahanan korosi mencapai 12% dari seluruh pemakaian material tersebut. Persentase ini lebih tinggi dari penggunaan pesawat terbang (1%), kelautan (10%), atau kelistrikan (10%). Pada tahun 1995,di Amerika, Battele Institute memperkirakan pemakaian komposit polimer dapat menghemat 100 milyar dolar Amerika pertahun dari 300 milyar dolar Amerika yang biasanya diperlukan untuk permasalahan korosi pada konstruksi logam.

• Ketahanan korosi yang tinggi serta umur pakai yang lama dari komposit polimer ini telah di dokumentasikan dengan hasil yang sangat memuaskan sampai saat ini. Sebagai contoh, suatu konstruksi tangki komposit di industri kertas alabama bekerja dengan baik selama 30 tahun pemeliharaan.

• Contoh lain adalah komposit komposit polimer dengan penguat serat gelas yang digunakan pada tanki penyimpanan bahan bakar bawah tanah di Chikago yang tetap berada dalam kondisi baik setelah 25 tahun. Dua contoh ini membuktikan bahwa jika pemeliharaan material dan proses manufaktur telah dikerjakan dengan baik, komposit polimer dengan penguat serat dapat memiliki kekuatan tinggi dengan berat yang jauh lebih rendah dari baja tanpa dibebani masalah biaya korosi seperti pada konstruksi logam.

• Akan tetapi sikap antusias terhadap komposit tetap disertai sikap sangat hati-hati dari berbagai pihak seperti pembuat material,perancang konstruksi dan operator konstruksi. Banyak nya variasi resin dan serat penguat yang tersedia berarti tingginya kemungkinan membuat konstruksi dari komposit polimer yang kurang sesuai dengan yang di spesifikasikan. Sifat yang sangat berbeda antara komposit polimer dan logam menuntut perancangan konstruksi yang lebih kompleks dan interaksi yang intensif dari bermacam disiplin ilmu. Hal ini masih ditambah lagi dengan kekhawatiran mengenai cacat/kerusakan yang mungkin terjadi baik dalam proses produksi maupun dalam pengoperasiannya.

2. Komposit polimer dan material penyusunnya

• Dari tiga varian komposit ,yaitu

1. PMC (polymer matrix composites)

2. MMC (metal matrix composites)

3. CMC (ceramic matrix composites)

Yang paling banyak dipakai saat ini adalah komposit polimer (PMC). Pada dasarnya,komposit polimer tersusun dari serat penguat yang diikat oleh matrik resin. Sifat mekanik diperoleh dari serat penguat sedangkan ketahanan korosi didapatkan dari resinnya.

• Serat gelas jenis E( E-glass) merupakan serat yang paling ekonomis karena itu paling banyak digunakan untuk konstruksi tanki dan pipa. Serat ini mempunyai ketahanan korosi yang cukup baik terhadap zat-zat kimia. Serat gelas yang memiliki ketahanan korosi yang lebih tinggi lagi adalah tipe C (C-glass),tentunya dengan harga yang lebih mahal. Jika diperlukan konstruksi yang memerlukan kekuatan sangat tinggi,serat-serat yang memiliki kekuatan seperti serat karbon,aramid, keramik dan termoplastik dapat dipergunakan.

• Umumnya serat plastik spesial tersebut tidak banyak dipergunakan karena harganya yang sangat mahal. Serat-serat tersebut pada umumnya dipakai dalam bentuk panjang/kontinu,dijual dalam bentuk prepeg dengan resin yang belum mengalami curing

• Matriks yang banyak dipakai untuk pipa dan tangki adalah dari jenis thermoset seperti epoxy, polyester, vinylester dan phenolic. Epoxy memiliki sifat mekanik yang unggul dan ketahanan yang sangat baik terhadap zat-zat kimia akan tetapi polyester dan vinylester lebih banyak dipergunakan karena harganya lebih murah

Contoh polyester: Isophtalic dan terephtalic polyester

mempunyai ketahanan yang baik terhadap asam bahkan berbagai macam jenis bahan bakar,alkohol,dan oli

Bisphenol A fumarate polyester untuk lingkungan yang lebih agresif

Vinylester memiliki sifat mekanik lebih baik dari polyester. Contoh Vinylester: Bisphenol A epoxy based vinylester

memiliki ketahanan terhadap asam,alkali,garam, ozon, impak dan getaran yang baik.

Novolac epoxy based vinylester memiliki keunggulan ketahanan temperatur yang sangat baik

• Epoxy,polyester,dan vinylester memiliki bahaya FST (fire,smoke,dan toxicity). Oleh karena itu,pada lingkungan yang mensyaratkan rendahnya FST,digunakan resin phenolic atau modar(modified acrylic resin)

• Pada umumnya, penggunaan thermoplastik dalam konstruksi pipa dan tangki bukan sebagai matriks melainkan sebagai pelapis (liner) tahan korosi pada sisi dalam pipa atau tangki tanpa tambahan serat penguat.