pendahuluan thermal creep polyester

7/25/2019 pendahuluan thermal creep polyester

http://slidepdf.com/reader/full/pendahuluan-thermal-creep-polyester 1/4

BAB I

Pendahuluan

1.1 Latar belakang

Penggunaan Fiber Reinforced Polymer (FRP) komposit sebagai pengganti

material logam saat ini telah meluas. Mulai dari alat alat olah raga, bidang

automotif, interior pesawat terbang hingga bidang kemiliteran yang semula

menggunakan logam perlahan-lahan tergantikan oleh material FRP. Hal ini

dimungkinkan karena untuk memperoleh kekuatan yang sama dengan logam

komponen yang terbuat dari FRP memiliki berat yang lebih ringan. erat material

merupakan hal yang wa!ib diperhatikan dalam peran"angan sebuah komponen.

Mulai dari kebutuhan energi, biaya produksi dan operasional, hingga faktor

keamanan dapat dipengaruhi oleh berat suatu material.

#emikian !uga dalam bidang konstruksi sipil, penggunaan pipa FRP

dipandang memberikan keuntungan lebih dibandingkan pipa logam. $euntungan

tersebut diantranya %trength-to-weight ratio FRP lebih tinggi yaitu &'& kuri

( glass fiber epoxy) dibanding *&kuri ( %tainless steel +) (matweb, &/),

tahan korosi, electrical conductivity yang sangat rendah, mampu dibuat dengan bentuk kompleks, penyambungan yang lebih mudah, serta perawatan yang mudah

dan murah. ketahanan korosi men!adi hal yang pokok karena beresiko

memperpendek umur pipa, men"emari sistem fluida dan dapat menimbulkan

bahaya seperti kebo"oran gas atau kebakaran. Material FRP yang inert dapat

men"egah ter!adinya resiko-resiko tersebut pada berbagai sistem fluida (e"kwith

dan 0reenwood, &*).

%e"ara umum pipa FRP dapat dibuat dengan berbagai "ara yaitu centrifugal

casting, pultrusion dan filament winding (Mettry, &&). Centrifugal casting

merupakan metode men"etak FRP dalam sebuah mould silindris yang berputar.

1ampuran komposit dituangkan kedalam mould dalam keadaan "air sampai

dengan ter!adi curing . %erat yang digunakan berupa potongan-potongan ke"il

yang kemudian di"ampurkan dengan matriks. Pada pultrusion proses pen"etakan

berlangsung se"ara kontinu. %erat yang digunakan berupa roving dan mat . %erat

kemudian ditarik melalui bak resin dan melewati dies yang dipanaskan se"ara

bertingkat. %ehingga pada u!ung akhir dies didapatkan proses curing telah selesai.

1



2

%edangkan pada proses filament winding serat yang berupa ro2ing akan dililitkan

pada mandrel yang berfungsi sebagai "etakan dalam. sebelum terlilit serat-serat

roving akan terlebih dahulu dilewatkan dalam "airan resin.

#ari ketiga proses tersebut, filament winding memberikan harapan berbagai

keuntungan. $emampuan membuat bentuk geometri yang kompleks, tailorability

yang tinggi, proses sangat sederhana sehingga tidak membutuhkan peralatan yang

mahal. 3aktu curing dapat diatur karena dilakukan terpisah setelah proses

winding selesai. Parameter-parameter seperti kerapatan serat, keseragaman arah

serat, orientasi sudut serat, tegangan serat, serta 2olume ratio dapat dengan mudah

diatur (e"kwith dan 0reenwood, &*).

erdasarkan keunggulan sifatnya pipa FRP akan ideal digunakan sebagai

pengangkut fluida "air maupun gas yang bersifat korosif seperti gas alam, asam

sulfat, asam klorida, ammonia dan sebagainya. 4amun seringkali material ini

dialirkan dalam kondisi panas dan tekanan tinggi. Pada sistem aliran fluida

tersebut pipa akan mengalami beban berupa tekanan dari fluida se"ara kontinu.

$ondisi ini mengakibatkan pipa mengalami creep, terutama pada sambungan pipa

dan coupling sehingga resiko kebo"oran rawan ter!adi ( Papani"olaou, &).

Creep merupakan sebuah kondisi dimana suatu material akan terdeformasi

plastis dikarenakan tegangan yang diterima dalam waktu yang lama. Pada FRP,

creep akan !uga sangat akan dipengaruhi oleh suhu lingkungan. 5ni disebabkan

oleh matriks yang terbuat dari polymer yang tidak mampu bertahan terhadap

beban termal. Pada suhu glass transition (* 6 &/o 1 tergantung !enis polimer

(7rber, &')) resin akan melunak dan kehilangan kekuatan mekaniknya sampai

dengan /8. %elan!utnya akan ter!adi dekomposisi dan matriks akan kehilangan

kemampuan mengikat serat dan pada yang suhu yang lebih tinggi polymer akan

terbakar (3ang dkk, &). Pada suhu rendah (-/o1 6 /o-1) matrik akan men!adi

getas dan kegagalan akibat "ra"king dapat ter!adi (0ong dkk,&9).

#ari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa diperlukan "ara untuk

memperbaiki kelemahan material pipa FRP. %alah satu "ara yang diharapkan

mampu untuk mengatasi kelemahan tersebut adalah penambahan filler . Filler

2



3

merupakan partikel padat yang mampu merubah sifat kimia maupun fisika suatu

komposit (3ypy"h, &). Perubahan sifat ini dapat ter!adi karena adanya

interaksi antara matriks dan filler , atau !uga karena karakter material filler itu

sendiri.

erdasarkan penelitian sebelumnya penambahan berbagai !enis Filler pada

komposit E-Glass Epoxy menun!ukkan adanya perubahan sifat mekanik dan fisik

komposit. #ibandingkan dengan Mg(:H)&, %i1, dan Hematite alumina

menun!ukkan pengaruh yang paling besar pada penurunan konduktifitas termal

dan Termal expansion coefficient , peningkatan time to ignition, dan rambat nyala

yang rendah (#e2endra dkk, &&). Pada komposit polyester berpenguat partikel

alumina menun!ukkan peningkatan kekerasan, kekuatan impact , kekuatan lentur,

serta penurunan konduktifitas termal (;bbas et all &/). Menurut <adayyon

&, penambahan alumina memberikan kestabilan termal pada polypropilene.

%edangkan ;hmed &, menyatakan penambahan alumina pada matriks

polyester meningkatkan kekerasan komposit sampai dengan &8 dan

menambah kekuatan tekan 8 (=-alumina /8 fraksi berat). #iharapkan

penambahan Filler alumina pada Pipa Frp dapat memperbaiki kekuatan dan

ketahanan pipa terhadap creep yang diakibatkan oleh temperatur ker!a.

1.2 Rumusan masalah

. agaimana pengaruh konsentrasi alumina dalam matriks epoksi terhadap

kekuatan creep komposit FRP>

&. ;pakah ukuran partikel keramik alumina memiliki pengaruh terhadap

kekuatan komposit FRP>

+. ;pakah penambahan partikel alumina akan mempengaruhi kekuatan

bonding antara fiber dan matriks>

1.3 Batasan masalah

;gar pembahasan penelitian ini dapat terfokus, maka penulis memberikan

batasan pembahasan sebagai berikut?

. Respon kekuatan komposit FRP terhadap beban mekanik dan termal.

&. Mekanisme kerusakan komposit

+. Mekanisme penguatan komposit.

. Mekanisme bonding

3



4

1.4 Tujuan

Penelitian ini bertu!uan untuk

. Mengidentifikasi dan menganalisa pengaruh konsentrasi filler alumina

terhadap kekuatan "reep komposit FRP.

&. Mengidentifikasi dan menganalisa pengaruh ukuran filler alumina

terhadap kekuatan komposit FRP.

+. Mengidentifikasi pengaruh penambahan filler alumina (;l&:+) terhadap

terhadap bonding antara fiber dan matriks.

1.5 Manfaat

Manfaat yang diharapkan dapat diperoleh dari penelitian ini adalah?

. Memetahui kemampuan frp matriks epoxy untuk diaplikasikan pada

kondisi lingkungan ekstrem

&. #apat digunakan sebagai dasar peran"angan pipa FRP yang lebih tangguh

pendahuluan thermal creep polyester

Documents