Material komposit dapat diproduksi dengan berbagai macam metode pabrikasi. Metode-metode penyediaan komposit ini disesuaikan dengan jenis matriks penyusun komposit dan bentuk material komposit yang diinginkann sesuai aplikasi selanjutnya. Menurut Tantra (2015), ada dua metode penyediaan komposit yaitu close molding dan open molding.
1. Close Molding Process (Pencetakan Tertutup)
Beberapa jenis metode pabrikasi komposit dengan metode pencetakan tertutup antara lain :
a. Compression Molding
Metode ini menggunakan cetakan yang ditekan pada tekanan tinggi sampai mencapai 1000 psi, diawali dengan mengalirkan resin dan zat pengisi dengan viskositas tinggi ke dalam cetakan, kemudian mold ditutup
15
dan dilakukan penekanan terhadap material komposit tersebut, sehingga mengakibatkan mengerasnya material komposit secara permanen mengikuti bentuk cetakan, dapat dilihat pada Gambar 2.7 skema pencetakan compression molding.
Gambar 2.7 skema Compression Molding
(http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=closed_mold_fabricatio n_of_polymer_matrix_composites)
b. Pultrusion
Pada metode ini, pembentukan material komposit yang menggabungkan antara resin dan dan fiber berlangsung secara kontinyu.
Proses pultrusi digunakan pada pabrikasi komposit yang berprofil penampang lintang tetap. Pengisi yang digunakan diletakkan pada tempat yang khusus dengan menggunakan performing shapers dan guiders untuk membentuk karakteristiknya dan proses penguatan komposit dilakukan melalui resin bath atau wet out yaitu tempat di mana material diselubungi dengan cairan resin. Adanya panas akan mengaktifkan sistem curing sehingga akan mengubah fasa resin menjadi padat, dapat dilihat pada Gambar 2.8
16
Gambar 2.8 Pultrusion Method
(http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=pultrusion)
c. Prepreg
Metode ini merupakan metode advance dalam pembuatan komposit, dengan adanya pemanasan cetakan yang telah berisi komposit dimasukkan ke autoclave. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan gaya tekan dari luar.
Teknik menggunakan prepreg-vacuum bag-autoclave banyak dimanfaatkan untuk pembuatan peralatan pesawat terbang dan peralatan militer. Prosesnya dapat dilihat pada Gambar 2.9
Gambar 2.9 Prereg Method
(http://www.hexion.com/epoxyphenoliccomposites/automotive/liquid_com pression molding/)
d. Wet Lay-Up
Pada metode ini, pengisi digabungkan dengan menggunakan tangan seperti pada metode hand lay-up untuk kemudian ditaruh ke dalam cetakan
17
vacuum bag untuk mempercepat proses laminasi dan menghilangkan udara yang terperangkap yang dapat menimbulkan adanya void dalam produk komposit yang dicetak, dapat dilihat pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Way Lay-up Method
http://www.designinsite.dk/htmsider/pb0102.htm
e. Resin Trade Molding (RTM)
Pada proses ini, resin ditransfer atau diinjeksikan ke dalam suatu tempat yang sebelumnya telah diisi dengan reinforcement yang diletakkan diantara dua permukaan cetakan yang terdiri dari dua bagian yang satu disebut female dan yang lainnya disebut male. Pasangan cetakan tersebut lalu ditutup, diberi klem, kemudian resin berviskositas rendah diinjeksikan pada tekanan 50-100psi ke dalam lubang cetakan melalui port injeksi.
Resin diinjeksikan sampai memenuhi seluruh rongga cetakan hingga meresap dan membasahi seluruh material pengisi. Prosesnya dapat dilihat pada Gambar 2.11.
18
Gambar 2.11 RTM Method
(Sumber: https://www.britannica.com/science/plastic)
2. Open Molding Process (Pencetakan Terbuka)
Beberapa metode penyediaan komposit dengan pencetakan terbuka antara lain:
a. Filament Winding Process
Proses ini memanfaatkan sistem gulungan benang pada sebuah sumbu putar. Serat komposit dibuat dalam bentuk benang digulung pada sebuah mandril yang dibentuk sesuai dengan bentuk rancangan benda teknik, misalnya berbentuk tabung, kemudian resin yang berfungsi sebagai matriks dituangkan bersamaan dengan proses penggulungan pengisi tersebut, sehingga keduanya merekat dan saling mengikat antara satu lapisan gulungan dengan gulungan berikutnya, sampai membentuk benda teknik yang direncanakan. Peosesnya dapat dilihat pada Gambar 2.12.
19
Gambar 2.12 Fillament Winding Process http://www.nuplex.com/composites/processes/filament-winding
b. Hand Lay-Up Process
Proses ini dilakukan pada suhu ruangan, pengisi ditata sedemikian rupa mengikuti bentuk cetakan atau mandril, kemudian resin dituangkan sebagai pengikat antar pengisi sehingga ukuran dan bentuk komposit menjadi sesuai dengan yang telah ditentukan sebelumnya, dapat dilihat pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13 Hand Lay-up method
http://www.moldedfiberglass.com/processes/open-molding-process
20 2.6 Bahan Penyusun Komposit
2.6.1 Kerang Darah
Pada percobaan ini digunakan cangkang kerang darah yang memiliki nama latin anadara granosa, dapat dilihat pada Gambar 2.14. Kerang jenis ini biasa dikonsumsi oleh manusia dan cangkangnya yang keras serta tak terpakai menjadi salah satu limbah. Penguraiannya pun terbilang susah karena merupakan sampah basah.
Gambar 2.14 Kerang darah
Menurut hasil laboratorium, cangkang kerang memiliki kandungan calsium (Ca) sebesar 30% sampai 40%, Phospor (P) sebesar 1%, protein sebesar 3%
sampai 9% , lemak mencapai 2%, dan kandungan glikogen 1%-7%, dapat dilihat pada tabel 2.1.
Pertumbuhan kerang ini tidak lagi terkontrol karena tidak adanya pemangsa bagi kerang ini sehingga menyebabkan kerang ini menjadi parsit bagi tumbuhan bakau dan manusia.
Komponen Kimia Komposisi (%)
CaO 66,70
SiO2 7,88
Fe2O3 0,03
MgO 22,28
Al2O3 1,25
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Serbuk Kulit Kerang
21 2.6.2 Matriks
Matriks adalah fasa cair yang terdapat pada pembuatan komposit, dimana bahan pengisi akan tersebar di dalamnya. Fasa ini berfungsi sebagai pelekat untuk bahan pengisi yang terbenam di dalamnya, untuk mendapatkan suatu ikatan yang baik antar fasa, maka diperlukan proses pembasahan yang sempurna . Matriks juga adalah fasa yang dominan yang terdapat di dalam komposit, berikut adalah peranan matriks secara umum:
1. Sebagai pemindah atau penyalur tegangan yang diberikan ketika proses pembuatan komposit kepada bahan pengisi.
2. Sebagai penjaga kestabilan setelah proses manufaktur.
3. Sebagai pelindung, agar bahan pengisi tidak mengalami kerusakan akibat faktor lingkungan seperti kelembapan atau panas.
4. Sebagai pengikat bahan pengisi, sehingga dihasilkan ikatan antar permukaan yang kuat.
2.6.3 Bahan Pengisi (Reinforcement)
Bahan pengisi adalah penanggung beban utama pada komposit. Bahan pengisi ini biasanya ditambahkan ke dalam matriks untuk meningkatkan sifat mekanik dari komposit misalnya kekuatan atau kekakuan komposit. Berikut adalah beberapa sifat yang dapat diperoleh dengan penambahan bahan pengisi :
a. Peningkatan sifat fisik
b. Penyerapan kelembapan yang rendah c. Sifat pembasahan yang baik
d. Biaya yang rendah
e. Ketahanan terhadap api yang baik
f. Ketahanan terhadap bahan kimia yang baik
22 2.6.4 Bahan Tambahan
Bahan tambahan pada pembuatan komposit ada berbagai macam, yaitu:
1. Katalis
Katalis adalah bahan pemicu atau inititor yang berfungsi mempercepat reaksi pengeringan pada temperatur ruang. Kelebihan dari katalis sendiri adalah menimbulkan panas saat proses pengeringan namun apabila pencampuran katalis kedalam resin terlalu banyak atau tidak sesuai dengan takaran hal ini dapat merusak produk yang dibuat.
Karena pencampuran katalis dan resin dapat menimbulkan reaksi berupa panas, maka dari itu sebagai campuran untuk katalis menggunakan perbandingan 0,25% - 0,5% dari volume total.
2. Release agent
Release agent adalah bahan tambahan yang berfungsi sebagai alat untuk mempermudah melepas komposit saat sudah kering. Untuk menghindari lengketnya produk pada proses pencetakan benda uji maka cetakan dilapisi dengan release agent sebelumnya. Release agent yang dapat digunakan ada banyak dan yang biasa digunakan seperti waxes (semir), mirror glass, oli dan sebagainya.
3. Pewarna
Pigmen atau pasta pewarna hanya dipergunakan pada akhir proses, apabila pigmen atau pasta pewarna ini harus dipakai pada saat produk ini dapat diproduksi. Maka harus dipergunakan bahan yang sesuai, karena bahan pigmen ini dapat mempengaruhi proses pengeringan resin. Dalam pelapisan akhir (gelcoating) perbandingan pigmen atau pasta pewarna yang digunakan sekita 10% sampai 15%
dari berat resin yang dipergunakan .
23 2.7 Fraksi Volume
Fraksi volume (%) adalah aturan perbandingan untuk pencampuran volume serat/partikel dan volume matrik bahan pembentuk komposit terhadap volume total komposit. Penggunaan istilah fraksi volume mengacu pada jumlah prosentase (%) volume bahan penguat atau reinforcement yang kita gunakan dalam proses pembuatan komposit.
Misalnya :