teknologi komposit

PROGRAM LATIHAN PENGENALAN ASAS KOMPOSIT @ GENTIAN KACA PLASTIK)

Apakah Dia Komposit?

Teknologi material maju menggabungkan dua atau lebih material dengan ciri-ciri berbeza bagi menghasilkan material yang lebih kukuh.

Kayu -Komposit selulosa

dalam pelekat semulajadi dinamakan

lignin

Cengkerangsiput &sarang

labah-labah

Rumah-rumah di India, Greece

- campuran rumput kering dalam lumpuruntuk binaan rumah

Konsep Komposit wujud secara semulajadi

DEFINITIONSDEFINITIONSAn advanced material technology that combine two or more materials of different properties and characteristics to produce a superior material properties of those materials on their own ”

“

+ =

FIBER RESIN COMPOSITE (FRP)

Pembentukan Bahan Komposit Menggunakan Fiber & Resin

Fiber untuk menambahkan kekuatan dan kekerasan matriks resin.

Resin memberikan kelasakan dan rintangan terhadap persekitaran.

Pengenalan

• FRP - Fiberglass Reinforced Plastic

• Gentian kaca dalam matriks plastik yang boleh dicairkan melalui tindakbalas eksotermik resin.

• Mula popular pada tahun 1960an di Amerika Syarikat dalam sektor industri dengan pengenalan polimer komposit.

• 5 kali ganda lebih ringan dari besi

Fungsi-Fungsi Fiber Dalam Komposit

Menanggung beban. 70-90% bebanan dibawa

oleh fiber.

Menyediakan keliatan, kekuatan, kestabilan

kepanasan dan ciri-ciri struktur dalam komposit

Menyediakan pengaliran elektrik atau penebatan

dalam komposit

Fungsi-Fungsi Resin (Matriks)

Mengikat fiber bersama dan memindahkan bebanan kepada fiber. Ia

menyediakan ketahanan dan bentuk struktur.

Matriks mengasingkan fiber supaya boleh bertindak secara

berasingan.

Matriks menyediakan penyudahan permukaan berkualiti. Matriks

memberikan perlindungan kepada fiber daripada serangan

bahan kimia dan kerosakan mekanikal (haus)

Bergantung kepada jenis matriks yang dipilih, ciri-ciri seperti duktiliti,

kekuatan tekanan dll juga dipengaruhi. Matriks duktil meningkatkan

kekuatan struktur. Untuk peningkatan ketahanan, komposit

berasaskan termoplastik dipilih.

Pembentukan Bahan Komposit Menggunakan Fiber & Resin

Keadaan Fizikal Fiber

Bersambungan (Continuous)

Panjang (Long)

Pendek (Short)

Resin polimer

Termoset

Termoplastik

Kekuatan Gentian Kaca Plastik (FRP)

Kekuatan Fiber bergantung kepada:

• Jenis Fiber & Bilangan Lapisan

• Cara Helaian Fiber Disusun Mengikut Orientasi

• Nisbah Resin Digunakan Berbanding Kaca

Kekuatan Gentian Kaca Plastik (FRP)

Fiber menanggung bebanan dan kekuatan paling tinggi sepanjang paksinya.

Fiber bersambungan panjang yang diletakkan mengikut arah beban menghasilkan komposit jauh melebihi kekuatan matriks.

Bahan yang sama jika dipotong kepada jarak lebih pendek memberikan kurang kekuatan berbanding fiber bersambungan.

Jika komposit mahu digunakan untuk binaan:

Bahan-Bahan Struktur - Fiber Berterusan (roving/stitched mat)Bahan-Bahan Bukan Struktur - Fiber Pendek (csm)

KegunaanKomposit

IndustriAerospace

APLIKASI KOMPOSIT

IndustriAutomatif

IndustriPeralatan

Sukan

Industri Marin

Industri Bahan-Bahan

Pengguna

Industri Struktur & Sivil

MARKET AREASMARKET AREAS

AUTOMOTIVE Front end, fender, doors, rocker cover, tail gate, etc.

MARITIME Boat, jetty, sheet pile, etc. INFRASTRUCTURE Bridges, railing,

grating, pipe, façade & facia facelift, lighting poles, signage, shed, mosque dome, etc.

AEROSPACE Body parts component. MILITARY Ballistic protection, missile

launcher, etc. CORROSION RESISTANT Water treatment

infrastructure, Jetty infrastructure, offshore platform, etc..

ELECTRICAL Feeder pillar cabinets, insulation, doors, cable management system, etc.

OTHERS

As a material driven industry, application of composites are not only limited to certain sectors, but

limited to designers imagination and capability“

”

GFRP DRAINAGE TRASH TRAP SYSTEM

GFRP Composite Pedestrian Bridge

Fully Bonded System

14 meter long (maximum span 7 meter)

OTHER APPLICATIONSOTHER APPLICATIONS

APLIKASI MARIN

Hull

Deck

Flybridge

Liner & Module Liner

Hardtop

Stringer

Small Parts

Bahan-Bahan Binaan Asas FRP

Proses laminasi melibatkan bahan-bahan berikut :

1. Mould Pencetak2. Wax Bahan overhead3. Kain lap Bahan overhead4. Resin Bahan binaan5. Fiberglass mat Bahan binaan6. Penggelek Bahan overhead7. Berus cat Bahan overhead8. Gunting Alat kerja9. Pisau Alat kerja10. Baldi Bahan overhead11. Aseton Bahan overhead

BEBERAPA PERALATAN KERJA DAN BAHAN BINAAN

Gunakan sarung tangan dan alat pelindung pernafasan

Elakkan resin terkena mata. Sekiranya terkena, cuci dengan

air secara berterusan.

Pakai sarung kaki plastik jika perlu.

Alas tempat kerja dengan kertas/pelindung.

Buang sisa pada tong yang sepatutnya. Jangan dicampurkan.

KESELAMATAN BEKERJA MENGGUNAKAN KOMPOSIT

PEMBINAAN PLUG/MOLD

PLUG(Laminat di dalam)

ACUAN/MOLD(Laminat di luar)

PRODUK(Licin Di Dalam)

KONSEP PEMBINAAN ACUAN

Penghasilan Plug dan Acuan (Mold)

Proses pertama sebelum penghasilan produk

“Jika baik sesuatu acuan, maka baiklah produknya”

Plug menyerupai produk, acuan berlawanan dengan plug

plug acuan

Kepentingan Acuan (Mold) & Penjagaannya

Anggap mold sebagai nyawa – Ia penentu kualiti produk anda

Jangan pijak, calar, rosakkan, baring di atasnya

Elakkan meletakkan peralatan kerja di atasnya

Jangan dedahkan di bawah panas matahari & air hujan

Sentiasa lindung dari kerosakan dan habuk – tutup dengan polymask

Sentiasa baiki kerosakan timbul walau sedikit

PROSES PEMBUATAN MOLD & PLUG

Beberapa Tips Praktikal Untuk Membuat Acuan

1. Bentuk acuan sebaiknya semakin mengecil ke bawah bukan semakin membesar ke bawah. Ini akan menyukarkan penanggalan

2. Penggunaan polyester overlaid plywood memudahkan kerja membuat acuan.

3. Elakkan sebarang penggunaan membuat acuan dengan menampal plywood overlaid nipis ke atas plywood. Lubang angin akan terbentuk dan boleh menyukarkan kerja semburan gelcoat.

4. Setiap penjuru sebaiknya ada radius bagi memudahkan kerja laminat.

5. Sebarang lubang terbentuk mesti ditutup dengan plastisin atau penutup sesuai.

6. Elakkan acuan dari tercalar.

SEMBURAN GELCOAT

Mengapa kita menggunakan agen pelepas acuan (mold release agent) ?

Beberapa jenis agen pelepas acuan:

Mirror glaze 88

Frekote

Frewax

PVA

Cara-cara menyapu menggunakan

agen pelepas acuan :

Agen Pelepas Acuan

ManifoldAcetone tankPam

Material

Udara

Boom

Injapkawalanaseton

JHI TRAINING CENTRE

ASAS LAMINASI

FIBER (REINFORCEMENT)FIBER (REINFORCEMENT)

GLASS FIBER

ARAMID FIBER

CARBON FIBER

Low cost reinforcement for general application.

Widely used in corrosion resistance.

High end impact absorption application

such as ballistic protection

High end low weight high strength application

such as structural reinforcement and

aerospace parts

Bahan-bahan binaan asas FRP

Jenis-jenis fiber :

E glass High Stress carbon KEVLAR Carbon fibre

Jenis-jenis E glass :

CSM – Chopped Strand Mat Woven roving ELTM EBXM ETXM EQXM

PENGKODAN FIBERGLASSCSM 225 –Untuk 1 meter persegi CSM, ada 225 gram kacaBerikut adalah huraian untuk stitched mat : ELTM 2410 EBXM 1703

E L T M 24 1.0 E B X M 17 0.3 L O A o o L I A o o E N T z z E A T z z C G C X T T P G G T I P G G R I O L L R A O L L I T U A A I L U A A C U N S S C N S S D D S S D S S I E E N D I I D I I A N N N N L R C R C

O S O S V M (1 sqft) V M ( 1 sqft)

I I N N G G

Resin thermoset – tidak boleh dicair atau dibentuk semula kerana pembentukanrantaian molekul tiga dimensi – dipanggil “cross linking” semasa mengeras. Lebih banyak cross linking, lebih stabil dan tahan material tersebut. Termoset agak rapuh dan perlu diperkukuh dengan bahan spt fiber.Resin termoset mudah diproses, boleh diguna pada suhu bilik,lebih stabil secara kimia dan elektrikal.

Epoksi Fenolik

Poleyester

Vinylester

Cyanate ester

Bismaleida (BMI) and Polyimide

Polyurethane

Material Matriks

1. Epoksi

Pengecutan rendah

Perlekatan sangat baik

Keras melalui tindabalas dengan amin, anhidrid, fenol, asidkarboksil alkohol.

Epoksi adalah resin cecair mengandungi kumpulan epoksid seperti diglycidyl

ether oleh bisphenol A (DGEBA)yang ada dua kumpulan epoksid.

Dalam kumpulan epoksid ada tiga cecincin diwakili oeh dua atom karbon dan

satu atom oksigen.

Pengerasan terhasil melalui tindakbalas dengan agen pengerasan seperti

diethylenetriamine (DETA). Semasa pengerasan molekul DGEBA membentuk

tindakbalas crosslinking yang berkembang menjadi rangkaian tiga dimensi

seterusnya membentuk resin epoksi pepejal.

Material Matriks Utama

2. Polyester

Sistem resin kos rendah

Suhu operasi lebih rendah dari epoksi

Poleyester tidak tepu didapati dari tindabalas asid organik dwifungsi dengan

alkohol dwi fungsi.

Antara asid digunakan adalah asid malik, fumarik, phtalic, terephtalic.

Alkohol digunakan adalah etilin glikol, propelin glikol, glikol berhalogen.

Styrene sejenis monomer reaktif dicampur antara 30-50% untuk pengerasan

Ikatan berganda karbon-karbon dalam poleyester tak tepu dan molekul

styrene berfungsi sebagai tapak cross linking.

Dewasa ini katalis lebih banyak digunakan atas faktor kesihatan dengan

pengurangan penggunaan styrene

Material Matriks Utama

Resin thermoplastik – boleh dicair atau dibentuk semula kerana pembentukan

Nylon

Polypropylene

Polyetheretherketone

Polyphenylene sulfida

Material Matriks

EPOKSI

Melibatkan penyusunan molekul secara ikatan kuat antara epoksi (pelekat) dan pengeras (hardener).

POLYESTER @ VINYLESTER

Melibatkan penggunaankatalis untuk tindakbalas eksotermik (pembebasan haba)seterusnya pengerasanplastik pada matriks resin.

KATEGORI UTAMA PENGGUNAAN RESIN

RESIN (BINDING MATRIX)RESIN (BINDING MATRIX)

Resins is a polymer based material that bind the reinforcement i.e. fibers.“ ”

RESINS APPLICATION

POLYESTER General corrosion resistant application.

VINYLESTER Heavily corrosive environment

EPOXY High strength and fire rating performance

Bahan-Bahan Binaan Asas FRP

Jenis-jenis resin :

Ortophthalic – Ortho – Synolac 21032 Isophtalic - Iso - Synolac 2827

Hydrex (vinil ester berprofil rendah)

Fire Retardant – Dion reichold mengandungi Aluminium Silikat (vinil ester berprofil tinggi)

Bahan-bahan Binaan Asas FRP

Jenis-jenis katalis :

1. Metil etil keton peroksida (MEKP) Hi Point 90 dengan 8% oksigen

aktif

2. Methylmetacrylate

3. Bisphenyl LUPEROX

PROCESSINGPROCESSINGVarious processing method to suit end

product design and properties requirements

PROCESS APPLICATION

OPEN MOLD

Economic processing method for non-structural or tolerance critical application

CLOSE MOLDComplex 3-dimensional requirements with close tolerance

FILAMENT WINDING

Tubular high pressure rating application such as pipe.

PULTRUSION Profile based end product

“”

Bahan-Bahan Binaan Asas FRP

Bahan-bahan untuk tepung sumbat @ pati :

Resin

CC powder Microbaloon fiberglass Aerosil

Bahan-Bahan Binaan Asas FRP

Penghasilan tepung sumbat (putty)

Pati putih

Pati ortho

Pati hydrex

BEBERAPA PERALATAN KERJA DAN BAHAN BINAAN

Rukun-Rukun Laminasi

Persediaan

1. Potong mat menggunakan gunting atau pisau mengikut susunan, lapisan fiber dan corak acuan. Lebihkan 2” dari acuan kerana berlaku sedikit pengecutan bila dibasahkan resin.2. Bersihkan acuan dengan angin bertekanan atau kain bersih.3. Waxing secara bulatan. Jika tidak terus laminat/sembur gelcoat, tutup dengan plastik.

Laminat

1. Sediakan resin mengikut sukatan. Utk CSM - 1 kg mat, 2 kg resin diperlukan. Untuk Roving - 1 kg mat, 1.5 kg resin diperlukan.2. Campurkan katalis, 10 cc utk 1 kg resin. (Nisbah dibenarkan antara 1% hingga 2.5%)3. Sapukan resin ke mat, di bahagian bawah sebelum bahagian atas. Ini untuk memastikan pembasahan sempurna. Lambwool roller boleh digunakan.4. Gelek untuk buang udara menggunakan Aluminium Detail Roller.5. Cuci peralatan kerja setelah selesai ke dalam aseton. Pastikan skru di hujung roller dibuka, dan disematkan kembali setelah roller dikeluarkan untuk dicuci.

Penyiapan

1. Terus semak dan perhatikan defek2. Buat Green trimming, bila pengeringan berada pada tahap 70%.3. Demold menggunakan baji.

Kaedah-Kaedah Laminasi

Semua bahagian mat mesti dibasahkan dengan resin. Katalis antara 1.0 hingga 2.0%. Utk selamat 1.5%. Termasuk putty (10cc hingga 20 cc).

Penggelek mesti dalam keadaan bergolek.

Amalkan pertindanan. Kurang-kurang 2”-4”

Pertindanan harus diserakkan. Elakkan bonjol.

Elakkan butt joint kecuali coremat/cores.

Kawasan 900 mesti beradius.

Kenali mat dan resin yang akan digunakan.

Kemasiapan penting.

Kaedah-Kaedah Laminasi

Perhatikan void dan bubble yang terbentuk. Laminat semasa pati basah Sanding permukaan pati sebelum laminat.

Pati mesti cukup menutupi ruang yang ada supaya kelemahan struktur tidak berlaku.

Jangan celup alat dalam aseton dan terus gunting atau berus atau gelek laminat.

Jangan kotorkan hull dengan katalis.

Pastikan pati digaul sehingga rata, elakkan pencampuran kurang sempurna.

Tindan sekurang-kurangnya 2 inci untuk lapisan yang sama, jika lapisan berbeza 4”.

X

Pastikan laminasi dibuat hanya pada bahagian beradius. Elakkan laminasi pada bahagian bersudut tegak.Bentukkan radius dengan tepung sumbat jika perlu.

Bila membuat laminasi, pertindananharus dibuat bersela.

Jika hanya pada satu tempat, bonjolan terhasil.

JHI TRAINING CENTRE

Penyemburan Resin Menggunakan Gun

JHI TRAINING CENTRE

UJIAN QC

Minimum ratio for glass to resin : 40%

Test results for Hull no. 42#1391 MY:

Lokasi sampel Fwd Aft

WC 69.90 g 71.25g

WC + S 112.80 g 120.09g

WC + R 86.0 g 86.25g

Nisbah kandunganGlass/resin 60.07% 44.32%

Nota Tambahan :

1. Gel time : Masa yang diambil bagi resin/gelcoat yang bercampur katalis mula bertindakbalas – mula bertukar menjadi pepejal/mengeras.

2. Apabila resin/gelcoat mula menjadi gel (satu keadaan seperti jelly), ia akan membebaskan haba. Sekiranya suhu haba tinggi daripada had tertinggi, ia akan menyebabkan kesan pre-release, fibre pattern, print thru dsbg.

3. Penggunaan MEKP

Katalis Gelcoat Resin Putih Tanpa warna

a. Merah x o.k o.k b. Tanpa Warna o.k o.k o.k

4. Jumlah katalis yang digunakan tidak boleh kurang 1% dari jumlah resin/gelcoat.

MATERIALS TESTING

MATERIALS TESTING

PEMBINAAN SANDWICH

Penggunaan Vacuum Bagging / Teknologi Sandwich:

Melekatkan bahan teras seperti airlite foam di antara dua lapisan fiberglass bagi peningkatan keanjalan dan pengurangan berat nyata.

Lapisan f/glassdengan airlite

Lapisan f/glasstanpa airlite (solid

lamination)

Mengapa Sandwich?

Mengurangkan masa laminat

Kos lebih rendah

Meninggikan keanjalan

lapisan

lapisan

pelekat

pelekat

teras

Panel sandwich am

Pemilihan jenis pelekat mustahak untuk memastikan perlekatan baik antara lapisanlaminat dan permukaan teras.

TIGA PERINGKAT MEMBUAT STRUKTUR SANDWICH

MENYEDIAKAN PERMUKAAN

MENGGUNAKAN PELEKAT

MENGIKAT MATERIAL

RATA

BERSIH

HOT COATING

MENYAPU PELEKAT

MENEKAN

VACUUMBAGGING

WETBAGGING

DRYBAGGING

KESERAGAMANTEKANAN

ASING LEBIHANRESIN

CIRI-CIRI STRUKTUR SANDWICH

REKABENTUK KEKUATAN RELATIF

KEKERASAN RELATIF

HONEYCOMB SANDWICH

FOAM SANDWICH

PLYWOOD

100% 100%

26% 68%

3% 17%

Persediaan

Bahan & Alatutk proses Vacuum

Bancuhan resin& MEKPSapuan nipispada airlite Bancuhan Baltek Bond& BPO

Sapuan BaltekBond padaPermukaanutk v.b

MeletakkanAirlite diAtas BaltekBond

Meletakkan PlastikBebola

Memasang sistem vakum& hos

Menutup sistemdengan plastiktahan lasakMenghidupkan

Sistem & pemeriksaankebocoran