teknologi komposit
TRANSCRIPT
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