Dukungan Teknis | Penjelasan Rinci Proses Pembentukan Fiberglass Metode Hand Lay-up

                                           

I. Penyemprotan dan Pengolesan Gel Coat

Untuk meningkatkan dan memperindah kondisi permukaan produk FRP (Fiber Reinforced Plastic), meningkatkan nilai produk, melindungi lapisan FRP bagian dalam dari erosi, serta memperpanjang masa pakai produk, biasanya dibentuk lapisan gel dengan kandungan resin tinggi yang dicampur dengan pasta pigmen pada permukaan kerja produk. Lapisan ini dapat terdiri dari resin murni atau diperkuat dengan menggunakan surface mat, dan disebut sebagai lapisan gel coat (dikenal juga sebagai lapisan permukaan atau lapisan dekoratif). Kualitas lapisan gel coat secara langsung mempengaruhi kualitas penampilan, ketahanan cuaca, ketahanan terhadap air, serta ketahanan terhadap erosi oleh medium kimia dari produk tersebut. Oleh karena itu, perlu diperhatikan beberapa poin berikut saat melakukan penyemprotan atau pengolesan lapisan gel coat:

(1) Saat mempersiapkan resin gel coat, pencampuran secara menyeluruh diperlukan, terutama saat menggunakan pasta pigmen. Pencampuran yang tidak merata akan menyebabkan bintik-bintik dan garis-garis pada permukaan produk, yang tidak hanya memengaruhi tampilan tetapi juga mengurangi sifat fisiknya. Karena itu, sebisa mungkin gunakan pengadukan mekanis, dan lebih baik menggunakan mixer yang tidak menghasilkan vortex untuk menghindari masuknya udara.

(2) Gel coat dapat diaplikasikan dengan kuas atau semprotan khusus. Selama proses penyemprotan, sebaiknya ditambahkan 5-7% stirena untuk mengatur viskositas resin dan menggantikan stirena yang hilang akibat penguapan selama proses penyemprotan.

(3) Ketebalan lapisan gel coat harus dikontrol secara akurat antara 0,3-0,5 mm, biasanya dikontrol berdasarkan massa gel coat yang digunakan per satuan luas, yaitu dosis gel coat sekitar 350-550 g/㎡, sehingga dapat memenuhi ketebalan yang disyaratkan.

Ketebalan lapisan gel coat harus sesuai: tidak boleh terlalu tipis maupun terlalu tebal. Jika gel coat terlalu tipis, proses pengeringannya mungkin tidak sempurna, dan serat kaca di bagian belakang gel coat dapat terlihat, memengaruhi kualitas tampilan serta tidak mampu memberikan efek keindahan dan perlindungan pada produk FRP. Jika gel coat terlalu tebal, lapisannya cenderung retak dan tahan benturan menjadi buruk, terutama tidak mampu menahan benturan dari arah berlawanan produk. Pengaplikasian gel coat yang tidak merata juga dapat menyebabkan retak saat proses demolding akibat tegangan internal pada resin yang disebabkan oleh kecepatan pengeringan permukaan yang tidak merata.

(4) Gel coat harus diaplikasikan secara merata, dan penumpukan lokal gel coat harus dihindari sebisa mungkin.

(5) Tingkat pengeringan lapisan gel coat harus dikontrol dengan baik.

Cara terbaik untuk memeriksa apakah lapisan gel coat telah mengeras dengan baik adalah dengan metode sentuhan: sentuh permukaan lapisan gel coat dengan jari yang bersih. Jika terasa sedikit lengket namun tidak sampai menempel pada jari, hal ini menunjukkan bahwa lapisan gel coat pada dasarnya telah mengeras, dan operasi lapis berikutnya dapat dilakukan untuk memastikan integritas lapisan gel coat dan lapisan penopangnya.

II. Penentuan Jalur Proses

Jalur proses berkaitan dengan kualitas produk, biaya produk, siklus produksi (efisiensi produksi), serta faktor-faktor lainnya. Oleh karena itu, sebelum memulai produksi, harus diperoleh pemahaman yang menyeluruh mengenai persyaratan teknis selama penggunaan produk (lingkungan, temperatur, medium, beban, dll.), struktur produk, jumlah produksi, serta kondisi pelaksanaan. Setelah dilakukan analisis dan penelitian, barulah rencana proses pembentukan dapat ditentukan. Umumnya, aspek-aspek berikut perlu dipertimbangkan:

(1) Sesuai dengan persyaratan penggunaan produk, pilih secara wajar bahan mentah dan bahan pembantu, formula, serta metode penumpukan.

(2) Tentukan struktur cetakan dan bahan cetakan sesuai dengan bentuk geometris produk dan jumlah produksi.

(3) Tentukan metode pengerasan sesuai dengan kondisi iklim dan tingkat kegentingan tugas.

III. Isi Utama Desain Proses

(1) Pilih bahan yang sesuai (bahan penguat, bahan struktural, dan bahan pembantu lainnya) sesuai dengan persyaratan teknis produk. Dalam memilih bahan mentah, aspek-aspek berikut perlu dipertimbangkan utamanya:
① Apakah produk bersentuhan dengan media asam atau basa, termasuk jenis, konsentrasi, suhu operasional, dan waktu kontak media tersebut.
② Apakah terdapat persyaratan kinerja seperti transmisi cahaya dan tahan api.
③ Dalam hal sifat mekanis, apakah beban bersifat dinamis atau statis.
④ Apakah terdapat persyaratan khusus seperti anti-bocor dan lainnya.

(2) Tentukan struktur dan bahan cetakan.

(3) Pemilihan agen pelepas.

(4) Tentukan formula pengerasan resin dan sistem pengerasannya.

(5) Berdasarkan ketebalan dan persyaratan kekuatan produk yang ditentukan, tentukan jenis, spesifikasi, jumlah lapisan, dan metode penumpukan bahan penguat.

(6) Susun peraturan proses pembentukan.

IV. Penumpukan Lapisan FRP

Penumpukan merupakan proses penting dalam proses pembentukan manual. Harus dioperasikan dengan hati-hati untuk memastikan kecepatan, ketepatan, kandungan resin yang merata, tidak ada gelembung udara yang jelas, tidak ada impregnasi yang buruk, tidak merusak serat, serta permukaan produk yang rata, sehingga dapat menjamin kualitas produk. Kualitas sangat terkait dengan keterampilan dan sikap kerja operator. Oleh karena itu, meskipun pekerjaan penumpukan tergolong sederhana, namun tidak mudah untuk melakukan penumpukan produk dengan baik, dan harus dilakukan dengan serius.

(Ⅰ) Kontrol Ketebalan

Kontrol ketebalan produk FRP merupakan masalah teknis yang ditemui baik dalam proses desain maupun produksi teknologi hand lay-up. Ketika ketebalan yang dibutuhkan suatu produk diketahui, perlu dilakukan perhitungan untuk menentukan kandungan resin dan bahan pengisi, serta spesifikasi dan jumlah lapisan bahan penguat yang digunakan. Selanjutnya, ketebalan perkiraan dapat dihitung berdasarkan rumus berikut:

t＝(G1n1＋G2n2＋……)×(0,394＋0,909k1＋0,4×k1k2)

Dimana:
t — ketebalan FRP hasil perhitungan (mm);
G1, G2 — massa permukaan berbagai spesifikasi kain atau mat (kg/㎡);
n1, n2 — jumlah lapisan berbagai spesifikasi kain atau mat;
0,394 — konstanta ketebalan bahan dasar serat;
0,909 — konstanta ketebalan resin poliester;
0,400 — konstanta ketebalan bahan pengisi;
k1 — rasio kandungan resin terhadap kandungan serat kaca;
k2 — rasio kandungan bahan pengisi terhadap kandungan resin.

(Ⅱ) Perhitungan Dosis Resin

Dosis resin pada FRP merupakan parameter proses yang penting, yang dapat dihitung dengan dua metode berikut:

(1) Hitung berdasarkan prinsip pengisian rongga, turunkan rumus untuk kadar gel. Selama massa per satuan luas dan ketebalan ekuivalen dari kain kaca (ketebalan produk yang ekuivalen dengan satu lapisan kain kaca) diketahui, kadar gel dari FRP dapat dihitung.

(2) Hitung dengan terlebih dahulu menentukan massa produk kemudian persentase massa serat kaca:
① Luas permukaan produk × ketebalan × densitas plastik berpenguat serat = massa produk;
Massa produk × persentase massa serat kaca = massa serat kaca;
Massa produk － massa serat kaca = massa resin.

② Luas permukaan produk × jumlah lapisan serat kaca × massa per satuan luas serat kaca = massa serat kaca;
Massa serat kaca ÷ persentase massa serat kaca = massa produk;
Massa produk － massa serat kaca = massa resin.

Dosis resin yang diperlukan untuk proses pelapisan dapat diperkirakan berdasarkan massa serat kaca. Jika menggunakan mat serat potong (chopped strand mat), kandungan gel umumnya dikontrol antara 65-75%; jika kain kaca digunakan sebagai bahan penguat, kandungan gel umumnya dikontrol antara 45-55% untuk memastikan kualitas produk.

(Ⅲ) Pelapisan Kain Kaca

Untuk produk dengan lapisan gel coat, tidak boleh tercampur kotoran ke dalam lapisan gel coat. Sebelum proses pelapisan, harus dicegah kontaminasi antara lapisan gel coat dan lapisan penopang untuk menghindari adhesi antar lapisan yang buruk, yang dapat mempengaruhi kualitas produk. Lapisan gel coat dapat diperkuat dengan menggunakan surface mat.

Selama proses lay-up, perhatian harus diberikan pada impregnasi serat kaca dengan resin. Pertama, biarkan resin meresap ke seluruh permukaan berkas serat, kemudian lengkapi penggantian udara di dalam berkas serat tersebut dengan resin. Sangat penting untuk memastikan lapisan pertama material penguat sepenuhnya terimpregnasi resin dan melekat erat, terutama untuk beberapa produk yang akan digunakan dalam kondisi suhu lebih tinggi. Karena impregnasi dan ikatan yang buruk akan meninggalkan udara di sekitar lapisan gel coat, dan udara sisa ini akan mengembang akibat panas selama proses pengerasan dan penggunaan produk, mengakibatkan timbulnya gelembung.

Selama proses pengecoran, pertama-tama oleskan secara merata satu lapisan resin yang telah disiapkan pada lapisan gel coat atau permukaan cetakan yang dibentuk dengan menggunakan alat pengecoran manual seperti kuas, sekrap, atau roller impregnasi. Kemudian letakkan satu lapisan bahan penguat yang telah dipotong (seperti strip diagonal, kain tipis, atau mat permukaan), lalu gunakan alat pembentuk untuk meratakan dan menekannya dengan kuat agar menempel erat. Perhatikan untuk menghilangkan gelembung udara sehingga kain kaca terimpregnasi sepenuhnya. Jangan menempelkan dua lapisan atau lebih bahan penguat sekaligus. Ulangi langkah-langkah di atas hingga ketebalan yang dirancang tercapai.

Jika dimensi geometris produk relatif kompleks, dan material penguat tidak dapat dilapiskan rata di beberapa bagian, serta gelembung udara sulit dikeluarkan, gunting dapat digunakan untuk memotong bagian tersebut agar dapat menempel dengan rata. Perlu diperhatikan bahwa bagian yang dipotong pada setiap lapisan harus saling bertumpuk secara selang-seling untuk menghindari penurunan kekuatan.

Untuk bagian dengan sudut tertentu, serat kaca dan resin dapat digunakan untuk mengisi. Jika sebagian kecil produk relatif besar, bagian tersebut dapat ditebalkan secara tepat atau diperkuat dengan tulangan di tempat tersebut agar memenuhi persyaratan penggunaan.

Karena arah serat kain yang berbeda, kekuatan masing-masing kain juga berbeda. Arah lapisan dan metode pelapisan kain serat kaca yang digunakan harus sesuai dengan persyaratan proses.

(Ⅳ) Perlakuan Sambungan Tumpang Tindih

Serat dalam lapisan pelapisan yang sama sebaiknya semenerus mungkin, hindari pemotongan atau sambungan secara sembarangan. Namun, karena keterbatasan seperti ukuran dan kompleksitas produk, hal ini sulit dicapai. Saat melapisi, dapat diterapkan metode lapisan sambung rapat, dan sambungan tumpang tindih setiap lapisan harus dibuat bertumpuk secara bergantian hingga ketebalan produk yang diinginkan tercapai. Selama proses pelapisan, gunakan alat-alat seperti kuas, roller bulu, dan roller penghilang gelembung untuk mengimpregnasi resin dan mengeluarkan gelembung udara.

Jika persyaratan kekuatan tinggi, untuk memastikan kekuatan produk, kedua kain tersebut harus ditumpangkan dengan lebar tumpang tindih sekitar 50mm. Pada saat yang sama, posisi tumpang tindih setiap lapisan sebaiknya disusun selang-seling sebisa mungkin.

(Ⅴ) Pengecoran Mat Serabut

Saat menggunakan mat serabut sebagai bahan penguat, sebaiknya gunakan roller impregnasi dengan spesifikasi berbeda untuk operasi, karena roller impregnasi sangat efektif dalam menghilangkan gelembung udara dari resin. Jika alat tersebut tidak tersedia dan kuas harus digunakan untuk proses impregnasi, metode dot brushing sebaiknya digunakan untuk mengaplikasikan resin; jika tidak, serat akan menjadi berantakan dan bergeser, menyebabkan distribusi tidak merata dan ketebalan yang tidak konsisten. Untuk bahan penguat yang dipasang di sudut dalam yang dalam, jika sulit menempelkannya dengan sempurna menggunakan kuas atau roller impregnasi, permukaan dapat diratakan dan ditekan secara manual.

Selama proses pelapisan, oleskan lem ke permukaan cetakan dengan roller perekat, lalu letakkan secara manual potongan mat yang telah dipotong di atas cetakan dan ratakan, kemudian oleskan lem dengan roller perekat, gulung maju mundur berulang kali agar resin lem meresap ke dalam mat, lalu gunakan roller gelembung perekat untuk mempercepat pengeluaran gelembung udara dari dalam mat ke permukaan, dan kemudian letakkan lapisan kedua. Pada area sudut, mat dapat disobek dengan tangan untuk memudahkan pembungkusan, dengan tumpang tindih sekitar 50 mm antar dua potongan mat.

Banyak produk juga dapat menggunakan metode pelapisan berselang-seling antara mat serat yang dipotong-potong dan kain kaca. Contohnya, perahu pancing yang dibuat oleh berbagai perusahaan Jepang menggunakan metode pelapisan berselang-seling ini, yang dilaporkan menghasilkan produk dengan kualitas yang baik.

(Ⅵ) Pelapisan Produk Berdinding Tebal
Produk dengan ketebalan kurang dari 8mm dapat dibentuk dalam satu langkah, sedangkan produk dengan ketebalan lebih dari 8mm sebaiknya dibentuk dalam beberapa tahap. Jika tidak, penyebaran panas yang buruk selama proses pengeringan dapat menyebabkan produk terbakar dan berubah warna, sehingga mempengaruhi kinerjanya. Untuk produk yang dibentuk dalam beberapa tahap, pada saat penumpukan lapisan kedua, tatal dan gelembung yang terbentuk setelah penumpukan dan pengeringan tahap pertama harus dikikis terlebih dahulu sebelum melanjutkan ke lapisan berikutnya. Secara umum, disarankan ketebalan pembentukan sekali jalan tidak boleh melebihi 5mm. Tentu saja, terdapat juga resin berjenis low-exotherm dan low-shrinkage yang dikembangkan khusus untuk pembentukan produk berdinding tebal, yang memungkinkan ketebalan lebih besar dapat dicapai dalam satu kali pembentukan.