ARTIKEL

FIBER GLASS

Disusun oleh :

VIA EKA NUGRAHA 11504241016

PENDIDIKAN TEKNIK OTOMOTIF

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2014

Pokok Bahasan :

1. Pengertian Fiberglass

2. Cara pembuatan Fiberglass

3. Bahaya Fiberglass bagi kesehatan

4. Aplikasi Fiberglass secara umum

A. Pengertian Fiberglass

Fiberglass adalah bahan sangat serbaguna yang menggabungkan ringan dengan

kekuatan yang melekat untuk memberikan menyelesaikan tahan cuaca, dengan berbagai

tekstur permukaan.

Perkembangan dari plastik diperkuat serat untuk penggunaan komersial sedang diteliti

secara luas pada 1930-an. Itu terutama menarik bagi industri penerbangan. Produksi massal

helai kaca ditemukan secara tak sengaja pada tahun 1932 ketika seorang peneliti di Owens-

Illinois diarahkan jet udara terkompresi pada aliran gelas cair dan serat yang dihasilkan.

Owens bergabung dengan perusahaan pada tahun 1935 dan Corning metode ini diadaptasi

oleh Owens Corning untuk menghasilkan dipatenkan “Fiberglas” (satu “s”). Sebuah resin

cocok untuk menggabungkan “Fiberglas” dengan plastik yang dikembangkan pada tahun

1936 oleh du Pont. Nenek moyang pertama resin poliester modern ini Cyanamid tahun 1942.

Peroksida sistem curing yang digunakan pada saat itu.

Selama Perang Dunia II itu dikembangkan sebagai pengganti kayu lapis dibentuk buah

pemindai yang digunakan dalam pesawat (fiberglass yang transparan untuk gelombang

mikro). Aplikasi pertama sipilnya utama adalah untuk membangun kapal dan badan mobil

sport, di mana ia memperoleh penerimaan di tahun 1950-an. Penggunaannya telah diperluas

untuk sektor otomotif dan alat olahraga serta pesawat, meskipun penggunaannya ada

sekarang sebagian diambil alih oleh serat karbon yang beratnya kurang per volume tertentu

dan kuat baik oleh volume dan berat. Fiberglass menggunakan juga termasuk bak air panas,

pipa untuk air minum dan selokan, wadah tanaman kantor layar dan sistem atap datar.

Teknik manufaktur canggih seperti roving pra-pregs dan serat memperluas aplikasi

dan kekuatan tarik mungkin dengan plastik yang diperkuat serat.

Fiberglass juga digunakan dalam industri telekomunikasi untuk menyelubungi

penampilan visual antena, karena permeabilitas RF dan sifat sinyal rendah redaman. Hal ini

juga dapat digunakan untuk kain kafan tampilan visual peralatan lain di mana tidak ada sinyal

permeabilitas diperlukan, seperti lemari peralatan dan struktur baja dukungan, karena

kemudahan yang dapat dibentuk, diproduksi dan dicat dengan desain khusus, untuk berbaur

dengan struktur yang ada atau bata. Kegunaan lain termasuk lembar isolator bentuk listrik

dibuat dan komponen struktural lainnya yang umum ditemukan dalam industri listrik.

Karena ringan fiberglass dan daya tahan, sering digunakan dalam peralatan pelindung,

seperti helm. Banyak olahraga menggunakan alat pelindung fiberglass, seperti masker

goaltender modern dan masker baru bisbol penangkap ini.

Plastik berserat kaca (glass-reinforced plastic – GRP), yang juga dikenal sebagai

plastik yang diperkuat oleh serat kaca (glass fiber-reinforced plastic – GFRP), merupakan

suatu polimer yang diperkuat. Polimer ini terbuat dari bahan plastik yang diperkuat oleh

serat-serat halus yang terbuat dari kaca. Bahan ini juga dikenal dengan nama GFK yang

merupakan kepanjangan dari Glasfaserverstärkter Kunststoff, atau yang biasanya lebih akrab

dikenal oleh serat kaca yang digunakan dalam proses penguatannya, yang dalam bahasa

inggrisnya disebut fiberglass.

GRP adalah suatu material yang ringan dan kuat dengan banyak kegunaan, seperti

dalam pembuatan perahu, mobil, tangki air, atap, perpipaan, pelapisan, box motor

delivery, payung promosi, booth fiberglassdll.

Jenis bahan plastik yang digunakan dapat berupa epoxy, plastik thermosetting (pada

umumnya poliester atau vinilester) atau thermoplastik.

B. Cara pembuatan Fiberglass

Proses manufaktur dibuatnya serat kaca ini atau fiberglass menggunakan tungku

pembakaran yang besar untuk melelehkan pasir atau bahan campuran kimia secara perlahan

hingga cair. Kemudian bahan cair tersebut diproses melalui serangkaian lubang yang sangat

kecil (biasanya berdiameter sekitar 17-25 mikrometer untuk E-Glass, 9 mikrometer untuk S-

Glass) untuk membentuk filamen. Filamen-filamen ini kemudian direkatkan menggunakan

larutan kimia untuk membentuk sebuah roving atau sebuah gulungan filamen yang panjang

seperti benang. Diameter dari filamen-filamen tersebut dan juga jumlah filamen di dalam satu

ikatan akan menentukan beratnya. Biasanya berat akan dinyatakan dalam satuan yield-

yardsper pon (yaitu berapa yard fiber dalam satu pon bahan, sehingga angka yang lebih kecil

berarti gulungan yang lebih berat, contoh dari ukuran yield standar adalah 225 yield, 450

yield, 675 yield) atau dalam tex-grams per km (berapa gramkah berat gulungan fiber

sepanjang 1 km itu. Angka ini merupakan kebalikan dari yield, sehingga angka yang lebih

kecil akan menunjukkan gulungan yang lebih ringan. Contoh dari texstandar adalah 750 tex,

1100 tex, 2200 tex).

Gulungan-gulungan ini dapat digunakan untuk aplikasi teknik gabungan seperti

teknik pultrusion, filament winding (untuk pipa), gun roving (alat otomatis yang akan

mencacah kaca menjadi potongan yang kecil-kecil dan menjatuhkannya kedalam semprotan

resin yang nantinya akan diproyeksikan di permukaan suatu cetakan). Atau dapat juga

digunakan dalam teknik perantara, untuk memproduksi bahan seperti chopped strand

mat (CSM) yang terbuat dari fiber yang dipotong kecil-kecil secara tidak beraturan dan diikat

menjadi satu, kain tenunan, kain rajutan atau kain multi-arah.

Adalah proses yang melibatkan semacam lapisan atau sering disebut primer, yang

akan melindungi filamen kaca untuk proses produksi atau manipulasi. Lapisan ini juga akan

menjamin ikatan yang kuat antara filamen kaca tersebut dengan bahan resin. Sehingga hal ini

akan membantu proses transfer beban dari serat kaca (yang dapat melengkung jika terbebani)

ke plastik thermoset (yang dapat menangani beban dengan cukup baik). Tanpa proses

“pengikatan” ini, serat kaca dapat “terselip” di dalam matriks bahan dan cacat produksi

sebagian dapat terjadi. Biasanya juga merupakan bahan dasar dalam pembuatan kain.

Setiap helai serat kaca yang terstruktur memiliki sifat kaku dan kuat dalam proses

perengangan dan saat melalui proses kompresi atau pemberian tekanan di sepanjang

sumbunya. Walaupun pada umumnya diasumsikan bahwa serat sebenarnya lemah dibawah

proses kompresi atau penekanan, sebenarnya asumsi ini lebih didasarkan oleh rasio

penampilan dari serat itu sendiri. Dalam artian; oleh karena bentuk serat tersebut tipis dan

panjang, maka serat dianggap dapat bengkok dengan mudah. Disisi lain, serat kaca paling

tidak kaku dan tidak kuat pada ketebalannya – yaitu, di lintang sumbunya. Oleh karena itu,

jika sekumpulan serat dapat diatur arahnya secara permanen sesuai dengan yang diinginkan

di dalam suatu material, dan jika serat-serat tersebut dapat dicegah dari pembengkokan saat

dalam tekanan, maka material tersebut akan menjadi sangat kuat sesuai dengan arah yang

diinginkan untuk diperkuat.

Lebih jauh lagi dalam pembahasan ini; dengan menumpuk lebih dari satu lapisan serat

satu diatas yang lainnya, kemudian tiap lapisannya diorientasikan dalam berbagai arah yang

berbeda sesuai dengan keinginan, faktor kekakuan dan kekuatan dari keseluruhan material

dapat dikontrol dengan lebih efisien. Dalam kasus plastik berserat kaca, adalah bahan

plastiklah yang akan menampung serat kaca yang terstruktur tersebut sesuai dengan arah

yang dipilih oleh desainer produknya. Sementara pada kasuschopped strand mat, dasar

pengaturan arahnya terletak pada 2 lempengan berbentuk dua dimensi dengan kain tenun atau

lapisan yang tanpa pengaturan arah khusus. Dengan demikian, arah dari kekakuan dan

kekuatan bahan tersebut akan dapat dikontrol dengan lebih presisi dari dalam lempengan itu

sendiri.

Komponen dari plastik berserat kaca pada dasarnya terbuat dari konstruksi “kulit”

tipis, kadang bagian dalamnya diisi dengan busa struktural, seperti dalam kasus pembuatan

papan selancar. Komponennya bisa juga dibuat dengan bentuk yang hampir serampangan

tetapi masih didalam batas kerumitan dan toleransi bentuk cetakan yang digunakan untuk

memproduksi kulit luar tersebut.

BAHAN

GRAFITY

SPESIFIK

KEKUATAN

RENGGANGAN

(MPA)

KEKUATAN

TEKANAN

(MPA)

Polyester resin (tidak

diperkuat) 1.28 55 140

Polyester dengan

Laminasi Chopped Strand

Mat 30% E-glass 1.4 100 150

Polyester dengan

Laminasi Woven Rovings 45%

E-glass 1.6 250 150

Polyester dengan

Laminasi Satin Weave Cloth

55% E-glass 1.7 300 250

Polyester dengan

Laminasi Continuous

Rovings 70% E-glass 1.9 800 350

E-Glass Epoxy composite 1.99 1,770 (257 ksi) N/A

S-Glass Epoxy composite 1.95 2,358 (342 ksi) N/A

GRP adalah suatu bahan serba guna yang mengkombinasikan keringanan bahan

dengan kekuatan intrinsik untuk menyediakan suatu lapisan luar yang tahan segala cuaca,

dengan berbagai variasi tekstur permukaan dan cakupan pilihan warna yang tidak terbatas

GRP dikembangkan di Inggris pada jaman PD II sebagai pengganti tripleks yang

dibentuk untuk digunakan pada radome (radar dome atau kubah penutup radar) di pesawat-

pesawat (sebab gelombang mikro mampu melewati GRP). Kegunaannya yang pertama di

dunia sipil adalah dalam pembuatan perahu, dimana bahan ini diterima secara umum di tahun

1950an. Kegunaannya sekarang telah merambah bidang otomotif dan perlengkapan olahraga

seperti juga model pesawat terbang, walaupun untuk yang disebut terakhir ini, kegunaannya

sekarang sebagian telah diambil alih oleh bahan carbon fiber yang beratnya lebih ringan per

volumenya namun lebih kuat baik secara volume maupun beratnya. Kegunaan GRP juga

meliputi bak air panas, perpipaan untuk air minum dan pembuangan air limbah, kotak display

di kantor atau pabrik serta sistem atap datar.

Teknik produksi canggih seperti pre-pregs dan fiber rovings akan menambah

kegunaannya serta kemungkinan kekuatan regangan dengan plastik yang diperkuat dengan

serat.

GRP juga digunakan dalam industri telekomunikasi untuk menyelubungi penampilan

luar dari antena. Hal ini disebabkan oleh kemampuannya untuk menyerap RF atau frekuensi

radio dan kemampuannya untuk menurunkan kemungkinan pemancaran sinyal yang rendah.

Dapat juga digunakan sebagai penyelubung tampilan luar dari peralatan lain dimana

penyerapan tanpa gelombang sangat dibutuhkan, seperti pada lemari perlengkapan dan

struktur penyokong berbahan baja. Hal ini disebabkan oleh kemudahan bahan ini dibentuk,

diproduksi dan dicat sesuai dengan desain khusus yang diinginkan, seperti untuk membaur

dengan struktur yang telah berdiri sebelumnya atau dinding bata. Kegunaan lainnya lagi

meliputi GRP berbentuk lembaran yang dibuat menjadi insulator elektrik dan komponen

struktural lainnya yang umum ditemukan pada industri pembangkit tenaga.

Tangki penampungan juga dapat dibuat dari bahan GRP dengan kapasitas hingga 300

ton. Ukuran tangki yang lebih kecil dapat dibuat dengan cetakan chopped strand mat diatas

lapisan thermoplastik untuk bagian dalam tangki yang berfungsi sebagai matras cetakan

dalam proses konstruksinya. Tangki-tangki yang lebih dapat diandalkan terbuat dari woven

mat atau filament wound fiber dengan orientasi serat pada sudut yang tepat dibandingkan

dengan tekanan sirkumferensial yang didesakkan pada dinding-dinding tangki oleh isi tangki

tersebut. Tangki jenis ini biasanya digunakan untuk penyimpanan bahan kimia oleh karena

pelapis plastiknya (yang biasanya berbahan polypropylene) resistan terhadap berbagai macam

bahan kimia yang kuat. Tangki-tangki berbahan GRP juga digunakan sebagai septic tank.

Plastik berserat kaca juga digunakan dalam konstruksi untuk pembuatan laminasi

atap, door surrounds, kanopi diatas pintu, kanopi jendela dan dormers, cerobong, coping

systems (tepian dinding), pinggiran dinding di atas perapian dan bingkai jendela. Kegunaan

GRP untuk aplikasi-aplikasi tersebut akan mempercepat proses pemasangan dan mengurangi

masalah dalam transportasinya. Dengan semakin banyaknya permintaan untuk produksi,

sekarang proses produksi panel GRP berbentuk bata untuk keperluan pembangunan rumah

dengan sistem composite ikut meningkat pula. Panel-panel ini dapat diproduksi dengan

insulasi yang tepat sehingga akan mengurangi penguapan panas dari bangunan.

Sistem perpipaan GRP dan GRE dapat digunakan untuk bermacam-macam jenis

sistem yang dipasang baik diatas maupun dibawah tanah, seperti:

Sistem saluran air untuk pemadaman api

Sistem air pendingin

Sistem air minum

Sistem air limbah/sistem gorong-gorong

Sistem pengaliran gas

Jika kita bekerja dengan material epoxy, maka resin harus dicampur dulu dengan

katalis atau pengeras. Jika hal ini tidak dilakukan, maka resin tersebut akan susah mengeras

hingga berhari-hari, kadang malah berminggu-minggu. Kemudian langkah selanjutnya,

matras cetakan diisi dengan campuran tersebut. Lembaran-lembaran fiberglass diletakkan

diatas cetakan tersebut dan disusun masuk kedalamnya menggunakan penggulung dari besi.

Material ini harus melekat dengan baik dalam cetakannya. Tidak boleh ada udara yang

terperangkap diantara fiberglass dengan dinding cetakannya. Setelah itu, adonan resin

tambahan diaplikasikan dan kemungkinan juga lembaran fiberglass tambahan. Penggulung

digunakan untuk memastikan adonan resin berada diantara lapisan,

memastikan fiberglass diisikan secara merata ke seluruh ketebalan laminasi dan juga

memastikan kantong udara yang ada dihilangkan. Pekerjaan ini harus dilakukan dengan

cukup cepat supaya dapat selesai sebelum adonan resin mengeras. Waktu pengerasan yang

bervariasi dapat dicapai dengan mengubah jumlah katalis yang dicampurkan kedalam adonan

resin. Pada akhir proses, beban diaplikasikan dari atas untuk menekan kelebihan resin dan

udara yang terperangkap dalam adonan keluar dari cetakan. Supaya beban tidak menekan

adonan melebihi ukuran yang ingin dibuat, harus disediakan ganjalan (contohnya seperti koin

yang diselipkan di tepian) yang akan menghalangi beban untuk terus menekan adonan di

dalam cetakan hingga habis.

Proses lay-up dengan metode spray atau semprotan untuk fiberglass sebenarnya mirip

dengan metode manual. Hanya saja, perbedaannya pada metode pengaplikasian serat dan

materi resin kedalam cetakan. Proses lay-up dengan metode semprotan adalah proses sistem

produksi komposit dengan sistem cetakan terbuka dimana resin dan bahan-bahan penunjang

lainnya disemprotkan ke permukaan cetakan. Adonan resin dan kaca dapat juga diaplikasikan

secara terpisah atau “dicacah” secara berkesinambungan dalam arus yang dikombinasikan

dari alat pencacah. Para pekerja menggelar hasil dari proses semprotan tersebut untuk

memadatkan laminasi. Kayu, busa atau material inti lainnya baru bisa ditambahkan dan

lapisan hasil proses semprotan kedua diisikan ke inti diantara laminasi-laminasi. Bagian

tersebut nantinya dikeraskan, didinginkan dan kemudian dilepaskan dari cetakan yang

nantinya dapat digunakan ulang untuk proses berikutnya.

Pultrusion adalah metode manufaktur yang digunakan untuk membuat bahan

komposit yang kuat tetapi ringan, dalam hal ini adalah fiberglass. Serat (dalam hal ini bahan

kaca) ditarik dari gulungannya melalui suatu alat yang akan melapisinya dengan resin.

Kemudian bahan ini biasanya dipanaskan dan kemudian dipotong sesuai ukuran yang

diinginkan. Pultrusion dapat dibuat dalam berbagai bentuk atau penampang lintang seperti

penampang lintang W atau S (W or S cross-section). Kata “pultrusion” itu sendiri

menggambarkan metode perpindahan serat didalam mesin tersebut. Serat tersebut ditarik baik

menggunakan metode satu tangan diikuti tangan lainnya atau metode penggulung

bersambung. Metode ini berlawanan dengan metode extrusion yang akan mendorong material

melalui cetakan yang disebut dies.

Chopped strand mat atau CSM adalah sebuah bentuk penguatan yang digunakan

dalam plastik berserat kaca. Bahan ini mengandung serat-serat kaca yang ditaruh secara acak

saling bersilang satu diatas lainnya dan diikat menjadi satu oleh suatu pengikat.

Bahan jenis ini biasanya diproses menggunakan teknik lay-up manual, dimana lapisan

material diletakkan dalam suatu cetakan dan dilapisi dengan resin. Oleh karena bahan

pengikatnya akan larut di dalam resin, bahan ini kemudian akan dengan mudah mengikuti

bentuk-bentuk yang berbeda sesuai keinginan pembuatnya saat dibasahi. Setelah adonan resin

mengeras, produk yang telah mengeras tadi dapat dikeluarkan dari cetakan dan memasuki

proses finishing.

Menggunakan chopped strand mat akan memberikan keseragaman kegunaan kepada

penguatan bahan plastik berserat kaca.

C. Bahaya Fiberglass bagi kesehatan

Masalah fiberglass terhadap kesehatan manusia adalah :

1. Debu pembangunan dalam pengolahan komponen yang terbuat dari fiberglass

yang diperkuat plastik.

2. Air uji aliran untuk ekstraksi dan penyaringan uap stirena dalam ruang

produksi untuk GRP yacht

3. Program Toksikologi Nasional mengklasifikasikan inhalable serat kaca wol

sebagai easonably diantisipasi menjadi karsinogen manusia.

4. Beberapa produk fiberglass memperingatkan “bahaya kanker mungkin

terhirup”.

5. Uni Eropa dan Jerman mengklasifikasikan vitreous sintetik serat sebagai

mungkin atau mungkin karsinogenik, namun serat dapat dibebaskan dari

klasifikasi ini jika mereka lulus tes tertentu

6. Bukti untuk klasifikasi ini terutama dari studi pada hewan percobaan dan

mekanisme karsinogenesis. Studi pekerja pabrik fiberglass menunjukkan

peningkatan yang signifikan pada kanker paru-paru tetapi tidak menunjukkan

jelas paparan-respon hubungan dan mungkin dikacaukan oleh efek dari

merokok.

7. Fiberglass akan mengiritasi mata, kulit dan sistem pernapasan. Gejala

potensial meliputi iritasi mata, kulit, hidung, tenggorokan, dyspnea (kesulitan

bernafas);. Sakit tenggorokan, suara serak dan batuk.

8. Fiberglass tahan terhadap jamur namun pertumbuhan dapat terjadi jika

fiberglass menjadi basah dan terkontaminasi dengan bahan organik. Fiberglass

isolasi yang telah menjadi basah harus diperiksa untuk bukti kelembaban

residual dan kontaminasi. Terkontaminasi fiberglass insulasi harus segera

dihapus.

9. Sedangkan resin disembuhkan, uap stirena dilepaskan. Ini menyebabkan iritasi

selaput lendir dan saluran pernapasan. Oleh karena itu, Ordonansi Hazardous

Substances di Jerman mendikte batas paparan maksimum kerja dari 86 mg /

m³. Dalam konsentrasi tertentu bahkan mungkin terjadi campuran berpotensi

meledak. Pembuatan komponen lebih lanjut GRP (menggiling, memotong,

menggergaji) sejalan dengan emisi debu halus dan chip yang mengandung

filamen kaca serta debu norak dalam jumlah besar. Ini mempengaruhi

kesehatan masyarakat dan fungsi mesin dan peralatan. Untuk memastikan

peraturan keselamatan dipatuhi dan efisiensi dapat dipertahankan, instalasi

ekstraksi yang efektif dan peralatan filtrasi dibutuhkan.

D. Aplikasi Fiberglass

Beberapa contoh pengaplikasian dari fiberglass:

1. Glider, mobil-mobilan, mobil sport, mobil mikro, gokart, lapisan luar body

mobil, kapal, perahu kayak, atap datar, lori, bilah kincir angin untuk

pembangkit tenaga angin.

2. Pod, kubah, dan kegunaan arsitektur lainnya dimana faktor keringanan bahan

memainkan peranan penting.

3. Bodi kendaraan, seperti pada merk Anadol, Reliant, Quantum Coupé,

Chevrolet Corvette dan Studebaker Avanti, serta bodi bagian bawah untuk

DeLorean DMC-12.

4. Tank dan kapal berbahan FRP. Bahan FRP banyak digunakan untuk proses

manufaktur perlengkapan yang berkaitan dengan bahan kimia, tank dan badan

kapal. BS4994 adalah standar Inggris yang berhubungan untuk pengaplikasian

bahan ini.

5. Antena penyiaran UHF yang biasanya dinaikkan didalam silinder plastik

berserat kaca di puncak menara pemancar siaran.

6. Sebagian besar dari Velomobile komersil

7. Bilah kincir raksasa untuk pembangkit tenaga angin komersil

Daftar Pustaka :

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Glass-reinforced_plastic

2. http://fcfibreglass.com/fiberglass-serat-kaca/

3. http://www.mataharicourse.com/membuat-fiberglass.html

4. http://www.bppp-tegal.com/v1/index.php?

option=com_content&view=article&id=202:mengenal-fiberglass-reinforced-

plastics-frp&catid=44:artikel&Itemid=85