Asep Handaya Saputra MK: Komposit Material
Penggabungan bahan plastik, elastomer, dan komposit dengan bahan yang sama atau bahan yang berbeda dapat dilakukan dengan 4 cara Adhesive
bonding Solvent cementing Thermal welding Mechanical bonding Solven cementing dan Thermal welding dimasukkan di dalam Adhesive Bonding
Batasan penggunaan Polymeric Adhesive adalah kekuatannya sangat tergantung dengan waktu Hal ini akibat adanya degradasi yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan, seperti uap air, temperature tinggi ataupun bahan kimia Rentang temperatur pemakaian polymeric adhesive adalah -60 oF(-51oC) s/d 350 oF (176oC). Tidak banyak bahan polymeric Adhesive yang dapat bekerja diluar rentang temperature tersebut
Kelebihan
Kekurangan
1. 2. 3.
1.
Memiliki Memili ki kek kekuata uatan n fati fatigue gue ya yang ng sang sangat at bai baik k Damps getaran dan tahan guncangan Menc Me nceg egah ah koro korosi si galv galvan anik ik di anta antara ra loga logam m yang tidak sama 4. Me Meng ngga gabu bung ngka kan n berb berbag agai ai ben bentu tuk k dan dan ketebalan 5. Me Memb mber erik ikan an pe perm rmuk ukaa aan n yan yang g halu halus s 6. Seals jo joints 7. Men Mengga ggabun bungka gkan n berb berbaga agaii kom kombin binasi asi bah bahan an yang sama atau tidak sama 8. Bia Biasan sanya ya leb lebih ih mur murah ah dan cepa cepatt diban dibandin dingka gkan n pengikat mekanik 9. Pan Panas, as, jik jika a diper diperluk lukan, an, rel relatif atif kec kecilil seh sehing ingga ga mempengaruhi logam (Jika sambungan dengan logam) 10. Memb Memberikan erikan rasio kekuata kekuatan n terhadap terhadap berat yang baik
Permuk Perm ukaa aan n harus harus di dibe bers rsih ihka kan n deng dengan an sangat hati-hati 2. Di Dibu butu tuhk hkan an wa waktu ktu cu cure re ya yang ng la lama ma 3. Pe Pemb mbat atas asan an pad pada a tempe tempera ratu turr oper operas asii o yang tinggi secara kontinyu (350 F) 4. Ke Kemu mung ngki kina nan n dipe diperl rluk ukan an pan panas as dan dan tekanan 5. Pe Perl rlu u men eng ggu guna nak kan Jigs (gerakan) dan fixture (peralatan perlengkapan khusus) 6. Bi Bias asan anya ya dipe diperl rluk ukan an pen penge gend ndal alia ian n proses yang ketat 7. Ins Inspe peks ksii pa pada da sa samb mbun unga gan n su suli litt 8. Um Umur ur efekt efektif if ber berga gant ntun ung g pada pada lin lingk gkun unga gan n 9. Sa Sang ngat at pe perl rlu u men mencer cerma mati ti as aspe pek k lingkungan, kesehatan, dan keamanan 10. Tra Training ining khusus terkada terkadang ng diperlu diperlukan kan
Teori Adhesi
Teori Mekanik
Teori Adsorpsi
Teori Elektrostatik
Teori Difusi
Permukaan bahan padat tidak pernah benar-benar halus, tetapi terdiri dari puncak dan lembah mikroskopik. Menurut teori mekanik, adhesive harus mengisi rongga pada permukaan dan menggeser udara yang terjebak pada interface
Perekatan merupakan hasil dari kontak molekuler antara dua bahan dan tegangan permukaan (surface forces) yang terbentuk. Proses terjadinya kontak antara adhesive dan adherend disebut wetting . Setelah proses wetting, diyakini bahwa perekatan terjadi karena gaya tarik antar molekul, yaitu gaya Van der Walls (ikatan sekunder).
Gaya elektrostatik dalam bentuk suatu lapisan ganda elektrik terbentuk pada interface adhesive-adherend.
Gaya ini merupakan tahanan terhadap pemisahan antar dua permukaan tersebut.
Adhesi
terjadi karena adanya interdifusi molekul di dalam adhesive dan adherend.
Teori ini dapat diterapkan jika adhesive dan adherend merupakan polimer
Cleanliness: Permukaan dibersihkan dari kotoran, minyak, moisture, dan lapisan oksida lemah. Wetting: Pada kondisi cair, adhesive harus membasahi permukaan substrat. Wetting yang baik akan dicapai dengan luas kontak adhesive dengan adherend yang lebih besar. Solidification: Adhesive cair yang digunakan harus dapat berubah menjadi padat. Proses solidifikasi dapat disempurnakan dengan beberapa cara, yaitu:
reaksi kimia dengan kombinasi panas, tekanan, dan curing agent; pendinginan dari molten menjadi padat Pengeringan dengan evaporasi pelarut
Adhesive choice
Stress
Tension, Shear, Impact, Peel, Cleavage, Fatigue
Chemical factors
External (service-related) Internal (effect of adherend on adhesive)
Exposure
Weathering, Light, Oxidation, Moisture, Salt spray
Temperature
High, Low, Cycling
Biological factor
Bacteria or mold Rodents or vermin
Working properties
Application Bonding time and temperature range Curing rate Storage stability Coverage
Mekanisme Degradasi Ikatan
Kegagalan ikatan adhesive dapat terjadi secara adhesive atau kohesif.
Kegagalan adhesive merupakan kegagalan ikatan interface antara adhesive dan adherend.
Kegagalan kohesif terjadi ketika sambungan patah, pada kedua material masih terdapat lapisan adhesive
Penyebab kegagalan sangat sulit ditentukan, karena banyak faktor saling mempengaruhi pada adhesive bonding
Klasifikasi Adhesive
Klasifikasi adhesive dapat dilakukan berdasarkan fungsi, komposisi kimia, aplikasi dan setting, dan penggunaan akhir.
Klasifikasi berdasarkan komposisi kimia terdiri dari termoplastik, termoset, elastomer, atau kombinasi dari ketiganya
corosion compatibility
material dan kekuatan fastener
clamping force
koefisien muai termal
Jenis Stress Pada Sambungan Tensile stress:Terjadi ketika gaya yang bekerja tegak lurus bidang sambungan terdistribusi merata pada daerah sambungan Shear stress: Terjadi ketika gaya yang bekerja pada bidang sambungan mencoba memisahkan adherend Cleavage and peel stress tidak diinginkan Cleavage terjadi ketika gaya yang bekerja pada salah satu ujung sambungan memisahkan adherend. Peel : sama dengan cleavage, tetapi terjadi pada sambungan dimana salah satu atau kedua adherend fleksibel
Stress pada garis sambungan dijaga agar minimum Rancang join sehingga beban operasi dengan shear stress pada adhesive Tekanan peel dan cleavage harus diminimalkan Distribusikan stress serata mungkin pada seluruh daerah sambungan Kekuatan adhesive berbanding lurus dengan lebar sambungan. Manambah lebar akan selale menaikkan kekuatan; menambah ketebalan tidak selalu menaikkan kekuatan Pada umumnya, adhesive yang kaku lebih baik in shear , dan fleksibel adhesive lebih baik in peel
Desain Sambungan Flat Adherend: Sambungan yang paling sederhana adalah plain butt joint . Namun butt joint tidak dapat menahan gaya bending karena adhesive akan mengalami tekanan cleavage. Butt joint dapat dimodifikasi seperti pada gambar berikut.
Sambungan yang paling banyak digunakan adalah lap joint karena mudah dibuat dan dapat digunakan pada adherend yang tipis dan menekan adhesive dalam arah terkuatnya. Modifikasi lap joint meliputi :
Redesain sambungan untuk menempatkan beban di atas adherend in line Membuat adherend lebih kaku (tebal) pada daerah dekat sambungan
Strap Joint menjaga agar beban operasi tetap lurus dan pada umumnya digunakan ketika overlap joint tidak dapat dilakukan karena ketebalan adherend.
Ketika lapisan tipis akan ditempelkan kepada lapisan yang lebih tebal, beban operasi biasanya cenderung untuk menguliti lapisan tipisnya (Gb paling atas). Gambar berikutnya menunjukkan hal-hal yang bisa dilakukan untuk mengurangi peel .
Desain-desain ini digunakan sebagai pengganti butt joint. Ketahannya terhadap gaya bending dan cleavage lebih baik dan daerah sambungan lebih besar.
Butt joint merupakan teknik termudah dalam menyambung dua permukaan yang bertemu pada ujung-ujungnya. Butt joint memiliki ketahanan yang baik terhadap tension dan compression, tetapi kekuatan bending nya buruk. Modifikasi butt joint bisa dilihat pada gambar berikut
Dibuat untuk adherend yang relatif fleksibel seperti logam lembaran, yang perlu ditambahkan penguat.
Beberapa corner joit dapat dilihat pada gambar berikut.
Test
ASTM
Lap-Shear test (Gb 7.22)
D 1002
Tensile Test
D 897 (bar or rod shaped butt joint) D 2095 (bar or rod shaped butt joint) D 1344 (cross lap specimen)
Peel test (Gb 7.23)
D 1876 (T-peel test) (Gb 7.24) D 3167 (90o peel test) D 1781 (climbing-drum peel) D 903 (180o stripping test) (Gb 7.25)
Cleavage test (Gb 7.26)
D 1062
Impact test (Gb 7.27)
D 950
Creep test
D 2294
Treatment sebelum proses penyambungan bertujuan untuk menghilangkan weak boundary layer dan mempermudah proses wetting.
menghilangkan kontaminan mengontrol air yang teradsorbsi mengontrol pembentukan oksida menghilangkan atom permukaan racun yang mengkatalisis perusakan adhesive melindungi adhesive dari adherend dan vice versa mencocokkan struktur kristal adherend terhadap struktur molekul adhesive mengontrol kekasaran permukaan
preparasi permukaan sangat mempengaruhi kekuatan ikatan awal dan tingkat permanen suatu sambungan
Solvent Wiping Jika kontaminannya hanya terdiri dari kotoran/tanah, lemak, dan minyak, maka solvent wiping sederhana akan memberihkan permukaan sehingga menghasilkan kekuatan ikatan weak-to-medium. Contoh : aseton dan trikloroetilen. Trikloroetilen lebih disukai karena nonflammable. Prosedur : kain bersih yang sudah diberi solvent diusapkan pada permukaan yang akan direkat. Hal ini dilakukan sampai pada kain tidak terlihat adanya kotoran. Setelah bersih, bahan dikeringkan di udara dalam lingkungan yang kering dan bersih sebelum direkat.
Vapor Degreasing
Ada dua cara yaitu menggunakan solvent dan menggunakan ultrasonic. Atau gabungan keduanya.
Abrasive Cleaning
Metode mekanik yang meliputi sandblasting, wire brushing, dan abrasi menggunakan sandpaper, kain amplas, atau metal wool.
Chemical Cleaning Menggunakan larutan deterjen kuat untuk emulsifikasi kontaminan yang ada di permukaan, baik untuk bahan logam maupun nonlogam
Combined Methods Proses tiga tahap yang direkomendasikan untuk sebagian besar bahan :
Degreasing Mechanical abrasion Chemical treatment
Komponen utama, yaitu pengikatnya, biasanya resin Hardener, untuk mengawali proses curing. Biasanya ditambahkan katalis untuk mempercepat reaksi antara resin dan hardener Solvent, untuk menurunkan viskositas atau untuk mendispersi adhesive Komponen reaktif, untuk menurunkan konsentrasi adhesive, disebut juga diluent. Diluent juga menurunkan viskositas dan memodifikasi kondisi proses untuk beberapa adhesive. Diluent bereaksi dengan resin selama curing dan menjadi bagian dari produk, tidak menguap seperti solvent.
