Carbon Fiber Reinforcement Thermoplastic (2)

Setelah dua artikel membahas tentang Carbon Fiber (Ini dan ini ) artikel kali ini ingin melanjutkan pembahasan tentang material yang digadang-gadang bakal menjadi material serba guna dan mampu membuat revolusi besar dalam dunia per-material-an.hehehe. Kalau di artikel sebelumnya baru membahas sedikit tentang composite maka di artikel ini akan dibahas lebih dalam terkait Carbon Fiber Reinforcement Thermoplastic.

Sudah diketahui bersama bahwa dengan sifatnya yang “bagus” CF composite dapat menggantikan material-material konvensional seperti logam. Aplikasi yang umum memanfaatakn CF composite diantaranya bidang automotive, aerospace dan sport equipments. Di bidang automotive produsen mobil terkemuka, BMW, telah memproduksi mobil dengan menggunakan body mobil yang terbuat dari CF composite. CF composite diketahui akan mengurangi berat mobil dan berimplikasi kepada penghematan bahan bakar yang digunakan. Pun jika produksi mobil listrik meningkat, hampir dipastikan CFcomposite adalah pilihan utama sebagai materialnya.

Sejauh ini penggunaan Carbon Fiber Reinforcement Polymer masih menggunakan jenis termoset, namun riset kekinian berkembang penggunaan thermoplastic sebagai matrix nya. Alasan penggunaan thermoplastic sebagai matrix diantaranya adalah

1. Lebih ramah lingkungan  
2. Mudah didaur ulang
3.  Proses pembuatan composite nya bisa lebih cepat

Namun berdasarkan rekap dari beberapa perusahaan diketahui thermoplastic belum memiliki kemampuan yang sama dengan termoset. Hal ini menjadi perhatian para peneliti untuk meningkatkan kemapuan mechanical properties dari Carbon Fiber Reinforcement Thermoplastic (CFRT). Ada banyak hal yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kemampuan fiber dan thermoplastic matrix agar menghasilkan kemampuan yang optimum.

Beberapa contoh produk Carbon Fiber Reinforcement Polymer

Beberapa penilitian yang sudah dilakukan diantaranya dengan menggunakan bergai macam jenis thermoplastic seperti Poly Amide 6/66 (Nylon), Polypropylene (PP), Poly Ether Ether Keton (PEEK), PolyEthylene(PET), Polyphenylene Sulide(PPS), Polycarbonate, PolyEtherSulfone dll. Selain mencari jenis thermoplastic terbaik , pembuatan CFRT juga menggunakan treatments khusus pada CF seperti yang dijelaskan dalam artikel sebelumnya. 

Surface treatments yang dilakukan pada Carbon Fiber dapat meningkatkan kemampuan bonding antara CF dengan matrixnya hal ini dikarenakan hasil treatments pada CF akan menciptakan beberapa chemical groups yang cocok membentuk ikatan yang kuat dengan matrix maupun menciptakan perubahan mekanis seperti roughness (kekasaran) dan porousity (lubang-lubang kecil). Dengan adanya perubahan secara mekanis maka mechanical bonding antara fiber dan matrix akan terjadi.

Perubahan permukaan carbon fiber setelah mengalami treatment

Dalam proses pembentukannya, CFRT bisa dibuat dengan berbagai cara, bergantung dengan jenis CF yang digunakan.  Beberapa metode yang telah digunakan adalah:

1. Menggunakan injection moulding; Proses ini seperti pembuatan polimer thermoplastic biasanya yang memanfaatkan alat Injection sehingga proses pembuatan dengan metode ini sangat cepat sekali. Proses dengan menggunakan alat ini biasanya dilakukan untuk jenis short Carbon Fiber, dimana hopper digunakan untuk memasukkan thermoplastic sedangkan CF dimasukkan melalui sub-feeding port.

   

   Injection moulding machine

2. Dengan menggunakan Hot Compression moulding. Hot pressing banyak digunakan pada jenis CF yang berbentuk sheet/laminate (woven). Proses ini sangat cocok untuk mendapatkan CFRT yang memiliki kemampuan mekanis yang tinggi dan dengan ukuran yang sesuai dengan yang diinginkan (bergantung pada mould nya). Prinsip dasar dari proses ini adalah proses pemanasan untuk mencairkan dan menyatukan fiber dengan dibarengi tekanan untuk menjadikan fiber dan matrixnya menyatu sempurna. 
   

   

   Hot compression moulding

3.  Dengan menggunakan teknik vacuum bag moulding. Teknik ini digunakan setelah sebelumnya dilalui dengan pressure dan heating yang tidak terlalu lama. Setelahnya untuk memastikan ikatan antara matrix dan fiber yang terbentuk semakin kuat maka dilakukan teknik vacuum bag.

Vacuum Bag Technique

Cerita lain tentang Carbon Fiber Termoplastic akan dilanjutkan ke seri artiekl selanjutnya :D.