Bagaimana Metoda Fabrikasi Pipa GRP?
Metoda fabrikasi pipa yang umum diaplikasikan oleh manufaktur pipa GRP adalah secara hand lay-up/contact molded, discontinuous filament winding (DFW), continuous filament winding (CFW) dan centrifugal casting. Masing-masing metoda mempunyai kelebihan dan kekurangan baik secara proses produksinya maupun terkait performa pipa yang dihasilkan
Contact Molding / Hand Lay-up.
Metoda fabrikasi pipa secara contact molding / hand lay-up adalah dengan pelapisan secara manual layer per layer serat glass pada permukaan mold/mandrel dengan menggunakan kwas dan relieve roller untuk membasahi dan meratakan resin pada serat glass serta untuk menghilangkan gelembung-gelembung udara (air bubbles).
Kelebihan dari metoda ini adalah resin content produk yang dihasilkan cukup tinggi (55 ~ 70 %) dan glass contentnya rendah (30 ~ 45 %), sehingga produk akan mempunyai ketahanan korosi yang lebih baik, sehingga sangat sesuai untuk aplikasi yang environmentnya sangat korosif baik internal dan eksternalnya.
Kekurangan dari metoda ini adalah mechanical properties-nya lebih rendah, sehingga memerlukan ketebalan produk yang lebih besar untuk memenuhi standar mechanical yang ditetapkan (pressure class, stiffness, dll). Dan secara proses fabrikasi produktivitasnya rendah, karena dibuat secara manual dengan membutuhkan banyak tenaga kerja dan waktu proses produksi yang lebih lama.
Metoda ini sangat jarang digunakan untuk proses fabrikasi pipa GRP, tetapi sangat banyak digunakan untuk proses pembuatan fittings dan flanges.
Discontinuous Filament Winding (DFW).
Proses winding secara DFW adalah dengan cara melilitkan fiberglass roving yang telah melewati bak resin (resin batch) pada mandrel/molding pipa yang berputar dengan band width dan winding angle tertentu secara terkontrol, serta carriage/kereta yang membawa resin batch bergerak ke kanan dan ke kiri secara horizontal. Dengan proses ini inside diameter pipa akan bergantung kepada outside diameter mandrel yang digunakan. Dan ketebalan pipa akan berdasarkan pada jumlah layers secara lengkap yang dililitkan di permukaan mandrel. Sedangkan panjang pipa akan ditentukan oleh jarak tempuh carriage yang bergerak ke kanan dan ke kiri.
Proses pengeringan produk dapat dilakukan pada mesin curing (pengering), yang dapat dilakukan pada ambient temperature, atau menggunakan sumber pemanas sinar infra red atau oven (post curing).
Berikut tampilan produk pipa GRP yang difabrikasi secara DFW:
Berdasarkan winding angle yang diaplikasikan dapat dibedakan menjadi dua tipe winding yaitu hoop/radial winding dan helical/cross winding. Dinamakan hoop winding jika range winding anglenya antara 85 ~ 90 derajat terhadap arah mandrel, sedangkan helical winding untuk pipa akan menggunakan 55 ~ 65 derajat.
Berdasarkan winding angle yang diaplikasikan dapat dibedakan menjadi dua tipe winding yaitu hoop/radial winding dan helical/cross winding. Dinamakan hoop winding jika range winding anglenya antara 85 ~ 90 derajat terhadap arah mandrel, sedangkan helical winding untuk pipa akan menggunakan 55 ~ 65 derajat.
Dengan winding angle yang dapat diatur besarnya atau bahkan dikombinasikan antara hoop winding dan helical winding, system winding DFW akan sangat flexible di dalam menentukan mechanical properties pada arah axial dan radial sesuai kebutuhan design. Dan ini merupakan salah satu keunggulan dari sytem winding DFW.
Keunggulan kedua dari system DFW adalah pipa dapat didesain dengan mempunyai axial strength yang tinggi sehingga sangat sesuai untuk aplikasi aboveground yang dipasang dengan jarak suport (support span) tertentu, dimana sulit dilakukan dengan system fabrikasi yang lain.
Keunggulan ketiga, system DFW dapat membuat pipa dari ukuran kecil (dia. 1 in / DN 25 mm) hingga besar (dia. 156 in. / DN 4000 mm), sedangkan system yang lain sangat sulit untuk membuat pipa untuk diameter di bawah 12 in. / DN 300 mm.
Keunggulan keempat yaitu karena tanpa menggunakan materials aggregates (yang berarti termasuk RTRP), maka pipa GRP system DFW paling banyak digunakan untuk aplikasi industri terutama chemical industry dengan menggunakan beraneka jenis resin (polyester, vinylester, epoxy, furan, phenolic).
- Info Produk Lainnya : Keunggulan Atap Fiber & Talang Fiberglass Terbaik
Keunggulan kelima adalah dari mesin DFW yang dipasarkan pada akhir-akhir ini ada yang telah dilengkapi dengan fasilitas untuk membuat pipa GRP jenis RPMP, yaitu dengan membuat lapisan core (inti) pada bagian tengah reinforced wall yang menggunakan campuran resin dan materials aggregates. Lapisan core ini berfungsi untuk meningkatkan momen inertia penampang pipa, sehingga dapat meningkatkan hoop stiffness pipa agar lebih kompetitif secara budget untuk aplikasi pipa underground.
Kekurangan pertama dari system DFW dibandingkan CFW (continuous filament winding) adalah terkait produktivitasnya, sehingga untuk memproduksi pipa dengan qty 1000 meter ke atas akan sangat tertinggal dari mesin CFW.
Kekurangan kedua adalah harga jual produk jauh lebih mahal jika dibandingkan dengan system CFW.
Continuous Filament Winding (CFW).
Proses fabrikasi pipa dilakukan secara kontinu yang diawali dari proses pembentukan mold dengan melilitkan steel plate strip pada patern, lalu diikuti pelapisan release film agar produk tidak lengket di mold.
Selanjutnya C-glass surfacing veil akan dililitkan sebagai lapisan liner yang selanjutnya dapat diikuti dengan lapisan chopped roving sebagai lapisan backing layer (jika diperlukan). Tahap selanjutnya dilakukan pembuatan internal structural layer dimana dilakukan proses winding secara radial berbarengan dengan pemberian chopped roving untuk menambah kekuatan axialnya. Dari permukaan internal structural layer proses fabrikasi berlanjut dengan pembuatan core layer yang menggunakan materials aggregate dan sedikit chopped roving sebagai reinforcement-nya. Setelah core layer selesai akan dilanjutkan pembuatan lapisan external structural layer yang material penguatnya sama seperti internal structural layer, dan proses dilanjutkan dengan membuat exterior layer dengan melakukan radial winding dan melapiskan surfacing veil pada permukaan luar. Selanjutnya produk pipa akan masuk ke curing area (area pengeringan), dan setelah kering steel plate strip yang membentuk mold akan dilepas dan digulung yang secara kontinu selanjutnya akan dililitkan kembali ke patern untuk membentuk mold produk selanjutnya. Proses fabrikasi diakhiri dengan proses pemotongan sesuai standar panjang pipa yang ditetapkan.
Secara konstruksi pipa GRP yang difabrikasi dengan system CFW dapat diilustrasikan sebagai berikut:
Tampilan produk yang dihasilkan dari proses CFW sebagai berikut:
Keunggulan pertama dari system CFW adalah produktivititas sangat tinggi, sehingga sangat cocok untuk kebutuhan pipa dengan panjang ribuan meter.
Keunggulan kedua, harga jual produk sangat kompetitif paling tidak bisa 30% lebih murah dari produk yang difabrikasi dengan system DFW.
Keunggulan ketiga, mempunyai hoop strength dan stiffness yang tinggi sehingga sangat sesuai untuk aplikasi underground pipe.
Sedangkan kekurangannya, telah disebutkan di atas yang merupakan keunggulan dari system DFW, yaitu axial strength cenderung rendah sehingga kurang cocok untuk aplikasi aboveground, sangat jarang digunakan untuk aplikasi chemical industry yang memerlukan high corrosion reisitant, tidak bisa membuat produk pipa ukuran kecil, dll.
Centrifugal Casting.
Ada dua metoda pembuatan pipa secara centrifugal casting, sebagai berikut:
- Performed glass reinforced sleeve method. Woven glass fiber (atau fabric) ditempatkan pada mold steel. Ketika mold steel dalam kondisi berputar resin dan filler (jika digunakan), disemprotkan sehingga bisa membasahi fiberglass secara merata karena putaran tinggi. Dengan metoda ini umumnya bisa diproduksi pipa ukuran diameter 2 in hingga 42 in.
Outside diameter dan panjang pipa akan ditentukan oleh ukuran mold yang digunakan. Sedangkan untuk ketebalan akan berdasarkan jumlah layer serat glass yang di berikan.
Metoda ini sudah tidak banyak digunakan oleh manufactur pipa GRP, karena kurang kompetitfif jika dibandingkan dengan system DFW.
- Chopped glass roving method. Proses fabrikasi metoda ini prinsipnya adalah dengan menebarkan materials reinforced berupa chopped roving dan aggregates materials yang bercampur resin melalui feeder arm pada mold yang berputar.
Outside diameter dan panjang pipa juga berdasarkan pada inside diameter dan panjang mold yang berputar. Dan ketebalan pipa akan tergantung kepada banyaknya materials yang ditebarkan pada mold tersebut.
System pengeringan dilakukan dengan menyemprotkan hot water pada permukaan luar mold pipa, dan setelah kering pipa akan didinginkan dengan menyemprotkan air dingin.
Secara prinsip sebenarnya konstruksi pipa GRP yang dibuat secara centrifugal casting type chopped glass roving adalah sama seperti system CFW, dimana konstruksinya juga terdiri dari inner liner layer, interior structural layer, core layers, external structural layer dan external layer. Hanya perbedaanya, tidak menggunakan proses winding dengan roving yarn, sehingga system reinforcement pada lapisan internal dan eksternal structural layers hanya mengandalkan chopped roving yang ditebarkan dari feeder arm.
Proses fabrikasi metoda ini secara perlahan juga sudah mulai ditinggalkan oleh manufactur pipa GRP setelah adanya system CFW.
Bagaimana Metoda Fabrikasi Fitting & Flange GRP?
Fittings & flanges GRP umumnya difabrikasi secara compression molding, filament winding, contact molding dan cutting & mitering.
Compression Molding.
Compression molding umumnya hanya digunakan untuk memproduksi fitting-fiting ukuran kecil (maksimum 16 in / DN400) dengan pressure rendah. Dan disisi lain secara cost bisa dikatakan effektif jika diaplikasikan untuk memproduksi produk dalam jumlah yang banyak.
Prinsip kerja metoda ini adalah dengan menempatkan campuran serat glass & resin dalam bentuk sheet molding compound atau bulk molding compound pada mold bawah. Selanjutnya mold atas disatukan berikut diberikan tekanan tinggi dan temperature dinaikan untuk sistem pengeringan (curing system). Setelah produk kering dapat dilakukan pelepasan produk dari mold.
Filament Winding.
Filament winding dapat memproduksi fittings dengan mechanical strength yang tinggi, yang merupakan keunggulan dibandingkan dengan metoda yang lain. Pada proses ini prinsipnya seratkan glass roving yang telah dibasahi resin dililitkan pada cetakan fitting. Dan untuk menambah kekuatan axialnya diantara lapisan winding bisa ditambahkan woven roving atau glass mat. Proses pengeringan bisa dilakukan pada ambient temperature atau menggunakan pemanas seperti sinar infra red atau oven.
Metoda ini umumnya digunakan untuk produk ukuran diameter < 24 in (DN 600).
Contact Molding.
Pembuatan fittings secara contact molding adalah yang paling banyak digunakan di dalam fabrikasi fitttings oleh manufactur pipa GRP, karena tidak memerlukan teknologi dan investasi yang mahal, ukuran produk bisa dibuat untuk semua ukuran (dari kecil hingga besar), dan secara mechanical strength dapat dipenuhi dengan menyesuaikan ketebalan produk berikut pemilihan jenis serat glass yang paling sesuai.
Prinsip metoda contact molded adalah proses pelapisan manual serat glass layer per layer seperti telah dijelaskan pada pembuatan pipa secara contact molding.
Cutting & Mitering.
Pembuatan fittings metoda cutting & mitering juga paling banyak digunakan oleh manufaktur pipa GRP, terutama untuk ukuran diameter besar, walaupun bisa juga dilakukan untuk ukuran diameter kecil.
Prinsip metoda ini adalah dengan melakukan pemotongan pipa GRP lalu dilakukan penyambungan secara butt & wrap (sambungan secara pelapisan serat glass + resin) sehingga membentuk fittings dengan dimensi yang kita inginkan.
Kelebihan lain dari metoda ini adalah karena bisa difabrikasi di workshop atau di site project karena tidak memerlukan molding. Hanya memang diperlukan keahlian untuk membuat cutting patern, sehingga potongan pipa yang akan disambung membentuk fittings miter cukup presisi, sehingga gap sambungannya tidak terlalu besar.
Semoga artikle ini bermanfaat bagi para pembaca yang ingin lebih memahami pipa GRP. Terima kasih.
