Penggunaan Konstruksi Fiberglass (dan FRP) di Kapal Boat

Nama           : Edwin Jefry Adolf Hasibuan

NIM             : 15514068

Prodi            : Teknik Kelautan ITB

Mata Kuliah : Bahan Bangunan Laut

Dosen           : Eko Charnius S.T., M.T.
Sumber        : http://boatindonesia.com/2011/10/penggunaan-konstruksi-fiberglass-dan-frp-di-kapal-boat/

Kita banyak mendengar istilah kapal fiberglass atau bahkan banyak orang secara singkat menyebutnya dengan istilah kapal fiber. Kapal boat fiberglass dipakai untuk berbagai macam keperluan sesuai dengan tujuan kegunaannya (kapal ikan, kapal penumpang, kapal pesiar, kapal patroli, dll.).

Apa sebenarnya kapal fiberglass itu? Bagaimana kapal fiberglass dirancang dan dibangun?  Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut kita harus terlebih dahulu melihat apa itu konstruksi fiberglass, bahan-bahan apa saja yang membentuknya dan teknologi apa saja yang digunakan untuk membangun sebuah kapal fiberglass.

Membahas soal fiberglass secara mendalam akan membawa kita ke dalam ilmu kimia dengan istilah-istilahnya (hidrokarbon, polymer, polyester, phenolic, vinylester, dll.). Namun karena tulisan ini bukan diususun sebagai mata kuliah kimia, maka proses kimia dan istilah-istilahnya akan dibahas secara sekilas sebagai dasar pengetahuan semata dan tidak secara mendalam dan mendetail. Bagi yang tertarik dengan ilmu kimia, maka masing-masing silakan melanjutkan dengan pencarian sendiri atas jawaban-jawaban atas pertanyaan ‘kimiawi’ lebih lanjut.

Tulisan ini dibuat untuk membahas pemakaian konstruksi fiberglass (dan FRP) di kapal boat secara umum, sedangkan tulisan mengenai pembangunan kapal boat fiberglass akan disusun dalam tulisan terpisah.

Istilah Fiberglass

Istilah fiberglass itu adalah penyederhanaan istilah yang terdiri dari dua kata yaitu ‘fiber’ yang artinya serat dan ‘glass’ yang artinya kaca.  Sesungguhnya fiberglass adalah salah satu jenis dari bahan komposit yang merupakan paduan dari dua bahan yang mempunyai sifat fisika dan kimia yang berbeda dimana perbedaan tersebut pun masih dapat terlihat secara mikroskopik maupun makroskopik dalam paduan akhir material komposit tersebut.

Apakah fiberglass yang banyak disebutkan sebagai bahan lambung kapal terbuat dari paduan serat dan kaca? Jawabannya adalah tidak. Istilah fiberglass yang sudah secara umum dipakai saat ini sebenarnya mewakili istilah bahasa Inggris sebagai berikut:

• Fiberglass Reinforced Plastic (FRP), yang jika diterjemahkan bunyinya adalah plastik yang diperkuat oleh serat kaca.

• Glass-fiber Reinforced Plastic (GRP), yang jika diterjemahkan bunyinya adalah juga plastik yang diperkuat oleh serat kaca.

• Fiber-reinforced Plastic atau Fiber-reinforced Polymer (FRP), yang jika diterjemahkan bunyinya adalah plastik atau polymer yang diperkuat oleh serat.

Melihat pemakaian bahan komposit di kapal boat, maka sebenarnya isitlah yang paling tepat adalah istilah FRP yang maksudnya adalah Fiber-reinforced Plastic atau Fiber-reinforced Polymer.  Untuk lebih sederhana dan mudah dipahami (karena tulisan ini bukan mata kuliah kimia), maka isitlah FRP yang akan digunakan adalah untuk Fiber-reinforced Plastic karena secara umum material polymer juga banyak dikenal sebagai plastik (walaupun karet misalnya, juga termasuk salah satu material polymer).

Plastik di dalam konstruksi FRP ini dalam wujudnya ada dalam bentuk resin cair (umumnya jenis polyester, vinylester dan epoxy), sedangkan seratnya bisa dibuat dari bahan gelas (umumnya jenis E-glass), karbon, Kevlar (serat sintetis aramid), bambu, dll.

Sedangkan istilah fiberglass di kapal boat sebaiknya hanya digunakan jika bahan kompositnya memang terdiri dari serat kaca dan plastik.

Konstruksi Fiberglass dan FRP

Sebagai bahan komposit, FRP terdiri dari bahan dasar utama sbb :

• Serat penguat : kaca (E-glass), karbon, Kevlar (serat sintetis aramid), bambu, dll.
• Resin (cair) : polyester, vinylester dan epoxy
• Resin (cair) gelcoat : polyester, vinylester dan epoxy

dan bahan penunjang sbb:

• Katalis (MEKP, methyl ethyl ketone peroxide)
• Pengeras (hardener) untuk resin epoxy
• Pewarna (pigment)
• Pengental (filler)

Konstruksi FRP dibuat dengan mencampurkan serat penguat dan resin dengan menggunakan cetakan yang sesuai dengan bentuk yang diinginkan.   Mengapa konstruksi FRP terdiri dari paduan serat penguat dan resin sebagai dua material utama?  Hal ini karena masing-masing material mempunyai fungsi yang berbeda yaitu :

• Serat penguat : sebagai kekuatan konstruksi.
• Resin konstruksi : sebagai perekat serat penguat yang memberikan kekakuan bentuk dan juga kekedapan air di kapal.

Bayangkan jika kita mencaoba membuat konstruksi FRP dengan hanya serat saja, bagaimana membentuknya? Namun kalau hanya dengan resin saja tidak akan ada kekuatannya. Jadi di sini dapat dilihat bahwa dalam konstruksi FRP, serat penguat berfungsi sebagai pemberi fungsi kekuatan dan resin sebagai pemberi fungsi kekakuan bentuk dan kekedapan air.

Ilustrasi konstruksi FRP dibanding dengan konstruksi komposit pada beton bertulang baja adalah seperti gambar di bawah :

Pada konstruksi beton bertulang baja, dapat dilihat bahwa semen adalah sebagai pemberi fungsi kekakuan bentuk dan tulangan baja berfungsi sebagai pemberi fungsi kekuatan.

Sedangkan pada konstruksi FRP, dapat dilihat bahwa resin adalah sebagai pemberi fungsi kekakuan bentuk (dan juga kekedapan air pada kapal boat) seperti halnya semen pada konstruksi beton bertulang baja dan lapisan serat penguat berfungsi sebagai pemberi fungsi kekuatan seperti halnya tulangan baja pada konstruksi beton bertulang baja .  Mengenai bentuknya, konstruksi FRP bisa dibentuk menurut cetakan sesuai keinginan.

Mengenai wujud dari material penguat dari konstruksi FRP bisa dalam bentuk :

• Chopped Strand Mat (CSM); berwujud sebaran serat yang relatif pendek dan acak. Biasanya hadir dalam kode yang menyebutkan tiga angka di belakang CSM, contoh CSM 300.  Artinya adalah CSM dengan kepadatan 300 gram per meter persegi (300 gr/m²).

• Woven Roving (WR); berwujud seperti anyaman dengan kelompok serat panjang yang relatif tebal. Biasanya hadir dalam kode yang menyebutkan tiga angka di belakang WR, contoh WR 600.  Artinya adalah WR dengan kepadatan 600 gram per meter persegi (600 gr/m²).

• Multi Axial; berwujud seperti anyaman dengan arah serat memanjang, melintang dan juga menyilang.

• Fiber Cloth; berwujud seperti kain tipis.

Jadi untuk selanjutnya di tulisan ini, istilah fiberglass akan diganti dengan FRP agar lebih tepat penggunaannya.

Konstruksi FRP di Kapal Boat

Kapal boat adalah suatu benda yang digunakan dalam kondisi dinamis (bergerak, bergetar, beban yang berubah-ubah baik besaran maupun arahnya) dan juga lingkungan yang tidak bersahabat (air dan udara laut yang korosif, terik matahari, cuaca yang berubah-ubah). Selain itu kapal boat juga mempunyai tuntutan-tuntutan tertentu dalam pengoperasioannya seperti kecepatan, stabilitas, olah gerak, dll. Oleh karena itu, pemakaian konstruksi FRP pada kapal boat haruslah memperhatikan hal-hal tersebut.

Konstruksi FRP pada kapal boat harus merupakan bagian yang menjadi satu dan saling terkait dengan perencanaan, perancangan, pembangunan dan pengoperasian kapal boat.  Oleh karena itu, pembuatan kapal FRP harus dilakukan oleh gabungan orang-orang yang memahami keterkaitan kesemua faktor tersebut sesuai dengan keahliannya masing-masing.

Benda-benda konstruksi FRP lain yang bukan kapal boat tidak mempunyai tuntutan kondisi yang serupa dengan kapal boat, meskipun teknik dasar-dasar pengerjaan konstruksi FRP-nya serupa. Apakah orang yang bisa dan biasa mengerjakan konstruksi FRP untuk benda-benda selain kapal boat (kursi, mainan anak-anak, tempat sampah, bak mandi, tangki air, dll.) lalu otomatis mengerti sepenuhnya bagaimana penggunaan konstruksi FRP di kapal boat? Jawabannya adalah tidak!  Tapi keahlian dasar mereka dalam mengerjakan konstruksi FRP (dengan catatan bahwa keahlian dasar tersebut didukung oleh pengetahuan memadai akan konstruksi FRP) bisa dikembangkan dengan pelatihan yang baik untuk ditingkatkan menjadi keahlian konstuksi FRP di kapal. Yang jelas , keahlian pengerjaan konstruksi FRP di kapal boat tidak bisa didapatkan dengan cara sulap, sihir atau dadakan. Semua harus jelas tahapannya.

Konstruksi FRP di kapal boat yang baik adalah yang memenuhi kriteria-kriteria sebagai berikut :

• Lapisan FRP yang memberikan kekuatan yang memadai; kekuatan di konstruksi FRP adalah terletak pada susunan serat penguat (jumlah lapisan, jenis serat penguat, dan pengaturan susunannya) dan bukan karena ketebalannya!. Lapisan FRP yang tebal tapi disusun dari resin dan serat penguat yang tidak tepat serta pengerjaan yang sembaranagan akan menghasilkan konstruksi yang tebal, berat dan lemah (berbahaya!).

• Kekedapan air yang baik; kekedapan air diberikan oleh penggunaan resin yang tepat (jenis dan cara pencetakan) akan menentukan kekedapan air tersebut.

• Ketahanan cuaca yang baik; ketahanan cuaca, terutama ketahanan terhadap sinar ultra violet dari matahari yang diberikan oleh penggunaan gelcoat yang tepat (jenis dan cara pelapisan).

• Kesatuan antar lapisan yang kuat; konstruksi FRP terdiri dari beberapa lapisan paduan resin dan serat penguat.  Proses pengerjaan yang tidak tepat tidak akan memberikan kesatuan antar lapisan yang kuat sehingga bahaya delaminasi (pengelupasan sambungan antar lapisan) mengintai.

• Kesatuan antar komponen konstruksi kapal FRP yang solid; dalam mempersatukan komponen konstruksi kapal FRP, pengikat eksternal diperlukan (lem dan pengikat mekanis seperti baut dan sekrup). Pengikatan-pengikatan tersebut harus menggunakan bahan dan metode pengikatan yang tepat.

• Kerapian pengerjaan yang baik; jika konstruksi FRP di kapal boat tidak dikerjakan dengan rapi, maka keseluruhan kapal akan tidak enak dipandang dan akan berpengaruh kepada nilai ekonomis kapal tersebut dan juga kenyamanan manusia yang ada diatasnya.

Teknologi Pembuatan Kapal Boat FRP

Dalam pembuatan konstruksi FRP untuk kapal boat, pada dasarnya ada tiga jenis pekerjaan utama yaitu :

• Pembuatan cetakan
• Pencetakan FRP
• Penggabungan komponen konstruksi (lambung, geladak dan bangunan atas)
• Penyelesain akhir

Pembuatan Cetakan; cetakan diperlukan untuk tujuan mendapatkan bentuk konstruksi FRP yang diinginkan. Cetakan bisa dibuat untuk pemakaian berulang kali (cetakan permanen) dan juga pemakaian terbatas (cetakan tidak permanen).

Cetakan permanen akan lebih ekonomis jika digunakan untuk pembuatan kapal boat dengan jumlah banyak agar biaya investasi pembuatan cetakan bisa disebar merata ke jumlah kapal yang dibuat agar harga akhir kapal lebih kompetitif. Sedangkan cetakan tidak permanen hanya dipakai untuk kapal yang dibuat dalam jumlah terbatas.

Pencetakan FRP; proses pencetakan adalah dengan cara menuangkan campuran resin cair siap cetak (resin polyester/vinylester + katalis, atau epoxy + pengeras epoxy) ke atas lembaran serat penguat yang sudah ditata di atas cetakan.

Jenis-jenis cara pencetakan adalah sebagai berikut:

• Hand lay-up : dicetak dengan tangan dengan cara resin cair dilumuri dengan kuas dan ditekan merata ke serat penguat yang sudah  ditata di cetakan dengan menggunakan penekan roll

• Spray up: resin dan serat kaca (dalam hal ini Chopped Strand Mat/CSM) disemprotkan dengan menggunakan alat khusus secara bersamaan ke atas cetakan.

• Vacuum Infusion : resin disedot ke dalam vacuum bag (kantong kedap udara) yang membungkus cetakan yang sudah terdapat serat penguat yang ditata.

Penggabungan Komponen Konstruksi Utama; komponen konstruksi kapal boat yang terutama adalah lambung (hull), geladak (deck), bangunan atas (deckhouse/superstructure) dan sekat (bulkhead). Penggabungan antar komponen tersebut dilakukan dengan cara yang berbeda-beda, yaitu dengan cara-cara sebagai berikut :

• Pengikatan lem dan pelapisan FRP pada sambungan; ini biasanya untuk penggabungan sekat dan lambung.

• Pengikatan lem dan mekanis (baut dan sekrup);  ini untuk penggabungan antara lambung dan geladak  serta bangunan atas.

Penyelesaian Akhir; penyelesaian akhir (finishing) adalah untuk memberikan hasil permukaan lapisan FRP bagian luar yang prima dan juga pengecatan (bagian bawah air untuk cat anti fouling) sesuai dengan keperluan.  Ini dilakukan untuk tujuan memperbaiki lapisan FRP bagian luar yang kurang sempurna (penghalusan) dan juga pemolesan agar lapisan terlihat bersih dan mengkilap.

Kondisi Penentuan Harga Kapal Boat FRP di Pasar Indonesia

Di Indonesia ini terkadang ditemukan kapal FRP dengan ukuran utama dan spesifikasi yang sama namun ditawarkan oleh produsen dan/atau penjual dengan harga yang jauh berbeda satu dengan yang lainnya. Mengapa demikian? Salah satu penjelasannya mungkin disebabkan karena ketidaksamaan pemahaman akan kriteria-kriteria konstruksi FRP di kapal boat sehingga harga menjadi satu-satunya ‘bahasa’ yang dimengerti baik oleh produsen dan juga pembeli. Jika harga adalah satu-satunya kriteria penentu kualitas kapal maka kesimpulan yang didapat bisa sangat menyesatkan.

Harga seharusnya menjadi cerminan dari efisiensi biaya produksi yang bertanggung jawab dan keuntungan usaha yang wajar tanpa mengorbankan kualitas konstruksi FRP pada kapal boat. Untuk mengetahui berapa harga sebenarnya dari produk kapal boat FRP yang ditawarkan oleh produsen dan/atau penjual, ada baiknya jika calon pembeli bisa berkonsultasi dengan konsultan perancangan kapal boat yang kompeten sehingga spesifikasi kapal yang sesungguhnya bisa dibedah bersama-sama antara calon pembeli dan konsultan tersebut untuk mengetahui nilai kapal yang sebenarnya.

Semoga tulisan ini bermanfaat dan bisa menambah informasi umum mengenai penggunaan konstruksi FRP di kapal boat. Kapal boat FRP, jika dibuat dengan baik dan benar, maka akan memberikan kenyamanan, kemudahan dan keselamatan, bagi penggunanya.  Namun jika sebaliknya, maka akan membawa  ketidaknyamanan, kesulitan bahkan marabahaya yang membahayakan pengguna dan lingkungan sekitarnya.