BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komposit 2.1.1 Defenisi Komposit Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda – beda. Komposit yang dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu: 1. Penguat (reinforcement). 2. Matriks, meliputi transfer energi pengikat Dalam mendesain material komposit harus berdasar pada dua hal pokok pikiran yaitu: 1. Bahan/material yang dibuat harus dipahami sifat mekanisnya, mencakup proses teknologi yang akan digunakan untuk pembuatan material. 2. Harus ada efek sinergetik dari bahan atau material yang akan di buat. Ini berarti penggabungan dari dua bahan/material atau lebih didapatkan material baru yang lebih unggul dari material dasarnya ( Christiani, Evi, 2007). 2.1.2 Kelebihan Komposit Menurut Nasmi H. S., dkk, bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan bahan konvensional seperti bahan logam. Kelebihan tersebut pada umumnya dapat dilihat dari beberapa sudut yang penting seperti sifat fisis, mudah dalam proses pembentukan, biaya dan sifat mekanik. Seperti yang diuraikan dibawah ini: a. Sifat fisis Sifat fisis bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan bahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang lebih penting dalam konteks penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi adalah produk komposit akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam.

Universitas Sumatera Utara

b. Mudah dibentuk Komposit yang mudah dibentuk merupakan suatu kriteria yang peting dalam penggunaan suatu bahan untuk menghasilkan produk. Ini karena dikaitkan dengan produktivitas dan mutu suatu produk. Perbandingan antara produktivitas dan mutu adalah penting dalam konteks pemasaran produk yang berasal dari pabrik. Selain dari itu kemampuan untuk mudah dibentuk juga dikaitkan dengan berbagai teknik pabrikasi yang dapat digunakan untuk memproses suatu produk. Dari hal tersebut jelas bahwa bahan komposit mudah dibentuk dengan berbagai teknik pabrikasi yang merupakan daya tarik yang dapat membuka ruang yang lebih luas bagi penggunaan bahan komposit. c. Biaya Faktor biaya juga memberikan peranan yang sangat penting dalam membantu perkembangan industri komposit. Biaya yang berkaitan erat dengan penghasilan suatu produk seharusnya memperhitungkan beberapa aspek seperti biaya, bahan mentah, pemrosesan, tenaga manusia dan sebagainya. d. Sifat- sifat Mekanik Matriks dan serat memiliki peranan penting dalam menentukan sifat mekanik dan fisis dari komposit. Sifat mekanik dari komposit antara lain (Muhib Zainuri, 2008) : 1. kekakuan (stiffness), adalah sifat bahan yang mampu renggang pada tegangan tinggi tanpa diikuti regangan yang besar. Ini merupakan ketahanan terhadap deformasi. Kekakuan bahan merupakan fungsi dari modulus elastisitas. 2. Kekuatan( strength), adalah sifat bahan yang ditentukan oleh tegangan paling besar material mampu renggang sebelum rusak (failure). Ini dapat didefeniskan oleh batas proporsional, titik mulur atau tegangan maksimum. 3. Elastisitas (elasticity), adalah sifat material yang dapat kembali kembali ke bentuk awal setelah beban dihilangkan.


4. Keuletan (ductility), adalah sifat bahan yang mampu deformasi terhadap beban tarik sebelum benar-benar patah (rupture). 5. Kegetasan (brittleness), menunjukkan tidak adanya deformasi plastis sebelum rusak. Material yang getas akan tiba-tiba rusak tanpa adanya tanda terlebih dahulu. 6. Kelunakan (malleability), adalah sifat bahan yang mengalami deformasi plastis terhadap beban tekan yang bekerja sebelum benarbenar patah. 7. Ketangguhan (toughness), adalah sifat material yang mampu menahan beban impak tinggi atau beban kejut. 8. Kelenturan (resilience), adalah sifat material yang mampu menerima beban impak tinggi tanpa menimbulkan tegangan lebih pada batas elastis. 2.1.3 Kegunaan Bahan Komposit Kegunaan bahan komposit yang diperkuat dengan serat antara lain (Zainuddin, 1996) : 1.

Industri pesawat terbang seperti sayap, roda pendarat, dan baling-baling helicopter.

2.

Industri mobil seperti bagian badan mobil, bumper, lampu mobil, jok mobil, pegas, dan persneling.

3.

Industri kapal laut seperti badan kapal, dek, dan tiang kapal.

4.

Industri kimia seperti pipa, tangki, dan selang.

5.

Industri listrik seperti panel dan bahan isolator.

6.

Industri olahraga seperti tangki pancing, pemukul golf, kolam renang, sky, dan sampan.

7.

Industri perabot dan perlengkapannya seperti panel, kursi, meja, dan tangga.


2.1.4 Klasifikasi bahan komposit Secara garis besar ada lima jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakan : 1. Komposit serat (fiber composite) Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan menggunakan serat penguat. Serat yang digunakan biasanya berupa serat ijuk, serat rami, serat gelas, serat karbon, dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Gambar komposit serat dapat dilihat pada Gambar 2.1 di bawah ini :

Gambar 2.1 Komposit Serat Komposit yang diperkuat dengan serat dapat digolongkan menjadi fua bagian yaitu: a. Komposit serat pendek (short fiber composite) Komposit yang diperkuat dengan serat pendek umumnya sebagai matriknya adalah resin termoset yang amorf atau semikristalin. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu : 1. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek orientasi secara acak (inplane random orientasi). Secara acak biasanya derajat orientasi dapat terjadi dari suatu bagian ke bagian lain. Akibat langsung dari distribusi serat acak ini adalah nilai fraksi volume rendah dalam material yang menyebabkan bagian resin lebih besar. Fraksi berat yang lebih rendah berhubungan dengan ketidakefesienan balutan dan batasan-batasan dalam proses pencetakan.


2. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek yang orientasi atau sejajar satu dengan yang lain. Tujuan pemakaian serat pendek adalah memungkinkan pengolahan yang mudah, lebih cepat, produksi lebih murah dan lebih beraneka ragam. b. Komposit serat panjang (long fiber composite) Keistimewaan komposit serat panjang adalah lebih mudah diorientasikan, jika dibandingkan dengan serat pendek. Walaupun demikian serat pendek memiliki rancangan lebih banyak. Secara teoritis serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan daru suatu titik serat panjang pemakaiannya. Pada prakteknya, hal ini tidak mungkin memperoleh kekuatan tarik melampaui panjangnya. Perbedaan serat panjang dan serat pendek yaitu serat pendek dibebani secara tidak langsung atau kelemahan matriks akan menentukan sifat dari produk komposit tersebut yakni jauh lebih kecil dibandingkan dengan besaran yang terdapat pada serat panjang. Bentuk serat panjang memiliki kemampuan yang tinggi, disamping itu kita tidak perlu memotong-motong serat. Fungsi penggunaan serat sebagai penguat secara umum adalah sebagai bahan yang dimaksudkan

untuk memperkuat

komposit,

disamping

itu

penggunaan serat juga mengurangi pemakaian resin sehingga akan diperoleh suatu komposit yang lebih kuat, kokoh dan tangguh jika dibandingkan produk bahan komposit yang tidak menggunakan serat penguat. 2. Komposit laminat (laminated composite) Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapisan atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisan yang memiliki karakteristik khusus. Komposit laminat ini terdiri dari empat jenis yaitu komposit serat kontinu, komposit serat anyam, komposit serat acak dan komposit serat hibrid. Komposit yang terdiri dari lapisan yang diperkuat oleh matriks sebagai contoh adalah plywood yang sering digunakan bahan bangunan dan kelengkapannya.


Pada umumnya manipulasi makroskopis

dilakukan yang tahan terhadap

korosi, kuat dan tahan terhadap temperatur. Gambar komposit laminat dapat dilihat pada Gambar 2.2 di bawah ini :

Gambar 2.2 Komposit laminat 3.Komposit partikel (particulated composite) Merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks. Komposit yang terdiri dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu, pasir) yang diperkuat semen yang kita jumpai sebagai beton, senyawa komplek ke dalam senyawa komplek. Komposit partikel merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel-partikel dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama-sama dengan satu atau lebih unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain-lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren diantara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik. Gambar komposit partikel dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut :

Gambar 2.3 Komposit Partikel

4. Komposit serpihan (flake composite) Pengertian dari serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar


permukaannya. Suatu komposit serpihan terdiri atas serpih-serpih yang saling menahan dengan mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam matriks. Sifatsifat khusus yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas penamapang lintang tertentu. Pada umumnya serpihanserpihan saling tumpang tindih pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang dapat mengurangi kerusakan karena penetrasi atau perembesan. 5. Komposit pengisi (filler composite) Komposit ini terdiri dari struktur tiga dimensi yang menerobos struktur dimensi atau impregnasi dengan dua fase material pengisi. Pengisi juga mempunyai bentuk tiga dimensi yang ditentukan oleh kekosongan di dalam matriks. (Panjaitan, Kristina, 2011)

2.3 Serat . Serat berfungsi sebagai penguat dalam komposit. Serat dicirikan oleh modulus dan kekuatannya sangat tinggi, elongasi (daya rentang) yang baik, stabilitas panas yang baik, spinabilitas (kemampuan untuk diubah menjadi filamenfilamen) dan sejumlah sifat-sifat lain yang bergantung pada pemakaian dalam tekstil, kawat, tali dan kabel, dan lain-lain (Steven Malcolm P., 2001). 2.2.1 Serat Sebagai Penguat Secara umum dapat dikatakan bahwa fungsi serat adalah sebagai penguat bahan untuk memperkuat komposit sehingga sifat mekaniknya lebih kaku, tangguh dan lebih kokoh dibandingkan dengan tanpa serat penguat, selain itu serat juga menghemat penggunaan resin. Kaku adalah kemampuan dari suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk jika dibebani dengan gaya tertentu dalam daerah alastis (pada pengujian tarik), tangguh adalah bila pemberian gaya atau beban yang menyebabkan bahan-bahan tersebut menjadi patah (pada pengujian tiga titik lentur) dan kokoh adalah kondisi yang diperoleh akibat benturan atau


pukulan serta proses kerja yang mengubah struktur komposit sehingga menjadi keras (pada pengujian impak). Beberapa syarat untuk dapat memperkuat matriks antara lain ( Bukit N., 1988) : 1. Mempunyai modulus elastisitas yang tinggi 2. Kekuatan lentur yang tinggi 3. Perbedaan kekuatan diameter serat harus relatif sama 4. Mampu menerima perubahan gaya dari matriks dan mampu menerima gaya yang bekerja padanya. 2.2.2 Serat alam Serat alam adalah serat yang berasal dari alam seperti serat ijuk, serat nenas, serat kelapa, dan lain- lain. Menurut Chandrabakty (2011) terdapat beberapa alasan menggunakan serat alam sebagai penguat komposit sebagai berikut : a. Lebih ramah lingkungan dan biodegradable dibandingkan dengan serat sintetis b. Berat jenis serat alam lebih kecil c. Memiliki rasio berat-modulus lebih baik dari serat E-glass d. Komposit serat alam memiliki daya redam akustik yang lebih tinggi dibandingkan komposit serat E-glass dan serat karbon e. Serat alam lebih ekonomis dari serat glass dan serat karbon. 2.2.3 Palem Saray (Caryota mitis) Klasifikasi dari Serat Palem Saray (Caryota mitis) dapat dilihat di bawah ini : Kingdom

: Plantae (Tumbuhan)

Subkingdom

: Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)

Super Divisi

: Spermatophyta (Menghasilkan biji)

Divisi

: Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)

Kelas

: Liliopsida (Berkeping satu / monokotil)

Sub Kelas

: Arecidae

Ordo

: Areacales


Famili

: Arecaceae (Suku pinang-pinangan)

Genus

: Caryota

Spesis

: Caryota mitis

http://www.plantamor.com/index.php. [6 Februari 2013]

Gambar 2.4 Serat Palem Saray

Gambar 2.5 Batang Serat Palem Saray

Nama Indonesia Palem Saray (Caryota mitis) adalah palem ekor ikan dan gandhuru. Tetapi nama Palem Saray (Caryota mitis) di wilayah sumatera yaitu Tanah Karo adalah Riman. Penyebarannya banyak terdapat di Sumatera, Jawa dan Kalimantan.


Ciri-ciri Palem Saray (Caryota mitis) yakni batangnya berumpun, tegak, tinggi 5 – 10 m, diameternya 5 - 15 cm , tajuk hanya terdiri atas beberapa daun tetapi kelihatan tebal dan menyatu ; daun panjangnya 2 – 4 m, pelepah daun sedikit berserat dan susunan helaian daun menyirip ganda; perbungaannya tumbuh dari batang bagian atas kemudian diikuti dengan bagian dibawahnya, berbentuk malai, menggantung dan panjang 2 – 4 cm; bunganya berwarna kemerahan dan kuning muda atau merah dan buahnya memiliki diameter sampai 2 cm, berwarna merah tua dan berbiji satu. Kegunaan dari Palem Saray (Caryota mitis) adalah sebagai tanaman hias di luar ruangan dan tunasnya dapat dimakan setelah direbus. Serat dari Palem Saray (Caryota mitis) masih digunakan sebagai jerat tali. Tetapi Dalam pembuatan komposit serat Palem Saray (Caryota mitis) dapat digunakan sebagai penguat (Witono J. R., 2000). . 2.3 Polimer Polimer dihubungkan dengan molekul besar dimana suatu makromolekul yang strukturnya bergantung pada monomer. Karena rantai-rantai polimer mempunyai panjang yang bervariasi (kecuali beberapa polimer alam seperti protein), biasanya dinyatakan dengan derajat polimerisasi rata-rata (Steven, 2001). Bahan polimer yang mempunyai berat molekul besar dan berikatan kovalen, menunjukkan sifat-sifat yang berbeda dari bahan organik yang mempunyai berat molekul yang rendah. Bahan yang mempunyai berat molekul rendah berubah menjadi cair dengan viskositas rendah atau menguap kalau dipanaskan, sedangkan bahan polimer mencair dengan sangat kental dan tidak menguap. Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut (Surdia, 2005) : 1) Kemampuan cetaknya baik. 2) Dapat membuat produk yang ringan dan kuat. 3) Banyak di antara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. 4) Baik sekali ketahanannya terhadap air dan zat kimia. 5) Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya.


6) Umumnya bahan polimer lebih murah. 7) Kurang tahan terhadap panas. 8) Kekerasaan permukaan yang sangat kurang. 9) Kurang tahan terhadap pelarut. 10) Mudah termuati listrik secara elektrostatik. Bahan pengikat atau penyatu antara serat dengan serat, partikel dengan partikel dan seterusnya digunakan matriks. Secara umum matriks dibedakan atas dua kelompok yaitu : 1.

Termoset memiliki ikatan primer yang kuat, struktur penyusunnya berupa molekul besar, dan biasanya terbentuk dengan kondensasi. Sifat ini merupakan hasil perubahan kimiawi selama pemrosesan, berupa pemanasan atau adanya pemakaian katalis. Setelah terfiksasi menjadi bentuk yang keras, termoset tidak dapat direnggangkan dan berubah menjadi bentuk semula, karena sebagian molekul banyak terbuang selama proses pengembalian bentuk. Jika panasnya dinaikkan kembali, maka akan berubah menjadi arang, terbakar, dan terurai. Contohnya resin epoksi, poliester,

urea

formaldehyde,

phonol-formaldehyde,

melamine

formaldehyde dan lain-lain. 2. Termoplastik biasanya berupa plastik, bersifat kenyal atau dapat diregangakan. Sifat ini dapat terbentuk dengan dipanasakan, didinginkan, dapat dilelehkan dan berubah menjadi bentuk berbeda tanpa menubah sifat bahan dari termoplastik. Meskipun panas yang digunakan untuk melelehkan dan membentuk kembali, termoplastik harus secara hati - hati dikontrol atau bahan tersebut akan terdekomposisi atau terurai. Sifat dari bahan termoplastik ditentukan dari metode ikatan antara rantai polimer. Ikatan dari bahan termoplastik sangat lemah dan ikatan sekunder seperti pada gaya van der waals . Dengan pemberian panas dan tekanan, ikatan tersebut melemah, dan bahan dapat terbentuk seperti semula. Pada keadaan panas dan tekanan tertentu, bahan akan menjadi bentuk yang baru. Contohnya PVC (poli vinil clorida), FE (polietilen), nilon 66, poliamida, poliasetal dan lain-lain (Setiabudy, 2007).


2.4 Matriks 2.4.1 Defenisi Fungsi Matriks dan Klasifikasinya Matriks adalah bahan atau material yang digunakan sebagai pengikat bahan pengisi namun tidak mengalami reaksi kimia dengan bahan pengisi. Secara umum matriks berfungsi sebagai : 1. Untuk melindungi material komposit dari kerusakan-kerusakan secara mekanik maupun kimiawi 2. Untuk mengalihkan atau meneruskan beban dari luar ke serat 3. Sebagai pengikat 4. Memegang dan mempertahankan serat tetap pada posisinya. 2.5 Resin Poliester Unsaturated Polyester (UP) merupakan jenis resin thermoset. Resin UP memiliki sifat encer dan fluiditasnya baik sehingga dapat diaplikasikan mulai dari proses hand lay up yang sederhana sampai dengan proses yang kompleks. Banyaknya penggunaan resin ini didasarkan pada pertimbangan harga relatif murah, curing cepat, warna jernih, dan mudah penanganannya. Katalis yang sering digunakan sebagai media untuk mempercepat pengerasan cairan resin (curing) adalah hardener metyl etyl keton peroksida (MEKPO). Kadar penggunaan hardener MEKPO adalah 5% pada suhu kamar (Herbi, Asrima, 2011). Sebelum dicampur dengan bahan pengeras atau katalisnya, resin polyester akan tetap dalam keadaan cair dan akan mengeras setelah beberapa saat dilakukan pencampuran dengan katalisnya, sesuai dengan jenis dan banyaknya katalis yang digunakan dalam campuran. Waktu yang dibutuhkan selama proses perubahan fase resin polyester dari kedaan cair (kental) menjadi keras (padat) setelah dilakukan pencampuran dengan katalisnya disebut waktu pengerasan. Sifat-sifat dari resin poliester adalah memiliki permukaan yang halus mengkilat, titik leleh yang relatif tinggi, maka bahan ini unggul dalam kestabilan dimensi karena serapan airnya dan koefisien ekspansi termalnya rendah. Bahan polimer yang mempunyai kekakuan tinggi, kekuatan mekanik yang unggul, tinggi dalam : ketahanan impak, ketahanan abrasi, koefisien gesek, ketahanan melar, ketahanan retak tegangan dan ketahanan cuaca juga baik.


Spesifikasi Poliester dapat dilihat pada tabel 2.1 di bawah ini : Tabel 2.1 Spesifikasi Poliester Sifat

Nilai

Berat jenis

1,215 g/cm3

Kekerasan

40 kgf/mm2

Suhu distorsi panas

70 oC

Penyerapan air

0,188 %

Suhu ruang

0,466 %

Kekuatan Fleksural

9,4 kgf/mm2

Modulus Fleksural

300 kgf/mm2

Daya rentang

5,5 kgf/mm2

Modulus rentang

300 kgf/mm2

Regangan

2,1 %

Maksimum (PT JUSTUS 2001, dalam Zulkarnain, 2011) 2.6 Sifat – sifat Permukaan dan Adhesi Adhesi terjadi apabila dua substansi yang berbeda melekat sewaktu berkontak yang disebabkan oleh gaya tarik-menarik yang timbul antara kedua benda tersebut. Adhesi adalah gaya tarik-menarik antara dua molekul yang berbeda yang saling bersentuhan. Adhesif adalah bahan yang dipergunakan untuk mendapatkan adhesi, adherand adalah bahan yang dipergunakan bersama adhesive untuk mendapatkan adhesi. Dalam penelitian ini digunakan resin poliester sebagai bahan adhesif dan serat palem saray sebagai adherand. Dalam kondisi tertentu, bonding (ikatan) yang kuat dapat terjadi apabila cairan mengalir ke rongga atau sel-sel permukaan yang kasar yang dapat terjadi oleh karena mekanisme saling ikat (interloking) yang terjadi sewaktu cairan mengeras. Fenomena ini dihubungkan dengan perlekatan (attachment).


Kebanyakan permukaan serat kasar secara mikrokopis atau makrokopis. Sebagai konsekuensinya adalah terperangkapnya udara antara permukaan adhesif dan permukaan adherand, sehingga mengurangi luas permukaan yang berkontak antara kedua bahan tersebut. Berikut ini terdapat syarat dari suatu bahan dalam pembahasan suatu permukaan bahan : 1. Bahan adhesif harus dapat membasahi adherand dengan baik. 2. Adhesif harus mempunyai viskositas yang baik sehingga dapat merembes ke seluruh permukaan adherand. 3. Setting bahan adhesif harus berlangsung tanpa disertai perubahan dimensi yang besar, jadi hanya terjadi sedikit ekspansi atau kontraksi. 3. Penting diperhatikan ketebalan lapisan adhesif, lapisan adhesif yang terlalu tebal dapat menyebabkan merosotnya daya rekat. 4. Harus diperhitungkan kekuatan adhesif setelah pengerasan. Dalam suatu sistem yang sederhana, adanya ikatan pada suatu bidang batas adalah diakibatkan oleh adhesi antara penguat dan matriks. Dalam hal ini adhesi dikaitkan dengan dengan beberapa mekanisme pokok yang terjadi pada bidang batas, baik dengan cara isolasi atau kombinasi untuk menghasilkan ikatan. Beberapa ikatan dapat terjadi secara murni melalui pertautan mekanis antara dua permukaan. Suatu bahan polimer (resin) yang membasahi suatu permukaan bahan lain akan menutupi setiap bagian kecil dari permukaan bahan tersebut, sehingga akan menghasilkan kekuatan bidang batas yang semakin besar. Dari hal yang mempengaruhi bidang batas antara matriks dengan bahan penguat dapat dikatakan bahwa ikatan fisis yang kuat tidak akan terjadi jika: a. Permukaan

bahan penguat

tercemar

sehingga

mempengaruhi

energi

permukaan efektif. b. Adanya gelembung udara dan gas lain yang terperangkap pada bahan penguat. c. Terjadinya penyusutan tegangan yang besar selama proses pengerasan yang mengakibatkan adanya pergeseran yang tidak dapat pulih. (Sari, Suci W., 2008)


2.7 Pengujian Sifat Fisis 2.7.1 Densitas Pengujian

densitas

merupakan

sifat

fisis

yang

menunjukkan

perbandingan antara massa komposit dengan volume komposit . Besarnya densitas dapat dihitung dengan mengunakan persamaan berikut :

ρ=

…...…………………….. (2.1)

Dengan : ρ = densitas atau kerapatan (g/cm3) m = massa komposit (g) V = volume komposit (cm3) 2.7.2 Daya Serap Air Pengujian daya serap air dilakukan untuk mengetahui besarnya prensentase air yang terserap oleh sampel yang direndam selama 24 jam. Besarnya daya serap air dapat dihitung dengan persamaan berikut :

Daya serap air (%) =

x 100 %

...................................... (2.2)

Dengan : mk = massa kering komposit (g) mb = massa basah komposit (g) (Meri D., dkk, 2013) 2.7.3 Kadar Air Kadar air adalah persentase kandungan air suatu bahan. Kadar air dapat dihitung berdasarkan massa basah dan massa kering sebelum dan sesudah di oven ( T = 110oC) dari sampel berukuran 13 cm x 1,5 cm x 0,3 cm dengan persamaan 2.2 sebagai beikut : Kadar air ( % )

=

x 100 %

........................................ (2.3)


Dengan: m1 = Massa sampel basah (g) m2 = Massa sampel kering (g) (Rangkuti, Zulkarnain, 2011) 2.8 Pengujian Sifat Mekanik 2.8.1 Kekutan Lentur (Ultimate Flexural Strength) Kekuatan (strength), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan bahan menjadi patah. Kekuatan ini ada beberapa macam, tergantung pada jenis beban yang bekerja atau mengenainya. Contoh kekuatan lengkung. Material yang lentur (tidak kaku) adalah material yang mengalami regangan bila diberi tegangan atau beban tertentu. Kelenturan (ductility) merupakan sifat mekanik bahan yang menunjukkan derajat deformasi plastis yang terjadi sebelum suatu bahan putus atau patah. Untuk mengetahui kekuatan lentur suatu material dapat dilakukan dengan pengujian lentur terhadap material tersebut. Kekuatan lentur atau kekuatan lengkung adalah tegangan lentur terbesar yang dapat diterima akibat pembebanan luar tanpa mengalami deformasi yang besar atau kegagalan. Besar kekuatan lentur tergantung pada jenis material dan pembebanan. Kekuatan lentur pada sisi bagaian atas sama nilai dengan kekuatan lentur pada sisi bagian bawah. Pengujian dilakukan three point bending. Gambar pengujian kekuatan lentur dengan three point bending dapat dilihat pada Gambar 2.6 di bawah ini :

P b

d L

Gambar 2.6 Pengujian Kekuatan Lentur dengan Three Point Bending


Sehingga kekuatan lentur dapat dirumuskan sebagai berikut : σ=

.

.

.

………………………………. (2.4)

Dengan : σ = Tegangan lentur (MPa) P = Beban / load (N) L = Jarak span / support span (mm) b = Lebar sampel/ width (mm) d = Tebal sampel/ depth (mm) (Pratama, 2011) 4.7.2 Kekuatan Impak (Impact Test) Kekuatan impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui kegetasan bahan polimer. Prinsip pengujian impak adalah menghitung energi yang diberikan beban dan menghitung energi yang diserap oleh spesimen. Saat beban dinaikkan pada ketinggian tertentu, beban memiliki energi potensial, kemudian saat menumbuk spesimen energi kinetik mencapai maksimum. Energi yang diserap spesimen akan menyebabkan spesimen mengalami kegagalan. Bentuk kegagalan itu tergantung pada jenis materialnya, apakah patah getas atau patah ulet (M. Budi. N. R., dkk, 2011). Kekuatan impak yang dihasilkan (Is) merupakan perbandingan antara energi serap (Es) dengan luas penampang (A). Kekuatan impak dapat dihitung dengan persamaan 2.5 berikut : Is =

Es A

.................................................. (2.5)

Dengan : Is

: Kekuatan Impak (J/m2)

Es

: energi yang diserap sampel setelah tumbukan (J)

A

: luas penampang lintang sampel (m2)


Gambar pengujian Impak dapat dilihat seperti Gambar 2.7 di bawah ini :

Gambar 2.7 Pengujian Kekuatan Impak 4.7.3 Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Kekuatan tarik adalah ketahanan suatu bahan terhadap beban yang bekerja parallel pada bahan yang menyebabkan bahan tersebut putus tarik. Pengujian dilakukan terhadap specimen uji yang standar. Pada bagian tengah dari batang uji merupakan bagian yang menerima tegangan. Pada bagian ini diukur panjang batang uji, yaitu bagian yang dianggap menerima pengaruh dari pembebanan, bagian inilah yang selalu diukur pada proses pengujian (Paryanto D. S., dkk, 2012). Adapun pengujian tarik dapat dilihat pada Gambar 2.8 di bawah ini :

Ao F Lo

ΔL F

Gambar 2.8 Pengujian Kekuatan Tarik


Sehingga kekuatan tarik dapat dihitung dengan persamaan 2.6 sebagai berikut : σ= ε=

.............................................. (2.6) x 100 %

............................................... (2.7)

Dengan : σ = Tegangan (MPa) F = Gaya tarik (N) Ao = Luas penampang awal (m2) ε

= Regangan ( % )

ΔL = Pertambahan panjang (mm) Lo = Panjang mula-mula (mm)


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents