BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1

Komposit Material komposit yaitu material yang tersusun dari campuran atau kombinasi

dua atau lebih unsur-unsur utama yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposisi material yang pada dasarnya tidak dapat dipisahkan. Kelebihan material komposit dibandingkan dengan logam adalah ketahanan terhadap korosi atau pengaruh lingkungan bebas dan untuk jenis komposit tertentu memiliki kekuatan dan kekakuan yang lebih baik. Oleh karena itu penelitian yang berkelanjutan berbanding lurus dengan perkembangan teknologi bahan tersebut khususnya komposit. Perkembangan komposit tidak hanya dari komposit sintetis tetapi juga komposit natural yang terbarukan sehingga mengurangi pencemaran lingkungan hidup. Penelitian mengenai material komposit maupun komponen yang terbuat dari material komposit telah banyak dilakukan [21]. Secara umum komposit tersusun dari material pengikat (matriks) dan material penguat (reinforce). Logam, keramik, dan polimer dapat digunakan sebagai material pengikat pada pembuatan komposit tergantung dari sifat yang ingin dihasilkan. Namun, polimer merupakan material yang paling luas digunakan sebagai matriks dalam komposit modern yang lebih dikenal dengan reinforced plastic [22].

2.2

Interface dan Interfasa Gaya ikat (adhesi) antara matriks – penguat merupakan suatu variable yang

perlu dioptimalkan untuk mendapatkan sifat dan performa terbaik dari suatu material komposit. Gaya ikat dari suatu interphase tidak hanya merupakan suatu interaksi fisik dan kimia antara matriks dan penguat, namun juga struktur dari matriks dan penguat di daerah dekat interface. Dalam komposit, penguat dan matriks menghasilkan kombinasi sifat mekanik yang berbeda dengan sifat dasar dari masingmasing matriks maupun penguat karena adanya interface antara kedua komponen tersebut. Interface antara matriks penguat dalam pembuatan komposit sangat berpengaruh terhadap sifat akhir dari komposit yang terbentuk, baik sifat fisik maupun sifat mekanik. Pengertian dari interface yaitu daerah antar permukaan

7 Universitas Sumatera Utara

matriks dan penguat yang mengalami kontak dengan keduanya dengan membuat suatu ikatan antara keduanya untuk perpindahan beban. Ikatan yang terjadi pada interface matriks – penguat terbentuk saat permukaan penguat telah terbasahi oleh matriks [23]. Interface yang ada pada komposit ini berfungsi sebagai penerus (transmitter) beban antara matriks dan penguat. Bila energi permukaan semakin kecil maka akan semakin mudah terjadi pembasahan. Hubungannya dengan kelarutan (adsorbsi) adalah, bila semakin besar adsorbsi maka energi permukaan akan semakin kecil. Adsorbsi merupakan reaksi permukaan yang tergantung pada konsentrasi dan temperatur. Hubungan daya ikat antara matriks – penguat terhadap sifat mekanis komposit sangatlah erat, karena apabila daya ikat antara matrik – penguat baik maka dapat meningkatkan sifat mekanis dan performa dari komposit. Interface matriks – penguat merupakan suatu batas dua dimensi, sementara interphase matriks – penguat merupakan batas tiga dimensi [23]. Ada lima mekanisme yang menerangkan pengikatan pada antarmuka pada komposit, yaitu sebagai berikut [24] [25]: 1. Adsorpsi dan Pembasahan Pembasahan merupakan kontak antara fasa cair dan permukaan fasa padat, dihasilkan dari interaksi antara molekul ketika keduanya terbawa secara bersamaan. Pada mekanisme ini, leburan fasa matriks (resin) harus menutupi seluruh permukaan pengisi agar udara dapat disingkirkan 2. Interdifusi Menurut mekanisme ini, suatu ikatan akan terbentuk apabila molekulmolekul polimer meresap dari suatu permukaan ke dalam struktur molekul permukaan yang lain. Kekuatan ikatannya bergantung pada jumlah peresapannya. 3. Daya Elektrostatik Mekanisme daya elektrostatis ini dapat terjadi apabila terdapat perbedaan kutub antara dua konstituen. Proses tarik menarik antar permukaan yang berbeda tingkat kelistrikannya (muatan positif dan muatan negatif) dapat terjadi pada skala atomic. Efektivitas jenis ikatan ini dapat menurun jika ada kontaminasi permukaan dan ada gas yang terperangkap.


4. Ikatan Kimia Pengikatan kimia ini dapat terjadi apabila pencampuran komposit menggunakan agen penghubung atau bahan penyerasi. Pengikatan terbentuk sebagao hasil dari suatu reaksi kimia antara bahan pengisi dengan bahan penyerasi yang digunakan. Kekuatan pengikatannya bergantung pada jenis ikatan kimianya. 5. Ikatan Mekanik Pengikatan mekanik ini terjadi secara interlocking mekanik apabila geometri permukaan matrik dan bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit tidak rata. Beberapa faktor yang mempengaruhi ikatan mekanik ini adalah kekerasan permukaan, aspek geometri dan tekanan yang digunakan dalam proses pabrikasi.

2.3

Matriks Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi

volume terbesar (dominan). Matrik, umumnya lebih ulet tetapi mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih rendah [21]. Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut [21] : • Mentransfer tegangan ke serat. • Membentuk ikatan koheren, permukaan matrik/serat. • Melepas ikatan. • Tetap stabil setelah proses manufaktur. Plastik banyak digunakan sebagai matrik dalam komposit dikarenakan plastik memiliki sifat utama ketahanan kimia yang baik. Plastik sangat ringan dan memiliki kekuatan tarik yang cukup baik. Akan tetapi memiliki kekurangan yaitu memiliki sifat getas. Material matrik yang paling banyak digunakan adalah dari jenis polimer maupun plastik yang lebih dikenal dengan istilah reinforceed plastics. Kelebihan matrik polimer atau plastik jika dibandingkan dengan logam adalah plastik mempunyai densitas yang jauh lebih kecil. Keuntungan ini semakin terlihat ketika modulus young per unit massa E/ρ (modulus spesifik) maupun tegangan tarik per unit massa σ/ρ (tegangan spesifik) mempunyai nilai yang tinggi. Hal ini berarti berat dari komponen dapat dikurangi. Pengurangan berat ini akan mengakibatkan


pengurangan kebutuhan energi dan biaya. Pada reinforceed plastics dapat dipilih matriks dari jenis thermoplastic atau thermosetting [22]. Salah satu contoh penggunaan plastik sebagai matriks adalah penelitian yang dilakukan oleh (Mulana, dkk., 2011) dalam pembuatan papan komposit dari plastik daur ulang dari polietilen sebagai matriks dengan pengisi serbuk kayu dan jerami. Hasil yang terbaik yang diperoleh pada pengujian kekerasan terdapat pada perbandingan filler dan matriks 80:20 sebesar 79,5 dan 67 sedangkan pada pengujian kekuatan tarik terdapat pada perbandingan 60:40 sebesar 3,62 MPa (megapascal) [26].

2.3.1

Resin Poliester Tak Jenuh Matriks yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin poliester. Resin

poliester merupakan resin yang paling banyak digunakan dalam berbagai aplikasi yang menggunakan resin termoset, baik itu secara terpisah maupun dalam bentuk materal komposit. Walaupun secara mekanik, sifat mekanik yang dimiliki oleh poliester tidaklah terlalu baik atau hanya sedang – sedang saja. Hal ini karena resin ini mudah didapat, harga relatif terjangkau serta yang terpenting adalah mudah dalam proses fabrikasinya. Jenis dari resin poliester yang digunakan sebagai matriks komposit adalah tipe yang tidak jenuh (unsaturated polyester) yang merupakan termoset yang dapat mengalami pengerasan (curing) dari fasa cair menjadi fasa padat saat mendapat perlakuan yang tepat. Berbeda dengan tipe polister jenuh (saturated polyester) seperti Terylene™, yang tidak bisa mengalami curing dengan cara seperti ini. Oleh karena itu merupakan hal yang biasa untuk menyebut resin poliester tidak jenuh (unsaturated polyester) dengan hanya menyebutnya sebagai resin poliester. Ada dua prinsip dari resin poliester yang digunakan sebagai laminasi dalam industri komposit. Yaitu resin poliester orthopthalic, merupakan resin standar yang digunakan banyak orang, serta resin poliester isopthalic yang saat ini menjadi material pilihan pada dunia industri seperti industri perkapalan yang membutuhkan material dengan ketahanan terhadap air yang tinggi [3]. Struktur kimia poliester tak jenuh [27]:


Gambar 2.1 Struktur Kimia Poliester Tak Jenuh Tabel 2.1 Spesifikasi Resin Poliester Tak Jenuh Yukalac BQTN 157 [28] No 1 2

Spesifikasi Berat Jenis Kekerasan

3 4

Suhu Dispersi Panas Penyerapan Air (Suhu Ruangan)

5 6 7 8 9

2.3.2

Satuan Gr/cm3 -

Nilai Tipikal 1,215 40

o

C %

70 0,188

% Kekuatan Flestural Modulus Flestural Daya Rentang Modulus Rentang

Kg/mm2 Kg/mm Kg/mm2

0,446 9,4 300 5,5 300

Elongasi

%

1

Katalis Methyl Ethyl Keton Peroksida (MEKPO) Katalis yang digunakan adalah katalis Methyl Ethyl Keton Peroksida

(MEKPO) dengan bentuk cair, berwarna bening. Fungsi dari katalis adalah mempercepat proses pengeringan (curring) pada bahan matriks suatu komposit. Semakin banyak katalis yang dicampurkan pada cairan matriks akan mempercepat proses laju pengeringan, tetapi akibat mencampurkan katlis terlalu banyak adalah membuat komposit menjadi getas. Penggunaan katalis sebaiknya diatur berdasarkan kebutuhannya. Pada saat mencampurkan katalis ke dalam matriks maka akan timbul reaksi panas (600-900 oC). Proses pengerasan resin diberi bahan tambahan yaitu, katalis jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida (MEKPO), katalis digunakan untuk mempercepat proses pengerasan cairan resin pada suhu yang lebih tinggi. Pemakaian katalis dibatasi sampai1% dari volum resin [28].


Sudah banyak penelitan yang telah dilakukan dengan menggunakan bahanbahan alami yang terdapat di alam dengan komposit resin poliester tak jenuh, untuk memperbaiki sifat nya maka ditambahkan pengisi yang berasal dari alam seperti yang telah dilakukan oleh (Sudarsono, 2012) yang menggunakan poliester tak jenuh sebagai matriks dengan katalis MEKPO dan pengisi bahan kayu sengon laut dan serat alami jenis rami diperoleh hasil berupa tegangagan tekuk 45,663 Mpa dengan modulus young 1,244 GPa dan regangan 1,795 % [3]. (Kartini, dkk., 2002) menggunakan resin poliester sebagai matriks dan pengisi serat ijuk diperoleh nikai kekuatan tarik 56,47 MPa dan kekerasan 94,6[4]. (Azwar, 2009) menggunakan resin poliester tak jenuh dengan filler serbuk kayu diperoleh sifat mekanik yang paling bagus yaitu 0,0722 kN/mm2 untuk filler kayu lunak dan 0,0657 kN/mm2 untuk filler kayu keras.

[5]. Dan (Carli, dkk., 2012) menggunakan Fiberglass jenis E- Glass ( Woven roving ), berupa benang panjang yang dianyam dan digulung pada silinder. Untuk matriks nya menggunakan Epoxy dan Polyester. Hasil yang diperoleh berupa pengujian tarik maksimum rata-rata 118,8 MPa, regangan 9,1 % dan modulus Elastisitas 1,3 GPa, untuk uji bendingnya tegangan bending rata-rata 79,92 MPa, momen bending 1540,17 Nmm [7].

2.4

Bahan Pengisi (Filler) Bahan pengisi adalah penanggung beban utama pada komposit. Bahan

pengisi ini biasanya ditambahkan ke dalam matriks untuk meningkatkan sifat mekanik dari komposit misalnya kekuatan atau kekakuan komposit. Berikut adalah beberapa sifat yang dapat diperoleh dengan penambahan bahan pengisi [29]: a.

Peningkatan sifat fisik.

b.

Penyerapan kelembapan yang rendah.

c.

Sifat pembasahan yang baik.

d.

Biaya yang rendah.

e.

Ketahanan terhadap api yang baik.

f.

Ketahanan terhadap bahan kimia yang baik.

2.4.1 Kulit Kerang Darah (Anadora granosa) Pada percobaan ini digunakan pengisi berbentuk serbuk yaitu serbuk kulit kerang darah (Anadora granosa). Kerang darah ini adalah pangan yang banyak dijual baik oleh pedagang kaki lima maupun di rumah makan dan banyak dibudidayakan


karena banyak diminati masyarakat Adapun klasifikasi dan identifikasi dari spesies kerang darah ini adalah sebagai berikut [30]: Kingdom

: Animalia

Phyllum

: Mollusca

Class

: Bivalvia

Subclass

: Pteriomorphia

Ordo

: Arcoida

Famili

: Archidae

Genus

: Anadara

Species

: Anadara granosa

Berikut adalah gambar kulit kerang darah yang biasa dikonsumsi oleh masyarakat dalam bentuk utuh dan serbuk:

Gambar 2.2 Kulit Kerang Darah (Anadora granosa) Anadara granosa hidup dengan cara membenamkan diri di pantai-pantai dan terdapat di pantai laut pada substrat lumpur berpasir dengan kedalaman 10 m sampai 30 m [31]. Anadora granosa mempunyai ciri khas yaitu ditutupi oleh dua keping cangkang (valve) yang dapat dibuka dan ditutup karena terdapat sebuah persendian berupa engsel elastis yang merupakan penghubung kedua valve tersebut [32]. Cangkang berwarna putih ditutupi periostrakum yang berwarna kuning kecoklatan sampai coklat kehitaman, ukuran kerang dewasa 6 cm – 9 cm. Komposisi kimia kerang darah adalah mengandung protein 9%-13%, lemak mencapai 2%, glikogen 1%-7 % dan memiliki 80 kalori dalam 100 gram daging segar. Adapun karakteristik dari kerang darah adalah berbau amis, teksturnya lunak namun kenyal dan dagingnya berwarna merah kecoklatan [30].

Hasil panen kerang per hektar untuk tiap tahunnya bisa mencapai 200-300 ton kerang utuh yang menghasilkan daging kerang 60-100 ton [10]. Sisanya yaitu


kulit kerang hanya dimanfaatkan sebagai kerajinan tangan atau seni dekoratif, juga sebagai campuran makanan ternak guna memenuhi kadar kalsium [12]. Beberapa penelitian dengan bahan baku kulit kerang telah dilakukan untuk memaksimalkan pengunaan dari limbah kulit kerang ini, diantaranya adalah (Mei, dkk., 2014) menggunakan kulit kerang yang dimodifikasi sebagai pengisi yang akan disubstitusi dengan kalsium karbonat dalam polipropilen dengan variasi komposisi tertentu dan dicampur dalam twin-screw extruder. Hasil yang diperoleh didapat rasio pengisi optimal kulit kerang termodifikasi adalah 15% (wt) untuk mencapai keseimbangan yang baik antara kekuatan dan ketangguhan dari komposit polipropilen [16]. (Othman, dkk., 2013) menggunkan kulit kerang abu kulit kerang sebagai bahan pengisi dan pengganti semen pada pembuatan beton. Hasil yang diperoleh struktur morfologi beton yang tampak lebih padat adalah 5% dan 10% (wt) dimana memengaruhi kekuatan, modulus elastisitas, permeabilitas air dan porositas konkrit [17]. (Yao, dkk., 2012) menggunakan limbah kulit kerang yang modifikasi dengan furfural dan asam klorida sebagai pengisi FCS dan ACS yang kemudian digunakan dalam polipropilen dan kalsium karbonat.

Hasil yang diperoleh

menunjukkan bahwa modifikasi kulit kerang menjadi FCS dapat meningkatkan kompatibilitas dan afinitas antara partikel FCS dan matriks polipropilen sehingga meningkatkan stabilitas termal komposit tersebut [18]. (Yusof dan Amalina, 2013) menggunakan pengisi kalsium karbonat dari kulit kerang yang digunakan dalam polyester tak jenuh (UP). Hasil yang diperoleh pengisi berukuran mikro yaitu 574,81 µm, modulus lentur meningkat seiring penambahan pengisi ke dalam komposit bermatriks UP [19]. Adapun komposisi kimia dalam cangkang kulit kerang darah (Anadora granosa) adalah sebagai berikut [10]: Tabel 2.2 Komposisi Kimia Serbuk Kulit Kerang Komponen Kimia Komposisi (%) CaO

66,70

SiO2

7,88

Fe2O3

0,03

MgO

22,28

Al2O3

1,25


Dari data komposisi serbuk kulit kerang di atas, dapat dilihat bahwa serbuk kulit kerang mengandung kalsium oksida (CaO) dan magnesium oksida (MgO) yang relatif cukup tinggi dan berpotensi untuk dijadikan sebagai pengisi komposit untuk meningkatkan sifat mekanik dari komposit tersebut.

2.5

Gypsum Gypsum adalah batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut,

kemudian dipanaskan 175 ºC disebut STUCCO. Gypsum adalah salah satu mineral terbanyak dalam lingkungan sedimen yaitu batu yang terdiri dari mineral yang diproduksi secara besar-besaran biasanya dengan persipitasi dari air asin. Kristal gypsum dapat tidak berwarna dan transparan secara ekstrim membuat kontras yang kuat untuk pemakaian paling banyak di dinding kering. Gypsum adalah penyekat alami, hangat bila disentuh dibandingkan dengan batu biasa. Gypsum mempunyai beberapa kandungan yang terkandung di dalamnya dimana dapat dilihat pada tabel 2.3 di bawah ini [34]: No

Bahan

Kandungan (%)

1

Calcium (Ca)

23,28

2

Hydrogen (H)

2,34

3

Calsium Oksida (CaO)

32,57

4

Air (H2O)

20,93

5

Sulfur (S)

18,62

Adapun keuntungan dari gypsum ketika digunakan sebagai material dari suatu benda adalah [38]: 

Ringan Berat dinding panel gypsum hanya 20% dari berat dinding batu bata



Tahan api Sistem dinding partisi gypsum tidak mudah terbakar



Fleksibilitas untuk disain Gypsum yang ringan ini memungkinkan fleksibilitas dalam hal disain. Dinding dengan gypsum juga dengan mudah direnovasi (atau dipindahkan)


dan

dapat

dibuat

melengkung,

diharuskan

penggunaannya

dalam

gedunggedung tinggi. 

Meredam suara Bermacam-macam sistem tersedia untuk memenuhi kebutuhan peredam suara



Pemasangan yang cepat Sistem dinding partisi gypsum sangat cepat pemasangannya sehingga mempercepat penyelesaian suatu pekerjaan. Beberapa penelitian dengan bahan baku gypsum telah dilakukan untuk

memaksimalkan pembuatan papan komposit ini, diantaranya adalah (Maail, 2006) menggunakan semen-gypsum sebagai matriks dan serat inti kenaf (Hibisculs cannabinus L.) sebagai pengisi dengan perbandingan 40:60, 50:50 dan 60:40. Selanjutnya dilakukan pengeringan selama 2 ,4, 8 dan 16 jam. Hasil pengujian water absorption dan uji mekanik menunjukkan bahwa kualitas terbaik dari papan komposit terdapat pada perbandingan 40:60 dengan waktu pengeringan 8 jam [35] dan (Singh, dkk., 1994) menggunakan pengisi serat sisal dan serat kaca sebagai pengganti kayu dicampur dengan matriks gypsum untuk membuat pintu. Hasil yang diperoleh pengujian kekuatan impact dan water absorption lebih besar dari serat kaca sedangkan pada kekuatan tarik serat kaca lebih besar dari serat sisal. Sedangkan dalam faktor ekonomi penggunaan serat silsa lebih hemat dan lebih cocok dibuat sebagai pintu [36]. Pada penelitian sebelumnya, gypsum digunakan sebagai matriks ditambahkan ke dalam bebagai jenis pengisi. Jadi di dalam penelitian ini digunakan gypsum sebagai toughening agent (pengeras) karena dalam jumlah pengeras yang digunakan ini dihitung dari pengurangan matriks yang digunakan. Dan tujuannya adalah dapat lebih mengeraskan komposit poliester yang sebelumnya cenderung terlalu lunak dan susah diproses.


2.6

Metode Penyediaan Papan Komposit Metoda penyediaan komposit yang umum dilakukan, yaitu [33]: 1.

Metoda Vacuum Bagging yang menggunakan kombinasi ruang vakum dan sebuah film penyerap resin.

2.

Metoda Vacuum Resin Transfer Moulding (RTM) menggunakan pemanasan dan proses pemvakuman.

3.

Metoda Filament Winding menggunakan sebuah mesin pemintal untuk membentuk jaringan filament.

4.

Metoda Pultrusi menggunakan peralatan untuk membentuk komposit menjadi bentuk-bentuk struktural. Metoda ini banyak digunakan untuk produksi dalam skala besar.

5.

Metoda Hand Lay-Up menggunakan cetakan yang telah diberi gel coat pada permukaannya kemudian ditambahkan resin dan pengisi kedalam cetakan tersebut dan dibiarkan mongering (curing)

6.

Metoda Compression Molding menggunakan cetakan yang ditekan pada tekanan tinggi sampai mencapai 1000 psi, diawali dengan mengalirkan resin dan zat pengisi dengan viskositas tinggi ke dalam cetakan, kemudian mold ditutup dan dilakukan penekanan terhadap material komposit tersebut, sehingga mengakibatkan mengerasnya material komposit secara permanen mengikuti bentuk cetakan.

Pada

penelitian

yang

akan

dilakukan

kami

menggunakan

metode

Compression Molding yang menggunakan alat Hot Press, karena: a) Penyebaran komposit lebih merata b) Meminimalkan adanya void

2.7

Papan Komposit Papan komposit ialah produk panil yang dihasilkan dengan memampatkan

partikel-partikel kayu (pengisi) dan sekaligus mengikatnya dengan suatu perekat. Tipe –tipe papan partikel yang banyak itu sangat berbeda dalam hal ukuran dan bentuk partikel, jumlah resin (perekat) yang digunakan dan kerapatan panil yang dihasilkan. Sifat-sifat papan partikel antara lain penusutan dianggap tidak ada, keawetan terhadap jamur tinggi, k arena adanya bahan pengawet, merupakan bahan


akustik yang baik dan isolasi panas yang baik. Selain itu keuntungan dari papan komposit antara lain [1]:  Papan partikel merupakan bahan konstruksi yang cukup kuat  Bahan isolasi dan akustik yang baik.  Dapat menghasilkan bidang yang luas.  Pengerjaan mudah dan cepat.  Tahan api.  Mudah difinishing, dilapisi kertas dekor, dilapis finil dan lain sebagainya.  Memiliki kestabilan dimensi. Jenis papan yang dihasilkan adalah jenis papan partikel biasa dengan ketentuan ketebalan ≥ 15 mm

2.8

Pengujian dan Karakterisasi Bahan pada PapanKomposit

2.8.1 Penyiapan Contoh Uji Lembaran-lembaran papan partikel yang telah mendapatkan perlakuan pengkondisian, kemudian dipotong untuk mendapatkan contoh uji sifat fisis dan mekanis menurut standar JIS A 5908-2003. 15 15 cm cm

2,5 2,5 cm cm A A

10 10 cm cm

B B 20 20 cm cm

C C

D D

5 5 cm cm

25 25 cm cm 5 5 cm cm

E E

2,5 2,5 cm cm

20 20 cm cm

2,5 2,5 cm cm 5 5 cm cm

5 5 cm cm

2,5 2,5 cm cm 5 5 cm cm

Gambar 2.3 Pola Pemotongan Uji Keterangan: A : Sampel untuk uji MOR dan MOE (10 x 10 cm) B : Sampel untuk uji kerapatan dan kadar air (20 x 5 cm)


C : Sampel untuk uji pengembangan tebal ( 5 x 5 cm) D : Sampel untuk uji kuat rekat internal (5 x 5 cm) E : Sampel untuk uji kuat impak ( 5 x 10 cm)

2.8.2 Uji Kerapatan Pada uji ini, contoh uji berukuran 200 mm x 50 mm x 15 mm dalam keadaan kering udara dan kemudian diukur panjang, lebar dan tebalnya untuk menentukan volume contoh uji (panjang, lebar, tebal). Kerapatan papan partikel dihitung dengan menggunakan rumus [37]: (2.1) Berikut gambar spesimen dari uji kerapatan:

Gambar 2.4 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kerapatan JIS A 5908-2003

2.8.3

Uji Kadar Air Contoh uji berukuran 200 mm × 50 mm × 15 mm

ditimbang untuk

mendapatkan berat awal (BA), kemudian dioven pada suhu 103±2˚C selama 24 jam kemudian didiamkan sampai mencapai suhu kamar dan ditimbang. Selanjutnya dimasukkan ke dalam oven kembali selama ± 3 jam, kemudian didiamkan kembali sampai mencapai suhu kamar dan ditimbang. Tahap ini dilakukan sampai mencapai berat konstan, yaitu perbedaan hasil penimbangan terakhir dan sebelumnya maksimum 1%. Nilai kadar air dihitung dengan rumus [37]:

(2.2) Keterangan: BA = Berat awal (kering udara) BKO = Berat kering oven


Berikut gambar spesimen dari uji kadar air:

Gambar 2.5 Ukuran Dimensi Spesimen Uji Kadar Air JIS A 5908-2003

2.8.4

Uji MOR (Modulus of Rapture) dan MOE (Modulus of Elastisitas) Material papan komposit mempunyai sifat tekan lebih baik dibanding tarik,

pada perlakuan uji lentur spesimen, bagian atas spesimen terjadi proses tekan dan bagian bawah terjadi proses tarik sehingga kegagalan yang terjadi akibat uji bending yaitu mengalami patah bagian bawah karena tidak mampu menahan tegangan tarik [38]. Gambaran secara umum mengenai uji MOE dan MOR ditunjukkan pada Gambar 2.6 berikut.

Sampel Arah Tekanan

Gambar 2.6 Gambaran Umum Uji MOE [39] Contoh uji berukuran 100 mm × 100 mm × 15 mm pada kondisi kering udara dibentangkan dengan jarak sangga 8 cm . Pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga dengan kecepatan pembebanan sebesar 10 mm/menit. Kemudian ukur besarnya


beban yang mampu ditahan oleh contoh uji tersebut sampai batas proporsi. Nilai MOE dihitung dengan rumus[37]:

(2.3) Keterangan : MOE = Modulus of Elasticity (kg/cm2) ΔP = perubahan beban yang digunakan (kg) L = jarak sangga (cm) Δy = perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm) nilai MOE dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0,098

Sedangkan untuk uji MOR, pembebanan pada pengujian MOE dilanjutkan sampai contoh uji mengalami kerusakan (patah). Nilai MOR dihitung dengan rumus [37]: (2.4) Keterangan : MOR = Modulus of Rupture (kg/cm2) P = berat beban sampai patah (kg) L = jarak sangga (cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm) Nilai MOR dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0,098 Berikut gambar spesimen dari MOE dan MOR:


Gambar 2.7 Ukuran Dimensi Spesimen MOE dan MOR JIS A 5908-2003 2.8.5 Uji Pengembangan Tebal Contoh uji berukuran 50 mm × 50 mm × 15 mm sebelum diberi air, terlebih

dahulu diukur ketebalan bahan uji, kemudian direndam dalam air dingin selama 24 jam. Selanjutnyan bahan uji diukur kembali tebalnya. Perhitungan sampel uji melalui pengukuran tebal sebelum perendaman air (t1) dan tebal setelah perendaman selama 24 jam(t2). Rumus untuk menghitung pengembangan tebal [40]: (2.5) Keterangan : Pt = Pengembangan tebal (%) t1 = Tebal bahan uji sebelum perendaman (cm) t2 = Tebal bahan uji setelah perendaman (cm) Berikut gambar spesimen dari pengembangan tebal:

Gambar 2.8 Ukuran Dimensi Spesimen Pengembangan Tebal JIS A 5908-2003

2.8.6

Uji Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) Ukuran papan partikel pada uji ini berukuran 50 mm × 50 mm × 15 mm

direkatkan pada dua buah median (balok aluminium) menggunakan perekat epoxy merk Araldite dan dibiarkan mengering selama selama 24 jam. Kedua median ditarik lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum.


Gambar 2.9 Pengujian Internal Bond [37] Nilai keteguhan rekat internal dihitung dengan rumus[39]:

(2.6) Keteranagan: IB = keteguhan rekat internal (kg/cm2) P = beban saat ikatan partikel lepas (kg) A = luas permukaan contoh uji (cm2) Nilai IB dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0,098 Berikut gambar spesimen dari keteguhan rekat internal:

Gambar 2.10 Ukuran Dimensi Spesimen Keteguhan Rekat Internal JIS A 5908-2003


2.8.7

Uji Kekuatan Bentur (Impact Strength) Pengujian impak dilakukan untuk mengetahui karakteristik patah dari bahan.

Pengujian ini biasanya mengikuti dua metoda yaitu metoda Charpy dan Izod yang dapat digunakan untuk mengukur kekuatan impak, yang kadang juga disebut seabgai ketangguhan ketok (notch toughness). Untuk metoda Charpy dan Izod, spesimen berupa bentuk persegi dimana terdapat bentuk V-notch, berikut adalah gambar specimen V-notch metoda Charpy dan Izod [41].

Gambar 2.11 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod Peralatan untuk melakukan kekuatan impak spesimen V-notch ditunjukkan pada Gambar 2.11. Beban didapat dari tumbukan pendulum yang dilepas dari ketinggian h. Spesimen diletakkan di dasar seperti pada Gambar 2.11. Ketika dilepas ujung pisau pada pendulum akan menghantam dan mematahkan spesimen pada titik ketoknya (notch) yang bekerja sebagai titik tegangan untuk benturan kecepatan tinggi. Pendulum terus berayun, naik sampai ketinggian maksimum h' yang lebih rendah dari h. Energi yang diserap, yang diukur dari perbedaan ketinggian h dan h' merupakan pengukuran kekuatan impak. Perbedaan antara metoda Charpy dan Izod yaitu bergantung pada peletakan support spesimen seperti ditunjukkan pada Gambar 2.12 berikut [41].


Gambar 2.12 Skema Pengujian Impak Berikut gambar spesimen yang akan diuji mempunyai bentuk 100 mm x 50 mm ×15 mm sebagai berikut:

Gambar 2.13 Ukuran Dimensi Spesimen Kekuatan Bentur JIS A 5908-2003


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents