BAB II DASAR TEORI
2.3 Rumus Perhitungan
2.4.1 Jenis Komposit Berdasarkan Matriksnya
Berdasarkan matriks yang digunakan, komposit dibagi menjadi 3 jenis, yaitu :
Gambar 2.10 Jenis Komposit Berdasarkan Matrixnya
(Sumber : https://logamcor.com/2014/04/15/materil-komposit/)
Ceramic Matrix Composites merupakan jenis komposit yang menggunakan bahan keramik sebagai penguatnya. Kelebihan dari jenis ini adalah memiliki kekuatan dan ketangguhan yang baik, tahan terhadap korosi, dan tahan terhadap temperatur tinggi.
2. Metal Matrix Composites (Komposit Matriks Logam)
Metal Matrix Composites merupakan jenis komposit yang menggunakan
suatu logam seperti aluminium sebagai matriksnya. Kelebihan dari jenis komposit ini adalah tahan terhadap temperatur tinggi, memiliki kekuatan tekan dan geser yang baik, dan tidak menyerap kelembapan.
3. Polymer Matrix Composites (Komposit Matrik Polimer)
Polymer Matrix Composites merupakan jenis komposit yang sering
digunakan. Komposit jenis ini menggunakan suatu polimer berbahan resin sebagai matriksnya. Kelebihan dari komposit jenis ini adalah mudah dibentuk mengikuti profil yang digunakan, memiliki ketangguhan yang baik, dan lebih ringan dibanding jenis komposit yang lainnya.
Jenis – jenis PMC yang digunakan :
a. Thermoplastic
Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang
suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat kembali ke sifat aslinya (reversibel) yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Kekuatan dari polimer thermoplastic dapat dilihat pada Tabel 2.2
b. Thermoset
Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversible). Bila
sekali pengerasan sekali terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan lagi. Pemanasan yang tinggi tidak dapat melunakkan thermoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya. Kekuatan dari polimer thermoset dapat dilihat pada Tabel 2.3
Tabel 2.2 Kekuatan resin thermoplastic
Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005. Resin Thermoplastic Kekuatan Tarik (kgf/mm2) Perpan- jangan (%) Modulus Elastik (kgf/mm2 X 102) Kekuatan Tekan (kgf/mm2) Kekuatan Lentur (kgf/mm2 ) --- Stiren : G.P. 4,5 - 6,3 1,0 - 2,5 2,8 - 3,5 8 - 11,2 6,9 - 9,8 Dikopolimerkan Dengan Akrilonotril 6,6 - 8,4 1,5 - 3,5 2,8 - 3,9 9,8 - 11,9 9,8 - 13,3 Resin ABS 1,6 - 6,3 10 - 140 0,7 - 2,8 1,7 - 7,7 2,5 - 9,4 Nilon : Nilon 6 7,1 - 8,4 25 - 320 1,0 - 2,6 4,6 - 8,5 5,6 - 11,2 Nilon 66 4,9 - 8,4 25 - 200 1,8 - 2,8 5 - 9,1 5,6 - 9,6 Polietilen :
Massa Jenis Tinggi 2,1 - 3,8 15 - 100 0,4 – 1 2,2 0,7
Massa Jenis Rendah 0,7 - 1,4 90 - 650 0,14 - 0,24 --- --- Polipropilen --- 3,3 - 4,2 200 - 700 1,1 - 1,4 4,2 - 5,6 4,2 - 5,6 Resin PVC : Kaku 3,5 - 6,3 2,0 -40 2,4 - 4,2 5,6 - 9,1 7 - 11,2 Dengan Pemlastis 0,7 - 2,4 200 - 400 --- 0,7 - 1,2 --- Polia setal : Delrin 6,1 - 7 15 - 40 ext. 75 2,4 - 2,8 12,6 8,4 - 9,8 Polikarbonat : --- 5,6 - 6,6 60 - 100 22 7,7 7,7 - 9,1 Politetrafluoroetilen : (Telfon) 1,4 - 3,1 200 - 400 0,4 1,19 --- Baja Lunak --- Untuk Konstruksi 0,1 - 0,2% C 38 30 300 38
Tabel 2.3 Kekuatan resin thermoset
Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005.
Resin Thermoset Kekuatan Tarik (kgf/mm2) Perpan- jangan (%) Modulus Elastik (kgf/mm2 X 102) Kekuatan Tekan (kgf/mm2) Kekuatan Lentur (kgf/mm2 ) Resin Fenol (Bakelit) :
Tanpa pengisi 4,9 - 5,6 1,0 - 1,5 5,2 - 7 7,0 - 21 8,4 - 10,5
Dengan bubuk kayu
4,5 – 7 0,4 - 0,5 5,6 - 12 15,4 - 25,2 5,9 - 8,4
Dengan asbes 3,8 - 5,2 0,18 - 0,5 7,0 - 21 14 - 24 5,6 - 9,8
Dengan serat glass 3,6 – 7 0,2 23,1 12 - 24,0 7,0 – 42
Resin Melamin : Dengan pengisi --- --- --- --- --- Dengan selulosa 4,9 - 9,1 0,6 - 1,0 8,4 - 9,8 17,5 - 30,1 7 - 11,2 Resin Urea : Dengan selulosa 4,2 - 9,1 0,4 - 1,0 7 - 10,5 17,5 - 31 7 - 11,2 Resin Poliester : Dengan pengisi (coran kaku) 4,2 - 9,1 < 5 2,1 - 4,2 9,1 - 25 5,9 - 16,1
Dengan serat glass 17,5 - 2,1 0,5 - 5,0 5,6 - 14 10,5 - 21 7,0 – 28 Dengan serat sintetik 3,1 4,2 --- --- 14 - 21 7,0 - 8,4 Resin Epoksi : Dengan pengisi (coran) 2,8 - 9,1 3,0 - 6,0 2,4 10,5 - 17,5 9,3 - 14,7
Dengan serat glass 9,8 - 2,1 4 2,1 21 - 26 14 – 21
Resin Silikon :
2.5 Polimer
Polimer adalah bahan kimia yang berbentuk cair seperti air tapi aagak kental. Jika dicampur dengan hardener resin ini akan mengeras dan akan menjadi kaku. Resin ini dapat digunakan untuk membuat sudu – sudu kincir sebagai matrixnya. Resin memiliki beberapa jenis, yaitu :
a. Polimer Fenol
Polimer Fenol merupakan resin sintetik yang dibuat dengan mereaksikan Fenol dengan formaldehida.
Keuntungan :
1. Mudah dibentuk dan menguntungkan dalam kestabilan dimensinya. Kurang penyusutannya dan keretakkannya.
2. Unggul dalam sifat isolasi listrik. 3. Tahan terhadap panas. Dan air. 4. Unggul dalam ketahanan asam.
b. Polimer Urea
Polimer urea adalah resin thermoset, dimana urea dan formaldehida (37% formalin) bereaksi dalam alkali netral dan lunak. Resin urea sendiri lebih jelek daripada resin fenol dalam ketahanan terhadap air, kestabilan dimensi, dan ketahanan terhadap penuaan. Resin urea biasa digunakan untuk barang – barang kecil yang digunakan sehri – hari seperti pelindung cahaya, soket, dan lain – lainnya.
c. Polimer Melamin
Polimer melamin adalah resin yang diproduksi dengan cara reaksi polikondensasi antara melamin dengan for,aldehida. Dibandingkan dengan resin urea, resin melamin mempunyai kelebihan yaitu transparan, kekerasan yang lebih baik, stabilitas thermal yang lebih tinggi. Bahan ini tahan terhadap air, bahan kimia, dan goresan. Resin melamin biasa digunakan untuk industri perekat,tekstil, laminasi,kertas, pelapisan permukaan, moulding, dan lain sebagainya.
d. Polimer Poliester Tak Jenuh
Polimer ini sering disebut resin poliester saja. Resin ini berbentuk zat cir yang mempunyai viskositas relatif rendah. Resin poliester yang dicampur dengan katalis dapat mengeras dengan suhu kamar.
e. Polimer Epoksi
Polimer epoksi termasuk dalam jenis Polimer Matrix Composite (PMC). Produk resin epoksi kebanyakan merupakan kondensat dari bisfenol A (4-4‟ dihidroksidifenil 2,2-propanon) dan epiklorhidrin. Resin epoksi bereaksi terhadap pengeras dan menjadi unggul dalam kekuatan mekanik dan ketahanan kimia. Sifatnya bervariasi bergantung pada jenis, kondisi, dan pencampuran dengan pengerasnya. Banyaknya campuran dihitung dari ekivalen epoksi (banyaknya resin yang mengandung 1 mol gugus epoksi dalam gram).
Sifat fisik Resin epoksi adalah isolator listrik dan konduktor panas yang buruk. Sifat mekanik :
Dalam bentuk aslinya resin epoksi keras dan getas, tapi dalam penggunaannya resin epoksi akan dicampur bahan lain untuk memodifikasi sifat mekaniknya baik dari sisi kekuatan dan keuletan.
f. Polimer Silikon
Polimer dengan silikon sebagai bahan dasar, mempunyai sifat yang sangat berbeda dengan bahan dasar plastik (atom karbon) lain nya. Sifat- sifat spesifik nya adalah: stabilitas (tahan terhadap suhu tinggi), kedap air, oleh karena itu sering digunakan untuk membuat: minyak gemuk (fat), resin, perekat dan karet sintetis.
2.6 Serat
Serat adalah jenis bahan yang berupa potongan – potongan komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Jenis – jenis serat berdasarkan asalnya dibedakan menjadi dua yaitu serat alami dan serat buatan atau sintesis. Serat yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari – hari adalah serat pada kain. Manusia sendiri telah menggunakan serat dalam banyak hal antara lain untuk membuat benang, kain, atau kertas.
Serat dapat digolongkan menjadi dua jenis yaitu :
Serat alam adalah serat yang dihasilkan oleh tanaman, hewan, dan proses geologis. Serat jenis ini sangat ramah lingkungan karena dapat mengalami pelapukan.
2. Serat buatan atau sintesis
Serat sintesis terbuat dari bahan pertokimia. Serat buatan terbentuk dari polimer – polimer yang berasal dari alam maupun polimer – polimer buatan yang dibuat dengan cara kopolimeran senyawa – senyawa kimia. Cara pembuatan serat ini menggunakan cairan yang disemprotkan melalui lubang – lubang kecil. Salah satu yang termasuk serat buatan atau sintesis adalah serat fiber atau fiber glass.