BAB II. DASAR TEORI
2.2. Dasar Teori
2.2.1 Kajian teori komposit
Menurut Gibson (1994) komposit adalah perpaduan dari bahan yang dipilih berdasarkan kombinasi sifat fisik masing-masing material penyusun untuk menghasilkan material baru dengan sifat yang unik dibandingkan sifat material dasar sebelum dicampur dan terjadi ikatan permukaan antara masing-masing material penyusun.
Karakteristik dan sifat komposit dipengaruhi oleh material-material yang menyusunnya. Interaksi antar unsur-unsur penyusun komposit, yaitu serat dan matrik sangat berpengaruh terhadap kekuatan ikatan antarmuka. Kekuatan ikatan antarmuka yang optimal antara matrik dan serat merupakan aspek yang penting dalam penunjukan sifat-sifat mekanik komposit (Gibson, 1994).
Secara umum pengelompokan komposit dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu berdasarkan matrik dan penguatnya. Berdasarkan matriknya, komposit dapat digolongkan menjadi tiga (Courney, 1983) yaitu :
a) Komposit matrik logam (KML), yaitu logam sebagai matrik b) Komposit matrik polimer (KMP), yaitu polimer sebagai matrik c) Komposit matrik keramik (KMK), yaitu keramik sebagai matrik.
Yang kedua adalah berdasarkan unsur penguatnya, menurut Courney (1983) dapat dibedakan menjadi tiga :
a) Komposit partikel, yaitu penguatnya berbentuk partikel
Gambar 2.1 Komposit partikel (Courney, 1983) b) Komposit serat, yaitu penguatnya berbentuk serat
Gambar 2.2 Komposit serat (Courney, 1983)
commit to user
c) Komposit struktur, yaitu cara penggabungan material komposit
Gambar 2.3 Komposit struktur (Courney, 1983)
Gambar 2.4. Pembagian komposit berdasarkan penguatnya (Courney, 1983).
1. Komposit serat
Bagian-bagian dari komposit serat, diantaranya : a) Serat
Salah satu bahan penyusun komposit yang penting adalah serat. Bahan komposit serat tediri dari serat yang diikat oleh matrik yang saling berhubungan.
Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat panjang (continuos fiber) dan serat pendek (short fiber atau whisker). Dalam penelitian ini diambil bahan komposit serat (fiber composite). Pengunaan bahan komposit serat sangat efisien dalam menerima beban dan gaya. Komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat (Hadi, 2000).
commit to user
Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit, yaitu:
(a.) Continuous Fiber Composite (b.) Woven Fiber Composite (bidirtectional)
(c.) Discontinuous Fiber Composite (d.) Hybrid fiber composite
Gambar 2.5 Tipe serat pada komposit (Gibson, 1994 )
b) Matrik
Matriks (resin) dalam susunan komposit bertugas melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik. Matriks harus bisa meneruskan beban dari luar ke serat. Umumnya matriks terbuat dari bahan-bahan yang lunak dan liat.
Polimer (plastik) merupakan bahan umum yang biasa digunakan sebagai matrik.
Matriks juga umumnya dipilih dari kemampuannya menahan panas. Polyester, vinilester dan epoksi adalah bahan-bahan polimer yang sejak dahulu telah dipakai sebagai bahan matriks.
Persyaratan di bawah ini perlu dipenuhi sebagai bahan matriks untuk pencetakan bahan komposit :
1. Resin yang dipakai perlu memiliki viskositas rendah sesuai dengan bahan penguat dan permeable.
2. Dapat diukur pada temperatur kamar dalam waktu yang optimal.
3. Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan.
4. Memiliki kelengketan yang baik dengan bahan penguat.
5. Mempunyai sifat baik dari bahan yang diawetkan.
Tidak ada bahan yang dapat memenuhi semua persyaratan di atas tetapi pada saat ini paling banyak dipakai adalah polyester tak jenuh (Surdia dan Saito, 2000).
commit to user c) Ikatan serat dan matrik
Material komposit merupakan gabungan dari unsur-unsur yang berbeda. Hal itu menyebabkan munculnya daerah perbatasan antara serat dan matrik. Daerah pencampuran antara serat dan matriks disebut dengan daerah interphase (bonding agent), sedangkan batas pencampuran antara serat dan matrik disebut interface.
Ikatan antarmuka (interface bonding) yang optimal antara matrik dan serat merupakan aspek yang penting dalam penunjukan sifat-sifat mekanik komposit.
Transfer beban/tegangan diantara dua fase yang berbeda ditentukan oleh derajat adhesi. (George, dkk, 1995) mengungkapkan bahwa adhesi yang kuat diantara permukaan antara matrik dan serat diperlukan untuk efektifnya perpindahan dan distribusi beban melalui ikatan permukaan.
2. Komposit sandwich
Komposit sandwich merupakan komposit yang tersusun dari 3 lapisan yang terdiri dari flat composite dan atau metal sheet sebagai skin serta core di bagian tengahnya. Komposit sandwich dibuat untuk mendapatkan struktur yang ringan tetapi mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi sehinggga untuk mendapatkan karakteristik tersebut, pada bagian antara kedua skin dipasang core.
Komposit sandwich merupakan jenis komposit yang sangat cocok untuk menahan beban lentur, impak, serta mempunyai sifat peredam getaran dan suara yang baik.
Pemilihan bahan untuk komposit sandwich, syaratnya adalah ringan, tahan panas dan korosi, serta harga juga dipertimbangkan (Harbian dan Vaindra, 2007).
Bagian-bagian dari komposit sandwich, diantaranya : a) Core
Salah satu bagian terpenting dari sandwich adalah core, dimana bagian ini harus cukup kaku agar jarak antar permukaan terjaga. Dengan kekakuannya core harus mampu menahan geseran agar tidak terjadi slide antar permukaan. Bahan dengan tingkat kekakuan yang rendah tidak baik untuk core, karena kekakuan pada sandwich akan berkurang atau hilang. Tidak hanya kuat dan mempunyai densitas redah, core biasanya mempunyai syarat lain, seperti tingkat kadar air, buckling, umur panjang (age resistance), dan lain sebagainya (Hartomo 2009).
Inti atau core dibagi menjadi empat kelompok yaitu kayu, lembaran bergelombang, honeycomb dan foam core (Shipsa, 2001).
commit to user b) Skin
Bagian ini berfungsi untuk menahan tensile dan compressive stress. Skin biasanya mempunyai rigidity atau tingkat kekakuan yang rendah. Material-material konvensional seperti aluminium, baja, juga stainless steel bisa digunakan untuk bagian ini. Material-material berbentuk plastik yang diperkuat dengan serat gelas dan fiber menjadi pilihan yang baik karena bahan-bahan ini memiliki keunggulan seperti mudah untuk digabungkan dan desainnya dapat dirancang sesuai kebutuhan (freedom of design), serta mempunyai bentuk permukaan yang baik (Lukkasen dan Meidell, 2007).
Gambar 2.6 Bentuk komposit sandwich (DIAB Sandwich Concept)
Menurut Hedlund (2008), keuntungan utama dari material komposit konstruksi sandwich, dibandingkan dengan material lainnya adalah sebagai berikut:
a. Mempunyai berat ringan.
b. Kekuatan dan kekakuannya tinggi.
c. Insulasi listrik.
d. Mempunyai ketahanan terhadap korosi yang baik.
e. Dapat meredam getaran dan suara dengan baik.
3. Resin Unsaturated Polyester (UP)
Penggunaan resin jenis ini dapat dilakukan dari proses hand lay up sampai dengan proses yang kompleks yaitu dengan proses mekanik. Resin ini banyak digunakan dalam aplikasi komposit pada dunia industri dengan pertimbangan harga relatif murah, curing yang cepat, warna jernih, kestabilan dimensional dan mudah penanganannya (Billmeyer, 1984). Pengesetan termal digunakan benzoil peroksida (BPO) sebagai katalis. Temperatur optimal adalah 800-1300C, namun demikian kebanyakan pengesetan dingin digunakan metyl etyl keton peroksida
commit to user
(MEKPO) yang digunakan sebagai katalis dan ditambahkan pada 1-2 % (Surdia dan Saito, 2000).
Resin yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin unsaturated polyester (UP) Yukalac 157Ò BQTN-EX. Pemberian bahan tambahan katalis jenis methyl ethyl keton peroxide (MEKPO) pada resin UP berfungsi untuk mempercepat proses pengerasan cairan resin (curing). Penambahan katalis dalam jumlah banyak akan menimbulkan panas yang berlebihan pada saat proses curing (Bilmeyer, 1984).
Table 2.1 Spesifikasi resin Unsaturated Polyester Yukalac BQTN 157 (Sumber Justus Kimia Raya, 2001)
4. Resin Urea
Resin urea-formaldehide adalah salah satu polimer yang merupakan hasil kondensasi urea dengan formaldehyde. Polimer jenis ini banyak digunakan di Industri untuk berbagai tujuan seperti bahan adhesif (61%), papan fiber berdensitas medium (27%), hardwood plywood (51%) dan lamina (71%) pada produk mebelir (furniture), panel dan lain-lain. Urea formaldehyde merupakan
Item Satuan Nilai tipikal Catatan
Berat Jenis Gr/cm3 1.215 250
Kekerasan 40 Barcol GYZJ 934-1
Suhu distorsi panas 0C 70
% 0.188 24 Jam
Penyerapan air (suhu Ruangan)
% 0.446 3 Hari
Kekuatan Fleksural Kg/mm2 9.4 Modulus Fleksural Kg/mm2 300
Daya Rentang Kg/mm2 5.5
Modulus rentang Kg/mm2 300
Elongasi % 1
commit to user
plastic thermosetting yang terbuat dari urea dan formaldehyde yang dipanaskan dalam suasana basa lembut seperti amoniak atau piridin. Resin ini memiliki sifat tensile strength dan hardness permukaan yang tinggi, dan absorsi air yang rendah.
Reaksi antara urea dan formaldehyde dengan katalis basa dapat menghasilkan mono-metilol urea sebagai monometer reaktan reaksi pembentukan polimer urea-formaldehide. Basa yang digunakan berupa barium hidroksida dan kalium hidroksida (http;//www.fpl.fs.fed.us/documents/pdf1996/conne96a.pdf).
5. Serat aren
Sifat fisik dan mekanik yang dimiliki serat aren yang akan digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.2 Sifat fisik dan mekanik yang dimiliki serat aren dan beberapa serat alam lainnya
commit to user 2.2.2 Proses pembuatan komposit
Proses pembuatan komposit sangat beraneka ragam dari yang paling sederhana sampai dengan yang komplek dengan sistem komputerisasi. Tiap proses memiliki kelebihannya masing-masing. Ada berbagai macam proses yang dapat digunakan untuk membuat komposit antara lain metode hand lay-up, metode spray-up, metode vacuum bagging (Gibson, 1994).
Proses hand lay-up merupakan proses laminasi serat secara manual, dimana merupakan metode pertama yang digunakan pada pembuatan komposit. Metode hand lay-up lebih ditekankan untuk pembuatan produk yang sederhana dan hanya menuntut satu sisi saja yang memiliki permukaan halus.
Gambar 2.7 Proses hand lay-up (Brandon, 2004)
Keuntungan hand lay up :
· Peralatan sedikit dan harga murah.
· Kemudahan dalam bentuk dan desain produk.
· Variasi ketebalan dan komposisi serat dapat diatur dengan mudah.
Fraksi serat yang tinggi dapat diperoleh dengan cara mengkombinasikan metode hand lay up dengan cetak tekan (press molding). Pada metode cetak tekan pengontrolan fraksi volume dapat dilakukan dengan menggunakan stopper (Rusmiyatno, 2007).
2.2.3 Fraksi volume dan berat komposit
Menurut Gibson (1994), penempatan serat harus mempertimbangkan geometri serat, arah, distribusi dan fraksi volume, agar dapar dihasilkan komposit berkekuatan tinggi. Untuk suatu lamina unidirectional, dengan serat kontinyu dengan jarak antar serat yang sama, dan direkatkan secara baik oleh matrik.
commit to user a. Fraksi volume komposit (V)
Fraksi volume komposit adalah perhitungan yang digunakan untuk menentukan volume serat dan matrik komposit tersebut.
% b. Fraksi berat komposit (wi)
Fraksi berat komposit adalah perbandingan antara berat material penyusun dengan berat komposit. Fraksi berat material penyusun dapat dihitung dengan :
Wc
wi = Wi ...(2.6)
Dimana :
wi = fraksi berat material penyusun Wi = berat material penyusun (gr) Wc = berat komposit (gr)
commit to user 2.2.4 Sifat thermal bahan polimer
Sifat khas dari bahan polimer salah satunya adalah dapat berubah oleh perubahan temperatur yang menyebabkan pergerakan molekul sehingga mengubah kumpulan molekul atau merubah struktur. Panas menyebabkan oksigen dan air bersama-sama memancing reaksi kimia pada molekul dan berakibat terjadinya depolimerisasi, oksidasi, hidrolisasi dan seterusnya, sehingga mempengaruhi sifat mekanik, listrik, dan kimia polimer (Surdia dan Saito, 2000).
Polimer merupakan jenis material plastik. Material plastik mempunyai daya hantar panas yang rendah, namun hal itu tergantung dari temperatur dan material serta strukturnya. Plastik dibagi menjadi dua berdasarkan sifat terhadap perubahan suhu, yaitu termoplastik dan termoset. Termoplastik mempunyai sifat meleleh pada suhu tertentu dan sifat dapat balik (reversibel) kepada sifat aslinya atau kembali mengeras bila didinginkan, sedangkan termoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel), sekali terjadi pengerasan maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang dan terurai (Syarief et al.,1989).
a. Plastik Thermoset
b. Plastik Thermoplast
Gambar 2.8 Sifat dan karakteristik Plastik Thermoset dan Thermoplast (Mujiarto, 2005).
a. Mulai proses b. Plastik mencair c. Plastik yang keras
tapi dapat dibentuk a. Mulai proses b. Plastik mencair c. Plastik tidak dapat
dibentuk lagi
commit to user
Bila suatu zat dipanaskan (suhunya dinaikkan) maka molekul-molekulnya akan bergetar lebih cepat dan amplitudo getaran akan bertambah besar, akibatnya jarak antara molekul benda menjadi lebih besar dan terjadilah pemuaian.
Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda akibat kenaikan suhu zat tersebut.
Pemuaian dapat terjadi pada zat padat, cair, dan gas. Besarnya pemuaian zat sangat tergantung ukuran benda semula, kenaikan suhu dan jenis zat.
(http://id.wikipedia.org/wiki/Pemuaian). Rumus yang digunakan untuk menghitung kenaikan dimensi suatu benda akibat panas adalah
dimana :
= panjang pada suhu t = panjang pada suhu awal = adalah koefisien muai panjang
= adalah besarnya perubahan suhu
Suhu to Suhu t
Gambar 2.9 Susunan molekul suatu zat sebelum dan sesudah mengalami perlakuan panas (http://www.crayonpedia.org/mw/Pemuaian) 2.2.5 Kajian teori pengujian impak
a. Mekanisme pengujian impak charpy
Pengujian impak bertujuan untuk mengukur berapa energi yang dapat diserap suatu material sampai material tersebut patah. Pengujian impak merupakan respon terhadap beban kejut atau (beban impak). Pada penelitian ini pengujian impak yang digunakan menggunakan impact charpy dengan mengacu pada standar ASTM D 5942 untuk pengujian flat-wise, unnotched.
Lt = LO + LO α ∆t
commit to user
Gambar 2.10 Mekanisme pengujian impact charpy komposit sandwich (http://sariyusriati wordpress.com)
Gambar 2.11 Penempatan spesimen pada alat uji impact charpy metode flat-wise, unnotched (ASTM D 5942-96)
b. Analisis perhitungan impak sandwich
Spesimen impak charpy berbentuk batang dengan penampang lintang bujur sangkar. Beban didapatkan dari tumbukan oleh palu pendulum yang dilepas dari posisi ketinggian h. Ketika dilepas, ujung pisau pada palu pendulum akan menabrak dan mematahkan spesimen pada titik konsentrasi tegangan. Pendulum akan melanjutkan ayunan untuk mencapai ketinggian maksimum h’ yang lebih rendah dari h. Posisi simpangan lengan pendulum terhadap garis vertikal sebelum
commit to user
dibenturkan adalah α dan posisi lengan pendulum terhadap garis vertikal setelah membentur spesimen adalah β serta panjang lengan ayunnya adalah R. Dengan mengetahui besarnya energi potensial yang diserap oleh material maka ketangguhan impak benda uji (Shackelford, 1992) :
E srp = m.g.R.(cosβ - cos β') ...(2.7) Dimana,
Esrp = energi serap (J)
m = massa pendulum (9,5 kg) g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2) R = panjang lengan (m) = 0,83 m
β' = sudut ayunan pendulum tanpa spesimen
β = sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen (˚) α = sudut pendulum sebelum diayunkan (˚)
Harga ketangguhan impak pada sandwich dapat dihitung dengan persamaan (ASTM D 5942-96) :
3
cU 10
b h x
a = W x ...(2.8)
Dimana:
acU = Harga impak Charpy tanpa takikan (kj/m2) b = Lebar spesimen (mm)
h = Tebal spesimen (mm) W = Energi yang diserap (J)
commit to user BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Material Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.2. Bahan Penelitian
Dalam penelitian ini digunakan bahan-bahan untuk membuat komposit sandwich antara lain seperti pada tabel dibawah ini :
Tabel 3.1 Bahan yang digunakan dalm penelitian
No. Bahan Jenis Sumber Keterangan
1. limbah ampas pati aren (serat aren)
Arenga Pinnata kawasan industri pati aren (kelompok UKM
7. Release blue band toko makanan memudahkan
pelepasan sandwich
commit to user
(a) Serat aren (b) Resin (c) katalis
(d) Serbuk gergaji (e) NaOH (f) Hardener Gambar 3.1 Bahan penyusun komposit sandwich
3.3. Alat Penelitian
Spesifikasi alat yang digunakan dalam penelitian dan pengambilan data antara lain adalah :
a. Perangkat cetakan
Ada dua jenis cetakan yang digunakan yaitu cetakan untuk membuat core dan cetakan untuk membuat sandwich
b. Dongkrak hidrolik
Dongkrak hidorlik digunakan untuk mengepres komposit pada cetakan, spesifikasi dongkrak hidrolik kapasitas 3 ton.
c. Timbangan digital
Timbangan digital digunakan untuk menimbang seberapa beratnya resin dan serat yang akan digunakan, sesuai dengan fraksi volumenya.
d. Kompresor
Kompresor digunakan untuk melakukan proses spray up saat pencampuran bahan pada proses pembuatan core.
commit to user e. Tabung homogenitas
Digunakan untuk mencampur bahan pembuat core yaitu serbuk gergaji kayu sengon laut dan perekat urea formaldehyde dengan metode spray up.
f. Oven elektrik
Oven elektrik digunakan sebagai alat untuk melakukan proses siklis termal g. Peralatan pendukung
Peralatan pendukung digunakan untuk membantu dalam proses pembuatan spesimen komposit sandwich, peralatan tersebut antara lain :
· Gerinda potong, untuk memotong spesimen.
· Box kecil dan sedang untuk menyimpan spesimen.
· Kunci pas, injeksi, gelas ukur, palu, malampet, dan lainnya.
(a) Cetakan core (b) Cetakan sandwich
(c) Dongkrak hidrolik (d) Rangka penopang cetakan
(e) Timbangan digital (f) Oven Elektrik
Gambar 3.2 Peralatan dalam pembuatan spesimen (komposit sandwich)
commit to user h. Alat uji impact charpy
Pengujian spesimen menggunakan alat uji impact charpy di Laboratorium Material Teknik Mesin.
Gambar 3.3 Alat uji impact charpy
3.4. Pelaksanaan Penelitian 3.4.1 Persiapan alat dan bahan
Alat-alat dan bahan yang akan digunakan dalam pembuatan komposit disiapkan seperti serat aren, serbuk gergaji kayu sengon laut, resin, katalis, larutan NaOH, urea fomaldehyde dan peralatan yang menunjang lainnya dalam pembuatan spesimen.
3.4.2 Pengolahan bahan dasar a. Pencucian serat aren
Mekanisme pembersihan serat aren yang ada di dalam limbah ampas pati dilakukan dengan menggunakan air bersih. Pembersihan serat aren tersebut, hasilnya berupa serat bersih yang selanjutnya serat ditiriskan (pengeringan alami) tanpa sinar matahari selama 3 hari hingga kering. Serat yang sudah kering dimasukkan ke dalam plastik dan disimpan di dalam ruangan.
b. Perlakuan Alkali
Proses perlakuan alkali pada serat yaitu dengan cara perendaman serat ke dalam larutan alkali (NaOH 5 %) selama 4 jam. Perbandingan volume serat dengan larutan alkali adalah 1 : 15 (Ray dkk, 2001). Pada perhitungan persentase komposisi (kadar) larutan dalam satuan fisika, jumlah solute (pelarut) dihitung dalam setiap 100 satuan larutan (Elida, 1996).
commit to user Perhitungan persentase kadar, berdasarkan beratnya : Persentase berat = Berat zat terlarut x 100%
Maka untuk membuat kadar NaOH 5% mempunyai arti dalam 100 gram (0,1 liter) larutan terdapat 5 gram NaOH.
c. Netralisasi Serat
Selanjutnya serat dinetralkan dari larutan NaOH dengan direndam di dalam aquades selama 3 hari dimana setiap 12 jam serat dibilas 3 x dan airnya selalu diganti secara periodik. Serat ditiriskan kembali hingga kering. Setelah kering serat tersebut sudah siap untuk diolah lebih lanjut.
d. Pengeringan Serbuk Gergaji
Bahan serbuk gergaji kayu sengon laut dari industri pengolahan kayu sengon laut di Boyolali kemudian dikeringkan dengan cara ditiriskan tanpa sinar matahari. Serbuk gergaji yang sudah kering kemudian disimpan di dalam plastik agar tidak mudah menyerap uap air.
3.4.3 Teknik pembuatan komposit sandwich a. Teknik pembuatan core
Proses manufaktur core dilakukan dengan mencampur serbuk gergaji (SG) dan urea formaldehyde (UF) dengan variasi fraksi berat SG: UF; 60 % : 40%, kedua komponen material tersebut dicampur dengan metode Spray Up, kemudian proses selanjutnya adalah pengepresan hingga ketebalan 10 mm.
100
commit to user
Gambar 3.4 Alur proses pembuatan core
b. Teknik manufaktur komposit sandwich
Proses pembuatan panel komposit sandwich dilakukan dengan menggabungkan core serbuk gergaji KSL dengan skin komposit bahan serat aren.
Proses penggabungan dilakukan dengan metode hand lay up dan press mold.
Proses ini dimulai dengan melakukan perhitungan jumlah serat dan matrik panel komposit sandwich dengan rasio perbandingan fraksi volume serat dan fraksi volume matrik sebesar 30% : 70%, dimana massa jenis serat aren 1,4 gr/cm3.
Core SGKSL hasil pengepresan yang sudah mengering dilakukan penyemprotan dengan resin pada permukaannya. Penyemprotan resin tersebut dimaksudkan agar resin nanti tidak masuk kedalam core pada waktu proses pencetakan.
Setelah melakukan perhitungan komposisi serat dan matrik yang diperlukan, langkah selanjutnya adalah mempersiapkan cetakan dengan cara melapisi seluruh permukaan cetakan yang akan bersentuhan dengan komposit menggunakan mika
Urea Formaldehide
commit to user
agar permukaan spesimen yang terbentuk menjadi halus dan rata. Pada permukaan mika diberi releaser untuk mempermudah dalam proses pengambilan komposit dari cetakan. Pada cetakan, ujung core diberi stopper, fungsi stopper sebagai pembatas panjang dan mengatur tebal skin pada komposit sandwich seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.7. Pembuatan panel komposit sandwich dilakukan dengan metode hand lay up dan press mold. Matrik resin dan hardener yang dipakai adalah unsaturated polyester (UP) Yukalak® 157 BQTN-EX dan MEKPO, produksi PT. Justus Kimia Raya.
Setelah core serbuk gergaji kayu sengon laut (SG-KSL), matrik, dan serat aren siap, proses pencetakan panel komposit sandwich dimulai dengan menuangkan sebagian matrik secara merata didalam cetakan kemudian dilanjutkan dengan peletakan serat aren sesuai dengan hasil perhitungan.
Penambahan matrik dilakukan ketika lapisan serat diletakkan hingga serat terbasahi seluruhnya, kemudian core diletakkan diatas serat aren dan dilumuri dengan matrik (resin). Diatas core tersebut diletakkan serat aren kemudian dibasahi kembali dengan resin secara merata. Setelah semua bahan masuk dalam cetakan kemudian dilakukan proses pengepresan dengan menggunakan dongkrak hidrolik. Waktu pengepresan berlangsung selama 7-8 jam sambil menunggu proses pengeringan diruang terbuka (curing) selesai. Spesimen awal dibuat dengan ukuran 240 mm x 100 mm x 14 mm kemudian spesimen dipotong sesuai dengan ukuran yang diinginkan. Secara garis besar alur pembuatan core komposit sandwich SG-KSL dapat dilihat pada gambar 3.6.
Gambar 3.6 Alur pencetakan komposit sandwich Serat aren ; Resin
commit to user
Gambar 3.7 Mekanisme pengepresan komposit sandwich
h1 h2
Lspan b Ltotal
Keterangan:
L total = Panjang spesimen komposit yaitu sebelas kali ketebalannya (11h)
L span = Panjang span yaitu enam kali ketebalan komposit (6h) b = Lebar sandwich (15 mm)
h1 = Tebal core (10 mm) h2 = Tebal sandwich (14 mm)
Gambar 3.8 Perencanaan dimensi spesimen komposit uji impak (ASTM D 5942) 3.4.4 Proses postcure spesimen
Sebelum dilakukan pengujian impak charpy, terlebih dahulu dilakukan proses postcure di dalam oven pada suhu 60°C selama 4 jam. Postcure dilakukan untuk menyempurnakan ikatan rantai polimer polyester
3.4.5 Variasi penelitian
Jumlah spesimen uji yang digunakan untuk besar varaiasi siklus thermal dan variasi jumlah siklus thermal ditunjukan pada tabel 3.2 dan tabel 3.3. Variasi yang dilakukan adalah melakukan siklus thermal masing-masing (50oC, 75oC, 100oC, 125oC) dan pengaruh variasi jumlah siklus thermal (25, 50, 75, 100, 125 kali).
commit to user
Tabel 3.2 Jumlah spesimen uji impak komposit sandwich yang digunakan pada variasi suhu
Variasi Suhu (ºC) Jumlah Spesimen
Suhu ruangan 5 buah
50 5 buah
75 5 buah
100 5 buah
125 5 buah
Tabel 3.3 Jumlah spesimen uji impak komposit sandwich yang digunakan pada variasi siklus
Variasi Jumlah Siklus (kali) Jumlah Spesimen
25 5 buah
50 5 buah
75 5 buah
100 5 buah
125 5 buah
3.4.6 Proses perlakuan siklus panas
Perlakuan siklus thermal dilakukan selama 35 menit untuk setiap satu siklusnya dengan rincian 5 menit untuk menaikkan suhu komposit dari suhu lingkungan sampai suhu yang diinginkan kemudian dilanjutkan 15 menit perlakuan panas dalam oven seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.9 a, setelah itu 15 menit untuk pendinginan (gambar 3.9 b).
a. Perlakuan panas dalam oven b. Pendinginan Gambar 3.9 Proses perlakuan siklus thermal
commit to user
Proses siklus thermal yang dilakukan pada komposit sandwich SG-KSL
Proses siklus thermal yang dilakukan pada komposit sandwich SG-KSL