TINJAUAN PUSTAKA
2.1.2 Resin Poliester Tak Jenuh
Poliester berasal dari reaksi kimia asam dibasa bereaksi secara kondensasi dengan alkohol dihidrat. Karena asam tak jenuh digunakan dengan berbagai cara sebagai bagian dari asam dibasa, yang menyebabkan terdapat nya ikatan tak jenuh dalam rantai utama dari polimer yang dihasilkan, maka disebut polyester tak januh. Kemudian, monomer vinil dicampur, yang bereaksi dengan gugus tak jenuh pada pencetakan untuk mengeset. Sifat dari polyester sendiri adalah kaku dan rapuh. Mengenai sifat termalnya, karena banyak mengandung monomer stiren, maka suhu deformasi termal lebih rendah dari pada resin termoset lainnya dan ketahanan panas jangka panjangnya kira-kira 110-140°C. Ketahanan dingin adalah baik secara relatif. Sifat listriknya lebih baik diantara resin termoset, tetapi diperlukan penghilangan lembaban yang cukup pada saat pencampuran dengan gelas [11].
Poliester resin tak jenuh merupakan material polimer kondensat yang dibentuk berdasarkan reaksi antara kelompok polyol, yang merupakan organik gabungan dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic yang mengandung ikatan ganda. Tipikal jenis polyol yang digunakan adalah glycol, seperti ethylene glycol. Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah asam phthalic dan asam maleic.
Poliester resin tak jenuh adalah jenis polimer termoset yang memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Matriks jenis ini memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukannya. Struktur material yang dihasilkan berbentuk crosslink dengan keunggulan pada daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik dan impak. Hal ini disebabkan molekul yang dimiliki material
ini ialah dalam bentuk rantai molekul raksasa atom-atom karbon yang saling berhubungan satu dengan lainnya. Dengan demikian struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan [12].
Poliester tak jenuh merupakan resin sintetik yang tersusun dari rantai lurus, yang dihasilkan dari reaksi glikol dengan asam difungsional seperti asam maleat, asam adipat, dan lain – lain. Penggunaan umum dari poliester tak jenuh ini adalah untuk impregnasi fiberglass yang selanjutnya dicetak menjadi bentuk yang diinginkan dengan proses ikatan silang menjadi produk plastik yang bersifat lebih ringan dari pada aluminium, atau dapat lebih kuat dari baja [2]. Gambar 2.3 menunjukkan sintesa poliester tak jenuh dari etilen glikol dan asam maleat.
Gambar 2.3 Sintesa poliester tak jenuh dari etilen glikol dan asam maleat
Pada polimerisasi, poliester akan mengalami beberapa fase yang berbeda sebelum mengalami perubahan menjadi keras, tebal dan padat. Resin dengan kekentalan cairan yang rendah atau sedang akan dapat larut dalam monomer. Untuk mencegah perubahan resin dari bentuk cair kebentuk agar-agar yang terlalu cepat, maka perlu dicampurkan suatu inhibitor yaitu bahan yang digunakan untuk memperlambat aktivitas kimia serta dapat memperpanjang waktu penyimpanan resin atau mengurangi kecepatan pembebasan panas yang timbul selama polimerisasi. Sedangkan bahan yang bertindak sebaliknya disebut katalisator [2].
Untuk mendapatkan hasil yang lebih kompetitif, variabel matriks poliester dan pengisinya harus divariasikan dengan rentang homogenitas yang paling baik dan yang paling buruk.
2.1.3 Katalis
Katalis ini digunakan untuk membantu proses pengeringan resin dan serat dalam komposit. Waktu yang dibutuhkan resin untuk berubah menjadi plastik tergantung pada jumlah katalis yang dicampurkan. Dalam penelitian ini
menggunakan katalis Methyl Ethyl Keton Peroxide (MEKP) yang berbentuk cair dan berwarna bening. Semakin banyak katalis yang ditambahkan maka makin cepat pula proses curingnya, tetapi apabila pemberian katalis berlebihan maka akan menghasilkan material yang getas ataupun resin bisa terbakar. Bila terjadi reaksi akan timbul panas antara 600-900
Pemberian katalis untuk matriks poliester hanya untuk proses curing dan dibutuhkan dalam jumlah yang sangat sedikit karena poliester memiliki sifat mengeras pada suhu kamar. Sebab pemberian katalis pada matriks akan menghasilkan panas yang berfungsi pada saat pematangan. Gambar 2.4 menunjukkan reaksi curing poliester tak jenuh.
C. Panas ini cukup untuk mereaksikan resin sehingga diperoleh kekuatan dan bentuk plastik yang maksimal sesuai dengan bentuk cetakan yang diinginkan [13].
2-amino-benzena 1,3- bis (metoksi benzena)
Gambar 2.4 Reaksi Curing Poliester Tak Jenuh [14] Poliester tidak jenuh
Stirena
Metil Etil Keton Peroksida Curing
2.1.4 Komposit
Komposit merupakan perpaduan dari dua atau lebih material yang memiliki fasa yang berbeda menjadi suatu material baru yang memiliki properties yang lebih baik dari keduanya. Komposit berguna meningkatkan sifat mekanik dari setiap material yang dipadukan [15]. Adapun kelebihan-kelebihan komposit adalah sebagai berikut [16] :
1. Kekuatannya dapat diatur (tailorability). 2. Tahanan lelah yang baik (fatigue resistance). 3. Tahan korosi.
4. Memiliki kekuatan jenis (rasio kekuatan terhadap berat jenis) yang tinggi. Komposit polimer mengandung tiga komponen penting yaitu fasa matriks, fasa tersebar (serat/partikel), dan antar muka. Serat merupakan material yang (umumnya) jauh lebih kuat dari matriks dan berfungsi memberikan kekuatan tarik. Sedangkan matriks berfungsi untuk melindungi serat dari efek lingkungan dan kerusakan akibat benturan [16].
2.1.4.1 Fasa Matriks
Fasa matriks adalah fasa kontinu yang terdapat dalam suatu komposit di mana fasa penguat tersebar di dalamnya. Fasa matriks berfungsi sebagai pelekat untuk pengisi terbenam di dalamnya. Fasa matriks biasanya menggunakan bahan termoplastik seperti polipropilena, polistirena dan sebagainya serta dapat juga dari bahan polimer lain seperti termoset karet atau bahan elastomer (TPE) [7].
Pemilihan suatu bahan sebagai fasa matriks bergantung pada faktor-faktor berikut [7].
• Keserasian dengan fasa penguat atau fasa tersebar karena ia akan menentukan interaksi antar muka fasa matriks – fasa penguat (pengisi).
• Sifat akhir komposit yang dihasilkan
• Keperluan penggunaan seperti rentang suhu penggunaan • Bentuk komponen yang dihasilkan
• Kemudahan fabrikasi atau pemrosesan • Biaya pengolahan.
Penggunaan bahan polimer sebagai fasa matriks karena beberapa alasan yaitu sebagai berikut [7].
• Polimer lebih mudah diproses dan mempunyai massa jenis yang relatif rendah.
• Polimer mempunyai sifat mekanik dan dielektrik yang baik.
• Polimer mempunyai suhu pemrosesan yang relatif rendah dibandingkan bahan logam.
Secara umum fungsi fasa matriks dalam komposit adalah sebagai berikut [7]. • Mampu memindahkan gaya yang dikenakan kepada fasa tersebar (pengisi)
dan juga mendistribusikan beban yang dikenakan sesama fasa tersebar yang berdekatan.
• Menjaga fasa tersebar dari kerusakan seperti panas dan lembab.
• Sebagai pengikat fasa tersebar dalam menghasilkan antar muka fasa matriks dan fasa tersebar kuat.
2.1.4.2 Fasa Tersebar
Fasa tersebar merupakan bahan dalam bentuk partikel, serat, atau kepingan yang ditambahkan untuk meningkatkan sifat mekanik dan fisik bahan komposit seperti kekuatan, kekakuan, dan keliatan. Beberapa bahan pengisi/penguat yang sering digunakan adalah serat kaca, serat karbon, serat Kevlar, serat kayu, dan serat tandan kelapa sawit [17].
2.1.4.3 Antar muka (Matriks Tersebar)
Lazimnya untuk semua bahan komposit akan terdapat dua fasa berlainan yang dipisahkan oleh suatu kawasan yang dinamakan antar muka. Daya sentuhan dan daya kohesif pada bagian antar muka amat penting karena antar muka pengisi matriks ialah bagian yang memindahkan beban dari fasa matriks kepada fasa penguat atau fasa tersebar [17].
Secara umum resin adalah bahan yang akan diperkuat dengan serat. Resin bersifat cair dengan viskositas yang rendah, yang akan mengeras setelah terjadinya proses polymerisasi. Resin berfungsi sebagi pengikat (bounding) antara serat yang satu dengan yang lainnya sehingga menghasilkan ikatan yang kuat
terbentuk material komposit yang padu, yaitu material yang memiliki kekuatan pengikat (bound strength) yang tinggi [18].
Adapun resin yang umum dipakai adalah termoseting. Termoseting merupakan material tidak bisa menjadi lunak kembali bila dilakukan pemanasan ulang walaupun diatas temperatur pembentuknya. Bila panas terus diberikan material akan terurai menjadi karbon (hangus), dengan kata lain material tidak dapat kembali ke bentuk semula.
Adapun jenis – jenis dari termoseting yaitu sebagai berikut [19] : a).Phenolik
Mempunyai sifat sangat keras, rigit dengan modulus elastisitas yang baik dibanding dengan resin lainnya karena sifatnya yang keras, kuat, mudah dibentuk, mudah diberi warna dan tidak transparan.
b).Epoxy
mempunyai sifat ulet,elastis, tidak bereaksi dengan sebagian besar bahan kimia dan mempunyai dimensi yang lebih stabil. Dilihat dari struktur kimianya epoxy sebenarnya adalah poliester, berbeda dengan polimer lain karena molekulnya lebih pendek. Bila diberi bahan penguat komposit epoxy mempunyai kekuatan yang lebih baik dibanding resin yang lain
c).Poliester
Dalam kebanyaan hal resin poliester tak jenuh ini disebut poliester saja.Karena berupa resin cair dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhukamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoseting yang lainnya, maka tak perlu diberi tekanan untuk pencetakan.
2.1.5 Termoset
Termoseting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap panas. Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga tidak dapat dibentuk ulang kembali. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk cetak pertama kali (pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka tidak dapat disambung atau diperbaiki lagi [20].
Polimer termoseting memiliki ikatan – ikatan silang yang mudah dibentuk pada waktu dipanaskan. Hal ini membuat polimer menjadi kaku dan keras. Semakin banyak ikatan silang pada polimer ini, maka semakin kaku dan mudah patah. Bila polimer ini dipanaskan untuk kedua kalinya, maka akan menyebabkan rusak atau lepasnya ikatan silang antar rantai polimer [20]. Gambar 2.5 menunjukkan bentuk struktur ikatan silang sebagai berikut.
Gambar 2.5 Bentuk Struktur Ikatan Silang
Sebelumnya telah dilakukan penelitian menggunakan termoset sebagai matriks antara lain [21] melakukan studi eksperimental tentang sifat fisik dan mekanik komposit semen particleboard dari campuran serbuk gergaji kayu pinus (Pinus caribaea M.)-sabut kelapa (Cocos nucifera L.) dengan aditif CaCl2. Dari hasil yang diperoleh didapat bahwa penyerapan air terendah terjadi pada papan yang terbuat dari 100% serbuk gergaji pinus tanpa sabut dalam rasio pencampuran semen : lignocellulosic pada 2:1, secara umum semakin banyak sabut kelapa yang ditambahkan dalam komposit maka penyerapan air oleh komposit semakin meningkat. Hasil juga menunjukkan bahwa thickness swelling meningkat seiring peningkatan jumlah komponen sabut pada rasio campuran material lignocellulosic dan lebih tinggi dengan mengurangi komponen semen. Nilai Modulus of Rupture (MOR) dan Modulus of Elasticity (MOE) menurun seiring penurunan komponen semen dalam rasio campuran. Hasil juga menunjukkan bahwa papan dengan kandungan semen yang lebih tinggi memiliki nilai densitas atau kerapatan yang lebih tinggi. Sifat kekuatan juga dipengaruhi oleh kerapatan papan, papan dengan kepadatan lebih tinggi memiliki sifat-sifat kekuatan yang lebih tinggi (MOR dan MOE). Sifat polimer termoseting sebagai berikut [20].
Keras dan kaku (tidak fleksibel) Jika dipanaskan akan mengeras.
Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang). Tidak dapat larut dalam pelarut apapun.
Jika dipanaskan tidak akan meleleh. Tahan terhadap asam basa.
Mempunyai ikatan silang antarrantai molekul
2.2 KARAKTERISTIK / SIFAT – SIFAT BAHAN BAKU DAN PRODUK