Kesan rawatan gentian ke atas tenaga hentaman dan purata panjang gentian dalam komposit TPNR / Syed Yusainee Syed Yahya, Sahrim Ahmad and lbrahim Abdullah

(1)

GAS)iMG

Jurnal

U i T M C a w a n g a n Pahang

JILID5 BIL:2 JULAI-DIS1999 ISSN 0128-5599

RAWATAN GENTIAN KEATAS TENAGA HENTAMAN DAN PURATA PANJANG GENTIAN DALAM KOMPOSIT TPNR

SYED YUSAINEE SYED YAHYA SAHRIM AHMAD

IBRAHIM ABDULLAH

2. . BEBERAPAASPEKKECANTIKANMATEMATIK DAUD MOHAMAD

3. THE PERFOMANCE OF KEMPAS AND KERUING IN STRUCTURAL FINGER JOINTING

SUHAIMI MUHAMMAD

WAN MAHMOOD WAN ABDUL MAJID

4. TEORI KABUR : KE ARAH PENGEMBANGAN PARADIGMA ALTERNATIF YANG ISLAMI

DAUD MOHAMAD TAHIR AHMAD

5. APLIKASI SYARIAH DALAM PENTADBIRAN - ZULKARNAiN YUSUF 6. PENDIDIKAN DEWASA: SATU KAJIAN KES TERHADAP PROGRAM

PEMULIHAN Dl RUMAH PENGASIH MARINAH AWANG

SYED JAMAL ABDUL NASIR SYED MUHAMMAD

7. ORGANISASI DAN KOMUNIKASI MENURUT PERSPEKTIF ISLAM : SATU TINJAUAN AWAL - RASID MUHAMAD

(2)

GADING

Jurnal

UiTM Cawangan Pahang

PENAUNG

Dato' Ir. Dr. Haji Ahmad Zaidee Laidin

PENASIHAT Prof. Dr. Ishak Ab. Ghani

KETUA EDITOR

Mohd. Noor Ramlan

PENOLONG KETUA EDITOR

Zulkifley Mohamed

EDITOR

Nazre Ahmad @ Mohamad Roselah Osman Farah Haneem Abdul Jamal

Amiruldin Md. Sham

Syed Jamal Abdul Nasir Syed Mohamad

PENGURUS PENERBITAN

Azmi Salim

PEMBANTU PENERBITAN

Mohd. Narawi Hassan Kaharudin Osman

Pendapat yang dikemukakan oleh penulis-penulis dalam jurnal ini adalah pandangan mereka dan tidak mewakili pandangan sidang pengarang GADING

Gading adalah terbitan

Universiti Teknologi MARA Cawangan Pahang Lintasan Semarak

26400 Bandar Jengka Pahang Darul Makmur

(3)

KANDUNGAN

Perkara M/Surat

1. KESAN RAWATAN GENTIAN KE ATAS 1-10 TENAGA HENTAMAN DAN PURATA

-PANJANG GENTIAN DALAM KOMPOSIT TPNR

SYED YUSAINEE SYED YAHYA SAHRIM AHMAD

IBRAHIM ABDULLAH

2. BEBERAPA ASPEK KECANTIKAN 1 1 - 2 5 MATEMATIK

DAUD MOHAMAD

3. THE PERFORMANCE OF KEMPAS 26 - 38 AND KERUING IN STRUCTURAL

FINGER JOINTING SUHAIMI MUHAMMED

WAN MAHMOOD WAN ABDUL MAJID

4. TEORI KABUR: KE ARAH 39 - 47 PENGEMBANGAN PARADIGMA ALTERNATIF

YANG ISLAMI TAHIR AHMAD DAUD MOHAMAD

5. APLIKASI SYARIAH DALAM PENTADBIRAN 48 - 55 ZULKARNAIN YUSUF

6. PENDIDIKAN DEW ASA : SATU KAJIAN 56 - 77 KES TERHADAP PROGRAM PEMULIHAN

DI RUMAH PENGASIH MARINAH AWANG

SYED JAMAL ABDUL NASIR SYED MUHAMAD

7. ORGANISASI DAN KOMUNIKASI MENURUT 78 - 104 PERSPEKTIF ISLAM : SATU TINJAUAN AWAL

(4)

GADING JIL5 BIL: 2 JULAI-DIS 1999

KESAN RAWATAN GENTIAN KE ATAS

TENAGA HENTAMAN DAN PURATA

PANJANG GENTIAN DALAM KOMPOSIT

TPNR

*Syed Yusainee Syed Yahya **Sahrim Ahmad

**lbrahim Abdullah

* Universiti Teknologi MARA, Cawangan Pahang, 26400 Bandar Jengka, PAHANG. ** Jabatan Fizik, Universiti Kebangsaan Malaysia, 43600 Bangi, Selangor.

ABSTRAK

Kesan rawatan gentian kaca E ke atas sifat hentaman komposit berpenguat gentian kaca pendek telah dikaji. Rawatan gentian yang berbeza telah dijalankan dengan menggunakan HCI dan silana. Hasil menunjukkan rawatan silana memberikan nilai tenaga hentaman tertinggi diikuti dengan gentian tanpa rawatan dan rawatan HCI. Tenaga hentaman komposit didapati bergantung kepada purata panjang gentian dalam komposit.

PENDAHULUAN

Komposit berpenguat gentian kaca pendek mempunyai banyak kegunaan. Satu daripada ciri penting bahan komposit jenis ini ialah rintangan terhadap patahan. Ciri ini bukan sahaja bergantung kepada sifat matrik dan gentian secara berasingan tetapi juga kepada kekuatan antaramuka gentian dan matrik.

Lauke dan Pompe (1986) menyatakan mekanisma kegagalan yang berlaku dalam komposit berpenguat gentian adalah pemutusan ikatan antaramuka gentian/matrik, pemplastikan matrik, pemutusan gentian,

(5)

GADING JIL5 B1L: 2 JULAI-DIS 1999

pemutusan matrik dan diakhiri dengan penarikan keluar gentian dari matrik. Dalam sistem gentian rapuh-matrik rapuh ketahanan terhadap kegagalan komposit didominasikan oleh penarikan keluar gentian dari matrik. Berbeza dengan sistem gentian rapuh-matrik liat pula ianya didominasikan oleh sifat pemplastikan matrik. Shou dan Bernd (1997) menyatakan sumbangan matrik terhadap ketahanan kegagalan matrik adalah sangat kecil. Ini menunjukkan rawatan permukaan gentian dapat mengubahsuai ciri ikatan antaramuka gentian/matrik dan ini dijangka dapat memberi kesan kepada ketahanan terhadap pematahan komposit. Kertas ini membincangkan kesan rawatan gentian ke atas sifat hentaman komposit TPNR.

BAHAN-BAHAN

Dalam kajian ini bahan termoplastik getah asli (TPNR) disediakan dari getah asli (NR), polietilena berketumpatan rendah linear (LLDPE) dan getah asli (LNR) sebagai bahan penserasi. Pengisi yang digunakan adalah gentian kaca E dengan panjang asal 6 mm yang dibekalkan oleh Eurochem (M) Ltd. NR dibekalkan oleh Guthrie (M) Sdn Bhd jenis SMR-L. Bahan LLDPE dengan ketumpatan 0.926 gem"3 diperolehi dari Dowlex, Kanada. Cecair LNR

disediakan dengan kaedah pendegradasian fotooksidaan NR di Jabatan Kimia, UKM. Bahan asid yang digunakan adalah asid hidroklorik dengan kepekatan 1 M. Agen pengkupelan yang digunakan adalah Z 6020 (Aminoalkylmethoxysilane) yang dibekalkan oleh Dow Corning, Belgium.

PENYEDIAAN SAMPEL

Bahan TPNR disediakan dalam komposisi NR:LLDPE (30:70) menggunakan parameter pemprosesan optimum dengan 10% LNR sebagai bahan penserasi (Borhan,1997). Parameter pemprosesan yang digunakan adalah masa adunan selama 12 minit, kadar putaran rotor

(6)

GADING JIL 5 BIL: 2 JULAI - DIS 1999

pada 40 rpm dan suhu adunan 135 °C. Mesin pengadun yang digunakan adalah Plasticorder Brabender PL 2000 berkawalan komputer. Ketulan TPNR yang terhasil kemudian dihancurkan dengan menggunakan pengisar Refec Granjulator, Model PH 300 S.

Pencampuran gentian kaca ke dalam matrik TPNR dilakukan pada suhu adunan 135 °C, tempoh adunan selama 11 minit dan putaran rotor 11 rpm. Dalam proses ini butiran TPNR dimasukkan ke dalam kebuk pengadunan sementara gentian kaca dimasukkan pada minit ketiga. Setelah proses pencampuran selesai, adunan yang masih panas tadi dikeluarkan dan ditekan mengunakan penekan panas hidrolik jenis Carver Laboratory Press, model 2697. Tekanan sebesar 8 matrik tan dikenakan selama 1 hingga 2 minit. Semasa proses ini suhu penekan panas perlu dipastikan sama dengan suhu kebuk Brabender.

Ravtfatan asid ke atas gentian kaca dilakukan dengan menggunakan asid hidroklorik (HCI) dengan kepekatan 1 M. Sebelum dirawat dengan HCI, ianya dibasuh dengan aseton bagi menyingkirkan bendasing di permukaan gentian kaca tersebut. Gentian kaca ini direndam dalam larutan asid pada suhu 30 °C selama 5 jam. Sebelum direndam dengan asid, gentian kaca dibasuh dengan air suling dan dikeringkan pada suhu 80 °C dalam oven. Rawatan agen pengkupelan dijalankan dengan merendamkan gentian kaca ke dalam larutan silana 0.2 % selama 10 minit dan dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada suhu 100 °C untuk melengkapkan proses

pengeringan.

PENCIRIAN SAMPEL

Ujian hentaman

Ujian hentaman Izod dilakukan pada suhu bilik dengan menggunakan alat bandul Digital Universal Fractiscope (CEAST) 6546/000. Sampel ujian ini dipotong dari

(7)

kepingan setebal 3 mm dengan alat Hollow Die Punch mengikut piawai ASTM D 256-88. Takukan sedalam 1 mm dibuat dengan menggunakan alat pemotong Notsh Davenport pada bahagian tengah sebelah tepi sampel seperti ditunjukkan dalam rajah 1. Hasil ujian dinyatakan dalam bentuk tenaga kinetik yang mewakili hasiltambah tenaga canggaan, rekahan dan pematahan sampel.

12 mm

Rajah 1 : Bentuk sampel ujian hentaman

Penentuan panjang purata gentian

Pencirian panjang purata gentian kaca dilakukan dengan kaedah penyingkiran matrik seperti yang dicadangkan oleh Folkes (1978). Dalam teknik ini sampel dipotong dengan dimensi 1 cm x 1 cm dari kepingan setebal 1 mm. Sampel ini dimasukkan ke dalam bikar seramik dan dipanaskan dalam oven pada suhu 450 °C selama 4 jam untuk menyingkirkan matrik dengan kaedah pemeluapan. Panjang sampel gentian kaca yang tinggal dalam bikar dikira dari gambarfoto yang diambil menggunakan mikroskop Nikon model Optiphot yang mempunyai kemudahan fotografi. Sebanyak kira-kira 500 gentian diukur panjangnya dan kemudian diambil nilai purata dengan rumus yang dicadangkan oleh Hull (1981).

(8)

GADING JIL5 BIL: 2 JULAI-DIS 1999

I - S l i l

dengan Nj = bilangan gentian dengan panjang l\

Keputusan

RESOURCE CENTRE ACUITY OF COMMfttmON AHD Wto STUPES

UNIVERSITITEKNOLOGIMARA

40450 SHAH ALAM

Nilai tenaga hentaman komposit mengikut jenis-jenis rawatan gentian diberikan dalam rajah 2 di bawah.

Rajah 2 : Nilai tenaga hentaman komposit mengikut jenis rawatan gentian . a E C C5 WD c H Rawatan HC1 -4—Tanpa rawatan - Rawatan silana 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0

Pecahan isipadu gentian kaca (%)

Panjang purata gentian dalam komposit mengikut jenis rawatan diberikan dalam jadual 1.

(9)

Jadual 1 : Perbandingan nilai purata patahan gentian kaca 6 mm mengikut jenis rawatan

Pecahan 1 isipadu 1 gentian kaca (%) 2.00 4.09 6.33 8.74 14.10

Panjang purata gentian kaca (mm)

Tanpa rawatan 0.75 0.74 0.72 0.70 0.64 Rawatan HCI 0.69 0.68 0.66 0.65 0.63 Rawatan silana 0.78 0.77 0.74 0.72 0.70

PERBINCANGAN

Hasil ujikaji menunjukkan nilai tenaga hentaman komposit berpenguat gentian kaca semakin meningkat apabila muatan gentian kaca bertambah. Peningkatan tenaga hentaman ini adalah disebabkan oleh lebih banyak gentian yang boleh memberhentikan pergerakan retakan dan menyebabkan lebih banyak tenaga diserap bagi proses penyahikatan, keretakan matrik dan penarikan keluar gentian dari matrik (Ishak dan Berry, 1993).

(10)

Tenaga hentaman minima dalam matrik tanpa pengisi adalah disebabkan oleh sifat perantaraan antara fasa getah dan fasa plastik yang wujud sebagai sifat termoplastik. Urutan kadar peningkatan tenaga hentaman mengikut jenis rawatan gentian adalah seperti berikut;

Rawatan silana > tanpa rawatan > rawatan HCI.

Urutan ini sama dengan urutan peningkatan panjang purata gentian mengikut jenis rawatan. Ciri ini selaras dengan hasil yang telah diperolehi oleh Thomason dan Vlug (1997) untuk komposit Polipropilena berpenguat gentian kaca yang menunjukkan kaitan jelas dengan kesan panjang gentian akibat dari jenis rawatan. Peningkatan kekuatan antaramuka dalam komposit dengan menggunakan agen pengkupelan silana terhadap gentian pendek didapati meningkatkan nilai tenaga hentaman. Hasil ini berbeza dari komposit berpenguat gentian panjang yang menurun nilai tenaga hentamannya apabila interaksi gentian dan matrik meningkat (Cantwell ef.a/,1992; Davies, 1991).

Mohd Ishak et.al (1993) menyatakan semasa proses pengadunan dijalankan terdapat interaksi di antara gentian, geseran gentian dengan kebuk pemprosesan serta interaksi gentian dengan matrik likat. Kesemua proses-proses ini menyumbang kepada pematahan gentian dan menjadikan gentian kaca lebih pendek dari panjang asal.

Semasa ujian hentaman dijalankan, berlaku pelesapan tenaga apabila komposit berpenguat gentian patah di kawasan takukan. Terdapat kebarangkalian proses pemindahan daya hentaman secara ricihan mampu mencapai had kekuatan antaramuka gentian/matrik dan menyebabkan pemutusan antaramuka. Gentian ini seterusnya ditarik keluar dari matrik dan menyumbang kepada pelesapan tenaga (Lauke dan Pompe, 1986).

(11)

Hubungan di antara tenaga hentaman dengan panjang kritikal gentian diberi oleh model Cottrel (Cooper, 1970; Folkes, 1985; Thomason dan Vlug,1997). Model ini memberikan hubungan tenaga hentaman Uc kepada dua

bahagian bergantung samada panjang gentian L dalam komposit bersifat subkritikal atau superkritikal. Jika panjang kritikal Lc gentian diberikan sebagai

2x maka untuk L < Lc : Uc=/,_V fA

u,

m+ _D +

"Vf L ^f I 6D

Persamaan dalam keadaan subkritikal ini menunjukkan tenaga hentaman bergantung kepada 3 komponen iaitu keretakan matrik penyahikatan antaramuka gentian dan matrik serta penarikan keluar gentian dari matrik.

Untuk L>Lc:Uc=(1-Vf)Um+

_[V-

_L

_c)

_U

_f

L + "V T 2 Uf" f L2 ! c DL + "Vfl?w" C 6DL

dengan of = kekuatan gentian.

D = diameter gentian, x = kekuatan antaramuka. Vf = pecahan isipadu gentian.

L = panjang gentian.

Um = tenaga keretakan matrik.

Ud = tenaga keretakan antaramuka. Uf = tenaga keretakan gentian. if = geseran antaramuka semasa

penarikan keluar gentian.

(12)

Persamaan bagi keadaan superkritikal ini pula terdiri dari empat komponen iaitu keretakan matrik, keretakan gentian, penyahikatan gentian dan matrik serta penarikan keluar gentian dari matrik. Dengan menggunakan kedua-dua persamaan ini Thomason dan Vlug (1997) telah menunjukkan secara teori bahawa

U cc L2 apabila L < l_c.

U oc L "1 apabila L > Lc

Maksima apabila L = Lc

Hasil ujikaji menunjukkan nilai U meningkat apabila interaksi gentian matrik meningkat dengan merujuk kepada jenis rawatan dan selaras secara kualitatif dengan model Cottrell. Ini kerana rawatan agen pengkupelan dapat mengecilkan Lc dan menghampiri nilai panjang

gentian dalam komposit.

KESIMPULAN

Nilai tenaga hentaman didapati meningkat dengan pertambahan muatan gentian kaca. Rawatan ke atas gentian menggunakan agen pengkupelan silana didapati memberikan kadar peningkatan tenaga hentaman komposit yang paling tinggi diikuti dengan gentian tanpa rawatan dan gentian dirawat asid. Rawatan silana didapati meningkatkan ikatan antaramuka dan memberikan purata panjang gentian yang lebih tinggi. Faktor panjang gentian didapati memainkan peranan dalam memberikan tenaga hentaman.

(13)

RUJUKAN

Chandler H.D dan Jones R.L. (1984). Strength Loss in E-glass fibres Treated in Strong Solutions of Mineral Acids.

Journal of Material Science. 19: 3849-3854.

Davies. P. (1991). Structure and Properties of a Stampable Thermoplastic Composite. Journal of

Thermoplastic Composite Material. 4 : 285-298.

Ishak Z.A.M dan Berry J.P. (1993). Impact Properties of Short Carbon Fiber Reinforced Nylon 6.6. Polymer

Engineering & Science. 33 : 1483-1488.

Lauke. B dan Pompe.W. (1986). Fracture Toughness of Short Fibre Reinforced Thermoplastic Composites

Science and Technology. 26: 37-57.

Shou Y.F dan Bernd L. (1997). The fibre pull-out energy of misaligned short fibre composites. Journal of material

Science :32 : 1985-1993.

Thomason J.L dan Vlug M.A. (1997). Influence of the Fibre Length and Concentration on the Properties of Glass Fibre-Reinforced Polypropylene: 4. Impact Properties.

Composite Part A. 28: 277-288.