BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Komposit
Beberapa faktor kunci yang berpengaruh terhadap kualitas papan komposit antara jenis kayu, bentuk partikel, kerapatan papan, profil kerapatan papan, jenis dan kadar serta distribusi perekat, kondisi pengempaan (suhu, tekanan, dan waktu), kadar air adonan, kontruksi papan, particle alignment, dan kadar air partikel (Maloney 1993).
Dalam proses pembuatan papan komposit, semakin tinggi suhu kempa yang digunakan, maka pengembangan tebal dan daya serap air semakin rendah, keteguhan lentur dan kekuatan tarik sejajar permukaan semakin tinggi. Semakin tinggi kadar perekat yang digunakan maka kualitas papan komposit yang dihasilkan semakin baik. Namun karena pertimbangan biaya produksi, biasanya kadar perekat yang digunakan pada industri papan komposit tidak lebih dari 12% .
2.2 Material Komposit
Secara umum material komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih, dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lain baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut.
Pada dasarnya material komposit terdiri dari dua buah penyusun yaitu penguat (reinforcement) dan matriks sebagai pengikat. Sesuai dengan defenisinya, maka bahan material komposit terdiri dari unsur-unsur penyusun, berupa unsur organik, anorganik ataupun metalik dalam bentuk serat, serpikan, partikel dan lapisan.
Jika ditinjau dari unsur pokok penyusun suatu bahan komposit, maka komposit dapat dibedakan atas beberapa bagian, antara lain :
1. Komposit Serat
Komposit serat, yaitu komposit yang terdiri dari serat dan matriks (bahan dasar) yang diproduksi secara fabrikasi, misalnya serat ditambahkan resin sebagai bahan perekat. Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau lapisan yang menggunakan penguat berupa fiber/serat. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, armid fibers (poly aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak (Chopped Strand Mat) maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.
2. Komposit Lapis (laminated composite)
Komposit laminat, merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karaktristik sifat sendiri. Komposit yang terdiri dari lapisan serat dan matriks, yaitu lapisan yang diperkuat oleh resin sebagai contoh plywood, laminated glass yang sering digunakan bahan bangunan dan kelengkapannya. Pada umunya manipulasi makroskopis yang dilakukan yang tahan terhadap korosi, kuat dan tahan terhadap temperatur.
3. Komposit Serpihan
Serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya. Suatu komposit serpihan terdiri atas serpih-serpih yang saling menahan dengan mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam matriks. Sifat-sifat khusus yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas penampang lintang tertentu. Pada umumnya serpih-serpih saling tumpang tindih pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang dapat mengurangi kerusakan mekanis karena penetrasi atau perembesan.
4. Komposit Partikel
Komposit partikel, komposit yang terdiri dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu, pasir) yang diperkuat semen yang kita jumpai sebagai beton, senyawa komplek ke dalam senyawa kompleks. Komposit partikel merupakan
produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel-partikel dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama-sama dengan satu atau lebih unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain-lain.
Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik.
Manfaat utama dari penggunaan komposit adalah mendapatkan kombinasi sifat kekuatan serta kekakuan tinggi, berat jenis yang ringan, biaya produksi murah dan tahan korosi. Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan dan kekuatan yang lebih tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah.Dengan memilih kombinasi material matriks dan serat yang tepat, kita dapat membuat suatu material komposit dengan sifat yang sama dengan kebutuhan sifat untuk suatu struktur dan tujuan tertentu pula. Aplikasi serta pemakaian komposit yang diperkuat dengan serat secara luas dipakai pada industri-industri dan perabot rumah tangga. Hal ini menunjukkan perkembangan yang pesat dari material komposit karena memiliki sifat yang unggul yakni sebagai isolator yang ketahanannya baik terhadap air dan zat kimia, sehingga bahan komposit tidak dapat berkarat.
2.3 Klasifikasi Bahan Komposit
Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Bahan komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi komposit sering digunakan antara lain seperti : Klasifikasi menurut kombinasi material utama, seperti metal-organic atau metal anorganic.
1. Klasifikasi menurut karakteristik bulk-form, seperti sistem matrik atau laminate.
2. Klasifikasi menurut distribusi unsur pokok, seperti continous dan disconti nous.
3. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural (Schwart, M.M 1984).
dengan matrik.
2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik. 3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik. 4. Filled composites adalah gabungan matrik continous
skeletal dengan matrik yang kedua.
5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina
Secara umum bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan komposit partikel terdiri dari partikel-partikel yang di ikat oleh matrik. Bahan komposit partikel pada umumnya lebih lemah dibanding dengan bahan komposit serat, namun memiliki keunggulan seperti ketahan terhadap aus, tidak mudah retak, dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik. Bahan komposit serat terdiri dari serat-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). Penggunaan bahan komposit serat sangat efisien dalam menerima beban dan gaya. Karena itu bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat (Hadi, B.K.2000).
2.4 Komposit serat
Komposit serat adalah komposit yang terdiri dari fiber didalam matriks. Secara alami serat yang panjang mempunyai kekuatan yang lebih dibanding serat yang berbentuk curah (bulk). Serat panjang mempunyai struktur yang lebih sempurna karena struktur kristal tersusun sepanjang sumbu serat dan cacat internal pada serat lebih sedikit dari pada material dalam bentuk curah. Bahan pangikat atau penyatu serat dalam material komposit disebut matriks. Matriks secara ideal seharusnya berfungsi sebagai penyelubung serat dari kerusakan antar serat berupa abrasi, pelin-dung terhadap lingkungan (serangan zat kimia, kelembaban), pendukung dan mengin-filtrasi serat, transfer beban antar serat, dan perekat serta
tetap stabil secara fisika dan kimia setelah proses manufaktur. Matriks dapat berbentuk polimer, logam, karbon, maupun keramik. Beberapa faktor yang mempengaruhi Fiber-Matriks komposit antara lain:
1. Jenis serat, serat digunakan untuk dapat memperbaiki sifat dan struktur matik, mampu menjadi bahan penguat matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi.
2. Orientasi serat, menentukan kekuatan mekanik komposit yangmempengaruhi kinerja komposit tersebut.
3. Panjang serat, sangat berpengaruh terhadap kekuatan dimana serat panjang lebih kuat dibandingkan serat pendek.
4. Bentuk serat, pada umumnya semakin kecil diameter serat akan menghasilkan kekuatan komposit yang semakin tinggi.
5. Jenis matrik, matrik berfungsi sebagai pengikat serat menjadi sebuah unit struktur, melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik. 6. Ikatan serat-matrik, keberadaan void dalam komposit akan mengurangi
kekuatan komposit yang disebabkan ikatan interfacial antara matrik dan serat yang kurang besar.
7. Katalis / pengeras, digunakan untuk membantu proses pengeringan resin dan serat dalam komposit. (Setyawan, 2012).
2.4.1 Tipe Komposit Serat
Untuk memperoleh komposit yang kuat harus dapat memempatkan serat dengan benar. Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit, yaitu :
1. Continuous Fiber Composite
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan. Tipe ini mempunyai kelemahan pada pemisahan antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriknya.Tipe komposit serat ada 2
yaitu:
a. Komposit serat pendek (short fiber composite)
Adapun pengertian dari serat pendek adalah serat dengan perbandingan antara panjang dan diameternya < 100 mm. Komposit yang diperkuat dengan serat pendek umumnya sebagai matriknya adalah resin termoset yang amorf atau semikristalin. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat dibagi menjadi dua bagian, :
1. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek yang mengandung orientasi secara acak (inplane random orientation). Secara acak biasanya derajat orientasi dapat terjadi dari suatu bagian ke bagian yang lain. Akibat langsung dari distribusi acak serat ini adalah nilai fraksi volume lebih rendah dalam material yang menyebabkan bagian resin lebih besar. Fraksi berat yang lebih rendah berhubungan dengan ketidakefisienan balutan dan batasan-batasan dalam proses pencetakan.
2. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek yang terorientasi atau sejajar antara satu dengan yang lain. Tujuan pemakaian serat pendek adalah memungkinkan pengolahan yang lebih mudah, lebih cepat, produksi yang lebih murah, dan lebih beraneka ragam (Emma,1992).
b. Komposit serat panjang (long fiber composite)
Keistimewaan komposit serat panjang adalah akan lebih mudah untuk diorientasikan, jika dibandingkan dengan serat pendek. Walaupun demikian serat pendek memiliki rancangan yang lebih banyak. Secara teoritis, serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan dari suatu titik pemakaiannya. Pada prakteknya hal ini tidak mungkin terjadi, karena variabel pembuatan komposit serat panjang tidak mungkin memperoleh kekuatan tarik melampaui panjang nya.
Perbedaan serat panjang dan serat pendek yaitu serat pendek dibebani secara tidak langsung, atau kelemahan matriks akan menentukan sifat dari produk komposit tersebut yakni jauh lebih kecil dibandingkan dengan besaran yang
terdapat pada serat panjang. Bentuk serat panjang memiliki kemampuan yang tinggi, disamping itu kita tidak perlu memotong-motong serat.
Fungsi penggunaan serat sebagai penguat secara umum adalah sebagai bahan yang dimaksudkan untuk memperkuat komposit, disamping itu penggunakan serat juga untuk mengurangi penggunaan resin, sehingga akan diperoleh suatu bahan komposit yang lebih kuat, kokoh, dan tangguh jika dibandingkan produk bahan komposit yang tidak menggunakan serat penguat (Emma,1992).
2. Woven Fiber Composite (bi-directional)
Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan akan melemah.
3. Discontinuous Fiber Composite
Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek. Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 (Gibson, Ronald F. 1994) :
a) Aligned discontinuous fiber (serat pendek dengan tipe searah)
b) Off-axis aligned discontinuous fiber (serat pendek dengan tipe silang) c) Randomly oriented discontinuous fiber (serat pendek dengan tipe acak)
4. Hybrid Fiber Composite
Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat menganti kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.pada gambar 2.1 dibawah ini dapat kita lihat beberapa tipe serat pada komposit yang disebutkan diatas.
(a) (b) (c) (d)
Gambar 2.1 Tipe komposit serat
(a) Continous Fiber Composite (b)Woven fiber composite (c) Chopped Fiber
Composite (d) Hybrid Composite
2.5 Serat sebagai Penguat
Secara umum dapat dikatakan bahwa fungsi serat adalah sebagai penguat bahan untuk memperkuat komposit sehingga sifat mekaniknya lebih kaku, tangguh dan lebih kokoh dibandingkan dengan tanpa serat penguat, selain itu serat juga menghemat penggunaan resin.
Dalam penggabungan antara serat dan resin, serat akan berfungsi sebagai penguat (reinforcement) yang biasanya mempunyai kekuatan dan kekakuan tinggi, sedangkan resin berfungsi sebagai perekat atau matrik untuk menjaga posisi serat, mentransmisikan gaya geser dan juga berfungsi sebagai pelapis serat. Matriks biasanya mempunyai kekuatan relatif rendah tetapi ulet, karena itu serat secara dominan akan menentukan kekuatan dan kekakuan komposit.
Sifat mekanik komposit sangat dipengaruhi oleh orientasi seratnya, komposit bisa bersifat quasi-isotropic ketika digunakan serat pendek yang diorientasikan secara acak, anisotropic ketika digunakan serat panjang yang diorientasikan pada beberapa arah, atau orthotropic ketika digunakan serat panjang yang diorientasikan terutama pada arah yang saling tegak lurus.Kekuatan komposit sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti jenis, geometri, arah, distribusi, dan kandungan serat (Jamasri, 2008).
Beberapa syarat dari serat untuk dapat memperkuat matriks antara lain: 1. Mempunyai modulus elastisitas yang tinggi
3. Perbedaan kekuatan diameter serat harus relatif sama
4. Mampu menerima perubahan gayadari matriks dan mampu menerima gaya yang bekerja padanya.
2.6 Serat Alam
Serat secara umum terdiri dari dua jenis, yaitu serat alam dan serat sintetis.Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh dari alam.Biasanya berupa serat yang dapat langsung diperoleh dari tumbuh-tumbuhan dan binatang. Serat yang banyak digunakan oleh manusia diantaranya adalah kapas, wol, sutera, pelepah pisang, sabut kelapa, ijuk, bambu, nanas dan kenaf atau goni. Salah satu serat adalah serat rami. Serat alam memiliki kelemahan yaitu ukuran serat yang tidak seragam, kekuatan serat sangat dipengaruhi oleh usia.
Serat sintetis adalah serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik dengan komposisi kimia tertentu. Serat sintetis mempunyai beberapa kelebihan yaitu sifat dan ukurannya yang relatif seragam, kekuatan serat dapat diupayakan sama sepanjang serat. Serat sintetis yang telah banyak digunakan antara lain serat gelas, serat karbon, kevlar, nylon, dan lain-lain.
Perbedaan antara serat alami dan serat sintetis yang digunakan pada pembuatan komposit dapat dilihat pada tabel perbandingan berikut :
Tabel 2.1 Perbandingan antara Serat Alami dan Serat Sintetis
Parameter Serat alam Serat sintesis
Massa jenis Rendah 2x serat alami
Biaya Rendah Lebih tinggi dari serat alam
Terbarukan Ya Tidak
Kemampuan didaur ulang Ya Tidak
Konsumsi energy Rendah Tinggi
Distribusi luas Luas Luas
Menetralkan CO2 Ya Tidak
Menyebabkan abrasi Tidak Ya
Resiko kesehatan Tidak Ya
Limbah Biodegradable Tidak Biodegradable
2.7 Rami dan serat rami a. Taksonomi
Menurut van Steenis (1975), rami (B. nivea (L.) Gaudich) diklasifikasikan sebagai berikut:
Divisio : Spermathophyta Sub Divisio : Angiospermae Classis : Dicotyledoneaea
Ordo : Urticales
Familia : Urticaceae
Genus : Boehmeria
Spesies : Boehmeria nivea (L.)Gaudich
Tanaman rami (B. nivea (L.) Gaudich) di Jawa Barat dikenal dengan nama haramay, sedangkan di Minangkabau dikenal dengan romin. Menurut Ochse rami merupakan salah satu tanaman serat-seratan yang paling dulu dikenal manusia. Rami merupakan tanaman yang penting di Asia. Matthews menyebutkan bahwa tanaman rami termasuk famili Urticaceae yang diklasifikasi oleh Linnaeus tahun 1737 dalam Species Plantarum dengan nama Urtica nivea, tetapi beberapa tahun kemudian Gaudichaud Beaupré memberi nama Boehmeria. Spesies rami yang terdapat di Indonesia ada dua, yaitu B. nivea yang permukaan daunnya berwarna perak, dikenal dengan nama china grass, dan B. tenacissima dengan permukaan bawah daunnya berwarna hijau dan lebih sempit, seperti dapat dilihat pada gambar 2.1 dikenal dengan nama rhea.
Sumber: omahtenunku.blogspot.com
Gambar 2.3. Boehmeria nivea (L.) Gaudich.
b. Serat Rami
Serat rami merupakan serat yang kuat dan tahan lama, oleh karena itu, serat rami menempati urutan nilai teratas di antara serat-serat alam nabati yang ada. Serat ini tahan terhadap serangan bakteri dan kekuatannya meningkat ketika dibasahi, serta mampu menyerap air lebih tinggi jika dibandingkan dengan serat kapas serat rami memiliki panjang 39-150 mm dan mempunyai diameter 25- Sifat mekanik serat rami dapat kita lihat pada tabel 2.2 dibawah ini.
Tabel 2.2 Referensi Sifat mekanik Serat Rami No Sifat mekanik Mueller &
Krobjilowski Andre 2006 Marsyahyo 2005 1 Densitas (g/cm3 ) 1.5-1.6 1,5 1.3–1.7 2 Diameter (10-6) 40-80 30-50 25–40 3 Panjang (mm) 60-260 150 200–250 4 Kuat Tarik(MPa) 400-1050 500-730 786–1586 5 Reganganan (%) 3.6-3.8 2 1.2–2.1 6 Modulus elastisitas (GPa) 61.5 29-44 64–112
Rami Boehmeria nivea adalah salah satu tanaman yang memiliki kandungan serat yang tinggi dan memiliki karakteristik mirip kapas. Bahkan,
rami ternyata terbukti lebih mudah dibudidayakan dibandingkan tanaman kapas, dengan warna yang lebih mengkilat seperti dapat kita lihat pada gambar 2.4 dibawah ini :
Sumber.www.jualbijibijian.com
Gambar 2.4 Serat Rami
Rami termasuk tanaman yang mudah tumbuh diberbagai kondisi lahan namun saat ini pemanfaatan serat rami di Indonesia hanya sebatas sebagai bahan dasar pembuatan kain pakaian dan kertas. Disamping itu pohon rami cocok di daerah tropis. Perkembangan teknologi komposit saat ini sudah mulai mengalami pergeseran, dari bahan komposit berpenguat serat sintesis menjadi bahan komposit berpenguat serat alam. Serat alam rami (Boehmeria Nivea) memiliki peluang untuk dikembangkan sebagai media penguatan pada resin polimer.
(Musaddad, 2007).
2.9 Mengenal Matriks atau Resin
Matriks merupakan suatu bahan yang digunakan untuk mengikat dan menyatukan serat tanpa bereaksi secara kimia dengan serat yang mempunyai fungsi :
a. Sebagai pengikat dan pelindung komposit dari kerusakan mekanik maupun kerusakan kimiawi.
b. Untuk mengalihkan / meneruskan beban dari luar kepada serat. Hal ini berarti bahwa matriks menyebarkan dan memisahkan serat sehingga keretakan tidak dapat berpindah dari satu serat keserat lainnya.
Pembagian matriks menurut pola pengerjaan pada polimer dikelompokkan yaitu termoset dan termoplastik. Dimana termoset merupakan polimer tiga dimensi yang tetap bersifat kaku meskipun memperoleh perlakuan panas atau dengan kata lain tahan terhadap temperatur tinggi, ini dipengaruhi oleh tipe struktur yang dimilikinya.
2.9.1 Termoplastik
Termoplastik adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycling) dengan temperatur tinggi (panas). Termoplastik merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Jika dipanaskan, material ini memiliki kemampuan untuk mengalir atau mencair kembali. Polimer termoplastik terdiri dari dua tipe struktur yang berbeda yaitu amorf dan semi kristalin.
2.9.2. Thermoset
Osswald dan Menges (1996) menyatakan bahwa thermoset adalah bahan-bahan polimer yang memiliki kemampuan untuk berikatan silang sehingga menyebabkan tahan terhadap panas jika sudah mengalami pengerasan.Pemanasan yang tinggi melunakkan plastik thermoset tetapi akan membentuk arang atau terurai. Karena sifatnya yang demikian, sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis melamine. Contoh plastik thermoset adalah epoxy, phenolics, dan unsaturated polyester (Osswwald dan Menges 1996). Epoxy atau polyepoxide adalah sebuah polimer epoxide thermosetting yang bertambah bagus bila dicampur dengan sebuah agen katalis atau "pengeras". Kebanyakan resin epoxy diproduksi dari reaksi antara epichlorohydrin dan bisphenol-A. Percobaan komersial pertama untuk menyiapkan resin dari epichlorohydrin terjadi pada 1927 di Amerika Serikat (Wikipedia 2014).
2.9.3 Polyester
Unsaturated Polyester (UP) merupakan jenis resin thermoset. Resin UP memiliki sifat encer dan fluiditasnya baik sehingga dapat diaplikasikan mulai dari proses hand lay up yang sederhana sampai dengan proses yang kompleks. Resin polyester merupakan resin termoset (thermosetting) yang paling sering digunakan
dalam pembuatan komposit. Banyaknya penggunaan resin ini didasarkan pada pertimbangan harga relatif murah, curing cepat, warna jernih, dan mudah penanganannya.
Katalis yang sering digunakan sebagai media untuk mempercepat pengerasan cairan resin (curing) adalah hardener metyl etyl keton peroksida (MEKPO). Kadar penggunaan hardener MEKPO adalah 1% pada suhu kamar. Curing merupakan proses pengeringan untuk merubah material pengikat resin dari keadaan cair menjadi padat. Curing ini terjadi melalui reaksi kopolimerisasi radikal antara molekul jenis vinil yang membentuk hubungan silang melalui bagian tak jenuh dari polyester. Polyester berarti polimer yang disusun dari monomer yang mengandung gugus ester. Resin polyester adalah polimer tak jenuh yang memiliki ikatan kovalen ganda karbon–karbon rektif yang dapat dihubung–silangkan selama proses curing guna membentuk suatu material thermosetting. Untuk membantu pencampuran yang akurat antara resin dengan pengeras, produsen biasanya memformulasi komponen–komponen untuk memberikan rasio sederhana dimana dapat mudah dicapai dengan mengukur volume atau berat dari masing– masing komponen (Suwanto, 2012).
Resin polyester sebelum dicampur dengan zat pengeras/katalis, akan tetap dalam keadan cair, dan akan mengeras setelah pencampuran dengan katalisnya setelah beberapa menit sesuai dengan jenis dan banyaknya katalis yang digunakan dalam pencampuran. Semakin banyak penggunaan katalis tersebut, maka waktu pengerasan cairan matriks (curing time) akan semakin cepat. Akan tetapi, apabila kita mengikutib aturan berdasarkan standar 1% maka hal tersebut akan menyebabkan curing time menjadi semakin cepat, sehingga dapat merusak produk komposit yang kita buat. Hal ini dikarenakan temperatur ruangan pada saat pembuatan produk komposit tidaklah terkontrol dengan baik. (Emma, 1992).
Unsaturated Polyester Resin (UPR) merupakan jenis resin termoset atau lebih populernya sering disebut polyester saja. UPR berupa resin cair dengan viskositas yang cukup rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoset lainnya.
Unsaturated Polyester Resin (UPR) yang digunakan dalam penelitian ini adalah seri Yukalac 157® BQTN-EX Series, dimana memiliki beberapa spesifikasi sendiri, yaitu :
Tabel 2.2 Spesifikasi Unsaturated Poliester Resin Yukalac 157 BQTN-EX
(Surdia, 2005).
2.10 Sifat Fisis Komposit
Untuk mengetahui sifat-sifat fisis papan partikel komposit dilakukan pengujian densitas (ρ), kadar air (KA) seperti berikut:
1. Densitas (ρ)
Densitas merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau banyaknya massa zat per satuan volume. Densitas merupakan kerapatan suatu bahan atau material. Pengujian densitas dilakukan dengan menimbang massa sampel, kemudian diukur panjang, lebar dan tebal sampel,dilakukan untuk menentukan volume sampel.
Item Satuan Nilai Tipikal Catatan
Berat jenis - 1,215 25 oC
Kekerasan - 40
Suhu distorsi panas oC 70
Penyerapan air % 0,188 24 Jam
Suhu ruang % 0,466 7 hari
Kekuatan Fleksural kg/mm2 9,4
Modulus Fleksural kg/mm2 300
Daya rentang kg/mm2 5,5
Modulus rentang kg/mm2 300
Rapat massa suatu bahan yang homogen didefenisikan sebagai massa persatuan volume. Rapat massa dilambangkan dengan huruf Yunani (rho) dan secara matematis dapat ditulis :
...(5 ) dengan : = massa jenis (kg/m3 ) m = massa (kg) V = volume (m3)
Berat jenis suatu bahan ialah perbandingan antara rapat massa bahan itu terhadap rapat massa air dan sebab itu berupa bilangan semata tanpa satuan. Istilah berat jenis sebenarnya merupakan istilah keliru karena tidak ada sangkut pautnya dengan gravitasi. Lebih tepat disebut rapat relatif karena lebih memperjelas konsepnya (Sears, 1982).
b. Daya Serap Air
Pengujian daya serap air (Water absorbtion) pada masing – masing sampel dapat dilakukan dengan cara menimbang massa kering sampel dan massa basah. Massa kering adalah massa pada saat sampel dalam keadaan kering, dan massa basah diperoleh setelah sampel mengalami perendaman selama 24 jam pada suhu kamar. Untuk mendapatkan nilai penyerapan air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
……….(2) dengan:
mb = Massa sampel dalam keadaan basah (gr)
2.11 Sifat mekanik Komposit
1. Uji Kuat Tarik (Tensile Strength).
Pengujian tarik (tensile stength test ) adalah pengujian mekanik secara statis dengan cara sample ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya dimana gaya tarik yang diberikan sebesar F (Newton). Tujuannya untuk mengetahui sifat- sifat mekanik tarik (kekuatan tarik) dari komposit yang diuji diperkuat dengan serat rami.
Yang menjadi perhatian dalam gambar tersebut adalah kemampuan maksimum bahan dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut "Ultimate Tensile Strength" disingkat dengan UTS. Untuk semua bahan, padatahap sangat awal uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke, yaitu : rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan.
Gambar 2.5 Ukuran Spesimen Uji Tarik Berdasarkan ASTM D-638
Pengujian dilakukan sampai sampel uji patah, maka pada saat yang sama diamati pertambahan panjang yang dialami sampel uji. Kekuatan tarik atau tekan diukur dari besarnya beban maksimum (Fmaks) yang digunakan untuk memutuskan/mematahkan spesimen bahan dengan luas awal . Umumnya
kekuatan tarik polimer lebih rendah dari baja . Hasil pengujian adalah grafik beban versus perpanjangan (elongasi).
Kuat Tarik ( ) :
σ =
………(1)
=Beban yang diberikan arah tegak lurus terhadap penampang spesimen (N) Ao= Luas penampang mula-mula spesimen sebelum diberikan pembebanan (m2)
σ
= Kuat Tarik (Nm-2)Regangan (ε):
ε =
=
………. (2)ε = Regangan
lo = Panjang mula-mula spesimen sebelum pembebanan
Δl = Pertambahan panjang
Hubungan antara Tegangan dan Regangan dirumuskan:
E = ………..….……. (3)
E = Modulus Elastisitas (Nm-2) σ = Kuat Tarik (Nm-2
) ε = Regangan( %)
2. Uji Kuat Impak (Impact Strength)
Kekuatan impak adalah ketahanan terhadap tegangan yang datang secara tiba tiba. Polimer mempunyai kekuatan impak jika kuat saat dipukul dengan keras
secara tiba-tiba. Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi. Kekuatan impak dilakukan untuk mengetahui kegetasan bahan polimer. Kekuatan impak bahan polimer lebih kecil daripada kekuatan impak logam.
Bahan polimer menunjukkan penurunan besar pada kekuatan impak kalau diberi regangan pada pencetakannya. Cara pengujian impak dapat dilakukan dengan pengujian Charphy, Izod atau dengan bola jatuh.
Uji impak ini bertujuan untuk menguji ketahanan sampel terhadap benturan akibat dijatuhkannya pemberat secara vertikal ke permukaannya. Harga impak yang dihasilkan (Is) merupakan perbandingan antara energi yang diserap (Es) dengan luas penampang (A). Kekuatan impak dapat dihitung dengan
persamaan:
………..…… (4) dengan: = Kuat Impak (J.m-2) = Energi Serap (J) A = Luas Permukaan (m2)
3. Uji Kuat Lentur (Flexural Strength)
Kuat lentur (flexural strength) adalah sifat mekanis yang menunjukkan ukuran kekakuan dari suatu material. Flexural modulus dapat digantikan melalui pengukuran top load yaitu dengan menekan sampel hingga membengkok. Dengan mengukur ketahanan material terhadap pembengkokan, flexural modulus akan menjadi ukuran kekakuan material. Pada prinsipnya, semakin tinggi modulus lenturnya, maka material semakin kaku. Kuat lentur dapat dihitung dengan rumus:
UFS =
...(2.15)
dengan :
UFS = kuat lentur (MPa)
P = beban atau gaya yang diberikan (N) L = jarak anatara kedua penumpuh (mm) b = lebar sampel (mm)
d = ketebalan sampel (mm)
Pengujian kuat lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan material terhadap pembebanan pada tiga titik lentur dan untuk mengetahui keelastisitasan suatu bahan. Semakin besar kuat lentur, maka bahan akan semakin elastis. Skema pengujian kuat lentur dapat dilihat pada gambar 2.6 dibawah ini.
Gambar 2.6 Skema Pengujian Kuat Lentur
b Beban (P)
Sampel
L d
