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
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,
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),
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
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 (longfiber 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
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
(a) (b) (c) (d)
Gambar 2.1 Tipe komposit serat
(a) Continous FiberComposite (b)Woven fiber composite (c) Chopped Fiber Composite (d) Hybrid Composite
2.5Serat 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.
2.6Serat 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 P lantarum 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 gra ss, dan B. tenacissima dengan permukaan bawah daunnya
berwarna hijau dan lebih sempit, seperti dapat dilihat pada gambar 2.1
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
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
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
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
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
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
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
