Tugas Komposit [PDF]

Citation preview

TUGAS KOMPOSIT REVISI BUKU TEKNOLOGI BAHAN KOMPOSIT BAB I – VI



Dosen Pengajar: Dr. Maulida, ST., M.Sc DISUSUN OLEH : Nama : Jecklyn Gultom NIM : 170405112



DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2020



KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa. Berkat limpahan karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan penulisan buku Teknologi Bahan Komposit. Dalam penyusunan buku Teknologi Bahan Komposit ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin sesuai dengan kemampuan penulis. Namun sebagai manusia biasa, penulis tidak luput dari kesalahan dan kekhilafan baik dari segi teknik penulisan maupun tata bahasa. Kami menyadari tanpa arahan dari guru pembimbing serta masukan-masukan dari berbagai pihak tidak mungkin kami bisa menyelesaikan tugas buku Teknologi Bahan Komposit ini. Buku Teknologi Bahan Komposit ini dibuat sedemikian rupa adalah sebagai tugas untuk penilaian capaian pembelajaran satu dalam mata kuliah Teknologi Komposit. Untuk itu penulis hanya bisa menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang terlibat, sehingga kami bisa menyelesaikan buku Teknologi Bahan Komposit ini. Demikian semoga buku ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan para pembaca pada umumnya. Medan,



April 2020



Penulis



i



DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR



i



DAFTAR ISI



ii



BAB I



PENDAHULUAN



1



1.1 Pengertian Komposit



1



1.2 Sejarah Komposit



2



1.3 Aplikasi Material Komposit



3



MATRIKS KOMPOSIT



13



2.1 Komposit Matriks Logam



14



2.2 Komposit Matriks Keramik



18



2.3 Komposit Matriks Polimer



19



2.4 Komposit Matriks Epoksi



22



PENGISI



25



3.1 Komposit Serat



26



3.2 Komposit Partikel



28



3.3 Komposit Lapis



30



BAB II



BAB III



BAB IV INTERFACE



BAB V



32



4.1 Pengertian Interface



32



4.2 Mekanisme Adhesi Pada Interface



32



4.3 Pengaruh Interface Terhadap Karakteristik Mekanik Komposit



34



PEMBUATAN KOMPOSIT



35



5.1 Proses Cetakan Terbuka



35



5.2 Proses Cetakan Tertutup



38



BAB VI UJI KOMPOSIT



46



6.1 Uji Lentur



46



6.2 Uji Impak



47



6.3 Uji Tarik



48



6.4 Uji Kekerasan



48



6.5 Uji SEM



49



6.6 Uji FTIR



50



6.7 Uji Tekan



51



DAFTAR PUSTAKA



53 ii



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Pengertian Komposit Material komposit adalah bahan struktural yang terdiri dari dua atau lebih bahan yang digabungkan pada tingkat makroskopik dan tidak larut satu sama lain. Komposit merupakan sistem multi fasa yang tersusun atas bahan matriks dan bahan penguat. Bahan matriks adalah fase kontinu dan penguat merupakan fase terdispersi. Bahan penguat dapat berupa serat, partikel atau serpihan. Komposit dengan matriks polimer merupakan material yang menggunakan polimer sebagai matriks dan serat sebagai penguat. Serat yang umum digunakan dalam material komposit polimer berpenguat serat adalah serat gelas, serat karbon dan serat organik lainnya. Biasanya, kekuatan dan kekakuan serat yang digunakan jauh lebih tinggi dibandingkan dengan kekuatan dan kekakuan matriks. Bahan matriks harus memiliki sifat adhesive yang baik terhadap serat sehingga mampu mengikat serat secara kuat dan mampu mentransfer beban yang diterima komposit kepada serat. Pada material komposit, peforma dari matriks, peforma serat serta sifat antara muka antara matriks dan serat akan memberikan pengaruh yang sangat signifikan terhadap sifat dari material komposit (Mardiyati, 2018). Kata komposit berasal dari kata “to compose” yang berarti menyusun atau menggabung. Secara sederhana material komposit adalah material gabungan dari dua atau lebih material yang berlainan. Jadi komposit adalah suatu bahan yang merupakan gabungan atau campuran dari beberapa material pada skala makroskopis untuk membentuk material ketiga yang lebih bermanfaat (Fajri, dkk., 2013).



Gambar 1.1 Material Komposit 1



Sifat maupun Karakteristik dari komposit ditentukan oleh: (a) Material yang menjadi penyusun komposit. Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material penyusun, menurut rule of mixture sehingga hasilnya akan berbanding secara proporsional. (b) Bentuk dan penyusunan structural dari komposit. Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit. (c) Interaksi antar penyusun. Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit itu. (Fajri, dkk., 2013) Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu: A. Penguat (reinforcement), yang mempunyai sifat kurang ulet tetapi kokoh serta lebih kuat. B. Matriks, umumnya lebih ulet tetapi mempunyai kekuatan dan kekokohan yang lebih rendah. (Jepri, 2016)



Gambar 1.2 Material Penyusun Komposit



1.2 Sejarah Komposit Kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Komposit berasal dari kata kerja to compose´ yang berarti menyusun atau menggabung. Jadisecara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Penggunaan material komposit telah dikenal selama ribuan tahun pada alam sekitar kita. Pada jaman mesir kuno, jerami digunakan pada dinding untuk meningkatkan penampilan struktur. Kayu merupakan komposit alami yang sering digunakan selama ini. Para pekerja kuno telah mengenal istilah komposit dengan menggunakan ter untuk mengikat alangalang untuk membuat kapal komposit 7000 tahun yang lalu. Perkembangan dari 2



material komposit tidak terbatas hanya pada material bangunan dan hal ini dapat dilihat pada abad pertengahan. Asia tengah, busur dibuat dari otot binatang, getah kayu dan benang sutera dengan bahan perekat sebagai pengikat. Hasil dari komposit yang berlapis-lapis (laminated) memiliki daktilitas dan kekerasan (hardness) dari unsur pokoknya namun kekuatan merupakan efek sinergi dari gabungan sifat material. Beton, material yang digunakan oleh seluruh dunia dan juga material berbasis semen lainnya juga merupakan suatu komposit. Perilaku dan sifat dari beton dapat dimengerti dan direncanakan, diprediksi dengan lebih baik bila dilihat sebagai komposit dan begitu pula dengan beton bertulang. Material komposit akan bersinergi bila memiliki sebuah sistem yang mempersatukan material-material penunjang untuk mencapai sebuah sifat material baru tertentu. Seperti yang dikatakan oleh Aristotle pada 350 SM “The whole is more than just the sum of components”. Aristotle berkeyakinan bahwa skema konseptual secara keseluruhan dari alam perlu untuk dipersatukan dan tidak dapat ditinjau dari segi komponen yang terpisah-pisah. Hal ini yang penting untuk diperhatikan dalam perencanaan struktur oleh seorang engineer. (Susanto, 2014) 1.3 Aplikasi Material Komposit Perkembangan komposit saat ini sudah mulai mengarah pada pemanfaatan komposit sebagai panel sekaligus struktur utama dari suatu komponen tertentu. Bahan komposit tidak hanya digunakan dalam bidang transportasi saja tetapi juga sudah digunakan dalam bidang lainnya, seperti bidang property, arsitektur dan lain sebagainya. Hal ini disebabkan oleh adanya keuntungan-keuntungan yang lebih besar atas penggunaan bahan komposit, seperti konstruksi ringan, kuat dan tidak terpengaruh oleh korosi (Fajri, dkk., 2013).



1.3.1



Aplikasi Komposit Polimer dalam Bidang Militer Secara umum, keperluan militer yang membutuhkan material dengan ketahanan



balistik yang baik dapat dibagi menjadi tiga kategori, yakni pakaian, helm, kendaraan dan penguat structural. 1. Body armor Body armor didefinisikan sebagai suatu pelindung defensif yang dipakai untuk melindungi tubuh dari serangan fisik. Body armor yang dipakai harus nyaman digunakan, tidak berat, tidak menghambat mobilitas, serta memberi ruang yang cukup untuk bernafas terutama untuk pemakaian yang lama dan pada temperatur yang cukup tinggi. Body armor 3



seringkali digunakan untuk melindungi personil pertahanan terhadap fragmen pecahan peluru dan bom. Dalam peperangan modern saat ini, fragmen yang berasal dari amunisi konvensional (misalnya, peluru artileri, granat, mortir) atau dari improvised explosive devices (IEDs) menjadi penyebab utama cidera yang dialami oleh personil pertahanan. Pada bulan Oktober 2013, berdasarkan data yang dilaporkan oleh organisasi iCasualties mengemukakan bahwa dari 3383 korban jiwa, 1341 disebabkan oleh IED dan 384 karena fragmen tembakan senjata api. Perlindungan dari senjata militer caliber kecil cukup menantang dalam banyak kasus karena kecepatan peluru yang tinggi, aspek rasio yang rendah dan permukaan keras proyektil. Faktor pertimbangan utama dalam menentukan desain body armor adalah jenis tipe ancaman dan perlindungan yang dibutuhkan (balistik, fragmen, ledakan, tusukan, kimia, api, dll.). Armor yang didesain untuk perlindungan terhadap satu jenis ancaman mungkin tidak cocok untuk jenis ancaman yang lain. Misalnya, tekstil yang dirancang untuk perlindungan balistik membutuhkan mobilitas benang yang cukup fleksible untuk menghindari kegagalan dini akibat beban impak. Namun jenis tekstil ini tidak akan berkinerja baik untuk perlindungan terhadap tusukan. Tekstil yang dirancang untuk ketahanan tusuk membutuhkan tenunan yang padat untuk mencegah benang terdorong kesamping akibat ujung benda tajam seperti pisau dan jarum. Tenunan padat yang digunakan untuk menahan tusukan dapat mengalami kegagalan dini akibat beban impak balistik. Nilon merupakan serat tahan balistik yang banyak digunakan selama Perang Dunia ke II karena memiliki sifat mekanik spesifik yang tinggi dan dapat dibuat beberapa lapis untuk menangkap fragmen pecahan peluru dari proyektil dan perangkat peledak. Seiring kemajuan ilmu polimer, serat seperti poliamida dan polietilena dengan berat molekul sangat tinggi dikembangkan untuk aplikasi tahan balistik. Perlindungan yang ditawarkan per satuan berat material meningkat pesat, serta struktur seperti ini memberikan kenyamanan lebih tinggi. Serat nilon sudah tidak digunakan lagi saat ini, karena serat modern menawarkan performa yang jauh lebih superior. Secara tradisional, soft body armor untuk perlindungan balistik diproduksi dengan menggunakan lapisan kain woven yang dijahit bersama. Saat ini, laminasi juga ditumpuk dengan nonwoven, lapisan searah (UD) dan kombinasi laminasi woven / nonwoven. Pada laminasi UD, serat di dalam setiap lapisan UD tersusun dalam susunan paralel yang searah dan diperkuat dengan resin atau matriks polimer yang sesuai seperti Kraton yang akan mengikat serat. Lapisan UD diproduksi dalam bentuk lembaran yang sangat tipis dan ditumpuk, sebagai contoh misalnya dengan cara bergantian dalam arah 0°/90° seperti terlihat 4



pada gambar 1.3 Film polietilen ditambahkan untuk melindungi lapisan, dan bentuk laminasi akhir dicapai dengan menerapkan panas dan tekanan.



Gambar 1.3 Contoh dari kain tenun dan konstruksi laminat UD dan deformasi impak balistik (Mardiyati, 2018) Laminasi UD komersial yang digunakan untuk perlindungan balistik mencakup Honeywell's Spectra Shield (serat polietilena dengan berat ultrahigh (UHMWPE)) dan Gold Shield (serat Kevlar) 1 dan DSM's Dyneema (serat UHMWPE). Standar baju balistik yang paling banyak digunakan adalah standar NIJ (National Institute of Justice) Amerika. Berdasarkan standar ini, baju balistik dibagi menjadi berapa level, yaitu level I, II-A, II, III A, III, dan IV. Level I adalah tingkatan terendah, baju hanya dapat menahan peluru berkaliber kecil. (Mardiyati, 2018) 2. Helm Balistik Helm militer telah dimodifikasi selama berabad-abad sesuai dengan kebutuhan, termasuk tingkat perlindungan, kompatibilitas serta isu mobilitas. Secara historis, helm balistik merupakan perlengkapan penting bagi militer. Selama Perang Dunia pertama dan kedua, para prajurit menggunakan helm yang terbuat dari baja. Helm ini hanya memberikan perlindungan terhadap beban impak dengan kecepatan rendah. Selama konflik di Vietnam, tentara Amerika mencoba menggunakan helm komposit yang ringan yang terbuat dari aramid dan resin polimer. Helm ini meningkatkan perlindungan 5



balistik yang cukup baik. Dengan penelitian dan pengembangan yang dilakukan oleh militer Amerika, helm militer yang seluruhnya terbuat dari komposit diperkenalkan pada awal tahun 1980-an. Helm ini terdiri dari prepreg kain aramid dan peforma balistiknya meningkat hingga dua kali lipat dibandingkan dengan helm yang terbuat dari baja. Dengan digunakannya kain dan serat HMPE, peforma helm mengalami peningkatan namun berat helm berkurang hingga 20%. Adanya teknologi nonwoven yang diaplikasikan pada semua serat balistik menyebabkan penurunan berat helm sebesar 10% dengan peforma yang sama. Saat ini, angkatan darat Amerika membeli helm generasi berikutnya, yang dapat memberikan perlindungan dari sejumlah ancaman seperti fragmen dan peluru FMJ (full metal jacket) 9 mm, dengan berat yang jauh lebih ringan daripada helm yang digunakan sebelumnya. Angkatan bersenjata Inggris sebelumnya menggunakan helm Mk6. Pada tahun 2009 helm tersebut diganti dengan helm tempur Mk7 yang sedikit lebih ringan dibandingkan dengan helm Mk6. Helm Mk7 juga memiliki disain yang lebih nyaman daripada helm Mk6 dan memiliki pengikat dagu yang lebih baik untuk kestabilan. Perlindungan balistik Mk7 diukur dengan pengujian fragmen V50 dan kecepatan proteksi fragmen adalah 650 m/s. Saat ini, Angkatan Darat Prancis menggunakan helm anti balistik Spectra. Nama spectra diambil dari namanya serat yang digunakan, berat helm spectra sekitar 1,4 Kg. Helm Spectra memiliki tingkat perlindungan V50 sebesar 680 m/s terhadap FSP 17 gram. Pasukan udara dan pasukan khusus Rusia menggunakan helm 6B7-1M yakni helm komposit dengan aramid sebagai penguat, sebagai perlengkapan tempurnya. Helm melindungi dari fragmen pada tingkat V50 minimal 630m/s dan dari peluru pistol dan dapat melindungi dari temperatur -50 hingga +500C. Helm ini kompatibel dengan alat komunikasi, pengawasan dan target. Tabel 1. menunjukkan helm balistik yang saat ini digunakan dengan tingkat perlindungan dan berat helm. Secara umum dapat disimpulkan bahwa helm balistik yang digunakan oleh militer di negara – negara Eropa saat ini menggunakan komposit yang memiliki bobot yang sangat ringan dengan perlindungan balistik yang tinggi, memiliki ruang dan arah jangkauan kepala yang lebih luas yang dilengkapi dengan perangkat komunikasi serta ventilasi yang baik. (Mardiyati, 2018)



6



Tabel 1.1 Helm Balistik Komposit Yang Digunakan Saat Ini



3. Kendaraan Darat Militer Saat ini, kendaran militer yang dibuat dengan menggunakan material komposit berpenguat serat dapat mengurangi berat kendaraan, meningkatkan mobilitas, meningkatkan efisiensi bahan bakar, serta meningkatkan umur kendaraan. Berat kendaraan yang ringan memungkinkan kendaraan untuk dapat membawa lebih banyak bahan bakar, amunisi dan pasukan. Kendaraan militer memainkan peran yang sangat penting dalam operasi militer dan pemeliharaan perdamaian. Banyak kendaraan militer yang membutuhkan proteksi armor, dimana jenis dan tingkat proteksi tergantung kepada jenis misinya. Kendaraan yang dirancang sebagai kendaraan tempur membutuhkan perlindungan dari peluru, pecahan peluru, ledakan eksplosif, rudal, dan ancaman lainnya. Kendaraan yang dirancang untuk tujuan taktis mungkin tidak memerlukan armor, dimana kendaraan tersebut beroperasi jauh dari api. Tentara yang berada dalam lambung kendaraan darat dilindungi oleh perlengkapan armor yang menempel pada lambung kendaraan untuk meningkatkan survivabilitas. Didalam kendaraan darat, terdapat bahan tambahan yang tidak berkontribusi terhadap struktur kendaraan dan dapat ditemukan di bagian dalam maupun di luar kendaraan. Komposit yang digunakan tersebut dikenal dengan nama spall liner. Spall liner adalah nama umum untuk soft material, yang biasanya terbuat dari laminasi serat aramid, serat gelas, atau high density polyethylene (HDPE), yang dipasang di kompartemen awak kendaraan, melapisi permukaan interior tank, kendaraan tempur, dan pengangkut personel yang berfungsi sebagai jenis pelindung interior. Spall liner berfungsi untuk mencegah fragmen (spall) yang dihasilkan selama peperangan mengenai personil pertahanan. Spall liner dapat digunakan sebagai pengaman tambahan jika sistem armor overmatched, yakni istilah yang digunakan saat proyektil yang masuk memiliki daya tembus lebih banyak daripada daya henti armor. Gambar 3 memperlihatkan contoh spall liner yang 7



menyelamatkan personel dalam overmatched. Dapat dilihat dalam gambar tersebut spall liner secara signifikan mengurangi penyebaran fragmentasi. Sangat penting untuk diperhatikan bahwa kemampuan spall liner untuk mengurangi sudut kerucut spall tergantung pada berat atau densitas areal spall liner dan material yang digunakan. Material komposit peforma tinggi dapat mengurangi sudut kerucut spall dengan bobot yang lebih ringan. (Mardiyati, 2018)



Gambar 1.4 Ilustrasi penggunaan spall liner pada kendaraan militer dengan mengurangi penyebaran fragmentasi (Mardiyati, 2018)



1.3.2



Aplikasi pada Bidang Automotif Pasar komposit otomotif diperkirakan akan mencapai $ 11 miliar pada tahun 2015,



menurut perusahaan riset Visiongain yang berbasis di London. Sementara mobil mewah dan mobil sport telah lama mengandalkan komposit, kini ada tren ke arah model harga menengah yang menampilkan lebih banyak material komposit. CFRP memasuki segala hal mulai dari panel bodi hingga rotor rem



Gambar 1.5 Material Komposit pada Industri Automotif 8



BMW i3 pertama kali diluncurkan pada tahun 2011, dan produksi mobil komuter listrik hatchback 5 pintu dimulai pada kuartal terakhir 2013. Sementara i3 hanya satu dari hampir 100 model kendaraan yang diproduksi yang menampilkan setidaknya beberapa peralatan standar yang terbuat dari CFRP , ia memiliki satu perbedaan penting: Sebagian besar kendaraan lain dalam kategori ini adalah kendaraan mewah dan supercar, memberi harga tidak hanya dari produksi besar, tetapi juga di luar kisaran rata-rata yang rela dihabiskan konsumen. Dengan masuk ke bagian-bagian kendaraan yang lebih struktural, bukan hanya panel bodi, BMW menunjukkan potensi komposit di dalam kendaraan. BMW memilih untuk menggunakan CFRP untuk "modul kehidupan" atau bagian penumpang dari i3 dan i8, kendaraan hybrid plug-in, karena satu alasan utama: Bahannya sekuat baja, tetapi setengah beratnya. Perusahaan mengatakan hal itu mengarah pada "akselerasi yang sangat responsif, penanganan yang mengesankan, dan efisiensi yang tak terbantahkan."



Gambar 1.6 Contoh Produk Aplikasi Komposit pada Bidang Automotif



Untuk mencapai bobot ringan, model ini dirancang dari bawah ke atas dan menggunakan CFRP baik dalam struktur internal maupun bodi kendaraan. BMW menempatkan modul hidup CFRP di atas "modul drive" aluminium utama - powertrain, sasis, dan baterai. Atap komposit terbuat dari serat karbon daur ulang. Dengan target volume produksi 30.000 kendaraan pada tahun 2015, i3 adalah mobil produksi volume terbesar yang pernah menggunakan CFRP secara ekstensif. Ini mengkonsumsi lebih dari 9,6 juta pound CFRP jadi dalam satu tahun. BMW dapat memproduksi volume tinggi seperti itu, kata perusahaan, karena memiliki fasilitas produksi sendiri untuk bahan. Pembuat mobil membuka pabrik senilai $ 100 juta di Moses Lake, Washington, untuk memproduksi benang karbon yang membentuk dasar dari bodywork CFRP i3 (Composite Lab, 2020) 9



1.3.3



Aplikasi pada Bidang Infrastruktur dan Konstruksi Kebebasan moulding komposit telah berkontribusi terhadap popularitas mereka dalam



aplikasi arsitektur dekoratif, termasuk cornice, kolom, kubah, kubah dan langkan. Tapi hari ini, komposit dalam arsitektur melampaui dekorasi hingga aplikasi struktural. Perusahaan inovatif menggunakan komposit yang dibuat khusus untuk panel penutup dan fasad bangunan. Komposit memiliki sejarah panjang penggunaan di seluruh industri infrastruktur. Mereka sering digunakan sebagai bahan penguat dalam perbaikan dan perkuatan aplikasi infrastruktur yang ada. Komposit juga merupakan bahan pilihan untuk pipa dan tangki tahan korosi. Dan lebih banyak deck jembatan sekarang dibuat dari FRP daripada sebelumnya.



Gambar 1.7 Aplikasi Material Komposit pada Sektor Infrastruktur



Pada akhir Oktober 2012, Badai Sandy merobek pantai timur laut Amerika Serikat. Pulau Liberty, rumah bagi Patung Liberty, berada di jalur langsung dari badai yang merusak. Pulau seluas 12 acre ini biasanya terlindung dari cuaca ekstrem di perbatasan New York Harbor. Namun, air banjir dari Badai Sandy menutupi 75 persen daratan, menurut Layanan Taman Nasional A.S. Patung dan alas serta alasnya tidak terluka, tetapi semua sistem mekanis, dermaga, promenade dan bangunan tambahan di sekitar pulau itu mengalami kerusakan parah. Selama fase pertama dari proses pemulihan, Layanan Taman Nasional harus mengganti lebih dari 200 tumpukan kayu dari dermaga layanan yang rusak yang digunakan untuk peralatan dan akses transportasi darurat ke pulau itu. Administrasi Jalan Raya Federal secara khusus meminta penggunaan komposit untuk memperbaiki dermaga. "Tumpukan komposit yang diisi dengan beton adalah alternatif yang layak untuk tumpukan tradisional karena peningkatan umur panjang dan kehidupan," kata Raymond Sciahetano, wakil presiden divisi kelautan di EIC Associates Inc., kontraktor proyek tersebut. Tumpukan komposit, yang didorong ke tanah untuk mendukung beban dermaga servis, 10



adalah tiang pipa SUPERPILE FRP tahan korosi dari Creative Pultrusions, Inc. Mereka dirancang untuk menahan cuaca ekstrem, suhu, dan kandungan garam air. EIC memiliki jadwal yang sangat ketat untuk membangun kembali dermaga layanan. Konstruksi dimulai pada awal Mei 2013 dan harus dilakukan dengan pembukaan kembali patung pada 4 Juli. Dalam siaran pers, Ken Salazar, sekretaris Departemen Dalam Negeri AS, mengatakan penyelesaian proyek oleh Hari Kemerdekaan sangat penting karena Patung Liberty adalah "ikon penting bagi New York dan Amerika." Dengan menggunakan proses pultrusion, bala bantuan serat gelas dan sistem resin poliuretan, Creative Pultrusions, Inc. dengan cepat menghasilkan 198 fender dan bantalan tiang GFRP. Setiap tumpukan memiliki panjang 48 kaki, lebar 12 inci dan tebal ½ inci dan dilengkapi dengan kepala penggerak baja runcing untuk membantu mendorong mereka ke tanah sambil menjaga tanah agar tidak keluar dari dalam tumpukan sehingga nantinya bisa diisi dengan beton. Dermaga layanan selesai pada 30 Juni - tepat pada waktunya untuk pembukaan kembali. Ribuan pengunjung berbondong-bondong ke Pulau Liberty untuk merayakan Hari Kemerdekaan. (Composite Lab, 2020)



1.3.4



Aplikasi pada Bidang Energi Dari kontribusi ke pesawat Solar Impulse yang bersejarah hingga rumah cetak 3D



yang berbagi energi dengan mobil, komposit semakin mendapatkan daya tarik di sektor energi. Menurut laporan State of the Industry Lucintel 2016, energi angin adalah salah satu pasar paling menjanjikan dalam industri komposit dengan proyeksi CAGR 8% dari 20152021.



Gambar 1.8 Aplikasi Material Komposit pada Sektor Energi



11



Dua tambahan baru ke Menara Eiffel, turbin angin yang bertengger di perancah 400 kaki di atas tanah telah membuat monumen ionik sedikit lebih ramah lingkungan. Pemintalan bilah komposit serat gelas turbin menghasilkan energi angin yang cukup untuk menangani kebutuhan listrik dari toko suvenir, restoran, dan pameran bersejarah di lantai pertama monumen. Urban Green Energy (UGE) kustom merancang turbin tri-blade melengkung dan memasangnya di atas restoran Jules Verne tingkat kedua. Awak naik turbin di malam hari, setelah semua wisatawan berangkat. Karena organisasi manajemen tengara itu, Société d 'Exploitation de la Tour Eiffel, tidak mengizinkan penggunaan crane atau peralatan pengangkat lainnya, tim instalasi UGE harus hati-hati mengangkat setiap blade dengan tangan dan katrol. Wisatawan harus melihat dari dekat untuk melihat turbin baru, karena mereka dicat abu-abu coklat yang sama seperti Menara itu sendiri dan diamankan di dalam struktur kisi di sudut barat daya. Pengunjung restoran tidak akan merasakan pergerakan turbin; peredam getaran tambahan membatasi dampaknya pada struktur. Mereka juga tenang, hanya menghasilkan 40 desibel suara (setara dengan panggilan burung) ketika beroperasi pada kecepatan puncak. Turbin memasok 10.000 kWh listrik per tahun, cukup untuk memberi daya pada rumah keluarga khas Amerika. Sementara itu tidak jauh dibandingkan dengan 6,7 GWh listrik yang dibutuhkan oleh seluruh Menara Eiffel setiap tahun, perwakilan UGE mengatakan bahwa turbin komposit dan daya yang mereka hasilkan adalah penting sebagai demonstrasi energi terbarukan yang bersih dan andal. (Composite Lab, 2020)



12



BAB II MATRIKS KOMPOSIT Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material yang mempunyai sifat mekanik lebih kuat dari material pembentuknya. Komposit terdiri dari dua bagian yaitu matriks sebagai pengikat atau pelindung komposit dan filler sebagai pengisi komposit (Noprintina dan Astuti, 2013). Matriks adalah material pengikat yang berfungsi sebagai media transfer beban ke penguat, menahan penyebaran retakan dan melindungi penguat dari lingkungan (Adjiantoro dan Bambang, 2014). Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Syarat pokok matriks yang digunakan dalam komposit adalah matrik harus bisa meneruskan beban, sehingga serat harus bisa melekat pada matrik dan kompatibel antara serat dan matrik, artinya tidak ada reaksi yang mengganggu. Umumnya matriks dipilih yang mempunyai ketahanan panas yang tinggi. Adanya tiga penyusun komposit atau lebih menimbulkan beberapa daerah dan istilah penyebutannya; matriks (penyusun dengan fraksi volume terbesar), penguat (Penahan beban utama), interphase (pelekat antar dua penyusun), interface (permukaan phase yang berbatasan dengan phase lain). (Nayiroh, 2013)



Gambar 2.1 Susunan Komposit (Nayiroh, 2013)



13



Pada umumnya matriks berfungsi sebagai : a. Untuk melindungi komposit dari kerusakan, baik kerusakan mekanik maupun kimiawi. b. Untuk mengalihkan / meneruskan beban dari luar kepada serat. c. Sebagai pengikat. d. Mentransfer tegangan ke serat. e. Membentuk ikatan koheren permukaan matrik/serat. Adapun sifat matriks yang harus dimiliki adalah sebagai berikut : 1. Sifat-sifat mekanis yang bagus. 2. Sifat-sifat daya rekat yang bagus. 3. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus. 4. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus. Pada umumnya konsep material komposit yang dibuat dapat dibagi kedalam tiga kelompok utama, yaitu : Komposit Matriks Logam (Metal Matrix Composites–MMC), Komposit Matriks Keramik (Ceramic Matrix Composites–CMC) dan Komposit Matriks Polimer (Polymer Matrix Composites–PMC), (Ellyawan, 2008)



PEMBAGIAN KOMPOSIT BERDASARKAN MATRIKS 2.1 Komposit Matriks Logam (Metal Matrix Composite-MMC) Komposit matriks logam dapat diklasifikasi dengan beberapa cara. Salah satu klasifikasi adalah berdasarkan jenis dan kontribusi komponen penguat (reinforce) yang dapat berupa partikel, layer, fiber, dan penetrasi material komposit. Komposit dengan fasa metal



Dispersi pada penguat dan komposit partikel



Komposit Lapis (Laminate)



Komposit Serat (Fiber)



Infiltration Composite



Gambar 2.2 Klasifikasi komposit matriks logam



Komposit logam yang sering digunakan saat ini ialah komposit matriks berbasis aluminium karena merupakan salah satu bahan mineral yang paling melimpah dan murah di 14



dunia, dengan penguat yang digunakan biasanya berbasis keramik dari beragam golongan (karbida, nitrida, dan oksida) seperti: SiC, B 4 C, TiC, berupa partikel, whisker, maupun berbentuk serat pendek Al2O3 (Zainuri, 2007). Komposit matriks logam (Metal Matrix Composites, MMC) dengan matriks aluminium dan penguat SiC berbasis serbuk atau juga dikenal dengan komposit isotropik Al/SiC merupakan material yang memiliki aplikasi serta pengembangan yang luas. Komposit ini mempunyai keunggulan terutama dalam kekuatan dan ketahanan terhadap aus.Aluminium yang mempunyai sifat plastis, bila diberi penguat keramik SiC dengan sifat yang keras, akan mempunyai sifat baru yaitu diantaranya plastis dan keras. Hal ini dapat terjadi apabila adanya keterikatan antar permukaan serbuk aluminium dan serbuk SiC. Kualitas ikatan antar permukaan yang terjadi antara Al dan SiC dapat dipengaruhi oleh besarnya tekanan (kompaksi) pada saat proses pembuatan bahan komposit. Sehingga hal ini harus benar-benar diperhatikan untuk menghasilkan difusi yang sempurna antara permukaan matriks dan penguatnya.



A. Pengembangan Komposit Matriks Logam Saat Ini Kebutuhan akan material yang memiliki karakteristik lebih baik dari bahan konvensional serta perkembangan teknologi rekayasa material yang sangat pesat, sehingga kendala-kendala yang selama ini ditemukan dalam proses pembuatan komposit matriks logam dapat diatasi terlebih karena didukung oleh ketersediaan bahan baku seperti: serat karbon dan boron, kristal whisker dan secara tak langsung oleh keberhasilan komposit matriks polimer. Industri ruang angkasa (aerospace) dan teknologi pertahanan tertarik dengan prospek material konstruksi jenis komposit matrik logam tersebut, karena memiliki kekuatan, kekakuan, dan spesifik yang tinggi. Berbeda dengan material matriks tanpa penguat dan bahan konvensional, komposit matriks logam diharapkan menjadi suatu material yang tahan terhadap temperatur yang relatif tinggi. Selain itu, dalam konsep pembuatan komposit matriks logam mempunyai prospek yang lebih menjanjikan karena karakteristik bahan yang tahan terhadap suhu tinggi, memiliki batas kelelahan yang baik (fatigue), sifat redaman, daya hantar listrik, konduktivitas termal, ketahanan terhadap korosi, kekerasan yang cukup baik, memiliki bobot yang ringan, ketahanan aus (wear resistance), dan koefisien muai termal yang lebih baik. Dewasa ini, pembuatan komposit matriks logam telah dikembangkan dengan menggunakan penguat partikel dan yang dapat diaplikasikan untuk berbagai industri karena penguat partikel merupakan komposit jenis Discontinuous Metal Matriks Composite 15



(DMMC) dan komposit jenis ini sering disebut dengan komposit dengan penguat jenis partikel juga mudah diproses. Matriks berbasis logam dengan kerapatan (densitas) yang rendah secara bertahap telah banyak dikembangkan. Material utama matriks yang umum dikembangkan adalah aluminium, titanium, dan magnesium. Dalam pembuatan komposit matriks logam, yang paling banyak dikembangkan adalah komposit matriks logam berbasis aluminium yang sudah dijelaskan sebelumnya. Aluminium memiliki sifat yang menarik untuk dikembangkan sebagai matriks dalam proses pembuatan komposit matrik logam antara lain: memiliki densitas yang rendah, tahan terhadap korosi, memiliki sifat panas, dan sifat listrik yang baik. Logam aluminium yang biasa digunakan sebagai matriks adalah paduan Al-Si, Al-Cu, dan sebagainya. Komposit matriks aluminium biasanya menggunakan penguat Al2O 3, SiC, C akan tetapi SiO2 , B, BN, B4C, AlN masih dalam tahap pengembangan dan penelitian, akan tetapi dalam pengembangan dan penelitian penguat yang umumnya digunakan adalah penguat partikel SiC. SiC sebagai bahan pengisi banyak dikembangkan karena memiliki sifat mekanik dan fisis yang baik, seperti memiliki nilai modulus elastisitas yang tinggi, kekerasan, ketahanan erosi dan memiliki nilai koefisien ekspansi termal yang rendah. Jadi dengan menggunakan material aluminium sebagai matriks komposit yang memiliki sifat antara getas dan liat, disamping itu juga dihasilkan suatu material komposit yang memiliki sifat mekanik, sifat fisis, dan sifat termal yang baik, serta menghasilkan material yang memiliki bobot lebih rendah dan memiliki umur pemakaian yang lebih lama karena memiliki ketahanan korosi yang baik. Dari Tabel 2.1 dapat dilihat beberapa sifat mekanik, fisik, dan termal komposit matriks aluminium.



Tabel 2.1 Beberapa sifat mekanik dan sifat fisis komposit matriks aluminium berpenguat keramik SiC (Ramadhonal, 2010) Sifat Fisis



Satuan 2,6 – 3,1 g/cm3



Densitas Sifat Mekanik



Satuan



Kuat Tarik Modulus Elastisitas



300 – 450 Mpa, 180 – 200 Gpa



KetahananLelah



10,0 – 25,0 Mpa/m



Sifat Panas



Satuan 7 – 20 x 10-6/oC



Koefisien Ekspansi Termal Konduktivitas Panas



220mK



16



Dibandingkan dengan logam monolitik, komposit matriks aluminium berpenguat partikel SiC memiliki sifat-sifat sebagai berikut: a. Memiliki kekuatan yang lebih tinggi b. Memiliki sifat kekakuan yang lebih tinggi c. Memiliki ketahanan lelah yang baik d. Lebih tahan terhadap suhu yang relatif tinggi e. Memiliki koefisien ekspansi termal dan konduktivitas termal yang baik f. Umur pemakaian lebih lama karena tahan terhadap korosi. Kelebihan komposit matriks aluminium berpenguat partikel SiC dibandingkan dengan komposit matrik polimer: a. Ketahanan terhadap suhu tinggi b. Tahan terhadap api c. Memiliki tingkat kekakuan dan kekuatan yang lebih tinggi d. Tahan terhadap suhu yang lembab e. Memiliki sifat listrik dan sifat termal yang baik f. Ketahanan terhadap radiasi g. Pembuatan komposit matriks logam yang menggunakan penguat whisker maupun partikel dapat dibuat dibuat dengan cara konvensional.



Gambar 2.3 Beberapa contoh aplikasi komposit matriks logam dalam dunia industri (a) Brake rotors for high speed train, (b) Automotive breaking system, (c) Automotive pushroad, dan (d) Cor for HV electrical wires (Ramadhonal, 2010)



Dari Gambar 2 dapat dilihat beberapa aplikasi dari pengembangan komposit matriks aluminium dengan menggunakan partikel penguat SiC, gambar brake rotor ICE-1 dan ICE-2 dikembangkan oleh Knorr Bremse AG–Jerman dengan menggunakan partikel penguat (AlSi7 Mg + SiCp) yang disuplai oleh Duraclan Inc (USA), Breaking systems yang diproduksi oleh New Lupo dari Volkswagen (VW) dengan menggunakan matriks aluminium dengan 17



menggunakan partikel penguat yang disuplai oleh Duraclan. Komposit matriks aluminium dengan penguat serat kontinu yang dibuat untuk Pushroad 3M untuk mesin balam. Pushroad yang dibuat dengan menggunakan komposit aluminium mempunyai bobot yang lebih ringan 40% bila dibandingkan denggan menggunakan baja, memiliki kekuatan dan kekakuan yang lebih baik dan ketahanan terhadap suhu yang lembab. Pada kabel tegangan tinggi (HV electrical wires) dibuat dengan menggunakan komposit aluminium.



2.2 Komposit Matriks Keramik (Ceramic Matrix Composite-CMC) A. Definisi Komposit Matriks Keramik Ceramic Matrik Compositeatau CMC merupakan material dua fasa dengan satu fasa berfungsi sebagai reinforcement dan satu fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari keramik. Reinforcement yang umum digunakan pada CMC adalah: oksida, carbide dannitride. Matriks yang sering digunakan pada CMC adalah gelas anorganik, keramik gelas, alumina dan silikon nitrida. Salah satu proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX, yakni proses pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbhan matriks keramik disekeliling daerah filler. Komposit dengan matrik keramik bisa dignakan sebagai bahan tambahan pada pembuatan busi, seperti dilihat pada gambar 2.4 (Nugroho, 2017).



Gambar 2.4 Pengaplikasian CMC Untuk Bahan Busi (Nugroho, 2017) B. Kelebihan dan Kekurangan Komposit Matriks Keramik Kelebihan dari Ceramic Matrix Composite : 1. Temperatur penggunaan sangat tinggi (>2000 oC) 2. Densitas rendah 3. Elastik modulus besar 4. Ketangguhan hampir sama dengan cast iron



18



5. Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam 6. Mempunyai karakterisik permukaan yang tahan aus 7. Kekuatan, ketangguhan dan ketahanan korosi tinggi Kekurangan dari Ceramic Matrix Composite : 1. Kegetasan tinggi 2. Ketahanan Mekanikal dan thermal shock buruk 3. Relatif mahal 4. Sulit diproduksi dalam jumlah besar



C. Aplikasi Komposit Matriks Keramik Aplikasi Ceramic Matrix Composite yaitu : 1. Chemical processing: Filters, membranes, Liners, Piping 2. Power generation: Combustors, Nozzles, Recuperatur, Heat Exchanger Tubes, Liner 3. Water Incineration: Furnace part, Burners, Heat Pipes 4. Grafit/keramik gelas untuk bantalan dan lem 5. Serat grafit/gelas boron silikat untuk alas cermin laser 6. SiC/Litium Aluminosilikat (LAS) untuk calon material mesin panas



2.3 Komposit Matriks Polimer (Polymer Matrix Composite-PMC) A. Definisi Matriks Polimer Komposit jenis ini terdiri dari polimer sebagai matriks baik itu thermoplastic maupun jenis thermosetting. Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic akan meleleh pada suhu tertentu, serta melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat kembali (reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Thermoplastic yang lazim dipergunakan sebagai matriks misalnya polyolefin (polyethylene, polypropylene), vinylic (polyvinylchloride, polystyrene, polytetrafluorethylene), nylon, polyacetal, polycarbonate, dan polyfenylene. Thermosets tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. (Nasution, 2017) Untuk aplikasi struktur yang memerlukan kekuatan dan ketegaran, diperlukan perbaikan sifat mekanik polimer agarmemenuhi syarat. Untuk kebutuhan tersebut, 19



berkembanglah komposit polimer yang disertai penguat oleh berbagai filler di antaranya serat. Bahan polimer yang biasa digunakan dalam pembuatan komposit adalah polimer jenis termoset. Pemilihan bahan ini didasarkan bahwa polimer termoset memiliki ketahanan terhadap suhu dan bahan kimia atau pelarut yang disebabkan wujudnya yang cair dan kekentalannya tidak terlalu tinggi sehingga mampu membasahi permukaan serat (Kartini, dkk, 2002). Penggunaan polimer sebagai matriks memberikan keuntungan dalam proses pembuatannya yang mudah karena mempunyai kerapatan yang rendah (Siregar dan Wahjoedi, 2015).



B. Aplikasi Komposit Matriks Polimer 1.) Sintesis dan Karakterisasi Komposit Polyurethane Berpenguat Nanocellulose dari Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai Bahan Akustik (Dian, 2017) Peredam suara atau absorber suara adalah salah satu bahan yang dapat menyerap energi suara dari sumber suara. Adapun jenis bahan peredam suara yang telah ada yaitu bahan berpori, resonator dan panel. Dari ketiga jenis bahan tersebut, bahan berporilah yang sering dipakai untuk mengurangi kebisingan pada ruang yangsempit. Hal ini karena bahan berpori relatif lebih murahdan ringan dibanding jenis peredam lain. Bahan berpori merupakan kombinasi dari dua fasa yang berbeda, fasa padat dan fasa cairan jenuh. Polyurethane (PU) busa adalah jenis bahan berpori dengan fasa elastis padat dan udara sebagai fluida menjenuhkan. PU busa memiliki aplikasi besar pada akustik, terutama untuk tujuan penyerap suara. Tabel 2.2 Karakteristik Polyurethane (Dian, 2017) Sifat Fisis Massa jenis



1,12-1,24 g/cm3



Serapan air



0,15-0,19 %



Penyusutan



0,4-1% Sifat Mekanik



Kuat Tarik



4.500-9.000 Psi



Perpanjangan hingga patah



60-550%



Kekuatan terhadap impak Izod



1,5-1,8 ft.lb/in (tidak patah)



Sifat Termal Titik lebur



75-137oC



Temperatur proses



370-500oF



20



Berdasarkan data yang diperoleh dari pengujian absorpsi suara pada komposit, jika nilai α semakin mendekati 1 maka sifat material dalam menyerap dan meredam bunyi semakin baik. menunjukkan hasil pengujian absorpsi suara pada komposit polyurethane berpenguat selulosa. Dapat dilihat bahwa nilai koefisien absorpsi suara terhadap frekuensi tiap spesimen berbeda-beda. Ini dikarenakan perbedaan komposisi yang menyebabkan perbedaan kerapatan ataupun ketidakhomogenan spesimen. Berdasarkan tabel tersebut terlihat bahwa α tertinggi tercapai pada frekuensi tinggi. Hal tersebut dapat terjadi karena secara umum kapasitas absorpsi PU berada pada frekuensi tinggi dan relatif rendah pada frekuensi rendah disebabkan karena rendahnya kapasitas peredaman energi suara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan fraksi massa filler akan meningkatkan nilai absorbansi suara. Tabel 2.3 Hasil Pengujian Frekuensi



PU + Microcellulose (% wt)



Pu + Nanocellulose (%wt)



(Hz)



0



5%



10%



15%



0



5%



10%



15%



125



0,204



0,199



0,200



0,207



0,204



0,197



0,203



0,220



250



0,318



0,314



0,302



0,326



0,318



0,310



0,318



0,315



500



0,325



0,315



0,307



0,338



0,325



0,331



0,326



0,334



1000



0,268



0,248



0,270



0,290



0,268



0,243



0,248



0,312



2000



0,409



0,404



0,411



0,420



0,409



0,408



0,412



0,422



4000



0,384



0,383



0,391



0,396



0,384



0,364



0,379



0,405



2.) Karakterisasi Termal Komposit Berbasis Heksaferit (BaM) dengan Matriks Polimer (Sugiantoro, 2006) Penggunaan magnet komposit heksaferit (BaO.6Fe 2O3) banyak dijumpai di Indonesia seiring dengan perkembangan industri perlengkapan listrik dan elektronika yang mengakibatkan kebutuhan magnet komposit semakin bertambah terutama magnet komposit berbasis polimer. Bahan magnet komposit yang menggunakan polimer sebagai matriksnya cukup menarik untuk dipelajari khususnya pada aplikasi magnet komposit pada peralatan yang mengalami perubahan termal seperti PTC (positive temperaturecoefficient) switching thermistors yang dapat menghasilkan perubahan suhu 0 oC hingga 140oC ataupun sebagai switch break pada peralatan listrikdengan arus yang tinggi dapatmenimbulkan efek panas. Pada penelitian ini, karakterisasi termal dilakukan terhadap bahan magnet komposit heksaferit BaO.6Fe2O3 (BaM) dengan matrikspolimer polietilen, vinilester dan epoksi untuk mempelajari sifat termalnya, yaitu dengan menentukan suhu pelelehan dan suhu dekomposisi 21



dari bahan matriks tersebut. Hasil yang diperolehmenunjukkan bahwa matriks epoksi dan vinilester mempunyai sifat ketahanan termal lebih baik dari polietilen jika dilihat dari suhu awal terjadinya dekomposisi. Epoksi mulai terdekomposisi pada suhu 396,3 oC sedangkan vinilester dan polietilen mulai terdekomposisi pada suhu 375,7 oC dan 353,4oC. 3.) Sintesis dan Karakterisasi Komposit Polyester Serat Daun Lontar dengan Penambahan Variasi Konsentrasi Kalium Permanganat (KMnO4) (Ardiati, 2016) Polyester adalah resin termoset berbentuk cair dengan viskositas relatif rendah. Fresin polyesetr banyak mengandung monomer stiren sehingga suhu deformasi termalnya lebih rendah dari rrsin termoset lainnya. Pada umumnya polyester tahan terhadap asam kecuali asam pengoksida, tetapi lemah terhadap alkali. Ketahanan terhadap cuaca sangat baik, tahan terhadap kelembapan dan sinar UV namun sifat tembus cahayanya akan rusak dalam beberapa tahun. Ardiati (2016) melakukan variasi konsentrasi KmnO4 pada pembuatan komposit polyester serat daun lontar. Variasi yang dilakukan adalah 2%, 4%, 6%, 8% dan 10%. Penambahan KMnO4 bertujuan untuk membuang lapisan lignin yang menyelimuti serat alam sebelum digunakan sebagai bahan komposit. Selain itu, penambahan KMnO 4 bertujuan untuk meningkatkan kekuatan sifat mekanik komposit. Penambahan variasi konsentrasi KMnO 4 memberikan pengaruh terhadap densitas, kekuatan tekan dan kekuatan tarik komposit yang dihasilkan. Densitas tertinggi diperoleh pada konsentrasi 8% KMnO 4 yakni 1,081 g/cm3 . Kekuatan tekan optimum diperoleh dengan penambahan 6% KMnO 4 yakni 66,178 Mpa. Adapun kekuatan tarik optimum dihasilkan dengan penambahan 2% KMnO 4 yakni 46,543 Mpa. 2.4 Matriks Epoksi Resin epoksi umumnya dikenal dengan sebutan bahan epoksi. Bahan epoksi adalah salah satu dari jenis polimer yang berasal dari kelompok termoset. Bahan epoksi mempunyai sifat tidak bisa meleleh, tidak bisa diolah kembali, dan atomnya berikatan kuat sekali. Epoksi sangat baik sebagai bahan matriks pada pembuatan bahan komposit. Secara umum epoksi mempunyai karakteristik sebagai berikut: 1. Mempunyai kemampuan mengikat paduan metalik yang baik. Kemampuan ini disebabkan oleh adanya gugus hidroksil yang memiliki kemampuan membentuk ikatan hydrogen. Gugus hidroksil ini juga dimiliki oleh oksida metal, dimana pada kondisi normal menyebar pada permukaan logam. 2. Ketangguhan, kegunaan epoksi sebagai bahan matriks dibatasi oleh ketangguhan yang 22



rendah dan cenderung rapuh. Proses pengerasan terjadi jika polimer epoksiresin dicampurkan dengan hardenernya. Resin epoksi mengeras lebih cepat pada selang temperatur 5°C sampai 150°C. Namun hal ini bergantung pula pada jenis hardener yang digunakan. Jika dilihat dari segi waktu yang dibutuhkan untuk proses pengerasan, maka epoksiini lebih lambat. Dalam industri bisaanya bahan epoksi dipakai sebagai perekat logam. Tabel 2.4 Spesifikasi Matriks Epoksi (Surdia, 2000) Sifat – sifat



Satuan



Massa Jenis



Nilai Tipikal



Gram/cm³



Penyerapan air (suhu ruang)



1,17



°C



0,2



Kekuatan tarik



Kgf/mm²



5,95



Kekuatan tekan



Kgf/mm²



14



Kekuatan lentur



Kgf/mm²



12



Temperatur pencetakan



°C



90



Berikut ini adalah kelebihan dan kekurangan resin jenis epoksi: Tabel 2.5 Kelebihan dan Kekurangan Resin Epoksi Kelebihan Ringan,



sehingga



Kekurangan dapat



menurunkan biayainstalasi



Mudah mengalami proses penuaan (aging)



dan



degradasi



pada



permukaan akibat adanya stress listrik dan termal. Tahan polusi



Proses



pembuatan



dibandingkan



lebih



dengan



keramik dan gelas Bersifat hidrofobik



Bersifat getas



Membutuhkan waktu yang singkat



dalam



proses



pembuatan Memiliki kekuatan dielektrik yang baik.



(Yandri, 2010) 23



mahal isolator



Jika dibandingkan dengan resin jenis polyester, resin epoksi memiliki kekuatan rekatan yang bagus karena adanya gugusan hidroksil polar dan eter dalam rumus kimianya (Kartini, 2002)



24



BAB III PENGISI Pengisi (filler) berfungsi sebagai penguat dari matriks. Penguat (Reinforcement) umumnya berbentuk serat yang mempunyai sifat kurang ductile tetapi lebih kuat (Widodo, 2008). Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya, yaitu : 1. Fibrous Composites (Komposit Serat) adalah komposit yang terdiri dari serat dan bahan dasar yang diproduksi secara fabrikasi misalnya serat + resin sebagai bahan perekat. Contohnya adalah FRP (Fiber Reinforce Plastic). 2. Laminated Composites (Komposit Laminat) yaitu komposit yang terdiri dari lapisan bahan penguat. Contohnya polywood, jenis ini sering digunakan sebaggai bahan bangunan dan kelengkapannya. 3. Particulalate Composites (Komposit Partikel) yaitu komposit yang terdiri dari partikel dan bahan penguat seperti butiran (batu dan pasir) yang diperkuat dengan semen yang sering kita jumpai sebagai beton. (Jepri, 2016) Adapun ilustrasi dari komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat pada gambar berikut :



Gambar 3.1 Ilustrasi Komposit Berdasarkan Reinforcement a. Partikel b. Fiber c. Struktur (Agus, 2008)



25



Gambar 3.2 Bagan Klasifikasi Komposit (Ramatawa, 2008) 3.1 Komposit Serat (Fibricus Composite) Komposit serat yaitu jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat/fiber atau komposit yang terdiri dari serat dan matriks (bahan dasar) yang diproduk secara fabrikasi, misalnya serat ditambah dengan resin sebagai bahan perekat. Sebagai contoh adalah FRP (fiber reinforce plastik) plastik diperkuat dengan serat dan banyak digunakan. Yang sering disebut fiber glass. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit, sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dipakai pada komposit mulanya diterima oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi dari pada matrik penyusun komposit. Pemilihan serat atau penguat harus mempertimbangkan beberapa hal salah satunya harga. Hal yang penting karena sebagai pertimbangan bila akan digunakan pada skala produksi besar. (Susanto, 2014)



26



Serat atau fiber dalam bahan komposit berperan sebagai bagian utama yang menahan beban, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat tergantung dari kekuatan serat pembentuknya. Semakin kecil bahan (diameter serat mendekati ukuran kristal) maka semakin kuat bahan tersebut, karena minimnya cacat pada material (Oroh, dkk., 2013). Dalam bidang teknologi material, bahan-bahan serat alam merupakan kandidat sebagai bahan penguat untuk dapat menghasilkan bahan komposit yang ringan, kuat, ramah lingkungan serta ekonomis. Salah satunya adalah bahan- bahan serat alam. Jenis-jenis serat alam seperti misalnya; Sisal , Flex, Hemp, Jute, Rami, Kelapa, mulai digunakan sebagai bahan penguat untuk komposit polimer (Maryanti, dkk., 2011). Jenis komposit serat terbagi menjadi 4 macam, (Susanto,2014) yaitu : a. Continous fiber composite (komposit diperkuat dengan serat kontinue) b. Woven fiber composite (komposit diperkuat dengan serat anyaman) c. Chopped fiber composite (komposite diperkuat serat pendek/acak) d. Hybrid composite (komposit diperkuat serat kontinyu dan serat acak) Pada gambar 3.2 memperlihatkan gambar jenis-jenis pada komposit serat.



Gambar 3.3 Jenis komposit serat (a) Continous fiber composite, (b) Woven fiber composite, (c) Chopped fiber composite, (d) Hybrid composite (Susanto, 2014) Serat ada dua macam, yaitu serat pendek (short fiber atau whisker) dan serat panjang (continous fiber). 1. Komposit serat pendek (short fiber composite) Berdasarkan arah orientasi material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat dibagi lagi menjadi dua bagian yaitu serat acak (inplane random orientation) dan serat satu arah. Tipe serat acak sering digunakan pada produksi dengan volume besar karena faktor 27



biaya manufakturnya yang lebih murah. Kekurangan dari jenis serat acak adalah sifat mekanik yang masih dibawah dari penguatan dengan serat lurus pada jenis serat yang sama (Smallman, 2000). 2. Komposit serat panjang (long fiber composite) Keistimewaan komposit serat panjang adalah lebih mudah diorientasikan, jika dibandingkan dengan serat pendek. Secara teoritis serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan dari suatu titik pemakaiannya. Perbedaan serat panjang dan serat pendek yaitu serat pendek dibebani secara tidak langsung atau kelemahan matrik akan menentukan sifat dari produk komposit tersebut yakni jauh lebih kecil dibandingkan dengan 10 besaran yang terdapat pada serat panjang yang rendah agar masalah dispersi dapat dikurangi dan untuk menghemat jumlah serat penguat. Serat yang sangat kuat akan memaksimalkan pembagi dan tentunya sangat membantu. Jadi suatu matrik dengan kecenderungan pengerasan regangan kuat memerlukan fraksi volume serat yang relative banyak (Smallman, 2000). Serat (fiber) adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongankomponen yang akan membentuk jaringan memanjang yang utuh.Berdasarkan jenisnya, serat penguat untuk komposit dapat dibedakanmenjadi dua, yaitu : a. Serat buatan (Sintetic fiber), merupakan serat penguat untuk bahan komposit yang dibuat dari bahan-bahan kimia. Contohnya : serat gelas (fiber glass), serat optik (fiber optic), serat poliester (polyester fiber) dan lain-lain. b. Serat alami (Natural fiber), merupakan serat penguat untuk bahan komposit yang merupakan serat alami dari hasil alam. Serat alami dapat berasal dari hewani walaupun pada umumnya kebanyakan berasal dari tumbuh-tumbuhan. Contoh : bulu domba (hewani), seratbambu dan serat pisang (tumbuhan) dan lain-lain. (Smallman, 2000). 3.2 Komposit Partikel Komposit partikel yaitu komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya. Partikel dan matriks yaitu butiran (batu, pasir) yang diperkuat dengan semen yang kita jumpai sebagai beton. Komposit partikel banyak dibuat untuk bahan baku industri. Proses produksi yang mudah juga menjadi salah satu pertimbangan bila komposit akan diproduksi massal. Pada gambar 3.4 memperlihatkan gambar komposit partikel (Susanto, 2014). 28



Gambar 3.4 Komposit Partikel (Susanto, 2014) A. Keuntungan Komposit Partikel Keuntungan dari komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel: a) Kekuatan lebih seragam pada berbagai arah. b) Dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan kekerasan material. c) Cara penguatan dan pengerasan oleh partikulat adalah dengan menghalangi pergerakan dislokasi. B. Kerugian Komposit Partikel Kerugian dari komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel: a). Memerlukan waktu yang cukup lama pada tahap pemrosesan b). Peralatan yang digunakan dalam proses cukup mahal c). Dapat menghilangkan unsur udara dan air yang terdapat dalam komposit C. Manfaat Bahan Komposit Bahan komposit dapat digunakan dalam berbagai bidang, seperti : 1. Luar angkasa : komponen pesawat terbang, komponen helikopter, dan komponen satelit. 2. Auto mobile : komponen mobil, komponen kereta, komponen mesin. 3. Olahraga dan rekreasi :stik golf, sepatu olahraga, raket tenis, sepeda. 4. Industri pertahanan : komponen jet tempur, peluru, komponen kapal selam. 5. Industri pembinaan : jembatan, terowongan, tank. 6. Kesehatan : kaki palsu, sambungan sendi pada pinggang. 7. Marine/kelautan: Kapal Layar



29



3.3 Komposit Lapis atau Komposit Struktur (Laminated Composite) Komposit Lapis yaitu jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri dari lapisan dan matriks, yaitu lapisan yang diperkuat oleh resin sebagai contoh plywood, laminated glass yang sering digunakan sebagai bahan bangunan dan kelengkapannya. Pada komposit lapis dapat dilihat pada gambar 3.5 (Susanto,2014).



Gambar 3.5 Komposit Lapis (Susanto,2014) Berdasarkan struktur, komposit dapat dibagi menjadi dua yaitu struktur laminate dan struktur sandwich, ilustrasi dari kedua struktur komposit tersebut dapat dilihat pada gambar berikut.



Gambar 3.6 Ilustrasi Komposit Berdasarkan Struktur : (a) Struktur laminate (b) Sandwich panel (Ashby, dkk. 1980)



1. Laminate Laminate adalah gabungan dari dua atau lebih lamina (satu lembar komposit dengan arah serat tertentu) yang membentuk elemen struktur secara integral padakomposit. Proses pembentukan lamina ini menjadi laminate dinamakan proses laminai. Sebagai elemen sebuah struktur, lamina yang serat penguatnya searah saja (unidirectional lamina) pada umumnya tidak menguntungkan karena memiliki sifat yang buruk. Untuk itulah struktur komposit dibuat dalam bentuk laminate yang terdiri dari beberapa macam lamina atau lapisan yang



30



diorientasikan dalam arah yang diinginkan dan digabungkan bersama sebagai sebuah unit struktur (Ashby, dkk. 1980).



Gambar 3.7 Mikrostruktur Lamina (Nugroho, 2017) 2. Sandwich Panels Komposit sandwich merupakan salah satu jenis komposit struktur yang sangat potensial untuk dikembangkan. Komposit sandwich merupakan komposit yang tersusun dari 3 lapisan yang terdiri darikomposit plat sebagai kulit permukaan (skin) serta material inti (core) di bagian tengahnya. Inti yang biasa dipakai adalah core import, seperti polyuretan (PU), poly vinyl clorida (PVC), dan honeycomb. Komposit sandwich dibuat dengan tujuan untuk efisiensi berat yang optimal, namun mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Sehinggga untuk mendapatkan karakteristik tersebut, pada bagian tengah di antara kedua skin dipasang core (Nugroho, 2017).



Gambar 3.8 Struktur Komposit Sandwich Panels (Nugroho, 2017)



31



BAB IV INTERFACE 4.1 PENGERTIAN INTERFACE Interface komposit merupakan interaksi antara matrik polimer dengan serat penguat yang berperan dalam mentransfer beban dari matrik menuju serat. Morfologi dan struktur serat dan matrik resin mempengaruhi interaksi serat-matrik pada daerah interface sehingga sangat menentukan sifat struktur komposit. Mikromekanika transfer tegangan dan sifat mekanis komposit tergantung pada kemampuan interaksi langsung di daerah tersebut (Suryanto, 2017). Interface matriks dan penguat ditunjukkan pada Gambar 4.1.



Gambar 4.1 Skematik interface matriks–penguat (Nayiroh, 2013) Kekuatan geser interface/interfacial shear strength (IFSS) serat-matrik merupakan indikator dari mikromekanika transfer tegangan komposit dimana semakin baik kemampuan transfer tegangan menghasilkan kekuatan geser interface yang tinggi. Kekuatan geser interface sangat dipengaruhi oleh proses adesi komposit dengan serat (Suryanto, 2017).



4.2 MEKANISME ADHESI PADA INTERFACE Mekanisme adhesi pada interface terjadi berdasarkan difusi dan fenomena adsorpsi. Difusi merupakan hasil dari ikatan antara molekul-molekul yang bergerak. Polimer dari masing-masing sisi dari interface dapat menyeberangi dan bereaksi dengan molekul- molekul pada sisi yang lain. Pada akhirnya, interface akan hilang dan dua bagian akan menjadi satu. 32



Adsorpsi mencakup semua jenis ikatan kimia antara adhesif dan adherent termasuk ikatan primer (ikatan ion dan kovalen) dan ikatan sekunder (ikatan hidrogen dan interaksi dipolar). Hubungan interfasial yang baik sangat diperlukan untuk adhesi. Persyaratan penting untuk mendapatkan hubungan interfasial yang baik adalah kedua bahan yang berikatan harus berkontak rapat. Di samping kontak yang rapat, pembasahan (wetting) bahan adhesif yang cukup hanya akan diperoleh bila tegangan permukaan bahan adhesif lebih rendah dari energi permukaan bebas dari struktur gigi. Energi permukaan atau tegangan permukaan adalah energi yang dimiliki oleh atom dan molekul yang berada pada permukaan zat padat atau cairan. Sedangkan pembasahan adalah istilah yang menunjukkan derajat penyebaran dari suatu tetesan cairan pada permukaan benda padat. (Sungkar,2014) Interface sangat berpengaruh terhadap kekuatan, kekakuan, ketangguhan, ketahanan mulur, dan degradasi terhadaplingkungan. Secara umum terdapat beberapa teori tentang mekanisme adhesi yaitu adsorpsi dan pembasahan, gaya tarik muatan listrik, inter difusi, ikatan kimia dan ikatan mekanik.  Adsorpsi dan Pembasahan Adsorpsi adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu cairan berkumpul diatas permukaan suatu benda padat atau suatu cairan. Adsorpsi terjadi apabilalelehan logam membasahi permukaan penguat keramik sehingga terjadi suatu ikatan. Terjadinya pembasahan akibat adsorpsi apabila lelehan logam dalam halini alumunium mempunyai energi permukaan lebih rendah dibanding penguat keramik. Pada umumnya alumunium tidak dapat membasahi dengan baik partikel keramik seperti SiC dan Al 2 O3. Beberapa teknik dapat digunakan untuk meningkatkan pembasahan (wettability) antara matriks dan partikel penguat,diantaranya dengan menambahkan elemen reaktif seperti magnesium, kalsium atau titanium pada lelehan logam sehingga energi permukaan lelehan alumunium rendah.  Mechanical Bonding Mekanisme penguncian (interlocking) terjadi antara 2 permukaan,yaitu penguat dan matriks. Kondisi permukaan yang kasar dapat menyebabkan interlocking yang terjadi semakin banyak dan mechanical bonding menjadi semakin efektif. Ikatan menjadi efektif jika beban yang diberikan paralel terhadap interface.



33



 Electrostatic Bonding Electrostatic bonding merupakan ikatan yang terjadi akibat gaya tarik-menarik antara permukaan yang berbeda tingkat kelistrikanya, yaitu adanya muatan positif (+) dan muatan negatif (-) dan terjadi dalam skala atomik. Efektifitas terhadap jenis ikatan ini akan menurun jika ada kontaminasi permukaan dan kehadiran gas yang terperangkap.  Chemical Bonding Chemical bonding dibentuk oleh grup-grup yang bersifat kimia pada permukaan penguat dan matriks. Kekuatan ikatan ditentukan oleh jumlah kimiawi menurut luas dan tipe ikatan kimia itu sendiri. Ikatan kimia ini terbentuk karena ada wetting agent.



4.3



PENGARUH



INTERFACE



TERHADAP



KARAKTERISTIK



MEKANIK



KOMPOSIT Adesi pada tingkat molekuler mempengaruhi bentuk interface atau interphase ketika membentuk kontak antara dua permukaan yang sangat menentukan karakteristik dari komposit seperti kekuatan tarik, geser, impak, ketangguhan patah. Adesi pada daerah interface merupakan fungsi beberapa faktor seperti kekasaran permukaan, polaritas permukaan, energi permukaan, hidrophilisitas, interaksi asam basa, dan gugus fungsional kimia. Perubahan sifat serat alam melalui perlakuan kimia yang menyebabkan perubahan kimia permukaan, meningkatkan energi permukaan, dan membuat fitur mikrotopografi lebih bermanfaat pada lapisan permukaan. Perlakuan kimia dengan kopling agent dapat memberikan penguatan interaksi interface melalui ikatan kimia dengan mekanisme interaksi asam basa dan melalui ikatan dengan gugus fungsional kimia. Polaritas permukaan akibat perlakuan kimia juga memiliki pengaruh pada interaksi serat/matrik dalam komposit, dimana penurunan polaritas serat akibat perlakuan kimia, menyebabkan kompatibilitas serat pada matrik nonpolar menjadi lebih baik sehingga kekuatan mekanisnya menjadi lebih baik sehingga kekuatan mekanisnya menjadi meningkat (Suryanto, 2017).



34



BAB V PEMBUATAN KOMPOSIT 5.1 PROSES CETAKAN TERBUKA (OPEN- MOLD PROCESSES) A. Pencetakan Semprot (spray lay-up) Spray-up merupakan metode cetakan terbuka yang dapat menghasilkan bagian-bagian yang lebih kompleks ekonomis dari hand lay-up.Proses spray-up dilakukan dengan cara penyemprotan serat (fiber) yang telah melewati tempat pemotongan (chopper). Sementara resin yang telah dicampur dengan katalis juga disemprotkan secara bersamaan Wadah tempat pencetakanspray- up telah disiapkan sebelumnya. Setelah itu proses selanjutnya adalah dengan membiarkannya mengeras pada kondisi atsmosfer standar.



Gambar 5.1 Contoh Aplikasi spray – lay up



B. Pencetakan Tangan (Hand Lay-Up) Prosesnya ialah:Menuang resin dengan tangan kedalam serat berbentuk anyaman, rajuan atau kain, kemudian memberi takanan sekaligus meratakannya menggunakan rol atau kuas. Proses tersebut dilakukan berulang-ulang hingga ketebalan yang diinginkan tercapai. Membiarkannya mengeras pada kondisi atmosfir standar. Aplikasi : pembuatan kapal, bodi kendaraan, bilah turbin angin.



35



Gambar 5.2 Aplikasi dari Proses hand lay up C. Pengemasan Vakum (Vacum Bagging) Pada proses ini digunakan pompa vacuum untuk menghisap udara yang ada dalam wadah tempat diletakkannya komposit yang akan dilakukan proses pencetakan. Dengan divakumkan udara dalam wadah maka udara yang ada diluar penutup plastic akan menekan kearah dalam. Hal ini akan menyebabkan udara yang terperangkap dalam specimen komposit akan dapat diminimalkan.Dibandingkan dengan hand lay-up, metode vakum memberikan penguatankonsentrasi yang lebih tinggi, adhesi yang lebih baik antara lapisan, dan kontrol yang lebih resin / rasio kaca.Aplikasi : pembuatan kapal pesiar, komponen mobil balap.



Gambar 5.3 Aplikasi dari Proses vacuum bag



D. Pressure Bag Pressure bag memiliki kesamaan dengan metode vacuum bag, namun cara ini tidak memakai pompa vakum tetapi menggunakan udara atau uap bertekanan yang dimasukkan malalui suatu wadah elastis Wadah elastis ini yang akan berkontak pada komposit yang akan dilakukan proses. Biasanya tekanan basar tekanan yang di berikan pada proses ini adalah sebesar 30 sampai 50 psi. Aplikasi dari metoda vacm bag ini adalah pembuatan tangki, wadah, turbin angin, vessel. 36



Gambar 5.4 Aplikasi Proses dari Pressure Bag E. Filament Welding Proses ini menggunakan Fiber tipe roving atau single strand dilewatkan melalui wadah yang berisi resin, kemudian fiber tersebut akan diputar sekeliling mandrel yang sedang bergerak dua arah, arah radial dan arah tangensial. Proses ini dilakukan berulang, sehingga cara ini didapatkan lapisan serat dan fiber sesuai dengan yang diinginkan. Resin termoseting yang biasa di gunakan pada proses ini adalah poliester, vinil ester, epoxies, dan fenolat. Proses ini terutama digunakan untuk komponen belah berlubang, umumnya bulat atau oval, seperti pipa dan tangki.Serat TOWS dilewatkan melalui mandi resin sebelum ke Mandrel dalam berbagai orientasi, dikendalikan oleh mekanisme serat, dan tingkat rotasi mandrel tersebut. Adapun aplikasi dari proses filament winding ini digunakan untuk menghasilkan bejana tekan, motor roket, tank, tongkat golf dan pipa.



Gambar 5.5 Proses Filament Welding



37



5.2 PROSES CETAKAN TERTUTUP (CLOSED MOLD PROCESSES) A. Compression Molding Compression molding adalah proses pencetakan bahan dalam bentuk terbatas dengan memberikan tekanan dan panas. Proses pencetakan kompresi diikuti oleh dua langkah pertama, satu pemanasan awal dan pemberian tekanan. Proses cetakan ini menggunakan hydraulic sebagai penekannya. Fiber yang telah dicampur dengan resin dimasukkan ke dalam rongga cetakan, kemudian dilakukan penekanan dan pemanasan. Resin termoset khas yang digunakan dalam proses cetak tekan ini adalah poliester, vinil ester, epoxies, dan fenolat. Berikut adalah proses pembuatan komposit menggunakan metode compression moulding:



Gambar 5.6 Pembuatan Komposit Metode Compression Moulding Deskripsi Proses 1.



Muatan ditempatkan di rongga cetakan yang cocok di posisi terbuka



2.



Cetakan ditutup dengan menyatukan dua bagian,



3.



Tekanan diberikan untuk memeras resin sehingga mengisi rongga cetakan,



4.



Sementara di bawah tekanan cetakan dipanaskan yang menyembuhkan resin



 Tahapan dalam Siklus Compression Molding



Gambar 5.7 Tahapan Siklus Compression Molding



38



Berbagai tahapan waktu siklus compression moulding dapat direpresentasikan sebagai fungsi gaya yang diperlukan untuk menutup yang lama dengan laju yang konstan. Pada tahap "plastikasi" gaya meningkat dengan cepat ketika umpan polimer dikompresi dan dipanaskan. Tahap kedua dimulai, setelah tegangan luluh elastomer terlampaui. tc adalah titik di mana cetakan mengisi dan kompresi lelehan terjadi. Pengisian cetakan sebagian besar reaksi kimia harus dilakukan setelah tc.  Parameter yang Harus di Perhatikan dalam Compression Molding yaitu: 1.



Kuantitas bahan cetakan.



2.



Tekanan dari proses pencetakan antara 2000-3000 psi (13.8-20.7 MPa).



3.



Suhu cetakan antara suhu 300ºF hingga 375ºF (149⁰C- 191⁰C).



4.



Cure time variable. Periode yang diperlukan untuk mengeraskan bahan termoset hingga polimerisasi parsial dan lengkap disebut waktu penyembuhan.



 Jenis-Jenis Compression Molding Proses compression molding dapat dibedakan atas empat jenis yaitu : 1. Flash type Mold Jenis ini bentuknya sederhana, murah, saat mold menutup maka material sisa yang kemudian meluap akan membentuk lapisan parting line/plain (land B), dan karena tipisnya akan segera mengeras/beku sehingga menghindari meluapnya material lebih banyak. Jadi biasanya mold akan di isi material sepenuhnya sampai luapan yang terjadi sebanyak yang diijinkan. 2. Positive Mold Jenis ini terdiri dari dari suatu rongga (cavity) yang dalam dengan sebuah plunger yang mengkompresikan/memadatkan material kompoud pada bagian bawah mold pemberian material disesuaikan dengan kapasitasnya baik dengan cara menimbang sehingga menghasilkan produk yang baik dan seragam. 3. Landed Positive Mold Mirip dengan tipe diatas ,akan tetapi tinggi bidang batas dibatasi.bagian “land” bekerja menahan tekanan (bukan bagian Produknya). Karena ketebalan material terkontrol dengan baik, maka kepadatan benda kerja tergantung dari posisi pengisian yang diberikan. 4. Semi Positive Mold Merupakan kombinasi antara flash type dan landed positive mold.



39



 Bahan yang Dapat Digunakan dalam Proses 1.



Polimer thermoset



2.



Fiber reinforced composite



3.



Termoplastik: -



Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)



-



Long fiber reinforced thermoplastics.



Adapun sifat bahan yang dipengaruhi proses yaitu: densitas, kekuatan dan property isotropik (serat).  Keuntungan Proses Compression Molding: 1.



Biaya rendah



2.



Densitas seragam



3.



Penyusutan seragam karena aliran yang seragam



4.



Kekuatan dampak meningkat



5.



Dimensi akurat



6.



Tekanan internal dan warping diminimalkan



7.



Waktu siklus pendek



8.



Produksi volume tinggi



 Kerugian Proses Compression Molding: 1.



Waktu pengeringan lama



2.



Garis pemutusan tidak merata



3.



Memo tidak dapat diproses ulang



4.



Investasi modal awal yang tinggi



 Aplikasi Proses Compression Molding Aplikasi dari proses compression molding ini adalah alat rumah tangga, kontainer besar, alat listrik, untuk panel bodi kendaraan rekreasi seperti ponsel salju, kerangka sepeda dan jet ski, dll.



B. Cold Press Molding Cold Press Molding yang juga dikenal sebagai cold press sintering, berbeda dari molding kompresi konvensional karena materialnya dicetak dengan tekanan pada suhu kamar. Bagian cetakan setelah di molding dapat dipanaskan lagi atau disembuhkan dengan aksi kimia. Metode ini banyak digunakan untuk pencetakan poly tetra fluoro ethlene, dan juga untukbeberapa plastic tahan suhu tinggi (seperti poliamida). 40



Proses antara cetakan sentuhan dan tekanan panas. Suhu cetakan antara 40 – 50°C. Bahan penguat diletakan di atas cetakan dan resin dituang di atasnya. Volume produksi per cetakan tinggi C. Injection Molding Injection Molding adalah metode material termoplastik dimana material yang meleleh karena pemanasan diinjeksikan oleh plunger ke dalam cetakan yang didinginkan oleh air dimana material tersebut akan menjadi dingin dan mengeras sehingga bias dikeluarkan dari cetakan. Injection Molding juga dikenal sebagai reaksi pencetakan cairan atau pelapisan tekanan tinggi.  Proses Injection memiliki beberapa proses yaitu: 



Persiapan bahan







Pemanasan bahan hingga titik lumer







Material yang dilumerkan dikirim ke ujung injector untuk disuntikkan kedalam cetakan







Material masuk kedalam cetakan







Penahanan hingga plastic membeku







Cetakan dibuka untuk melepaskan hasil produksi







Pembersihan hasil produksi dari runner



 Langkah-langkah Injection Molding Adapun langkah-langkahnya adalah : 1. Pengapitan Suatu mesin injeksi memiliki tiga bagian utama, yaitu cetakan, pengapit dan unit penyuntik. Unit pengapit adalah pemegang cetakan yang mengalami tekanan selama proses penyuntikan dan pendinginan. Pada dasarnya, pengapit ini memegang kedua belah cetakan bersama-sama. 2. Suntikan Pada saat penyuntikan, material plastic umumnya dalam bentuk butiran/pellet, diisi kedalam suatu wadah saluran tuang (hopper) yang terdapat bagian atas unit mesin. Butir/pellet ini disuap ke dalam silinder untuk dipanaskan hingga mencair. Di dalam silinder (barrel) terdapat mesin crew (berputar) yang mencampur bahan butiran/pellet cair dan mendorong campuran ke bagian ujung silinder. Ketika material yang dikumpulkan di ujung screw telah cukup, proses



41



penyuntikan dimulai. Plastik yang dicairkan dimasukkan ke dalam cetakan melalui suatu nozzle injector, ketikan tekanan dan kecepatan diatur oleh screw tersebut. Sebagian mesin injeksi menggunakan suatu pendorong sebagai pengganti screw. 3. Penenangan Tahap ini adalah waktu penenangan sesaat setelah proses penyuntikan. Plastik cair telah disuntik kedalam cetakan dan tekanan dipertahankan untuk meyakinkan segala sisi rongga cetakan telah terisi secara sempurna. 4. Pendinginan Plastic didinginkan didalam cetakan untuk mendapatkan bentuk padatnya di dalam cetakan. Pada proses ini sekaligus pengisian ulang bahan plastic dari hopper ke dalam barrel dengan screw yang berputar. 5. Cetakan Dibuka Unit pengapit dibuka, yang memisahkan kedua belah cetakan. 6. Pengeluaran Pena dan plat injector mendorong dan mengeluarkan hasil cetakan dari dalam cetakan. Geram dan sisa pada sisi-sisi hasil cetakan yang tidak dipakai dapat didaur ulang untuk digunakan pada pencetakan berikutnya.  Komponen Utama Sistem Injection Molding



Gambar 5.8 Injection Unit and Clamping Unit



42



 Parameter-Parameter Proses Injection Molding Adapun parameter-parameter yang berpengaruh yaitu : 1. Temperatur Leleh Adalah batas temperature dimana bahan plastic mulai meleleh kalau diberikan energi panas. Pada pelelehan plastic ini perlu diperhatikan jenis material plastik yang dilelehkan, karakteristik mesin cetakan, shot size yang akan diekstrusikan. 2. Batas Tekanan Adalah batas tekanan udara yang perlu diberikan untuk menggerakkan piston guna menekan bahan plastic yang telah dilelehkan. Terlalu rendah tekanan, maka bahan plastic kemungkinan tidak akan keluar atau terinjeksi ke dalam cetakan. Akan tetapi jika tekanan udara terlalu tinggi dapat mengakibatkan tersemburnya bahan plastic dari dalam cetakan dan hal ini akan berakibat proses produksi menjadi tidak efisien. 3. Waktu Tahan Adalah waktu yang diukur dari saat temperature leleh yang di-set telah tercapai hingga keseluruhan bahan plastic yang ada dalam tabung pemanas benar-benar telah meleleh semuanya. Hal ini dikarenakan sifat rambatan panas yang memerlukan waktu untuk merambat ke seluruh bagian yang ingin dipanaskan. Dikhawatirkan jika waktu tahan ini terlalu cepat maka sebagian bahan plastic dalam tabung pemanas belum meleleh semuanya, sehingga akan mempersulit jalannya aliran bahan plastic dari dalam nozzle. 4. Tekanan Tahan Adalah tekanan yang diperlukan untuk memberikan tekanan pada piston yang mendorong plastic yang telah leleh setelah proses injection pressure selesai. Pengaturan holding pressure bertujuan untuk meyakinkan bahwa bahan plastic telah benar-benar mengisi ke seluruh rongga cetak. Oleh karenanya holding pressure ini sangat tergantung dengan besar kecilnya dimensi cetakan (mold). Makin besar ukuran cetakan makin lama dan besar penekan yang diperlukan. 5. Temperatur Cetakan Yaitu temperature awal cetakan sebelum dituangi bahan plastic yang meleleh. Pengaturan temperature ini melalui cairan yang dialirkan ke dalam cetakan. Temperature cairan dan temperature permukaan mold akan terdapat perbedaan maka agar hasil produk lebih baik seharusnya kedua temperature tersebut perlu untuk dikontrol. 6. Kecepatan Injeksi Yaitu kecepatan lajunya bahan plastik yang telah meleleh keluar dari nozzle untuk mengisi rongga cetak. Untuk mesin-mesin injeksi tertentu kecepatan ini dapat terukur, tetapi 43



untuk mesin-mesin injeksi sederhana kadang-kadang tidak dilengkapi dengan pengukur kecepatan ini. 7. Ketebalan Dinding Cetakan Menyangkut desain secara keseluruhan dari cetakan (molding). Semakin tebal dinding cetakan, semakin besar kemungkinan untuk terjadinya cacat shrinkage.  Kelebihan dan Kekurangan Proses Injection Molding Kelebihan :Kapasitas produksi yang tinggi , sisa penggunaan material (useless material) sedikit dan tenaga kerja minimal. Kekurangan : Biaya investasi dan perawatan alat tinggi serta perancangan produk harus mempertimbangkan untuk pembuatan desain moldingnya.  Aplikasi Proses Injection Molding Aplikasi dari proses injection molding ini meliputi bumper otomotif, keyboard, mouse, panel TV, pesawat telepon dan komponen meubel.



D. Resin Transfer Molding Resin transfer molding (RTM) merupakan campuran dari dua teknik pemrosesan polimer. Kunci perbedaannya adalah penguatan dimasukkan selama pencetakan untuk membuat komposit. Beberapa lapisan kering, untaian kontinu, rangkaian keliling, atau kain yang disebut preform ditempatkan di bagian bawah cetakan dua bagian.



Gambar 5.9 Mesin Resin Transfer Molding Cetakan ditutup, dan resin cair yang dikatalisis disuntikkan ke cetakan melalui sari yang terletak di pusat. Titik injeksi resinbiasanya merupakan titik terendah dari rongga cetakan. Tekanan injeksi berada dalam kisaran70–700 kPa. Perawatan harus diambil untuk menyuntikkan cukup lambat sehingga serat dalam preformtidak dipindahkan secara 44



signifikan karena resin mengisi cetakan. Cetakan dapat disimpan di bawah vakum untuk membantu menghilangkan udara dan memungkinkan masuknya aliran resin. Sebagai alternatif, tepi cetakan dilepaskan untuk memungkinkan udara keluar sebagairesin masukan. Kecepatan resin akan ditentukan oleh permeabilitas dari bahan serat, viskositas resin, dan peluruhan tekanan. Permeabilitas bahan serat rendah jika kepadatannya tinggi, sehingga volume seratnya tinggi fraksi hanya dapat direalisasikan dengan biaya tingkat produksi yang rendah. Seperti cetakan lainnya, perlu untuk memotong bagian di tepi luar setelah dilepas dari cetakan. Meskipun poliuretan atau resin reaktif lainnya dapat digunakan dalam RTM, sebagian besarresin yang umum adalah poliester dan epoksi. Eposi membutuhkan waktu siklus yang relatif lama. Dibandingkan dengan cetakan kompresi, RTM memiliki biaya perkakas yang sangat rendah dan sederhana persyaratan cetakan menjepit. Keuntungan lain dari RTM adalah kemampuannya untuk merangkum rusuk logam, pengaku, dan sisipan di dalam produk cetakan. Kemampuan ukuran adalah di antara manfaat utama dari RTM, dan meskipun RTM sangat cocok untuk mencetak objek besar,kompleksitas bagian dapat membatasi penggunaan proses. Proses lainnya disebut pencetakan reaksi struktural atau structural reaction injection molding (SRIM). Bentukdan persiapan cetakan mirip dengan proses RTM. Setelah cetakan ditutup, resin SRIM dimasukkan dengan cepat ke cetakan dan bereaksi dengan cepat dalam beberapa detik. Pencampuran rasio sistem tipikal mendekati 1: 1, yang diinginkan untuk pencampuran pelampiasan cepat.Preform untuk RTM dan SRIM serupa dalam banyak hal.



45



BAB VI UJI KOMPOSIT Setelah komposit telah menjadi produk, perlu dilakukan peninjauan terhadap kualitas dari bahan komposit yang dihasilkan. Peninjauan dilakukan dengan melakukan beberapa pengujian yang menjadi acuan kualitas bahan komposit tersebut. Berikut adalah penjelasan mengenai pengujian yang dilakukan terhadap bahan komposit. 6.1 UJI LENTUR Untuk memperoleh sifat mekanik yang tinggi (kekuatan tarik, modulus elastisitas, kekuatan lentur dan kekuatan impak), maka serat alam diberi bermacam perlakuan. Tujuannya untuk meningkatkan sifat adhesive atau kelekatan antara permukaan serat dengan matrik yang membentuk ikatan bersama untuk pemindahan beban. Komposit akan memiliki sifat fisik dan mekanik yang baik, yang tidak mungkin dihasilkan oleh serat atau matrik saja. Selain itu juga memindahkan gaya kepada serat dengan adanya sifat adhesi yang baik. Fasa antarmuka merupakan kawasan yang paling tinggi menerima dan dapat memindahkan gaya ke serat dengan sempurna seterusnya dapat meningkatkan kekuatan komposit. Walaupun serat yang kuat digunakan sebagai penguat dalam suatu komposit, namun bila adhesi yang terbentuk lemah maka kekuatan komposit yang dihasilkan akan lemah. Kekuatan lentur adalah suatu parameter yang menunjukkan kemampuan suatu material untuk menahan beban yang diberikan secara transversal diatasnya Perlakuan uji lentur dilakukan berdasarkan pada standar pengujian ASTM D790 dilakukan dengan memberikan gaya lentur pada spesimen yang berbentuk balok pada Gambar 2, dimana dimensi spesiman adalah 203.2mm × 12.7mm × 12.7mm. Sesuai prosedur pada ASTM D790 spesimen harus diletakan pada tengah dengan toleransi 0.03 mm (0.001 in), jarak antar support (L) adalah 100mm.



Gambar 6.1 Dimensi spesimen uji lentur ASTM D 790



46



6.2 UJI IMPAK Pengujian impak dimaksud untuk mengetahui sifat fisis liat atau getas benda uji. Uji impak ini membutuhkan tenaga untuk mematahkan benda uji dengan sekali pukul, alat pukul yang digunakan berupa sebuah palu dengan berat tertentu yang dijatuhkan dengan cara o



dilepaskan dari sudut 150 (α) dan sisi pisau pada palu menengenai benda uji berbentuk persegi panjang dengan ukuran 10 x 10 mm, panjang 55 mm dan takikan 2 mm serta sudut o



takikan 45 , karena pukulan tersebut benda uji akan patah, kemudian palu akan berayun kembali membentuk sudut (β) hasil dari keliatan benda uji. Prinsip pengujian impak dapat dilihat pada Gambar 2.



Gambar 6.2 Prinsip Uji Lentur Harga tenaga patah dapat dicari dengan rumus: W = g R G (cos β - cos α) (joule) dengan: W = Tenaga patah (joule) α = Besar sudut saat palu akan dilepaskan tanpa benda uji β = Sudut yang dibentuk palu setelah benda uji patah G = Berat palu (1,357kg) R = Jarak titik putar sampai titik berat palu (R= 0,3948m) g = percepatan gravitasi (9.8 m/s2) Harga keliatan suatu bahan dapat dicari dengan menggunakan rumus: 2



Keliatan = AW (joule/mm ) dengan: W = tenaga patah (joule) 2



A = luas patahan benda uji (mm ) 47



6.3 UJI TARIK Pengujian tarik yang dilakukan adalah untuk mengetahui kekuatan tarik dan regangan dari matrik, maupun komposit serat. Metode yang digunakan adalah benda uji dijepit pada mesin uji dengan pembebanan perlahan-lahan meningkat sampai suatu beban tertentu dan akhirnya benda uji patah. Beban tarik yang bekerja pada benda uji akan menimbulkan pertambahan panjang disertai pengecilan diameter benda uji. Perbandingan antara pertambahan panjang (ΔL) dengan panjang awal benda uji (L0) disebut regangan. Untuk menghitung kekuatan tarik dan regangan adalah: 1. KekuatanTarik σu



Beban (F) =



(kg/mm2)



Luas Penampang (A0)



2. Regangan ε=



Perubahan Panjang (∆L) Panjang Awal (L0)



x 100%



6.4 UJI KEKERASAN Kekerasan suatu material dapat didefinisikan sebagai ketahanan material



tersebut



terhadap gaya penekanan dari material lain yang lebih keras.Penekanan tersebut dapat berupamekanisme penggoresan (scratching), pantulan ataupun indentasi dari material keras terhadap suatu permukaan benda uji. Berdasarkan mekanisme penekanan tersebut, dikenal 3 metode uji kekerasan: 1) Metode gores Metode ini tidak banyak lagi digunakan dalam dunia metalurgi danmaterial lanjut, tetapi masih sering dipakai dalam dunia mineralogi. ini dikenalkan oleh Friedrich Mohs yang membagi kekerasan material di dunia ini berdasarkan skala (yang kemudian dikenal sebagai skala Mohs). Prinsip pengujiannya adalah bila suatu mineral mampu digores oleh Orthoclasem(no. 6) tetapi tidak mampu digores oleh Apatite (no. 5), maka kekerasan mineral tersebut berada antara 5 dan 6. Berdasarkan hal ini, jelas terlihat bahwa metode ini memiliki kekurangan utama berupa ketidak akuratan nilai kekerasan suatu material. Bila kekerasan mineral-mineral diuji dengan metode lain, ditemukan bahwa nilai-nilainya berkisar antara 1-9 saja, sedangkan nilai 9-10 memiliki rentang yang besar. Mohs urutan nilai kekerasan material di dunia ini diwakili oleh: 1. Talc 6. Orthoclase 2. Gipsum



7. Quartz 48



3. Calcite



8. Topaz



4. Fluorite



9. Corundum



5. Apatite



10. Diamond (intan)



2) Metode elastik/pantul (rebound) Dengan metode ini, kekerasan suatu material ditentukan oleh alat Scleroscope yang mengukur tinggi pantulan suatu pemukul (hammer) dengan berat tertentu yang dijatuhkan dari suatu ketinggian terhadap permukaan benda uji. Tinggi pantulan (rebound) yang dihasilkan mewakili kekerasan benda uji. Semakin tinggi pantulan tersebut, yangditunjukkan oleh dial pada alat pengukur, maka kekerasan benda uji dinilai semakin tinggi. 3) Metode indentasi Pengujian dengan metode ini dilakukan dengan penekanan benda uji dengan indentor dengan gaya tekan dan waktu indentasi yang ditentukan.Kekerasan suatu material ditentukan oleh dalam ataupun luas area indentasi yang dihasilkan (tergantung jenis indentor dan jenis pengujian).



6.5 UJI SEM Scanning Electron Microscope (SEM) merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengamati serat didalam matriks bersama dengan beberapa sifat ikatan antara matriks dengan serat penguatnya. Cara untuk mendapatkan struktur mikro dengan membaca berkas elektron, didalam SEM berkas elektron berupa noda kecil yang umumnya 1µm pada permukaan spesimen diteliti berulang kali. Permukaan spesimen diambil gambarnya dan dari gambar ini dianalisa keadaan atau kerusakan spesimen. Pentingnya SEM adalah memberikan gambaran nyata dari bagian kecil spesimen, yang artinya kita bisa menganalisa besar serat, kekasaran serat dan arah serat serta ikatan terhadap komponen matriksnya. Prinsip kerja dari SEM adalah sebagai berikut : a. Sebuah pistol elektron memproduksi sinar elektron dan dipercepat dengan anoda. b. Lensa magnetik memfokuskan elektron menuju ke sampel. c. Sinar elektron yang terfokus memindai (scan) keseluruhan sampel dengan diarahkan oleh koil pemindai. d. Ketika elektron mengenai sampel, maka sampel tersebut akan mengeluarkan elektron baru yang akan diterima oleh detektor dan dikirim ke monitor (CRT).



49



Gambar 6.3 Skematis Mikroskop Elektron 6.7 FTIR FTIR merupakan singkatan dari Forier Transform Infra Red. Dimana FTIR ini adalah teknik yang digunakan untuk mendapatkan spektrum inframerah dari absorbansi, emisi, fotokonduktivitas atau Raman Scattering dari sampel padat, cair, dan gas. Karakterisasi dengan menggunakan FTIR bertujuan untuk mengetahui jenis-jenis vibrasi antar atom. FTIR juga digunakan untuk menganalisa senyawa organik dan anorganik serta analisa kualitatif dan analisa kuantitatif dengan melihat kekuatan absorpsi senyawa pada panjang gelombang tertentu. Prinsip kerja FTIR berupa infrared yang melewati celah kesampel, dimana celah tersebut berfungsi mengontrol jumlah energi ysng disampaikan kepada sampel. Kemudian beberapa infrared diserap oleh sampel dan yang lainnya ditransmisikan melalui permukaan sampel sehingga sinar infrared lolos ke detektor dan sinyal yang terukur kemudian dikirim kekomputer seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.4 dibawah ini.



Gambar 6.4 Skematis Uji FTIR 50



6.8 UJI TEKAN Alat uji tekan adalah peralatan uji untuk mengetahui seberapa besar kekuatan tekan maksimal yang daat ditahan oleh spesimen pada kondisi pembebana stabil dan smooth yang ditandai dengan spesimen mengalami kepatahan. Langkah pertama memaang spesimen pada kedua pasang grip fixture uji tekan yang terdapat pada gambar 4.1.1 dengan posisi garis tengah spesimen satu sumbu dengan garis tengah moveable head dari universal testing machine. Mendekatkan posisi moveable head kearah bagian atas fixture uji tekan hingga weighting indictor menunjukkan adanya pembebanan. Atur speed of testing yang telah direkomendasikan oleh ASTM yaitu 1.3±0.3 mm/min.



Gambar 6.5 Alat Uji Tekan ASTM D 3410 Selanjutnya melakukan proses pengompresian secara konstan sampai menjadi kepatahan pada spesimen. Seketika itu weighting indicator akan menyimpan dan menampilkan angka digital. Angka tersebut merupakan nilai maximum compressive load yang dpat ditahan oleh spesimen. Nilai maximum compressive load kemudian dibagi dengan luas area spesimen yang diukur sebelum pengujian, sehingga didapatkan nilai ultimate compressive strenght dari spesimen tersebut. A. Cara Kerja Ala Uji Tekan Dengan Sistem Hidrolik Pada cara kerja alat uji tekan, mekanisasi pengerak utama pada alat adalah dengan menggunakan sistem penggerak hidrolik. Beberapa sifat khusus yang dimiliki sistem hidrolik, yaitu gaya yang tinggi (berupa momen putar) dengan ukuran yang kompak, yait berupa kepadatan tenaga yang tinggi. 51







Penyesuaian gaya otomatis.







Dapat bergerak dari keadaan diam meskipun pada beban penuh.







Pengubah (pengendalian atau pengaturan) tanpa tingkatan dan kecepatan, momen putar (torsi), gaya langkah yang dapat dilakukan dengan mudah.







Perlindungan terhadap beban berlebih yang sederhana.







Sesuai untuk mengendalikan proses gerakan yang cepat dan untuk gerakan sangat lambat yang akurat.







Penumpukan energi yang relatif sederhana dengan menggunakan gas







Dapat dikombinasikan dengan transformasi yang tidak terpusat dari energi hidrolik kembali ke energi mekanik, dapat diperoleh sistem penggerak sentral yang sederhana sehingga dapat ekonomis. B. Proses Pembacaan Alat Uji Tekan Load cell adalah sebah transducer gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi



sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja. Sebuah sensor load cell pada dasarnya adalah sebuah perangkat listrik yang digunakan untuk mengubah gaya menjadi sinyal listrik. Menurut Hastomo (2001) load cell merupakan sebuah alat yang dipasang sebagai alat bantu yang berfungsi sebagai sensor yang mengirimkan data analog yang kemudian diubah menjadi data digital. Konversi ini tidak terjadi secara langsung, namun melalui dua tahap. Proses pertama melalui pengaturan mekanis, perubahan gaya menjadi sebuah sinyal diukur menggunakan alat ukur bernama strain gauge. Strain gauge adalah transducer pasif yang mengubah suatu pertarikan mekanis menjadi perubahan tahanan. Strain gauge digunakan juga untuk mengubah gaya yang masuk menjadi sebuah sinyal listrik. Sebuah load cell biasanya terdiri dari empat regangan dalam sebuah konfigurasi jembatan wheatstone.



52



DAFTAR PUSTAKA Adjiantoro, Bintang dan Bambang Sriyono. 2014. Pembuatan Material Komposit Matriks Paduan Al–6,2%Mg/Al2o3(P) Dengan Proses Stirr-Casting. Majalah Metalurgi, V 29.1.2014, ISSN 0216-3188, Hal 63-70. Agus Pramono, 2008. Komposit Sebagai Trend Teknologi Masa Depan. Jurnal, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Yogyakarta. Ardiati, M. 2016. Sintesis dan Karakterisasi Komposit Polyester Serat Daun Lontar dnegan Penambahan Variasi Konsentrasi Kalium Permanganat (KMnO 4). Skripsi. Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. Surabaya. Ashby, M. F., and Jones, David, R. H., 1980, Engineering Materials, An Introduction to Their Properties and Applications, Editing by R. J Brook, Pergamon Press, New York. CompositesLab. 2020. Applications. http://compositeslab.com/applications/>. Diakses pada 02 Februari 2020. CompositesLab. 2020. Composites 101. http://compositeslab.com/composites-101/>. Diakses pada 02 Februari 2020. Dian, J. 2017. Sintesis dan Karakterisasi Komposit Polyurethane Berpenguat Nanocellulose dari Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai Bahan Akustik. Tugas Akhir. Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya Ellyawan. 2008.



Panduan Untuk Komposit. Dipetik



Februari 2020 dari http://



www.ellyawan.dosen.akprind.ac.id. Fajri, Rahmat Iskandar., Tarkono dan Sugiyanto. 2013. Studi Sifat Mekanik Komposit Serat Sansevieria Cylindrica Dengan Variasi FraksiI Volume Bermatrik Polyester. Jurnal FEMA. 1(2) : 85-93. Farikhin, Farizal. 2016.Analisa Scanning Electron Microscope Komposit Polyester Dengan Filler Karbon Aktif Dan Karbon Non Aktif. Surakarta: Universitas Muhammadiyah Surakarta.



53



Fauzan, Ilham. 2012. Uji Lentur Berbagai Material Logam dengan Menggunakan Perlatan Uji Lengkung Tarno. Bandung. Ikhsan Faldi. 2016. Pengaruh Tekanan dan Temperatur pada Proses Hot Pressing Terhadap Kekerasan Komposit Abu Terbang Batubara/Phenolic. Departemen Teknik Mesin: Universitas Negeri Lampung. Jepri. 2016. Karakteristik Kekuatan Komposit Serat Kulit Pohon Terap Dengan Variasi Jumlah Lapisan Serat. Universitas Sanata Dharma : Yogyakarta. Kartini, Ratni., H. Darmasetiawan., A. Karo Karo dan Sudirman. 2002. Pembuatan Dan Karakterisasi Komposit Polimer Berpenguat Serat Alam. Jurnal Sains Materi Indonesia Indonesian Journal of Materials Science. 3(3) : 30-38. Komariyah, S. 2016. Karakterisasi Sifat Akustik, Sifat Mekanik dan Morfologi Komposit Polyurethane/Serbuk Bambu sebagai Aplikasi Panel Pintu Mobil. Tugas Akhir. Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya. Mardiyati. 2018. Komposit Polimer Sebagai Material Tahan Balistik. Jurnal Inovasi Pertahanan dan Keamanan. 1(1): 20-28. Maryanti, Budha., A. As’ad Sonief dan Slamet Wahyudi. 2011.Pengaruh Alkalisasi Komposit Serat Kelapa - Poliester Terhadap Kekuatan Tarik. Jurnal Rekayasa Mesin 2( 2) :123129. Nayiroh, Nurun. 2013. Teknologi Material Komposit. Lecture Material. Malang: Universitas Negeri Malang. Nopriantina, Noni dan Astuti. 2013. Pengaruh Ketebalan Serat Pelepah Pisang Kepok (Musa Paradisiaca) Terhadap Sifat Mekanik Material Komposit Poliester-Serat Alam. Jurnal Fisika Unand Vol. 2, No. 3, ISSN 2302-8491. Nugroho, G.Estu. 2017. Karakteristik Komposit Berpenguat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit Menggunakan NaOH Dengan Fraksi Volume 4%, 6%, dan 8%. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma. Oroh, Jonathan., Ir. Frans. P. Sappu., Romels Lumintang .2013. Analisis Sifat Mekanik Material Komposit Dari Serat Sabut Kelapa. Jurnal Universitas Sam Ratulangi Manado. 54



Prabowo, Lukas. 2007. Pengaruh Perlakuan Kimia pada Serat Kelapa (Coin Fiber) Terhadap Sifat Mekanis Komposit Serat dengan Matriks Polyester. Departemen Teknik Mesin: Universitas Sanatha Dharma Yogyakarta. Ramadhonal, Syahru. 2010. Pembuatan Komposit Matrik Logam Berpenguat Keramik (Al/SiC) Dicampur Kayu Dengan Metode Metalurgi Serbuk. Skripsi. Jakarta: UIN Syarif Hidayatullah. Ramatawa.



2008.



http://www.ramatawa.wordpress.com/2008/11/23/komposit-



partdefinisiklasifikasiaplikasi/. diaksestanggal 1 Maret 2020. Sartika, Mora. 2017. Pengaruh Penambahan SelulosaMikrokristal dari Serat Ijuk danPlasticizer Gliserol TerhadapKarakteristik Bioplastik dari Pati BijiAlpukat (Persea Americana mill). Universitas Sumatera Utara. Siregar, T. dan B.A. Wahjoedi. 2015. Pembuatan Material Komposit Polietilen dengan Bahan Pengisi Zeolit Alam. Jurnal Matematika dan Sains. (20)1: 18-26. Smallman, R.E dan J. Bishop. 2000. Modern Physical Metallurgy and Materials Engineering. Hill International Book Company. New York. Sugiantoro, S., Sudirman, Aloma K.K. dan Rukihati. 2006. Karakterisasi Termal Komposit Berbasis Heksaferi (BaM) dengan Matriks Polimer. Jurnal Sains Materi Indonesia. Oktober 2006. Hal: 254-257. Sungkar, Suzanna. 2014.



Peran Kondisioner Pada Adhesi Bahan Restorasi Semen



Ionomer Kaca Dengan Struktur Dentin. Cakradonya Dent Journal. 6(2): 678-744. Surdia, T., dan Kenji, C. 2000. Pengetaahuan Bahan Teknik. PT. Pradnya Paramita, Jakarta. Suryanto, Heru. 2017. Kerangka Konsep Teoritis Perubahan Kekuatan Interface Komposit Matriks Epoksi Yang Diperkuat Serat Alam Yang Mengalami Proses Curing Dalam Pengaruh Medan Listrik. Jurnal Universitas Negeri Malang. Susanto, Juliono. 2014. Analisis Gaya Dan Pembuatan Badan Pesawat Tanpa Awak Dari Bahan Material Komposit Yang Diperkuat Polyester Dan Serat Rock Wool Dengan Metode Hand Lay Up. Universitas Sumatera Utara: Medan.



55



Syarief, Akhmad. 2011. Uji Lentur Komposit Polyester-Serat Purun Tikus (Eleocharis Dulcis). Jurnal Teknik, Unlam Banjarmasin. Widodo, Basuki. 2008. Analisa Sifat Mekanik Komposit Epoksi Dengan Penguat Serat Pohon Aren (Ijuk) Model Lamina Berorientasi Sudut Acak (Random). Jurnal Teknologi Technoscientia. 1(1) : 1-5 Yandri, Valdi Rizki. 2010. Perbandingan Kinerja Keramik Dan Resin Epoksi Sebagai Isolator Tegangan Menengah 20 KV Di Daerah Beriklim Tropis. Jurnal Elektron. 2(1) : 45. Zainuri, M., dkk., 2007. Peningkatan Wettability Partikel Komposit Isotropik AlL/SiC Dengan Pelapisan Elektroles Metal Oksida Pada Partikel Penguat SiC. Seminar Fisika dan Aplikasinya,2007 Fisika FMIPA ITS, Surabaya.



56