Tabel 2.2 Parameter tipikal TKKS per kg.
No Material-material Kandungan
Komposisi
1. Uap air
5,40 2.
Protein 3,00
3. Serat
35,00 4.
Minyak 3,00
5. Kelarutan Air
16,20 6.
Kelarutan Unsur Alkali 1 29,30
7. Debu
5,00 8.
K 1,71
9. Ca
0,14 10. Mg
0,12 11. P
0,06 12. Mn, Zn, Cu, Fe
1,07 T O T A L
100,00
Sumber: http:www.w3.orgTRREC-html40, 2008
Berdasarkan data pada Tabel 2.2 terlihat bahwa kandungan serat merupakan unsur dominan dalam TKKS. Dengan demikian TKKS diperkirakan akan
memberikan sifat mekanik yang cukup baik terhadap material komposit yang dibentuk.
2.3 Defenisi Komposit
Komposit didefinisikan sebagai dua macam atau lebih material yang digabungkan atau dikombinasikan dalam skala makroskopis dapat terlihat langsung oleh mata
sehingga menjadi material baru yang lebih berguna. Komposit terdiri dari 2 bagian utama yaitu matriks dan filler. Matriks berfungsi untuk perekat atau
pengikat dan pelindung filler pengisi dari kerusakan eksternal. Matriks yang umum digunakan berupa polimer, keramik, dan logam.
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Klasifikasi Bahan Komposit.
Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Bahan komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi komposit
sering digunakan antara lain seperti : 1. Klasifikasi menurut kombinasi material utama, seperti metal-organic atau
metal anorganic. 2. Klasifikasi menurut karakteristik bulk-form, seperti sistem matrik atau
Laminasi 3. Klasifikasi menurut distribusi unsur pokok, seperti continous dan
discontinous .
4. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural Schwartz, 1984.
Sedangkan klasifikasi untuk komposit serat fiber-matrik composites dibedakan menjadi beberapa macam antara lain ;
1. Fiber composites komposit serat adalah gabungan serat dengan matrik. 2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.
3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik. 4. Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal dengan
matrik yang kedua 5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina
Gambar 2.4 Klasifikasi Skema Struktur Komposit Callister,1994.
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Tipe Komposit Serat
Untuk memperoleh komposit yang kuat harus dapat memempatkan serat dengan benar. Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe seratpada komposit
yaitu : 1. Continuous Fiber Composite
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan. Tipe ini
mempunyai kelemahan pada pemisahan antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriknya
2. Woven Fiber Composite bi-directional Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena
susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan
kekakuan akan melemah. 3. Discontinuous Fiber Composite
Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat
pendek. Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 Gibson, 1994 : a Serat terputus Blok
b Off-sumbu sejajar serat diskontinyu c Serat kontinu berorientasi secara acak
a. serat terputus b. sejajar kontiniu c. serat acak Gambar 2.5. Tipe discontinuous fiber
4. Hybrid Fiber Composite Hybrid fiber composite
merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat menganti
kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.
Universitas Sumatera Utara
komposit serat kontinu tenunan serat komposit
berorientasi secara acak diskontinyu serat hibrida komposit serat Gambar 2.6. Tipe komposit serat
2. 4 Polimer busa
Busa didefinisikan sebagai penyebaran gelembung-gelembung gas yang terjadi pada material cair dan padat. Busa berkembang menjadi rongga-rongga mikro
yang memiliki diameter 10 μm. Busa yang tersebar dalam polimer dapat mencapai
10
8
cm
3
Kumar,2005.Pada saat ini, perkembangan penelitian telah menghasilkan karakteristik fisik dan mekanik material busa Klempner dan Sendijarevic, 2004.
Karakteristik fisik tersebut meliputi faktor geometri, seperti ukuran rongga dan ketebalan dinding rongga. Selain karakteristik fisik juga terdapat karakteristik
mekanik. Karakteristik mekanik terdiri atas densitas dan modulus elastisitas.
Material busa memiliki susunan rongga yang bervariasi. Susunan rongga tersebut dapat diketahui melalui pengamatan struktur mikro material busa.
Susunan rongga dibagi atas dua jenis, yaitu susunan terbuka open-cell dan tertutup closed-cell. Pada material busa dengan susunan rongga terbuka terdapat
Universitas Sumatera Utara
pemutusan dinding rongga dan bersifat fleksibel. Material busa dengan susunan rongga tertutup tidak terdapat pemutusan dinding rongga dan bersifat kaku.
Perbedaan kedua jenis susunan rongga tersebut ditunjukkan pada gambar. 2.9
Gambar 2.7 Jenis Material Berongga
rongga-rongga pada polimer terbentuk akibat adanya pencampuran fase padat dan gas. Dua fase tersebut terjadi dengan cepat dan membentuk permukaan material
yang berongga. Busa yang dihasilkan dari polimer merupakan gelembung udara atau rongga udara yang bergabung di dalam polimer tersebut . Gas yang
digunakan untuk membentuk busa disebut blowing agent. Pemberian blowing agent
dilakukan secara kimia dan fisika. Blowing agent secara kimia menimbulkan dekomposisi unsur-unsur material dalam suatu reaksi kimia.
Blowing agent secara fisika terjadi akibat adanya gas yang diberikan pada material. Polimer busa yang bersifat fleksibel dihasilkan oleh reaksi polyurethane.
Polyurethane dalam pembentukan Polimer busa juga berfungsi sebagai blowing
agent. Proses pembentukan rongga dari hasil reaksi polyurethane fleksibel
berlangsung relatif cepat. Pada saat reaksi pembentukan polyurethane terjadi pengeluaran panas eksoterm dengan kenaikan temperatur mencapai 75 s.d.
160 C. Peningkatan volume yang dihasilkan poliuerthane sekitar 20 s.d 50 kali
volume mula-mula.Menurut Sivertsen 2007, reaksi kimia pembentukan Polimer busa adalah reaksi polyisocyanante OCN – R – NCO dengan polyol HO – R’ –
OH menghasilkan polyurethane O – OC – HN – R – NH – CO – O – R’.
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Material Komposit Polimer busa
Polyester resin tak jenuh merupakan material polimer kondensat yang dibentuk berdasarkan reaksi antara kelompok polyol, yang merupakan organik gabungan
dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic yang mengandung ikatan ganda. Tipikal jenis polyol yang digunakan adalah glycol,
seperti ethylene glycol. Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah asam phthalic dan asam maleic.
Poliester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Matriks jenis ini memiliki sifat dapat
mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukannya. Struktur material yang dihasilkan berbentuk
crosslink dengan keunggulan pada daya tahan yang lebih baik terhadap jenis
pembebanan statik dan impak. Hal ini disebabkan molekul yang dimiliki material ini ialah dalam bentuk rantai molekul raksasa atom-atom karbon yang saling
berhubungan satu dengan lainnya.
Pada umumnya material ini digunakan dalam proses penuangan, perbaikan badan kendaraan bermotor, pengisi kayu, dan sebagai material perekat. Material
ini memiliki sifat perekat dan aus yang baik, dan dapat digunakan untuk memperbaiki dan mengikat secara bersama beberapa jenis material yang berbeda.
Material ini memiliki umur pakai yang panjang, kestabilan ketahanan terhadap sinar matahari, dan daya tahan yang baik terhadap air. Tetapi material ini tidak
diproduksi dalam jenis yang sama, karena untuk keperluan tertentu material ini akan memiliki formulasi yang berbeda.Kekuatan material ini diperoleh ketika
dicetak dalam bentuk komposit, dimana kehadiran material-material penguat, seperti serat TKKS akan meningkatkan sifat mekanik material tersebut.
2.4.2. Blowing Agent BA
Blowing agent ialah material yang digunakan untuk menghasilkan struktur
berongga pada komposit yang dibentuk. Jenis blowing agent yang digunakan pada
Universitas Sumatera Utara
penelitian ini ialah polyuretan. Polyuretan adalah suatu jenis polimer yang mengandung jaringan uretan, yaitu -NH-CO-O-. Poliuretan dibentuk oleh reaksi
senyawa isosianat yang bereaksi dengan senyawa yang memiliki hidrogen aktif, seperti diol polyol, yang mengandung grup hidroksil dengan pemercepat reaksi
katalis. Unsur Nitrogen yang bermuatan negatif pada isosianat akan tertarik ke arah unsur Oksigen yang bermuatan positif pada kelompok alkohol polyol untuk
membentuk ikatan uretan antara dua unit monomer dan menghasilkan dimer uretan. Reaksi isosianat ini akan membentuk amina dan gas karbon dioksida
CO2. Gas ini yang kemudian akan membentuk busa pada material polimer yang terbentuk. Material yang terbentuk dari campuran BA dan polimer disebut dengan
material Polimer busa Ilustrasi material Polimer busa ditunjukkan pada Gambar
2.8
Gambar 2.8 Ilustrasi material Polimer busa
2.4.3. Katalis MEKPO Methyl Ethyl Keton Peroksida
Katalis merupakan material kimia yang digunakan untuk mempercepat reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan atmosfir.
Pemberian katalis dapat berfungsi untuk mengatur waktu pembentukan gelembung blowing agent, sehingga tidak mengembang secara berlebihan, atau
terlalu cepat mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan gelembung.
Universitas Sumatera Utara
2.5. Pembuatan Komposit
