2.4 Serat
Serat atau fiber dalam bahan komposit berperansebagai bagian utamayang menahan beban, sehinggabesar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat
tergantungdari kekuatan serat pembentuknya. Semakin kecil bahandiameter serat mendekati ukuran kristal maka semakinkuat bahantersebut, karena minimnya
cacat pada materialTriyono, Diharjo k, 2000.Selain itu serat fiber juga merupakan unsur yangterpenting, karena seratlah nantinya yang akan
menentukansifat mekanik komposit tersebut seperti kekakuan, keuletan,kekuatan dsb. Fungsi utama dari serat adalah:
• Sebagai pembawa beban. Dalam struktur komposit 70 - 90
beban dibawa oleh serat. •
Memberikan sifat kekakuan, kekuatan, stabilitas panas dan sifat- sifat lain dalam komposit.
• Memberikan insulasi kelistrikan konduktivitas pada komposit,
tetapi ini tergantung dari serat yang digunakan.
2.5 Material komposit serat sabut kelapa
Material komposit serat sabut kelapa terdiri dari serat sabut kelapa yang sudah mendapat perlakuan alkali NaOH dan polyester resin tak jenuh.
Sementara untuk mempercepat proses polymerisasi digunakan katalis jenis MEKP.
2.5.1Polyester Resin Tak Jenuh
Polyester resin tak jenuh merupakan polimer kondensat yang terbentukberdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organik gabungan
dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic, yang mengandung ikatanganda.Tipikal jenis polyol yang digunakan adalah glycol,
seperti ethylene glycol.Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah
Universitas Sumatera Utara
asam phthalic dan asam maleic.Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memilikistruktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang
berjenis ini memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukan.
Schwarts, 1983. Desain struktur dilakukan dengan cara pemilihan matriks dan penguat,
hal ini dilakukan untuk memastikan kemampuan material sesuai dengan produk yang akan dihasilkan. Dalam desain struktur ini jenis matriks yang akan
digunakan adalahPolyester resin tak jenuh diperkuat dengan serat sabut kelapa. Matriks initergolong jenis polimer thermoset yang memiliki sifat dapat
mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukannya. Struktur material yang dihasilkan
berbentuk crosslink dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik dan impak.Hal tersebut disebabkan oleh molekul yang
dimiliki bahan dalam bentuk rantai molekul raksasa, atom-atom karbon yang saling mengikat satu dengan lainnya mengakibatkan struktur molekulnya
menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan. Agus Pramono, 2008.
Data karakteristik mekanik material polyester resin tak jenuh seperti terlihat pada tabel.
Tabel 2.1. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh.
Sifat Mekanik Satuan
Besaran
Berat jenis ρ kgmm3
1,215.10-6 Modulus Elastisitas
Nmm2 2941.8
E
Universitas Sumatera Utara
Kekuatan Tarik σT Nmm2
54 Elongasi
1,6
Sumber: PT. Justus Kimia Raya, 2007
Umumnya material ini digunakan dalam proses pembentukan dengan cara penuangan antara lain perbaikan body kenderaan bermotor, pengisi kayu dan
sebagai material perekat. Material ini memiliki sifat perekat yang baik, dan dapat digunakan untuk memperbaiki dan mengikat secara bersama beberapa jenis
material yang berbeda.Material ini memiliki umur pakai yang panjang, kestabilan terhadap sinar Ultraviolet UV, dan daya tahan yang baik terhadap serapan air.
Kekuatan material ini diperoleh ketika dicetak kedalam bentuk komposit, dimana material-material penguat, seperti serat kaca, karbon dan lain-lain, akan
meningkatkan sifat mekanik material tersebut sementara ketika dalam keadaan tunggal material ini bersifat rapuh dan kaku. Hull, 1992
2.5.2 Katalis
Katalis adalah zat yang ditambahkan ke dalam suatu reaksi dengan maksud memperbesar laju reaksi.Katalis terkadang ikut terlibat dalam reaksi, tetapi tidak
mengalami perubahan kimiawi yang permanen. Dengan kata lain, pada akhir reaksi katalis akan dijumpai kembali dalam bentuk dan jumlah yang sama seperti
sebelum reaksi. Katalis dapat bekerja dengan membentuk senyawa antara atau mengabsorpsi zat yang direaksikan.
Katalis dapat digunakan dalam pengaktifan reaksi yang akan mempercepat laju reaksi dengan menurunkan energi aktifasi. Jika energi pengaktifan reaksi
tinggi, maka untuk temperatur normal, hanya akan terjadi sebagian kecil pertemuan molekul yang nantinya dapat menghasilkan reaksi. Katalis dapat
Universitas Sumatera Utara
menurunkan energi pengaktifan dengan menghindari tahap penentu laju yang lambat dari reaksi yang tidak dapat di katalisa. Dengan menurunnya energi
aktifasi maka pada temperatur yang sama didapatkan laju reaksi yang tidak dapat di katalisa. Fungsi utama dari katalis ini adalah menyediakan reaksi alternatif
dalam suatu reaksi kimia. Pada temperatur tetap, fungsi katalis dalam reaksi kimia adalah sebagai
berikut: 1.
Katalis dapat digunakan dalam pengaktifan reaksi yang akan mempercepat laju reaksi dengan menurunkan energi aktifasi
2. Katalis menyediakan reaksi alternatif dalam suatu reaksi kimia.
3. Katalis mempercepat tercapainya keadaan kesetimbangan reaksi.
4. Katalis mempercepat reaksi maju dan reaksi balik sama besar.
Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap
pereaksi.Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivitas yang lebih rendah.Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi.
2.5.3 Perlakuan Alkali NaOH
NaOH atau sering disebut alkali digunakan untuk menghilangkan kotoran atau lignin pada serat dengan sifat alami serat adalah Hyrophilic, yaitu suka
terhadap air.berbeda dengan polimer yang hydrophilic. Pengaruh perlakuan alkali terhadap sifat permukaan serat alam selulosa telah diteliti dimana kandungan
optimum air mampu direduksi sehingga sifat alami hyrophilic serat dapat memberikan ikatan interfacial dengan matrik secara optimal Bismarck dkk
2002.
NaOH merupakan larutan basa yang tergolong mudah larut dalam air dan termasuk basa kuat yang dapat terionisasi dengan sempurna. Menurut teori
Universitas Sumatera Utara
arrhenius basa adalah zat yang dalam air menghasilkan ion OH negatif dan ion positif. Larutan basa memiliki rasa pahit, dan jika mengenai tangan terasa licin
seperti sabun.Sifat licin terhadap kulit itu disebut sifat kaustik basa.Salah satu indikator yang digunakan untuk menunjukkkankebasaan adalah lakmus merah.
Bila lakmus merahdimasukkan ke dalam larutan basa maka berubah menjadi biru
2.5.4 Serat sabut kelapa hibrida
Serat sabut kelapa adalah serat alami alternatif dalam pembuatan komposit, yang pemanfaatannya terus dikembangkan agar dihasilkan komposit yang lebih
sempurna dikemudian hari.Serat kelapa ini mulai dilirik penggunannya karena selain mudah didapat, murah, dapat mengurangi polusi lingkungan
biodegradability sehingga komposit ini mampu mengatasi permasalahan lingkungan yang mungkin timbul dari banyaknya serat kelapa yang tidak
dimanfaatkan, serta tidak membahayakan kesehatan.
Gambar 2.9 Serat Sabut Kelapa
Pengembangan serat kelapa sebagai material komposit ini sangat dimaklumi mengingat ketersediaan bahan baku di Indonesia cukup melimpah.
Universitas Sumatera Utara
Tanaman kelapa Cocos nucifera L banyak terdapat di daerah beriklim tropis.Pohon kelapa diperkirakan dapat ditemukan di lebih dari 80
negara.Indonesia merupakan negara agraris yang menempati posisi ketiga setelah Pilipina dan India, sebagai penghasil kelapa terbesar di dunia. Pohon ini
merupakan tanaman yang sangat produktif, dimana dari daun hingga akarnya dapat diolah menjadi produk teknologi maupun bahan bangunan atau keperluan
sehari-hari sehingga pohon kelapa dijuluki sebagai TheTree of Life pohon kehidupan dan A Heavenly Tree pohon surga
Sifat mekanis serat sabut kelapa sudah banyak dipublikasikan. Kondisi fisik permukaan dan penampang serat sabut kelapa dapat dilihat pada Gambar 1
dimana penampang dari serat sabut kelapa tidak berbentuk bulat tapi berbentuk oval.
a
b
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10 Analisis SEM serat sabut kelapa a permukaan serat b penampang serat Bakri, 2009
Sifat mekanis telah dievaluasi sebagai fungsi dari perlakuan diameter serat, dimensi panjang dan strain rate Kulkurani, dkk ,1998. Kemudian, Silva dkk,
1999 telah menguji sifat mekanis dan termal dari serat kelapa yang dipengaruhi oleh perlakuan alkali.Tomczak dkk 2008 juga telah meneliti bahwa semakin
besar diameter serat sabut kelapa, kekuatan dan modulus Young semakin kecil turun. Lebih lanjut, sifat mikromekanik deformasi serat sabut kelapa dengan
menggunakan Raman spectroscopytelah didapatkan oleh Bakri dkk,2010. Bakri 2010 telah menentukan sifat mekanis serat sabut kelapa dengan meninjau dari
dimensi panjang spesimen.Beberapa sifat mekanis serat alam yang dibandingkan dengan salah satu serat konvensional serat gelas yang biasa digunakan dalam
material adalah seperti pada Tabel 1. Serat sabut kelapa memiliki kekuatan tarik dan modulus yang lebih rendah dibanding dengan serat lainnya, namun
elongasinya yang paling tinggi mencapai 30
Tabel 2.2 Sifat mekanis beberapa serat alam Taj dkk, 2007
Serat Densitas
gcm3 Kekuatan
Tarik MPa
Elongasi Modulus Elastis
MPa
Rami -
400-938 3.6-3.8
61.4-128 Sisal
1.5 511 -635
2.0-2.5 9.4-22.0
Sabut Kelapa
1.2 175
30 4.0-6.0
Flax 1.5
345-1035 2.7-3.2
27.6 E-glass 2.5
2000-3500 2.5
70.0
Universitas Sumatera Utara
2.6 Aplikasi komposit serat kelapa