Perilaku Thermoplastik Saat Diuji Tarik

2.6.4. Ketangguhan Toughness

Ketangguhan adalah pengukuran sebenarnya dari energi yang dapat diserap oleh suatu material sebelum material tersebut patah.

2.7 Perilaku Thermoplastik Saat Diuji Tarik

Perilaku mekanika polimer thermoplastik sebagai respon terhadap pembebanan secara umum dapat dijelaskan dengan mempelajari hubungan antara struktur rantai molekulnya dan fenomena yang teramati. Gambar 2.13 Spesimen Uji Tarik dan Perilaku Polimer Termoplastik pada saat mengalami pembebanan pada Mesin Uji Tarik sumber: http:diajengsekar.blogspot.com201308dasar-tegangan-dan-regangan.html Biasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut “Ultimate Tensile Strength” disingkat dengan UTS, dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tarik maksimum. Menurut Hukum Hooke Hooke’s Law, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke sebagai berikut: rasio tegangan stress dan regangan strain adalah konstan. Stress adalah beban dibagi luas penampang bahan dan strain adalah pertambahan panjang dibagi panjang awal bahan . Universitas Sumatera Utara  Stress: σ = � � Dimana F adalah gaya tarikan N ; A luas penampang mm 2 ; σ adalah tegangan MPa. Nilai F didapat dengan menggunakan rumus F=Load x 9,807N dimana Load adalah beban atau gaya yang diberikan pada saat benda putus break.  Strain: ε = ∆� �� � ΔL adalah pertambahan panjang mm ; Lo adalah panjang awal mm ; ε adalah regangan  Maka hubungan antara stress dan strain dapat dirumuskan: E = � � ; dimana E adalah Modulus Elastisitas Untuk memudahkan pembahasan, grafik pada gambar 2.13 kita modifikasi sedikit dari hubungan antara gaya tarikan dan pertambahan panjang menjadi hubungan antara tegangan dan regangan stress vs strain. Selanjutnya kita dapatkan gambar 2.14, yang merupakan kurva standar ketika melakukan eksperimen uji tarik. E adalah gradien kurva dalam daerah linier, dimana perbandingan tegangan σ dan regangan ε selalu tetap. E diberi nama “Modulus Elastisitas” atau “Young Modulus”. Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini kerap disingkat kurva SS SS curve. Gambar 2.14 Kurva tegangan-regangan sumber: http:diajengsekar.blogspot.com201308dasar-tegangan-dan-regangan.html Gambar 2.14 menjelaskan beberapa hal sebagai berikut: Universitas Sumatera Utara  Pada daerah linear dinyatakan apabila sebuah bahan diberi beban sampai pada titik sebelum titik luluh, kemudian bebannya dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke kondisi semula tepatnya hampir kembali ke kondisi semula sehingga disebut dengan daerah deformasi elastis, yaitu regangan ―nol‖ pada titik 0. Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik luluh, hukum Hooke tidak lagi berlaku dan terdapat perubahan permanen dari bahan sehingga disebut dengan daerah deformasi plastis. Terdapat konvensi batas regangan permamen permanent strain sehingga masih disebut perubahan elastis yaitu kurang dari 0.03, tetapi sebagian referensi menyebutkan 0.005. Tidak ada standarisasi yang universal mengenai nilai ini.  Titik luluh yield strength adalah batas atau titik atau daerah peralihan fase elastis dan fase plastis  Ultimate tensile strength adalah merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.  Titik putus adalah merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.  Modulus elastisitas young modulus adalah kecenderungan suatu benda untuk berubah bentuk sepanjang sumbu ketika stress berlawanan diaplikasikan sepanjang sumbu itu; itu didefinisikan sebagai rasio tegangan tarik terhadap regangan tarik. Perilaku mekanik dari polimer thermoplastik secara umum dapat dikelompokkan menjadi 3 bagian, yaitu: 1 Perilaku Elastik, 2 Perilaku Plastik, dan 3 Perilaku Visko-Elastik. Berikut Kurva Tegangan Regangan Suatu Polimer Thermoplastik: Gambar 2.15 Kurva Tegangan Regangan Suatu Polimer Thermoplastik Rahmat Saptono, 2007 Universitas Sumatera Utara Perilaku thermoplastik secara umum adalah elastik non-linear yang tergantung pada waktu time-dependent. Hal ini dapat dijelaskan dari 2 mekanisme yang terjadi pada daerah elastis, yaitu: 1 distorsi keseluruhan bagian yang mengalami deformasi, dan 2 regangan dan distorsi ikatan-ikatan kovalennya. Perilaku elastik non-inear atau non-proporsional pada daerah elastis terutama berhubungan dengan mekanisme distorsi dari keseluruhan rantai molekulnya yang linear atau linear dengan cabang. Gambar 2.16 Perilaku Elastik Polimer Thermoplastik Rahmat Saptono, 2007 Perilaku plastis pada polimer thermoplastik pada umumnya dapat dijelaskan dengan mekanisme gelinciran rantai chain sliding. Ikatan sekunder sangat berperan dalam mekanisme ini sebagaimana diilustrasikan dalam gambar. Mula-mula akan terjadi pelurusan rantai liner molekul polimer yang keadaannya dapat diilustrasikan seperti ‗mie‘ dengan ikatan sekunder dan saling kunci mekanik. Selanjutnya akan terjadi gelinciran antar rantai molekul yang telah lurus pada arah garis gaya. Ikatan sekunder dalam hal ini akan berperan sebagai semacam ‗tahanan‘ dalam proses gelincir atau deformasi geser shear antar rantai molekul yang sejajar searah dengan arah garis gaya. Dengan demikian dapat dijelaskan bahwa ikatan sekunder sangat menentukan ketahanan polimer thermoplastik terhadap deformasi plastik atau yang selama ini kita kenal dengan kekuatan strength dari polimer. Gelinciran rantai molekul polimer thermoplastik dapat pula dilihat sebagai aliran viskos dari suatu fluida. Kemudahan molekul polimer untuk dideformasi secara permanen dalam hal ini berbanding lurus dengan viskositas dari polimer.Dari persamaan umum dapat dilihat bahwa tegangan geser akan menyebabkan gradien Universitas Sumatera Utara kecepatan antar rantai molekul yang dapat menyebabkan deformasi permanen tergantung pada viskositasnya. Gambar 2.17 Perilaku Plastik Polimer Thermoplastik Rahmat Saptono, 2007 Perilaku penciutan necking dari polimer thermoplastik amorphous agak sedikit berbeda dengan perilaku penciutan logam pada umumnya. Hal ini disebabkan karena pada saat terjadi penciutan akan terjadi kristalisasi yang menyebabkan penguatan lokal pada daerah tersebut dan penurunan laju deformasi. Gambar 2.18 Penciutan dan Kristalisasi Polimer Thermoplastik Amorphous pada Pengujian Tarik Rahmat Saptono, 2007 Visko-elastisitas berhubungan perilaku polimer thermoplastik saat dideformasi yang terjadi dengan deformasi elastis dan aliran viskos ketika beban diaplikasikan pada bahan. Hal ini berhubungan dengan ketergantungan perilaku bahan terhadap Universitas Sumatera Utara waktu pada saat deformasi elastis dan plastis. Secara sederhana perilaku viskoelastis dapat disimulasikan dengan mengkombinasikan persamaan Pegas Hooke dan Dashspot. Regangan, misalnya, dapat diasumsikan seri atau paralel, menggunakan Elemen Maxwell dan Elemen Voight-Kelvin. Gambar 2.19 Deformasi pada polimer setelah pengujian tarik Callister Keterangan Gambar 2.17: A. Elastis – Getas B. Elastis – Plastik C. Elastisitas tinggi

2.8 Makrostruktur Pada Polimer