Sifat Kelenturan Komposit Hibrid Serat Gelas – Coremat Dengan Matrik Poliester 157 BQTN - EX.

SIFAT KELENTURAN KOMPOSIT HIBRID

SERAT GELAS - COREMAT DENGAN MATRIK

POLIESTER 157 BQTN - EX

SKRIPSI

ASRIMA HERBI TAMBA

070801038

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PERSETUJUAN

Judul : SIFAT KELENTURAN KOMPOSIT HIBRID

SERAT GELAS COREMAT DENGAN MATRIK POLIESTER 157 BQTN - EX

Kategori :SKRIPSI

Nama :ASRIMA HERBI TAMBA

Nomor Induk Siswa :070801038

Program Studi :SARJANA (S1) FISIKA

Departemen :FISIKA

Fakultas :MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Juli 2011 Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2 Pembimbing 1

(Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si) (Drs. Mimpin Sitepu, M.Sc)

NIP. 197211152000121001 NIP. 194603251973021001

Diketahui/ disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

(Dr. Marhaposan Situmorang) NIP.195510301980031003

PERNYATAAN

SIFAT KELENTURAN KOMPOSIT HIBRID

SERAT GELAS - COREMAT DENGAN MATRIK

POLIESTER 157 BQTN-EX

SKRIPSI

Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yangn masing masing disebutkan sumbernya.

Medan , Juli 2011

ASRIMA HERBI TAMBA 070801038

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan komposit hibrid serat gelas coremat dengan matrik poliester 157 BQTN ex dengan metode cetak tekan (press mold). Pengujian sifat kelenturan dilakukan untuk kompoit hibrid dengan tata letak lapisan yang berbeda beda yaitu Sampel I: Sgwr Fc Fc Sgwr, sampel II: Fc - Sgwr Sgwr Fc, sampel III: Sgcsm Fc Fc - Sgcsm dan sampel IV Fc Sgcsm Sgcsm Fc. Pengujian sifat kelenturan dilakukan dengan uji kekuatan geser antar lapisan, pengujian kekuatan impak dan pengujian kekutan lentur. Dari hasil pengujian diperoleh rata rata ILSS untuk sampel I = 5,87 MPa sampel II 6,66 MPa, sampel III 6,27 MPa dan sampel IV 5,39 MPa untuk hasil Is sampel I = 64,22 kJ/ m2_{, sampel II} 39,46 kJ/ m2_{, sampel III 42, 42 kJ/ m}2_{, dan sampel IV 68,20 kJ/ m}2 _{dan untuk} pengujian kekuatan lentur sampel I = 159,69 MPa, sampel II 40,09 MPa, sampel III 186,13 MPa dan sampel IV 45, 02 MPa. Dengan mengubah susunan tata letak lapisan komposit hibrid maka akan mengubah sifat mekanisnya.

Kata kunci: Komposit hibrid, Serat Gelas, Firet Coremat, Poliester 157 BQTN ex, Sifat kelenturan

FLEXURAL PROPERTIES OF HYBRID COMPOSITE GLASS FIBER COREMAT BY USE POLYESTER 157 BQTN EX AS MATRIC

ABSTRACT

The making of hybrid composite has done for glass fiber coremat by use of polyester 157 BQTN ex as matric using press mold method. Flexural property test hybrid composit done for different composition layers are sample I: Sgwr Fc Fc Sgwr, sample II: Fc - Sgwr Sgwr Fc, sample III: Sgcsm Fc Fc Sgcsm and sample IV Fc Sgcsm Sgcsm Fc. Flexural properties test hybrid composite were done interlaminar shear strength test (ILSS), impact strength test (Is) and ultimate flexural strength test (UFS). From on the average result of interlaminar shear strength test obtained for smple I = 5, 87 MPa sample II = 6,66 MPa, sample III = 6,27 MPa and sample IV = 5,39 MPa. For Impact strength test obtained sample I = 64,22 kJ/ m2_{, sample II = 39,46 kJ/ m}2_{, sample III= 42, 42 kJ/ m}2_{, and sample IV = 68,20 kJ/} m2_{. And ultimate flexural strength test obtained sample I = 159,69 MPa, sampel II=} 40,09 MPa, sample III = 186,13 MPa and sample IV 45, 02 MPa. By way of permute hybrid composite layer will then be change the value of mechanical properties.

Key word: composite hybrid, glass fiber, Firet coremat, Polyester 157 BQTN ex, Flexural properties

DAFTAR ISI

Persetujuan iii

Pernyataan iv

Penghargaan v

Abstrak vi

Abstract vii

Daftar Isi viii

Daftar Tabel xi

Daftar gambar xii

Bab I Pendahuluan

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Rumusan Masalah 2

1.3. Batasan Masalah 2

1.4. Tujuan penelitian 2

1.5. Manfaat Penelitian 3

1.6. Sistematika Penulisan 4

Bab II Tinjauan Pustaka

2.1. Komposit 5

2.1.1. Kegunaan Bahan Komposit 5

2.1.2. Klasifikasi Komposit 6

2.2. Komposit Hibrid 9

2.3. Polimer 9

2.4.1. Serat Sebagai Penguat 11

2.4.2. Serat Gelas 12

2.5. Coremat 14

2.6. Matriks 17

2.6.1. Defenisi Fungsi Matriks Dan Klasifikasi 17

2.6.2. Matrik Poliester 18

2.7. Daya Rekat Matriks Serat ( Adhesi ) 20

2.8. Energi Permukaan 21

2.9. Pengujian Sifat Mekanik 22

2.9.1. Pengujian kekuatan geser antar lapisan

(Interlaminar Shear Strength) 23

2.9.2. Pengujian Impak (Impact Test) 23

2.9.3. Pengujian Kekutan Lentur (Ultimate Flexural Strenght) 24 Bab III Metode Penelitian

3.1. Alat dan Bahan 26

3.1.1. Alat 26

3.1.2. Bahan Bahan 27

3.2. Prosedur Percobaan 28

3.2.1. Prosedur Pembuatan Papan Komposit 28

3.2.2. Pembuatan Sampel 29

3.3. Diagram Alir penelitian 31

Bab IV Metode Pengujian Dan Pembahasan

4.1. Pengujian Kekuatan Geser antar Lapisan 32 4.1.1. Prosedur pengujian kekuatan geser antar lapisan 32 4.1.2. Data Pengujian Kekuatan Geser antar Lapisan 33

4.2. Pengujian Kekuatan Impak 34

4.2.1. Prosedur Pengujian kekuatan Impak 35

4.2.2. Data pengujian kekuatan Impak 35

4.3. Pengujian Kekutan Lentur 37

4.3.1. Prosedur pengujian kekuatan lentur 37

4.3.2. Data pengujian kekuatan Lentur 38

4.4. Pembahasan 39

4.4.1. Pengujian Kekuatan Geser antar Lapisan 40

4.4.2. Pengujian Kekuatan Impak 41

4.4.3. Pengujian Kekuatan lentur 42

Bab V Kesimpulan Dan Saran

5.1. Kesimpulan 43

5.2. Saran 43

Daftar Pustaka Lampiran A Lampiran B Lampiran C Lampiran D Lampiran E Lampiran F Lampiran G Lampiran I

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat-sifat serat gelas 14

Tabel 2.2 Sifat-Sifat Mekanis Firet Coremat 16

Tabel 2.3 Hubungan persentase katalis dengan potlife 19

Tabel 2.4 Sifat sifat resin poliester 20

Tabel 2.5 Spesifikasi resin unsaturated Poliester Yucalac BQTN 157- ex 20

Tabel 2.6 Nilai energi permukaan beberapa bahan 21

Tabel 4.1 Data pengujian kekuatan Geser antar lapisan Komposit Hibrid untuk

komposi Sgwr Fc Fc Sg wr 33

Tabel 4.2 Data pengujian Kekuatan Geser antar Lapisan Komposit Hibrid untuk

Komposisi Fc Sgwr Sgwr Fc 33

Tabel 4.3 Data pengujian Kekuatan Geser antar Lapisan Komposit Hibrid untuk

Komposisi Sgcsm F c F c Sgcsm 33

Tabel 4.4 Data pengujian Kekuatan Geser antar Lapisan Komposit Hibrid untuk

Komposisi Fc Sgcsm Sgcsm Fc 34

Tabel 4.5 Data pengujian Impak Komposit Hibrid untuk komposisi

Sgwr Fc Fc Sgwr 35

Tabel 4.6 Data pengujian Kekuatan impak Komposit Hibrid untuk Komposisi

Fc Sgwr Sgwr Fc 36

Tabel 4.7 Data pengujian Kekuatan Impak Komposit Hibrid untuk Komposisi

Sgcsm Fc Fc Sgcsm 36

Tabel 4.8 Data pengujian Kekuatan Impak Komposit Hibrid untuk Komposisi

Fc Sgcsm Sgcsm Fc 36

Tabel 4.9 Data pengujian Kekuatan Lentur Komposit Hibrid untuk Komposisi

Sgwr Fc Fc Sgwr 38

Tabel 4.10 Data pengujian Kekuatan Lentur Komposit Hibrid untuk Komposisi

Fc Sgwr Sgwr Fc 38

Tabel 4.11 Data pengujian Kekuatan Lentur Komposit Hibrid untuk Komposisi

Sgcsm Fc Fc Sgcsm 39

Tabel 4.12 Pengujian Kekuatan Lentur Komposit Hibrid untuk Komposisi

Fc Sgcsm Sgcsm Fc 39

Tabel 4.13 Rata rata hasil pengujian specimen dengan matrik polyester 39 Tabel 4.14 Fraksi volum komposit hybrid serat gelas- coremat dengan matrik

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Klasifikasi Bahan Komposit Yang Umum Dikenal 7

Gambar 2.2 Susunan serat 11

Gambar 2.3 Serat Gelas Woven Roving 12

Gambar 2.4 Serat gelas Chopp strant mat 13

Gambar 2.5 Coremat 15

Gambar 2.6 Molekul pada polimer termoset mengalami cross linking 18 Gambar 2.7 Skematis Pengujian kekuatan geser antar lapisan 22 Gambar 2.8 Ilustrasi skematis pengujian impak dengan benda uji

CharpydanIzod 23

Gambar 2.9 Skematis Pengujian bending 25

Gambar 3.1 Bentuk sampel pengujian kekuatan geser antar lapisan ILSS (Interlaminar Shear Strength) dengan standar

ASTM D 2344 30

Gambar 3.2 Bentuk sampel pengujian kekuatan impak dengan

standar ASTM D 256 30

Gambar 3.3 Bentuk sampel pengujian kekuatan lentur dengan

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan komposit hibrid serat gelas coremat dengan matrik poliester 157 BQTN ex dengan metode cetak tekan (press mold). Pengujian sifat kelenturan dilakukan untuk kompoit hibrid dengan tata letak lapisan yang berbeda beda yaitu Sampel I: Sgwr Fc Fc Sgwr, sampel II: Fc - Sgwr Sgwr Fc, sampel III: Sgcsm Fc Fc - Sgcsm dan sampel IV Fc Sgcsm Sgcsm Fc. Pengujian sifat kelenturan dilakukan dengan uji kekuatan geser antar lapisan, pengujian kekuatan impak dan pengujian kekutan lentur. Dari hasil pengujian diperoleh rata rata ILSS untuk sampel I = 5,87 MPa sampel II 6,66 MPa, sampel III 6,27 MPa dan sampel IV 5,39 MPa untuk hasil Is sampel I = 64,22 kJ/ m2_{, sampel II} 39,46 kJ/ m2_{, sampel III 42, 42 kJ/ m}2_{, dan sampel IV 68,20 kJ/ m}2 _{dan untuk} pengujian kekuatan lentur sampel I = 159,69 MPa, sampel II 40,09 MPa, sampel III 186,13 MPa dan sampel IV 45, 02 MPa. Dengan mengubah susunan tata letak lapisan komposit hibrid maka akan mengubah sifat mekanisnya.

Kata kunci: Komposit hibrid, Serat Gelas, Firet Coremat, Poliester 157 BQTN ex, Sifat kelenturan

FLEXURAL PROPERTIES OF HYBRID COMPOSITE GLASS FIBER COREMAT BY USE POLYESTER 157 BQTN EX AS MATRIC

ABSTRACT

The making of hybrid composite has done for glass fiber coremat by use of polyester 157 BQTN ex as matric using press mold method. Flexural property test hybrid composit done for different composition layers are sample I: Sgwr Fc Fc Sgwr, sample II: Fc - Sgwr Sgwr Fc, sample III: Sgcsm Fc Fc Sgcsm and sample IV Fc Sgcsm Sgcsm Fc. Flexural properties test hybrid composite were done interlaminar shear strength test (ILSS), impact strength test (Is) and ultimate flexural strength test (UFS). From on the average result of interlaminar shear strength test obtained for smple I = 5, 87 MPa sample II = 6,66 MPa, sample III = 6,27 MPa and sample IV = 5,39 MPa. For Impact strength test obtained sample I = 64,22 kJ/ m2_{, sample II = 39,46 kJ/ m}2_{, sample III= 42, 42 kJ/ m}2_{, and sample IV = 68,20 kJ/} m2_{. And ultimate flexural strength test obtained sample I = 159,69 MPa, sampel II=} 40,09 MPa, sample III = 186,13 MPa and sample IV 45, 02 MPa. By way of permute hybrid composite layer will then be change the value of mechanical properties.

Key word: composite hybrid, glass fiber, Firet coremat, Polyester 157 BQTN ex, Flexural properties

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Serat sebagai elemen penguat menentukan sifat mekanik dari komposit karena meneruskan beban yang diteruskan oleh matrik. Orientasi, ukuran, dan bentuk serta material serat adalah faktor faktor yang mempengaruhi bentuk mekanik dari komposit. Material komposit adalah gabungan dari penguat (reinforced) dan matrik. Perkembangan teknologi material telah melahirkan suatu material jenis baru yang dibangun secara bertumpuk dari beberapa lapisan yang disebut material komposit. Material komposit terdiri dari lebih dari satu tipe material yang dirancang untuk mendapatkan kombinasi karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya. Tuntutan teknologi akan bahan menunjukkan sifat atau karakteristik kekuatan, kekakuan yang lebih baik telah melahirkan riset dan perkembangan yang penting dalam bidang komposit yang diperkuat serat. Beberapa aplikasi dari komposit yang diperkuat serat gelas antara lain untuk interior dalam bidang industri misalnya pembuatan bak air, kursi, luncuran anak (Antonia, 2006).

Serat dalam komposit berperan sebagai bagian utama yang menahan beban serta memberikan sifat kekakuan, kekuatan, stabilitas panas dalam komposit. Matrik dalam komposit berperan sebagai pengikat serat dan mendistribusikan tegangan pada saat pembebanan. Bahan matrik yang sering digunakan dalam pembuatan komposit

adalah matrik polimer adapun jenisnya antara lain thermosetdanthermoplastic. Yang termasuk termoset antara lainepoxy, polyester, dan phenolic (Surdia, 2003). Coremat adalah adalah jaringan serat yang tidak bergelombang dan berupa lembaran kain yang dihasilkan dari serat poliester sintetik yang tidak teranyam (non woven) dan digabung dengan pengikat. Aplikasi coremat yaitu pada pembuatan body kapal, tangki-tangki, pipa dan pembuatan bagian kendaraan kendaraan seperti mobil, bus dan kereta api (M.Sitepu, 19985). Resin poliester merupakan salah satu resin termoset yang mudah diperoleh dan digunakan masyarakat umum maupun industri skala kecil maupun besar. Resin poliester ini mempunyai kemampuan berikatan dengan serat tanpa menimbulkan reaksi dan gas (Fajar, 2008).

Dalam penelitian ini akan dibentuk suatu material baru yaitu komposit hibrid berkomposisi coremat dan serat gelas bermatrik poliester 157 BQTN-ex akan diuji kekuatannnya dengan metode pengujian kekuatan geser antar lapisan dan pengujian kekuatan impak serta kekuatan lentur.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimanakah pengaruh tata letak lapisan komposit hibrid yang berbeda yaitu antara serat gelas jenis anyaman dan serat gelas jenis acak serta coremat dengan martrik poliester 157 BQTN-ex terhadap kekuatan, kekokohannya dan kelenturannya?

1.3 Batasan Masalah

Agar permasalahan yang dibahas tidak melebar maka perlu diadakan pembatasan masalah sebagai berikut:

Bentuk spesimen dan pengujian komposit hibrid sesuai dengan standard ASTM 790 untuk pengujian bending, ASTM D 256 untuk pengujian impak dan ASTM D-2344 untuk pengujian kekuatan geser antar lapisan.

2. Bahan benda uji

Benda uji dibuat dari coremat, serat gelas anyaman dan serat gelas acak bermatrik poliester 157 BQTN ex.

3. Cara pembuatan benda uji

Benda uji dibuat dengan metode cetak tekan (press mold).

1.4 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Komposit merupakan material tehniks dimana sifat-sifat mekanisnya dapat dirancang sesuai dengan aplikasinya.

2. Dari komposit hibrid serat gelas-coremat dengan matrik poliester 157 BQTN-ex dibuat untuk mendapatkan komposit yang kuat, kokoh dan lentur.

3. Untuk mengetahui pengaruh serat gelas anyaman serat gelas acak coremat dengan matrik poliester 157 BQTN-ex terhadap beberapa pengujian sifat mekanik komposit hibrid.

4. Untuk mengetahui pengaruh tata letak lapisan pada komposit hibrid serat gelas anyaman serat gelas acak - coremat terhadap beberapa pengujian mekanik.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Sebagai pengembangan dari teori yang telah didapat peneliti selama perkuliahan. 2. Untuk mengetahui pengaruh tata letak laminat pada komposit hibrid serat gelas

ayaman - serat gelas acak coremat bermatrik poliester 157 BQTN ex.

3. Bagi perindustrian dapat digunakan sebagai acuan atau pedoman dalam pembuatan komposit hibrid coremat dan serat gelas misalnya dalam pembuatan papan selancar,skateboardatap gerbong kereta api, bumper mobil dan lain lain.

1.6 Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan tentang komposit, sifat - sifat komposit, jenis jenis komposit, kegunaan atau pemanfaatan komposit, pengertian komposit hibrid dan sifat sifat komposit hibrid dan polimer. Bab ini juga menerangkan tentang matrik serat gelas dan firet coremat yaitu pengertian, sifat sifat, aplikasi dan jenis jenisnya, adhesif, energi permukaan.

Bab ini berisi tentang metode penelitian, prosedur pembuatan sampel komposit dan menjelaskan pengujian sampel komposit yaitu kekuatan geser antar lapisan, kekuatan impak dan kekuatan lentur.

BAB IV METODE PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini menguraikan data penelitian yang diperoleh peneliti dan pembahasan. BAB V PENUTUP

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda-beda. Dikarenakan karakteristik pembentuknya berbeda-beda, maka akan dihasilkan material baru yaitu komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material-material pembentuknya (Schwartz, 1984).

2.1.1 Kegunaan Bahan Komposit

Kegunaan bahan komposit sangat luas yaitu untuk (Emma, 1992):

1. Angkasa luar seperti komponen kapal terbang, komponen helikopter, komponen satelit.

2. Automobile seperti komponen mesin, badan kereta.

3. Olah raga dan rekreasi seperti sepeda,stick golf,raket tenis, sepatu olah raga. 4. Industri pertahanan seperti komponen jet tempur, peluru, komponen kapal selam. 5. Industri pembinaan seperti jembatan, terowongan, rumah.

6. Kesehatanseperti kaki palsu, sambungan sendi pada pinggang. 7. Kelautan seperti kapal layar.

Ciri-ciri bahan komposit adalah berenergi retakan besar dan mudah dibuat dari berbagai zat penguat dan matrik dengan sifat sifat komposit:

1. Kekuatan dapat jauh lebih besar dari pada bahan konstruksi biasa. 2. Dapat dibuat sangat tegar atau kaku.

3. Rapatannya rendah atau ringan. 2.1.2 Klasifikasi Komposit

Secara garis besar ada lima jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakan (Schwartz, 1984):

1. Komposit serat(fiber komposite)

Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan menggunakan serat penguat. Serat yang digunakan biasanya berupa serat gelas, serat karbon, serat aramid dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Komposit yang diperkuat dengan serat dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu:

a. Komposit serat pendek(short fiber composite)

Komposit yang diperkuat dengan serat pendek umumnya sebagai matriknya adalah resin termoset yang amorf atau semikristalin.

Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu:

1. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek yang mengandungun orientasi secara acak (inplane random orientasi). Secara acak biasanya derajat orientasi dapat terjadi dari suatu bagian ke bagian lain. Akibat langsung dari distribusi acak serat ini adalah nilai fraksi volume lebih rendah dalam material yang menyebabkan bagian resin lebih

besar. Fraksi berat yang lebih rendah berhubungan dengan ketidakefisienan balutan dan batasan batasan dalam proses pencetakan.

2. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek yang terorientasi atau sejajar satu dengan yang lain.

Tujuan pemakaian serat pendek adalah memungkinkan pengolahan yang mudah, lebih cepat, produksi lebih murah dan lebih beraneka ragam (Emma, 1992).

b. Komposit serat panjang(long fiber composite)

Keistimewaan komposit serat panjang adalah lebih mudah diorientasikan, jika dibandingkan dengan serat pendek. Walaupun demikian serat pendek memiliki rancangan lebih banyak. Secara teoritis serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan dari suatu titik pemakaiannya. Pada prakteknya, hal ini tidak mungkin karena variabel pembuatan komposit serat panjang tidak mungkin memperoleh kekuatan tarik melampaui panjangnya. Perbedaan serat panjang dan serat pendek yaitu serat pendek dibebani secara tidak langsung atau kelemahan matriks akan menentukan sifat dari produk komposit tersebut yakni jauh lebih kecil dibandingkan dengan besaran yang terdapat pada serat panjang. Bentuk serat panjang memiliki kemampuan yang tinggi, disamping itu kita tidak perlu memotong-motong serat.

Fungsi penggunaan serat sebagai penguat secara umum adalah sebagai bahan yang dimaksudkan untuk memperkuat komposit, disamping itu penggunaan serat juga mengurangi pemakaian resin sehingga akan diperoleh suatu komposit yang lebih kuat, kokoh dan tangguh jika dibandingkan produk bahan komposit yang tidak menggunakan serat penguat (Emma, 1992).

2. Komposit laminat (laminated composite)

Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik khusus. Komposit

laminat ini terdiri dari empat jenis yaitu komposit serat kontinyu, komposit serat anyam, komposit serat acak dan komposit serat hibrid.

Komposit yang terdiri dari lapisan yang diperkuat oleh matrik sebagai contoh adalah plywood yang sering digunakan bahan bangunan dan kelengkapannya. Pada umunya manipulasi makroskopis yang dilakukan yang tahan terhadap korosi, kuat dan tahan terhadap temperatur.

3. Komposit partikel(particulated composite)

Merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks. Komposit yang terdiri dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu, pasir) yang diperkuat semen yang kita jumpai sebagai beton, senyawa komplek ke dalam senyawa komplek. Komposit partikel merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel-partikel dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama-sama dengan satu atau lebih unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain-lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik.

4. Komposit serpihan (flake komposite)

Pengertian dari serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya. Suatu komposit serpihan terdiri atas serpih-serpih yang saling menahan dengan mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam matriks. Sifat-sifat khusus yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas penampang lintang tertentu. Pada umumnya serpihan-serpihan saling tumpang tindih pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan

fluida ataupun uap yang dapat mengurangi kerusakan mekanis karena penetrasi atau perembesan.

5. Komposit pengisi(filler komposit)

Komposit ini terdiri dari struktur sambungan tiga dimensi yang menerobos struktur dimensi atau impregnasi dengan dua phase material pengisi. Pengisi juga mempunyai bentuk tiga dimensi yang ditentukan oleh kekosongan di dalam matrik.

Berikut adalah gambar dari klasifikasi komposit (Schwartz, 1984):

Gambar 2.1 Diagram klasifikasi bahan komposit yang umum dikenal 2.2 Komposit Hibrid

Komposit hibrid merupakan kombinasi dua atau lebih dari serat yang berbeda yang diperkuat oleh matrik. Komposit hibrid merupakan tingkat pengembangan yang sangat besar yang dicapai oleh komposit. Pada umumnya komposit hibrid ini sebagai penyediaan komposit lanjutan dan mengarah ke kombinasi yang bervariasi.

Tipe dasar komposit hibrid yaitu (Schwartz, 1984):

1. Interply yaitu terdiri dari dua atau lebih lapisan lapisan yang berbeda dengan hanya satu serat saja. Lapisan komposit ini merupakan lapisan unidirectional (komposit searah).

2. Intraply hibrid yaitu terdiri dari dua atau lebih serat yang diampur dalam satu lapisan yang sama.

3. Interply intraply terdiri dari lapisan interply - intraply hibrid yang disusun dengan urutan spesifik. Tipe ini umumnya memiliki matrik yang sama dan laminatnya dibuat dengan proses pengeringan. Jika lapisan dari hibrid ini berbeda matrik maka harus dibuat dengan proses pengeringan yang cocok dengan kedua sistem.

4. Superhibrid terdiri dari lapisan komposit resin matriks disusun dengan urutan spesifik.

5. Penguatan Selektif(Selective reinforment)

Keistimewaan dari kompoisit hibrid yaitu bisa digunakan dengan keuntungan produk yang tak terhitung dari hardware automobile dan aerospace sebagai supporting baik dan perlengkapan tekstil. Selain itu sekarang ini perindustrian pesawat terbang, body kapal, pipa pipa dan automobile merupakan pengguna komposit hibrid paling besar.

Dalam kehidupan sehari-hari kita banyak menggunakan plastik dan serat, baik serat alam maupun serat buatan. Plastik maupun serat yang biasa kita gunakan tersebut disebut polimer. Istilah polimer dapat pula diartikan sebagai molekul besar yang terbentuk dengan pengulangan unit-unit molekul yang disebut monomer.

Polimer berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari dua kata , yaitu : poly berarti banyak dan meros berarti bagian-bagian atau unit-unit dasar. Jadi polimer adalah molekul-molekul yang terdiri atas banyak bagian-bagian. Polimer merupakan molekul raksasa yang tersusun dari ikatan kimia sederhana atau bahan dengan berat molekul yang besar mempunyai struktur dan sifat-sifat yang rumit disebabkan jumlah atom pembentuk yang jauh lebih besar dibandingkan dengan senyawa yang berat atomnya rendah (Surdia, 2003).

Sifat-sifat umum yang dimiliki bahan-bahan polimer adalah sebagai berikut:

1. Kemampuan cetaknya cukup baik, artinya pada temperatur relative rendah bahan dapat dicetak dengan berbagai cara, diantaranya : dengan penyuntikan, penekanan, ekstruksi.

2. Produk yang ringan dan kuat dapat dibuat.

3. Baik sekali ketahananya terhadap air dan zat kimia.

4. Banyak diantaranya polimer bersifat isolasi listrik yang baik dan mudah termuati listrik secara elektrostatik.

5. Kurang tahan terhadap panas.

6. Kekerasan permukaanya sangat kurang.

7. Produk-produk dengan sifat-sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung cara pembuatannya.

2.4 Serat

Serat merupakan bahan yang kuat, kaku, getas. Karena serat yang terutama menahan gaya luar, ada dua hal yang membuat serat menahan gaya yaitu :

a. Perekatan (bonding) antara serat dan matriks (intervarsial bonding) sangat baik dan kuat sehingga tidak mudah lepas dari matriks (debonding).

b. Kelangsingan (aspec ratio) yaitu perbandingan antara panjang serat dengan diameter serat cukup besar.

Arah serat penguat menentukan kekutan komposit dan mempengaruhi jumlah serat yang dapat diisikan ke dalam matrik. Makin cermat penataannya, makin banyak penguat dapat dimasukkan. Hal tersebut menentukan optimum saat komposit maksimum (Surdia, 1995).

a b

Gambar 2.2 susunan serat a). Susunan arah serat acak b). Susunan arah serat teratur

2.4.1 Serat Sebagai Penguat

Secara umum dapat dikatakan bahwa fungsi serat adalah sebagai penguat bahan untuk memperkuat komposit sehingga sifat mekaniknya lebih kaku, tangguh

dan lebih kokoh dibandingkan dengan tanpa serat penguat, selain itu serat juga menghemat penggunaan resin. Kaku adalah kemampuan dari suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk jika dibebani dengan gaya tertentu dalam daerah alastis pada pengujian tarik. Tangguh adalah bila pemberian gaya atau beban yang menyebabkan bahan-bahan tersebut menjadi patah pada pengujian tiga titik lentur. Kokoh adalah kondisi yang diperoleh akibat benturan atau pukulan serta proses kerja yang mengubah struktur komposit sehingga menjadi keras pada pengujian impak (Nurdin B, 1988).

Beberapa syarat untuk dapat memperkuat matriks antara lain : 1. Mempunyai modulus elastisitas yang tinggi 2. Kekuatan lentur yang tinggi

3. Perbedaan kekuatan diameter serat harus relatif sama

4. Mampu menerima perubahan gaya dari matriks dan mampu menerima gaya yang bekerja padanya.

2.4.2 Serat gelas

Serat gelas (glass fiber ) adalah bahan yang tidak mudah terbakar. Serat jenis ini biasanya digunakan sebagai penguat matrik jenis polimer. Komposisi kimia serat gelas sebagain besar adalah SiO dan sisanya adalah oksida-oksida alumunium (Al), kalsium (Ca), magnesium (Mg), natrium (Na), dan unsur-unsur lainnya.

Berdasarkan bentuknya serat gelas dapat dibedakan menjadi beberapa macam antara lain (Santoso,2002).

a. Roving

Berupa benang panjang yang digulung mengelilingi silinder. b. Woven Roving (WR)

Serat gelas jenis anyaman (woven roving) mempunyai bentuk seperti anyaman tikar, serat gelas yang teranyam dibuat saling bertindih secara selang seling ke arah vertikal dan horisontal (0o_{dan 90}o_).

Gambar 2.3 Serat gelas anyaman

Kumpulan anyaman adalah seperti tali; anyaman ini memberikan penguatan kearah vertikal dan horisontal. Pemakaiannya dalam konstruksi terutama pada bagian frame. WR ini sedikit kaku, sehingga agak sulit dibentuk terutama bila digunakan untuk bagian berlekuk tajam. Bentuk serat gelas woven roving adalah merupakan gulungan serat gelas bentuk serat gelas ini sangat baik dipergunakan dalam bidang industri misalnya: pembuatan bak mandi, pembuatan kapal dan lain lain.

c. Chop Strand Mat (CSM)

Serat gelas acak (chop strand mat) mempunyai bentuk seperti acak (random), serat gelas yang teranyam dibuat bertindih secara tidak teratur ke segala arah (undirectional). Serat gelas yang teranyam mempunyai panjang serat yang relatif lebih pendek dari panjang serat WR. Pemakaiannya dalam konstruksi. CSM ini lebih fleksibel, sehingga mudah dibentuk dan mudah digunakan untuk bagian berlekuk tajam.

Gambar 2.4 Serat gelas acak d. Yarn

Berupa bentuk benang yang lekat dihubungkan pada filamen. e. Reinforcing Mat

Berupa lembaranchopped stranddancontinuous strandyang tersusun secara acak.

f. Woven Fabric

Berupa serat yang dianyam seperti kain tenun.

Berdasarkan jenisnya serat gelas dapat dibedakan menjadi beberapa macam antara lain:

a. Serat E-Glass

Serat E-Glass adalah salah satu jenis serat yang dikembangkan sebagai penyekat atau bahan isolasi. Jenis ini mempunyai kemampuan bentuk yang baik.

b. Serat C-Glass

Serat C-Glass adalah jenis serat yang mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap korosi.

c. Serat S-Glass

Serat S-Glass adalah jenis serat yang mempunyai kekakuan yang tinggi.

Tabel 2.1 Sifat-sifat serat gelas (Antonia, 2006).

Serat gelas mempunyai banyak macam keuntungan, sebagai bahan penguat karena :

1. Mudah ditarik menjadi serat berkekuatan tinggi dari keadaan lunak.

2. Mudah didapat dan dipabrikasi menjadi plastik yang diperkuat dengan serat gelas

3. Sebagai serat ia kuat, dan bila disatukan dengan matriks plastik akan memberikan komposit yang mempunyai kekuatan tinggi

4. Sangat berguna pada lingkungkungan yang korosif. 2.5 Coremat

Coremat merupakan bahan inti yang digunakan dalam berbagai konstruksi komposit dan yang diperkuat dengan serat. Kerusakan coremat terjadi bila ada pada

ruang vakum. Resin yang diserap tidak mempengaruhi bobot komposit. Coremat merupakan bahan yang murah yang digunakan untuk komposit dengan semua jenis resin.

Coremat adalah jaringan serat yang tidak bergelombang dan berupa lembaran kain yang dihasilkan dari serat poliester sintetik yang tidak teranyam (non woven) dan digabung dengan pengikat (M Sitepu 1985). Bahan coremat tersedia dalam bentuk gulungan (rol) dengan panjang 50 m dan lebar 1 m. Tipe-tipe coremat yang tersedia dengan tebal 1, 2, 3, 4, dan 5 mm dapat dipakai sebagai mat tunggal diantara lapisan serat gelas atau dikombinasikan untuk memperoleh bahan pengisi yang tebal.

Gambar 2.5 Coremat

Keuntungan-keuntungan yang dperoleh dengan menggunakan firet coremat yaitu: 1. Coremat menghemat resin dan biaya

Karena setengah bagian dari coremat sudah terisi, maka hanya diperlukan setengah. dari jumlah resin yang biasa dipakai apabila dibandingkan dengan serat gelas.

2. Hasil laminasi dengan coremat akan bermutu dengan lebih baik. a. Lebih ringan dan lebih kuat

Perbandingan kekuatan terhadap berat adalah 200 hingga 300 lebih tinggi dibanding laminasi serat gelas.

c. Coremat dapat pula digunakan sebagai bahan surfacing tissue karena permukaannya yang halus dan rata yang disebabkan karena coremat mempunyai daya penyebaran resin yang lebih baik.

d. Laminasi coremat memiliki kemampuan isolasi 2 kali dibanding dengan serat gelas.

3. Proses pengerjaan yang mudah

a. Pemakaian coremat dapat menghemat waktu karena tidak perlu dikerjakan lapis demi lapis, karena terdapat berbagai pilihan tebal coremat dari 1 mm hingga 5 mm.

b. Coremat dapat di gulung, dipotong dengan gunting biasa dan mudah dicetak bila dicampur dengan resin.

c. Bila telah kering, laminasi coremat dapat dibor, dipotong dan direkat dengan mudah.

d. Tidak memerlukan alat-alat dan keahlian khusus untuk mengerjakannya.

Coremat sebagai pengganti serat gelas, hampir dapat digunakan untuk semua produk-produk yang menggunakan serat gelas antara lain:

a. Kapal

Karena sifat coremat yang tahan uji, ekonomis bahan bakar dan biaya produksi rendah maka sangat cocok untuk pembuatan bermacam-macam kapal seperti fishing boat, speed boat, dan lain-lain.

b. Bangunan dan konstruksi

Untuk pembuatan tangki-tangki, pipa, perlengkapan bangunan, jembatan, kolam renang.

Karena sifatnya yang ringan dan peredam getaran, firet coremat banyak digunakan untuk pembuatan bagian-bagian kenderaan seperti mobil, bus, kereta api ( Juliani, 1990).

Tabel 2.2 Sifat-Sifat Mekanis Firet Coremat (Juliani, 1990).

Massa jenis _{0,64 Mg/m}3

Kekuatan kelenturan Modulus kelenturan

8,5 Mpa 900 Mpa Kekuatan tarik sepanjang lapisan

Modulus tarik sepanjang lapisan

3,8 Mpa 600 Mpa Kekutan tarik melewati lapisan

Modulus tarik melewati lapisan

2,3 Mpa 350 Mpa Tegangan kompressi (10% Regangan)

dalam segala arah 22 Mpa

Modulus kompressi _{400 Mpa}

Kekuatan geser Modulus geser

4 Mpa

68 Mpa 2.6 Matriks

2.6.1 Defenisi Fungsi Matriks Dan Klasifikasi

Matriks adalah bahan atau material yang digunakan untuk mengikat atau menyatukan bahan pengisi tanpa bereaksi secara kimia dengan bahan pengisi tersebut. Persyaratan di bawah ini perlu dipenuhi sebagai bahan matriks untuk pencetakan bahan komposit :

1. Resin yang dipakai perlu memiliki viskositas rendah, dapat sesuai dengan bahan penguat dan permeable.

2. Dapat diukur pada temperatur kamar dalam waktu yang optimal. 3. Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan.

4. Memiliki daya rekat yang baik dengan bahan penguat. (Surdia,2003). Pada umumnya matriks berfungsi sebagai:

1. Untuk melindungi material komposit dari kerusakan-kerusakan secara mekanik maupun kimiawi.

2. Untuk mengalihkan atau meneruskan beban dari luar ke serat. 3. Sebagai pengikat.

Bahan pengisi yang berfungsi sebagai penguat pada material komposit dapat berbentuk serat, partikel, dan serpihan. Dalam hal ini sebagai pengikat atau penyatu antara serat dengan serat, partikel dengan partikel dan seterusnya digunakan matriks. Secara umum matriks terbagi atas dua kelompok yaitu:

1. Termoset merupakan bahan yang sulit mencair atau lunak apabila dipanaskan karena harus membutuhkan temperatur yang sangat tinggi. Hal ini diakibatkan karena molekul-molekulnya mengalami ikatan silang (cross linking) sehingga bahan tersebut sulit dan bahkan jarang didaur ulang kembali, contohnya resin epoksi, poliester, urea formaldehyde, phonol-formaldehyde, melamine formaldehyde dan lain-lain.Phenolik mempunyai sifat sangat keras, rigit dengan modulus elastisitas yang baik dibanding dengan resin lainnya karena sifatnya yang keras, kuat, mudah dibentuk, mudah diberi warna dan tidak transparan. Epoxymempunyai sifat ulet, elastis, tidak bereaksi dengan sebagian besar bahan kimia dan mempunyai dimensi yang lebih stabil. Dilihat dari struktur kimianya epoxi sebenarnya adalah poliester, berbeda dengan polimer lain karena molekulnya lebih pendek. Bila diberi bahan penguat komposit epoxy mempunyai kekuatan yang lebih baik dibanding resin yang lain (Hartomo, 1992).

Gambar 2.6 Memperlihatkan bahwa pemanasan bahan temoset akan mengakibatkan terjadinya cross linking antara molekul-molekul sehingga jika

bahan termoset telah mengeras maka sulit untuk dilunakan kembali dengan pemanasan.

Gambar 2.6 Molekul pada polimer termoset mengalami cross linking (a) Sebelum dipanaskan dan (b) Sesudah dipanaskan.

2. Termoplastik merupakan bahan yang mudah menjadi lunak kembali apabila dipanaskan dan mengeras apabila didinginkan sehingga pembentukan dapat dilakukan berulang-ulang karena mempunyai struktur yang linier.

Keistimewaan dari termoplastik ini adalah bahan-bahan termoplastik yang telah mengeras dapat diolah kembali dengan mudah sedangkan termoset sulit dan bahkan tidak bisa diolah kembali. Contoh termoplastik PVC (poli vinil clorida), FE (polietilen), nilon 66, poliamida, poliasetal dan lain-lain.

2.6.2 Matrik Poliester

Resin poliester sebelum dicampur dengan zat pengeras/katalis, akan tetap dalam keadaan cair dan akan mengeras setelah pencampuran dengan katalisnya setelah beberapa menit, sesuai dengan jenis dan banyaknya katalis yang digunakan dalam pencampuran seperti ditunjukkan pada tabel 2.3. Semakin banyak penggunaan katalis tersebut maka waktu pengerasan cairan matrik (curing time) akan semakin

cepat. Akan tetapi apabila kita mengikuti aturan berdasarkan standar 1% maka hal tersebut akan menyebabkan curing time menjadi sangat cepat, sehingga dapat merusak produk komposit yang dibuat. Hal ini dikarenakan temperatur ruangan pada saat pembuatan produk komposit tidaklah terkontrol dengan baik. (Emma, 1992).

Tabel 2.3 Hubungan persentase (%) katalis dengan potlife pada poliester BQTN 157 - ex (Emma, 1992).

Katalis (%) Potlife (menit)

1 ₄₆

2 ₃₀

3 ₂₂

4 ₂₁

5 20

Curing merupakan suatu proses pengeringan untuk merubah material pengikat dari keadaan cair menjadi padat. Curing ini terjadi melalui reaksi kopolimerisasi radikal antara molekul jenis vinil yang membentuk hubungan silang melalui bagian tak jenuh dari poliester. Reaksi ini timbul karena dipicu oleh katalis yang ada, yang mulai diaktifkan oleh sejumlah kecil akselerator. Standar yang dianjurkan untuk penggunaan katalis adalah 1% pada suhu kamar.

Karena berupa resin cair dengan viscositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoseting yang lainnya, maka tak perlu diberi tekanan untuk

pencetakan. Kemampuan poliester terhadap cuaca sangat baik, tahan terhadap kelembaban dan sinar U.V bila dibiarkan diluar Berdasarkan karateristik ini, bahan ini dikembangkan secara luas sebagai penguat serat dengan menggunakan serat gelas. Banyaknya penggunaan resin ini juga didasarkan pada pertimbangan harga relatif murah, curing cepat, dan mudah penanganannya. Poliester adalah jenis resin yang paling banyak digunakan sebagai matrik pada serat gelas untuk badan kapal, mobil, tandon air dan sebagainya (Hartomo, 1992).

Tabel 2.4 Sifat Sifat Resin Poliester (Juliani, 1990) Sifat

Kekentalan (Mgm-3_{) 1,2 1,5}

Modulus young (GNm-2_{) 2 4,5}

Poisson ratio 0,37 0,39

Kekuatan tarik (MNm-2_{) 40 90} Kekuatan tekan (MNm-2_{) 90 150}

Regangan maksimum (%) 2

Temperatur maksimum (0_{C) 50 110}

Tabel 2.5 Spesifikasi resinunsaturated polyester yukalac157BQTN (Sumber : Justus Kimia Raya, 1996)

Item Nilai Tipikal Catatan

Berat jenis (gr / cm3_{) 1.215} Suhu distorsi panas (0_{C) 70}

Penyerapan air (suhu ruangan) (%) 0,188 24 jam

0,466 3 hari

Modulus Flexural (Kg/ mm2_{) 300} Daya rentang (Kg/ mm2_{) 5,5} Modulus rentang (Kg/ mm2_{) 300}

Elongasi (%) 1,6

2. 7 Daya Rekat Matriks Serat (Adhesi)

Perekatan (adhesi) matrik serat dapat dinyatakan sebagai subtansi yang dapat menyatukan beberapa bahan sekaligus melalui penempelan (perekatan) pada permukaan bahan bahan tersebut. Bahwa permukaan yang berbeda muatannya positif dan negatif akan menghasilkan gaya tarik yang disebut adhesi. Pada perekatan matrik serat ditinjau keadaan permukaan dari matriks dan serat. Pada keadaan ini, berlaku konsep energi permukaan. Konsep energi permukaan ini sangat penting untuk menjelaskan kekuatan serat matriks. Ikatan interface yang optimal antara matrik dan serat merupakan aspek yang penting dalam menunjukka sifat sifat mekanik komposit. Transfer beban atau tegangan di antara dua fase yang berbeda ditentukan oleh derajat adhesi. Adhesi yang kuat diantara permukaan antara matrik dan serat diperlukan untuk efektifnya perpindahan dan distribusi beban melalui ikatan permukaan (Hartomo, 1992).

2.8 Energi Permukaan

Pada konsep energi permukaan dinyatakan bahwa cairan matrik hanya akan membasahi permukaan padat yang memiliki energi permukaan yang lebih besar dari energi permukaan cairan matrik tersebut. Permukaan yang energinya besar biasanya bersifat polar dan permukaan yang energinya rendah biasanya bersifat non polar. Pada tabel diperlihatkan beberapa bahan dengan energi permukaannya.

Tabel 2.6 Nilai energi permukaan beberapa bahan (Piatti, 1978). Bahan Energi permukaan

(mJm-2₎

Serat Gelas 560

Grafit 70

Resin Epoksi 43

Resin Poliester 35

Resin polietilena 31

Bentuk permukaan juga mempengaruhi daya adhesif serat matrik. Semakin licin permukaan adheren maka daya rekat adhesif bahan tersebut semakin rendah. Dalam hal ini jika daya adhesif tinggi atau kuat maka matrik harus dapat mengalir dan mengikuti bentuk permukaan adheren. Perekatan yang baik tersebut terjadi karena pembasahan yang baik dan matrik ini dapat menyinggung dan mengisi permukaan adheren serapat mungkin sehingga gaya gaya perekatan dapat berperan. Persinggungan yang rapat itu diperoleh setelah adhesif matrik mengeras dan membentuk komposi (Derek H, 1981).

2.9 Pengujian Sifat Mekanik

2.9.1 Pengujian kekuatan geser antar lapisan (Interlaminar Shear Strength)

Kekuatan geser adalah suatu ukuran kekuatan komposit dalam hal kemampuannya menahan gaya gaya yang membuat suatu bagian dari komposit tersebut bergeser atau bergelingsir dari bagian lain di dekatnya (M Sitepu, 1985). Dalam

hubungan ini dibedakan atas 3 macam kekuatan yaitu; kuat geser sejajar arah serat, kuat geser tegak lurus arah serat, dan kuat geser miring. Pengujian ini dirancang untuk mengetahui kekuatan geser antar lapisan komposit, dimana sampelnya diregangkan dalam susunan paralel menjadi serat teratur. Kekuatan geser antar lapisan komposit didominasi oleh sifat mekanis matrik dimana retakan dapat terjadi pada seluruh bidang matrik. Jika gaya geser diminimalis pada komposit searah maka sampel menjadi melengkung. Kegagalan geser dipengaruhi oleh panjang sample. Bentuk serat pendek dipilih agar kegagalan kekuatan geser terjadi sebelum kegagalan flexure.

W

b d

L

Gambar 2.7 Skematis pengujian kekuatan geser antar lapisan

Persamaan berikut dipakai untuk kekuatan geser antar lapisan (ILSS) adalah (Sturgeon, 1971) :

bd W ILLS

43

 (2.1)

Dimana : W adalah beban

b adalah ketebalan sampel d adalah lebar sampel.

Penurunan rumus ILSS dapat dilihat pada lampiran G. 2.9.2 Pengujian Impak (Impact Test)

Pengujian impak bertujuan untuk mengukur berapa energi yang dapat diserap suatu material samapai material tersebut patah. Pengujian impak ini merupakan respon terhadap beban yang tiba tiba yang bertujuan mengetahui ketangguhan suatu bahan terhadap pembebanan dinamis, sehingga dapat diketahui apakah suatu bahan yang diuji rapuh atau kuat. Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi. Semakin banyak energi yang terserap maka akan semakin besar kekuatan impak dari suatu beban. Umumnya kekuatan impak bahan polimer lebih kecil daripada kekuatan impak bahan logam.

Untuk menguji impak ini kedua ujung sampel dengan ukuran standar diletakkan pada penumpu, kemudian beban dinamis dilepaskan dengan tiba-tiba dan cepat menuju sampel. Dalam pengujian impak, impaktor yang digunakan dalam bentuk pendulum yang diayunkan dari ketinggian dengan massa.

Gambar 2.8 Ilustrasi skematis pengujian impak dengan benda uji Charpy dan Izod

Besarnya kekuatan impak dari benda uji dengan luas penampang lintang (A) adalah (Surdia, 2005):

Is= A

Es _(2.2)

dengan :

Is : Kekuatan Impak (J/m2₎

Es : energi yang diserap sampel setelah tumbukan (J) A : luas penampang lintang sampel (m2₎

2.9.3 Pengujian Kekutan Lentur (Ultimate Flexural Strenght)

Pengujian kekuatan lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan komposit terhadap pembebanan pada tiga titik lentur. Pengujian kekuatan lentur ini juga bertujuan untuk mengetahui sifat keelastisan suatu bahan. Pada pengujian ini pembebanan yan diberikan adalah tegak lurus terhadap arah sampel dengan tiga titik lentur. Pada pengujian ini bila bahan diberi beban maka permukaan bawah akan memanjang dan terjadi pelengkungan sampel akibat regangan tarik dan regangan tekan. Besarnya pelengkungan pada titik tengah sampel dinamakan defleksi. (Sturgeon, 1971 ).

Defleksi sampel akan berkurang apabila keelastisan bahan makin bertambah. Defleksi tergantung pada panjang dan besar sampel uji, tempat dan besar beban yang diberikan dan modulus keelastisan bahan penunjang sampel uji. Kegagalan yang terjadi akibat uji bending yaitu mengalami patah pada bagian bawah karena tidak mampu menahan beban tarik. Pengujian kekuatan lentur ini menggunakan peralatan universal testing machine.

P

d b

L

Gambar 2.9 Skematis pengujian kekuatan lentur

Persamaan berikut digunakan untuk memperoleh nilai kekuatan lentur (Sturgeon, 1971):

2 23bdPL

UFS _(2.3)

dengan :

UFS = kekutan lentur (_{ m}2₎ P = gaya penekan (N) L = jarak dua penumpu (m) b = lebar sampel (m) d = tebal sampel uji (m)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat Dan Bahan 3.1.1 Alat

Alat alat yang digunakan untuk pembuatan sampel komposit adalah 1. Alat Cetakan

Alat ini terbuat dari stainless stell digunakan untuk mencetak benda uji atau specimen. Alat ini terdiri dari beberapa bagian yaitu :

a. Spacer, diletakkan diantara tutup cetakan dan berfungsi sebagai penentu tebalnya komposit yang diinginkan dan diletakkan diantara alas cetakan dengan tutup cetakan. Ukuranspaceradalah (2 x 1.6 x 0.3) cm

b. Alas cetakan, berfungsi sebagai tempat komposit dicetak pada kedua sisinya disertai dengan kepingan penghalang dan lobang mur. Kepingan penghalang berfungsi menahan cairan agar tidak tumpah. Ukuran alas cetakan adalah 22 x 22 cm.

c. Tutup cetakan, digunakan sebagai perantara antara piringan penekan dengan alas cetakan yang berfungsi selain untuk menutup cetakan juga sebagai penghalang alat penekan.

2. Alat penekan Cetakan (Hydraulics Press)

Alat ini berfungsi untuk menekan alat cetakan agar didapatkan komposit yang padat sesuai dengan ketebalan yang dibuat melalui spacer. Alat ini terbuat dari besi lempengan dan tiang penyangga terbuat dari batang besi ulir supaya dapat

mengatur jarak antara masing masing plat lempengan. Di bawah tiang tiang dilengkapi piringan besi agar penekanan merata pada cetakan.

3. Neraca Analitik

Berfungsi untuk menimbang atau menentukan jumlah/massa komposit poliester yang digunakan sesuai dengan fraksi volum yang ditetapkan dengan ketelitian alatnya 0,01 gram.

4. Elektronic System Universal Testing Machine

Alat ini digunakan untuk pengujian sifat mekanis komposit terutama kekuatan lentur. Tipe dari alat ini adalah SC-2DE dengan kapasitas 200 kgf

5. Impacktor Wolpert

Alat ini digunakan untuk pengujian kekuatan impak komposit hibrid serat gelas coremat.

6. Teclok TM 110 Japan dengan ketelitian 0,01 10 mm Digunakan untuk mengukur ketebalan benda uji.

7. Alat Alat Lain.

Perlengkapan lain yang diguunakan pada saat pembuatan komposit, diperlukan juga alat alat seperti : penggaris, gelas bekker, jangka sorong, mesin gergaji potong sebagai alat pemotong, gunting, pisau, sarung tangan, pengaduk, masker dan lain-lain.

Gambar alat dapat dilihat pada lampiran A. 3.1.2 Bahan Bahan

Adapun bahan bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :

1. Serat gelas Woven Roving (WR) dari PT. Justus Kimia Raya cabang Jakarta 2. Serat gelas Chopped Strand Mat (CMS) dari PT. Justus Kimia Raya cabang

3. Lantor Coremat P 2430 2 dari PT.Justus Kimia Raya cabang Jakarta 4. Resin poliester 157 BQTN EX dari PT. Justus Kimia Raya cabang Medan

5. Katalismetyl etyl keton peroksida (MEKPO) dari PT. Justus Kimia Raya cabang Medan

6. Mirror Glaze / MGH no.8 Waxsebagai pelekang alat cetakan dengan komposit yang dicetak.

7. Aseton sebaga pembersih alat cetakan. Gambar bahan dapat dilihat pada lampiran A. 3.2 Prosedur Percobaan

3.2.1 Prosedur pembuatan Papan Komposit

Bahan komposit dibuat dengan menggunakan metode Press Mould . Prosedur pembuatan komposit resin poliester 157 BQTN- Ex dengan serat gelas coremat adalah sebagai berikut :

1. Penyedian serat dan resin, serat diperoleh dari PT. Justus kimia Raya dilakukan pemotongan serat dan coremat sesuai dengan ukuran cetakan yaitu masing masing 22 cm x 22 cm.

2. Ditimbang serat yang akan dicetak dengan menggunakan neraca analitik 3. Membersihkan cetakan dengan menggunakan aseton sampai bersih hingga

tidak mengandung kotoran dan biarkan kering.

4. Mengoleskan Wax pada alas cetakan, tutup cetakan maupun spacer, agar komposit tidak melekat pada cetakan.

5. Pada alat cetakan bagian alas yang berukuran 22 cm x 22 cm diletakkan spacer pada keempat sudut untuk menentukan ketebalan komposit dalam hal ini dibuat 3 mm.

6. Resin poliester BQTN - ex dan MEKPO dengan perbandingan 100 : 1 dan diaduk sehingga padu dan merata.

7. Campuran resin dan katalis disiramkan pada cetakan yang telah dipasangi kepingan penghalang dan diratakan, kemudian diletakkan serat, disiram lagi dengan resin, diletakkan serat dan disiram resin dan kemudian diratakan. 8. Posisisi Lapisan

1 2 3 4

Keterangan Posisi lapisan :

Sampel I : sampel iii :

1. lapisan serat gelas anyaman 1. lapisan serat gelas acak

2. lapisan coremat 2. lapisan coremat

3. lapisan coremat 3. lapisan coremat

4. lapisan serat gelas ayaman 4. lapisan serat gelas acak

sampel ii : sampel iv :

1. lapisan coremat 1. lapisan coremat

2. lapisan serat gelas anyaman 2. lapisan serat gelas acak 3. lapisan serat gelas anyaman 3. lapisan serat gelas acak

9. Pencetak ditutup dan diletakkan pada alat penekan kemudian ditekan untuk mendapatkan ketebalan komposit yang sama dengan ketebalan spacer sekitar 25 N/ mm2_.

10. Supaya seluruh serat terbasahi oleh resin maka cetakan harus ditekan berulang kali. Proses pencetakan diusahakan secepat mungkin untuk menghindari pengentalan resin sebelum dimasukkan ke dalam cetakan.

11. setelah prosedur 7 tadi dilakukan dibiarkan selama sehari pada temperatur kamar kemudian komposit dikeluarkan dari cetakan.

12. Kemudian hasil komposit yang telah terbentuk dipotong potong sesuai dengan sampel uji yang akan diuji.

13. Seperti prosedur 1 12 dilakukan untuk sampel 1, sampel 2, sampel 3 dan sampel 4.

3.2.2 Pembuatan Sampel

Sampel yang telah dicetak dipotong-potong sesuai ukurannya dengan menggunakan gergaji listrik. Bentuk sampel untuk setiap pengujian berbeda. Adapun pengujian yang dilakukan adalah pengujian kekutan lentur.

Bentuk-bentuk sampel uji dibuat sesuai standar dan dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 3.1 Bentuk sampel pengujian kekuatan geser antar lapisan (Interlaminar Shear Strength)dengan standar ASTM D - 2344

Spesikasi pengujian ILSS dengan standard ASTM D 2344 dapat dlihat pada lampiran A.

Gambar 3.2. Bentuk sampel pengujian kekuatan impak (Impact Strength) dengan standar ASTM D 256

Spesifikasi pengujian kekuatan impak dengan standard ASTM D 256 dapat dilihat pada lampiran A.

Gambar 3.3 Bentuk sampel pengujian kekuatan lentur (ultimate shear strength) dengan standar ASTM D-790

Spesifikasi pengujian UFS dengan standard ASTM D 790 dapat dilihat pada lampiran A.

3.4 Diagram Alir Penelitian Diagram alir penelitian :

BAB IV

METODE PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Kekuatan Geser antar Lapisan

Pengujian ini dirancang untuk menambah kekuatan geser antar lapisan komposit. Kekuatan komposit didominasi oleh sifat mekanis matrik dimana retakan dapat terjadi pada seluruh bidang matrik. Kegagalan bermula dari retakan yang terjadi pada midspan yang mengalami tarik karena disitulah terjadi momen lengkung dan gaya geser terbesar, setelah itu retakan akan merambat pada daerah yang memiliki nilai modulus lengkung yang lebih tinggi dari daerah retakan sebelumnya. Retakan baru akan berhenti bila dalam perambatannya telah menemui daerah yang tegangan dan modulus lengkungnya maksimum.

4.1.1. Prosedur pengujian kekuatan geser antar lapisan

Prosedur pengujian kekuatan geser antar lapisan adalah sebagai berikut: 1. Diatur jarak span 10 mm kemudian sampel uji diletakkan pada span. 2. Diatur pembebanan maksimum pada skala 100 kgf

3. Skala beban pada mesin uji diatur agar menunjukkan skala nol dan beban dibuat persis ditengah tengan sampel uji.

4. Kemudian diatur kecepatan dari mesin uji (10mm/menit) 5. Mesin pencatat gerak dihidupkan (on)

6. Selanjutnya tombol pembebanan tekan dhidupkan (down) dan mesin akan bekerja, gerakan mesin secara otomatis akan berhenti setelah sampel uji telah mencapai kelenturan maksimum dan data tertera pada display dicatat.

4.1.2 Data Pengujian Kekuatan Geser antar Lapisan

Tabel 4.1 Data pengujian kekuatan geser antar lapisan komposit hibrid untuk komposisi sampel I sgwr fc fc sg wr.

N

o Panjang (L) (mm) Lebar (d) (mm) Tebal (b) (mm) Luas (A) (mm2 )

Berat (W) Strok e (mm) ILSS (MPa ) ILSS Rata-rata (MPa) kgf N

1 25 13 1,89 24,57 11,22 109,96 2,08 3,36

5,87

2 24 14 1,99 27,86 7,10 69,58 2,57 1,87

3 24 14 1,99 27,86 29,31 287,24 3,98 7,74

4 21 12 1,90 22,80 24,43 239,41 3,26 7,84

Tabel 4.2 Data pengujian kekuatan geser antar lapisan komposit hibrid untuk komposisi sampel II fc sgwr sgwr fc.

N o Panjan g (L) (mm) Lebar (d) (mm) Tebal (b) (mm) Luas (A) ( mm2₎

Berat (W) Stroke (mm) ILSS (MPa ) ILSS Rata-rata (MP) kgf N

1 25 10 3,32 33,2 33,8

0 331,24 3,47 8,62

6,66

2 24 11 3,29 36,19 35,4

6 347,51 3,68 7,15

3 20 14 3,51 48,14 34,9

6 342,61 3,85 5,20

4 24 10 3,54 35,4 32,9

2 322,62 2,83 6,90

5 25 11 3,54 38,9 29,4

Tabel 4.3. Data pengujian kekuatan geser antar lapisan komposit hibrid untuk komposisi sampel III sgcsm f c f c sgcsm

No Panjan g (L) (mm) Lebar (d) (mm) Tebal (b) (mm) Luas (A) (mm2)

Berat (W) Strok e (mm) ILSS (MPa) ILSS Rata-rata (MPa) kgf N

1 23 10 2,6 26 22,5

7 221,19 1,79 6,33

6,27

2 25 10,6 2,18 23,10 19,0

2 186,39 1,74 7,25

3 25 10 2,52 25,2 19,4

9 191,00 1,49 5,68

4 25 13,3 2,28 31,65 26,5

1 259,79 1,90 6,08

5 25 10 2,36 23,6 19,2

Tabel 4.4 Data pengujian kekuatan geser antar lapisan komposit hibrid untuk komposisi sampel IV fc sgcsm sgcsm fc.

N o Panjan g (L) (mm) Lebar (d) (mm) Tebal (b) (mm) Luas (A) (mm2₎

Berat (W) Stroke (mm) ILSS (MPa) ILSS Rata-rata (MPa) Kgf N

1 25 12,6 3,16 39,82 39,28 384,9

4 4,13 7,25

5,39

2 25 14 3,37 47,18 42,47 416,2

1 5,01 6,66

3 25 10,6 3,40 36,04 21,78 213,4

4 4,36 4,41

4 25 11 3,36 36,96 37,02 362,7

9 3,55 7,35

5 25 10 3,40 34,00 50,37 493,6

3 4,15 1,08

* Perhitungan data dapat dilihat pada lampiran C. 4.2 Pengujian Kekuatan Impak (Is)

Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban secara tiba tiba. Pengujian impak merupakan suatu upaya untuk mensimulasikan kondisi operasi material yang sering ditemui dalam perlengkapan transportasi atau konstruksi dimana beban tidak selamanya terjadi secara perlahan-lahan melainkan datang secara tiba-tiba, Contoh deformasi pada bumper mobil pada saat terjadinya tumbukan kecelakaan.

Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi. Semakin banyak energi yang terserap maka akan semakin besar kekuatan impak dari suatu bahan.

Model pengujian impak ada dua yaitu model charpy dan model izod.

Pada pengujian impak ini banyaknya energi yang diserap oleh bahan untuk terjadinya perpatahan merupakan ukuran ketahanan impak atau ketangguhan bahan tersebut. Suatu material dikatakan tangguh bila memiliki kemampuan menyerap beban yang besar secara tiba tiba tanpa terjadinya retak atau terdeformasi dengan mudah. Sampel yang dibentuk sesuai dengan gambar 3.2 diletakkan pada kedua titik penahan (titik kesetimbangan) yang berukuran 4 cm, pembebanan dinamis dilakukan pada pertengahan sampel. Dengan sudut awal adalah 1600 _{terhadap vertical.}

4.2.1 Prosedur Pengujian kekuatan Impak

1. Pastikan jarum skala penunjuk harga impak material berada pada posisi nol. 2. Letakkan benda uji pada tempatnya dengan takik membelakangi arah

datangnya pendulum. Pastikan benda uji tepat berada di tengah

3. Dilepaskan tombol pada tangkai pendulum sehingga pendulum berayun dan menumbuk benda uji.

4. Dibaca nilai yang ditunjukkan oleh jarum pada skala 5. Ulangi pengujian untuk sampel-sampel lain.

4.2.2 Data pengujian kekuatan Impak

Tabel 4.5 Data pengujian impak komposit hibrid untuk komposisi sampel sgwr fc fc sgwr.

No Panjang (L) (mm) Lebar (d) (mm) Tebal (b) (mm) Luas (A) (mm2₎

Es (J)

Impak (Is) (kJ/ m2₎

Is Rata-rata

(kJ/m2₎

1 64 12,3 2,28 28,04 1,0 35,66

64, 22

2 61 14,00 2,37 33,18 1,50 45,21

3 60 14,00 2,13 29,82 2,20 73,78

4 62 12,67 2,13 26,83 2,02 75,29

5 60 12,67 2,16 27,21 2,48 91,14

Tabel 4.6 Data pengujian kekuatan impak komposit hibrid untuk komposisi sampel II fc sgwr sgwr fc.

No Panjang (L) (mm) Lebar (d) (mm) Tebal (b) (mm) Luas (A) (mm2₎

Es (J)

Impak (Is) (kJ/m2₎

Is Rata - rata

(kJ/m2)

1 62 12 3,91 46,92 1,70 36,23

39, 46

2 60 11 3,38 37,18 1,40 37,65

3 60 11 3,05 33,55 1,22 36,36

4 60 11 3,35 36,85 1,60 43,42

Tabel 4.7 Data pengujian kekuatan impak komposit hibrid untuk komposisi sampel III sgcsm fc fc sgcsm

No Panjang (L) (mm) Lebar (d) (mm) Tebal (b) (mm) Luas (A) (mm2)

Es (J)

Impak (Is) (kJ/m2)

Is Rata

-rata (kJ/m2₎

1 60 10 2,65 26,5 0,64 24,15

42, 42

2 60 11,6 2,32 26,9 1,10 40,89

3 60 10 2,71 27,1 1,48 54,61

4 60 11 2,37 26,1 1,60 61,30

5 60 10 2,44 24,4 0,67 27,46

Tabel 4.8. Data pengujian kekuatan impak komposit hibrid untuk komposisi sampel IV fc sgcsm sgcsm fc

No Panjang (L) (mm) Lebar (d) (mm) Tebal (b) (mm) Luas (A) (mm2₎

Es (J)

Impak (Is) (kJ/ m2₎

Is Rata

rata (kJ/m2₎

1 61 10 3,27 32,71 3,58 109,48

68, 20

2 61 10 3,26 32,6 2,80 85,89

3 60 12,33 3,52 43,29 1,80 41,58

4 60 12,33 3,49 42,9 1,82 42,42

5 60 10,6 3,55 37,63 2,32 61,65

4.3 Pengujian Kekutan Lentur (UFS)

Pengujian kekuatan lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan komposit terhadap pembebanan pada tiga titik lentur. Di samping itu pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisitasan suatu bahan. Pada pengujian ini terhadap sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap arah penguatan serat.

Pengujian kekuatan lentur ini juga bertujuan untuk mengetahui sifat keelastisan suatu bahan. Pada pengujian ini bila bahan diberi beban maka permukaan bawah akan memanjang dan terjadi pelengkungan ssampel akibat regangan tarik dan regangan tekan. Besarnya pelengkungan pada titik tengah sampel dinamakan defleksi. Akibat pengujian bending, bagian atas spesimen mengalami tekanan dan bagian bawah mengalami tarikan. Kekuatan tekan komposit sisi atas lebih tinggi dibanding kekuatan tariknya di sisi bawah. Kegagalan yang terjadi akibat uji bending komposit yaitu mengalami patah pada bagian bawah karena tidak mampu menahan beban tarik.

Defleksi sampel akan berkurang apabila keelastisan bahan makin bertambah. Defleksi tergantung pada panjang dan besar sampel uji, tempat dan besar beban yang diberikan dan modulus keelastisan bahan penunjang sampel uji. Pembebanan yang diberikan yaitu pembebanan dimana sampel ditumbuk oleh sogom dengan energi yang tertentu.

4.3.1. Prosedur pengujian kekuatan lentur

Prosedur pengujian kekuatan geser antar lapisan adalah sebagai berikut:

1. Diatur jarak span sejauh 20 mm satu sama lain kemudian sampel uji diletakkan pada pertengahan span.

2. Diatur pembebanan maksimum (100kgf)

3. Skala beban pada mesin uji diatur agar menunjukkan skala nol dan beban dibuat persis ditengah tengan sampel uji.

4. Kemudian diatur kecepatan dari mesin uji (10mm/m) 5. Mesin pencatat gerak dihidupkan (on)

6. Selanjutnya tombol pembebanan tekan dhidupkan (down) dan mesin akan bekerja, gerakan mesin secara otomatis akan berhenti setelah sampel uji telah mencapai kelenturan maksimum dan data tertera pada display dicatat.

4.3.2 Data pengujian kekuatan Lentur

Tabel 4.9 Data pengujian kekuatan lentur komposit hibrid untuk komposisi sampel I Sgwr Fc Fc Sgwr.

No Panjan g (L) (mm) Lebar (b) (mm) Tebal (d) (mm) Luas (A) (mm2₎

Gaya (P) Stroke (mm) UFS (MPa) UFS Rata-rata (MPa) Kgf N

1 100 11,6 2,16 25,06 5,11 50,08 6,13 138,9

6

159,69

2 100 13 2,25 29,25 5,02 49,19 12,48 100,7

1

3 97 13,3 2,20 29,26 6,77 66,35 6,50 149,9

8

4 98 12,6 2,19 27,59 9,47 92,81 8,33 225,7

7

5 100 14,6 2,20 32,12 8,80 86,24 10,40 183,0

Tabel 4.10 Data pengujian kekuatan lentur komposit hibrid untuk komposisi sampel II Fc Sgwr Sgwr Fc.

No

Panjan g ( L ) ( mm )

Lebar ( b ) (mm) Tebal (d) ( mm ) Luas (A) (mm2₎

Gaya (P) Strok e (mm) UFS (MPa) UFS Rata rata (MPa) Kgf N

1 100 12,3 3,77 46,37 3,77 36,9

5 29,15 31,70

40,09

2 99 11,3 3,34 37,74 4,20 41,1

6 21,32 48,49

3 99 11,3 3,32 37,52 3,54 34,6

9 25,06 41,36

4 99 12,3 3,26 40,09 2,81 27,5

4 28,88 31,28

5 99 13 3,08 40,04 4,04 39,5

2 22,69 47,58

Tabel 4.11 Data pengujian kekuatan lentur komposit hibrid untuk komposisi sampel III sgcsm fc fc sgcsm.

No

Panjan g ( L ) ( mm )

Leba r ( b

) (mm) Tebal (d) ( mm ) Luas (A) (mm2₎

Gaya (P) Stroke (mm) UFS (MPa ) UFS Rata-rata

( MPa )

kgf N

1 99 11,3 2,63 29,72 11,89 116,52 14,06 221,3

8

186,13

2 100 13,6 2,43 33,05 10,56 103,48 15,84 193,2

9

3 99 11,6 2,84 32,94 9,47 92,81 12,08 147,3

1

4 100 12 2,39 28,68 9,10 89,18 12,65 195,1

6

5 101 12 2,56 30,72 9,19 90,06 12,54 173,4

Tabel 4.12 Data pengujian kekuatan lentur komposit hibrid untuk komposisi sampel IV fc sgcsm sgcsm fc

No Panjan g ( L ) ( mm )

Leba r ( b

) (mm) Tebal (d) (mm) Luas (A) (mm2₎

Gaya (P) Stroke (mm) UFS (MPa ) UFS Rata rata (MPa ) Kgf N

1 99 11,3 3,55 40,11 6,02 58,99 24,20 61,51

45,02

2 100 11,6 3,46 40,13 4,06 39,79 31,20 42,98

3 98 10,6 3,51 37,20 3,54 34,69 23,78 39,04

4 99 12 3,19 38,28 3,36 32,93 19,59 40,05

5 99 12,3 3,38 41,57 4,01 39,29 22,70 41,52

*Perhitungan dapat dilihat pada lampiran C. 4.4 Pembahasan

Berdasarkan tabel diatas, maka rata rata hasil pengujian komposit hibrid dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.13 Rata rata hasil pengujian spesimen dengan matrik poliester 157 BQTN-ex

Pengujian Susunan serat

1 2 3 4

ILSS ( MPa ) 5,87 6,66 6,27 5,39

IS ( kJ/ m2₎ 64, 22 39, 46 42, 42 68, 20

Tabel 4.14 Fraksi berat komposit hibrid serat gelas coremat dengan resin polyester 157 BQTN ex

Fraksi berat ( % ) Susunan serat

1 2 3 4

Woven roving 33,22 24,38 -

-Chopp strant mat - - 18,98 14,71

Coremat 3,99 2,94 3,93 3.04

Resin 62,78 72,68 77,1 82,25

Keterangan :

1. Sgwr Fc Fc Sg wr 2. Fc Sgwr Sgwr Fc 3. Sgcsm F c F c Sgcsm 4. Fc Sgcsm Sgcsm Fc Catatan :

Sgwr = Serat gelas woven roving Fc = Firet Coremat

Sgcsn = Serat gelas chopp strant mat

4.4.1 Pengujian kekuatan Geser antar Lapisan

Pengujian ini dilakukan untuk menambah kekuatan modulus lengkung komposit, dimana sampelnya diregangkan dalam susunan paralel menjadi serat teratur. Untuk mendapatkan kekuatan geser antar lapisan digunakan persamaan 2.1 dan hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.1, 4.2, 4.3, 4.4. dari data besar rata rata kekuatan geser antar lapisan untuk masing masing sampel antara lain : sampel komposit Sgwr Fc Fc Sgwr adalah 5,87 MPa, sampel komposit Fc Sgwr Sgwr Fc adalah 6,66 MPa, sampel komposit Sgcsm Fc Fc Sgcsm adalah 6,27 MPa, sampel komposit Fc Sgcsm Sgcsm Fc adalah 5,39 MPa.

Semakin besar nilai kekuatan geser antar lapisan suatu komposit maka semakin kuat lapisan kompositnya. Dari data di atas kekuatan geser antar lapisan yang paling tinggi terdapat pada sampel komposit Fc Sgwr Sgwr Fc yaitu 6,66 MPa. Firet coremat yang berifat kenyal dan pseudotropik akan menahan beban serta memiliki firet coremat yang terapat lubang kecil dilapisannya berfungsi sebagai interlocking serat dan dan coremat dengan matrik poliester. Lapian serat gelas jenis woven roving memiliki arah vertical dan horizontal tersusun seperti anyaman tikar bertindih sehingga akan lebih susah bergeser membuat lapisan tetap terjaga baik. 4.2.2. Pengujian kekuatan impak

Metode yang digunakan dalam pengujian impak adalah metode charpy. Dengan pegujian impak diketahui ketangguhan suatu bahan terhadap pembebanan dinamis yaitu pembenan secara cepat dan tiba tiba.

Bahan yang tangguh menyerap banyak energi ketika dipatahkan dan bahan bahan yang getas ( brittle ) menyerap energi sedikit.

Untuk mendapatkan kekuatan impak digunakan persamaan 2.2 dan hasil dari setiap sampel dapat dilihat pada tabel 4.5, 4.6, 4.7, 4.8 untuk setiap sampel masing -masing lima kali pengujian. Sedangkan besar rata rata kekuatan impak untuk masing sampel adalah sebagai berikut: sampel komposit Sgwr Fc Fc Sgwr adalah 64,22 kJ/m2_{, sampel komposit Fc Sgwr Sgwr Fc adalah 39, 46 kJ/m}2_, sampel komposit Sgcsm Fc Fc Sgcsm adalah 42,42 kJ/m2_{, sampel komposit} Fc Sgcsm Sgcsm Fc adalah 68, 20 kJ/m2_.

Kekuatan impak yang paling tinggi terdapat pada sampel komposit Fc Sgcsm Sgcsm Fc yaitu sebesar 68, 20 kJ/m2_{yang hampir sama besarnya dengan} sampel Sgwr Fc Fc Sgwr sebesar 64 , 22 kJ/m2sedangkan kekuatan impak yang paling kecil adalah sampel komposit Fc Sgwr Sgwr Fc sebesar 39, 46 kJ/mm2_.

Komposit yang berkomposisi coremat - chopp strant mat memiliki energi serap yang lebih besar diantara yang lainnya karena serat gelas chopp strant mat yang panjangnya relatif pendek dan tidak teratur (acak) ke segala arah kompositnya akan bersifat brittle (getas), selain itu chopp strant mat memiliki daya adhesif lebih tinggi dibandingkan dengan serat gelas woven roving sifat ini membuat ikatan antar serat lebih kuat sehingga membutuhkan energi yang lebih besar untuk mematahkannya. Dan coremat yang memiliki bagian lubang lubang kecil yang ketika disirami resin akan berperan sebagai interlocking lapisan sehingga memperkuat ikatan coremat dan serat gelas.

4.2.3. Pengujian Kekuatan lentur

Pengujian kekuatan lentur dilakukan untuk mengetahui ketahanan komposit terhadap pembebanan pada tiga titik lentur dan juga untuk mengetahui keelastisan suatu sampel. Untuk mendapatkan kekuatan lentur digunakan persamaan 2.3. Dan besar rata rata kekuatan lentur untuk setiap sampel dapat dilihat pada tabel 4.9, 4.10,

4.11, 4,12. Sedangkan besar kekuatan lentur dari setiap sampel adalah sebagai berikut : sampel komposit Sgwr Fc Fc Sgwr adalah 159,69 MPa, sampel komposit Fc Sgwr Sgwr Fc adalah 40,09 MPa, sampel komposit Sgcsm Fc Fc Sgcsm adalah 186,13 MPa, sampel komposit Fc Sgcsm Sgcsm Fc adalah 45,02 MPa.

Dari hasil pengujian di atas terlihat jelas bahwa firet coremat yang memiliki sifat kenyal jika diletak di posisi lapisan luar akan memiliki kekuatan lentur yang lebih kecil dibandingkan dengan diletak di posisi lapisan tengan/ inti. Sedangkan serat gelas jenis chop strant mat akan memiliki kekuatan lentur yang lebih besar dari yang lainnya apabila diletak pada posisi lapisan paling luar. Sebab serat gelas chopp strant mat panjangnya relatif pendek berupa anyaman dan tidak teratur ke segala arah sehingga penguatannya ke segala arah hal tersebut menjadikan serat csm bersifat fleksibel dan mudah dibentuk dan chopp strant mat memiliki daya adhesif yang tinggi.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa hal penting sebagai kesimpulan untuk komposit hibrid berbagai lapisan (Sgwr Fc Fc Sgwr , Fc Sgwr Sgwr Fc, Sgcsm Fc Fc Sgcsm dan Fc Sgcsm Sgcsm Fc) dengan berbagai pengujian seperti pengujian kekuatan geser antar lapisan, pengujian impak dan pengujian kekuatan lentur:

1. Pengaruh tata letak lapisan pada komposit hibrid Sgwr Sgcsm coremat terhadap beberapa pengujian yaitu: Tata letak lapisan yang berbeda akan menghasilkan besar pengujian mekanis yaitu ILSS, Is, dan UFS yang berbeda beda. Semakin besar ILSS suatu komposit maka lapisan kompositnya semakin kuat. Komposit yang semakin besar nilai kekuatan impaknya maka komposit tersebut semakin tangguh dan kuat dan akan semakin banyak menyerap energi. Semakin besar nilai kekuatan lentur suatu komposit maka bahan tersebut semakin lentur.

2. Dari analisis penelitian diperoleh pengaruh serat Sgwr Sgcsm firet coremat dengan matrik poliester 157 BQTN ex diperoleh lapisan komposit hibrid Firet coremat dan serat gelas chopp strant mat memiliki sifat yang lebih kuat, kokoh dan lentur.

3. Bumper mobil yang digunakan sebagai pembanding pada pengujian ini adalah bumper mobil plastik Honda AccordPrestige. Nilai kekuatan bumper mobil asli sebesar ± 30,45 MPa. Energi serap dan kekuatan impak bumper mobil

plastik berada pada kisaran 0,85 J dan 0,016 J/mm2 _{sedangkan diperoleh} komposit hibrid dengan komposisi Fc Sgcsm Sgcsm Fc menyerap energi lebih banyak yaitu 2,46J dengan kekuatan impak sebesar 68, 20 kJ/m2_.

5.2 Saran

Sebaiknya dilakukan penelitian lebih lanjut dengan material pembentuk yang berbeda untuk mendapatkan sifat dari komposit hibrid yang lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Anaria, Juliani. 1990. Komposit Hibrid Yang Diperkuat dengan Serat Gelas Choopped Dan Firet Coremat. Skripsi. FMIPA. USU: Medan.

Antonia Y. T, Agita O.R, Kharisna H. P. 2006, Komposit Laminat serat woven Sebagai Bahan Alternatif Pengganti Fiber Glass Pada Kulit Kapal. Jurusan Teknik Materia. ITSN : Surabaya.

Bukit, Nurdin. 2006. Beberapa Pengujian Sifat Mekanik Dari Komposit Yang Diperkuat Dengan Serat Gelas. Skripsi. FMIPA. USU: Medan.

Daryanto,Drs. 2000.Fisika Teknik. Rineka Cipta: Jakarta.

Frida, Emma. 1992. Beberapa Sifat Mekanis dari Papan Komposit erat Pendek Ijuk dengan Resin Epoksi dan Resin Poliester.Skripsi. FMIPA. USU: Medan. Harpe, Charles A. R. 1975.Hand Book of Plastics and Elastomers. Editor In

Chief. New York.

Hartomo, A.J, dkk,. 1992.Memahami Polimer dan Perekat. Andi Offset. Yogyakarta.

Hull, Derek. 1981. An Introduction to Composite Material. New York: Cambrige University Press.

Junaedi, Fajar. 2008. Pengaruh Fraksi Volum Koposit Hibrid Bambu Dan Serat E Gelas Bermatrik Poliester 157 BQTN Terhadap Beban Tarik Dan Bending. Skripsi. FT. UMS: Surakarta.

Piatti,G. 1978. Advances Composite Materials. Applied Science Publishers LTD: London.

Sturgeon, J.B. 1971. Speciment And test Methods for Carbon Fiber Reinforced Plastics.St. Mary Cray: Ministry Of Avitation Supply.

Company: New york.

Sitepu, Mimpin, Drs. 1985.Production and Properties of high Modulus Fibre Composites. Thesis. The University of Leeds: London.

Surdia, T. 2003.Pengetahuan Bahan Teknik. Penerbit Prednya Paramita: Jakarta. Van Vlack, L. H. 1992. Pengetahuan Dan Teknologi Bahan. Penerbit Erlangga:

Jakarta.

Zemansky, S. 2002.Fisika Universiras. Edisi 10. Penerbit Erlangga: Jakarta Zainuri,Muhib, Ach,ST,MT. 2008. Kekuatan Bahan. Penerbit Andi: Yogyakarta

LAMPIRAN A

1. ALAT ALAT PERCOBAAN CETAKAN

ALAT PENEKAN

NERACA ANALITIK

ELECTRONIC SYSTEM UNIVERSAL TESTING MACHINE

IMPAKTOR WOLPERT

2. BAHAN BAHAN PERCOBAAN

MIRROR GLAZE (WAX)

LAMPIRAN B SAMPEL SETELAH PENGUJIAN

1. Sampel pengujian kekuatan geser antar lapisan Sampel SgWR FC FC SgWR

Sampel SgCSM FC FC SgCSM

Sampel FC SgCSM SgCSM FC

2. Sampel pengujian impak Sampel SgWR FC FC SgWR

Sampel FC SgWR SgWR FC

Sampel SgCSM FC FC SgCSM

3. Sampel pengujian kekuatan lentur Sampel SgWR FC FC SgWR

Sampel FC SgWR SgWR FC

Sampel SgCSM FC FC SgCSM

LAMPIRAN C Contoh perhitungan pengujian :

1. Perhitungan pengujian kekuatan geser antar lapisan

Panjang sampel ( p ) = 25 mm

Lebar ( d ) = 13 mm

Tebal ( b ) = 1,89 mm

Luas penampang sampel uji = 13 mm x 1, 89 mm = 24, 57 mm2

Berat maksimum pematah sampel ( W ) = 11, 22 kgf x 9,8 m/s2 = 109,96 N

Besar A = 4 ( tebal x lebar ) = 4 ( 1,89 mm x 13 mm ) = 98, 28 mm2

Maka besar

bd W ILLS

43 

2 mm 98,28109,96N x

3



= 3, 35 N/ mm2 = 3,35 Mpa

Dengan cara yang sama dilakukan perhitungan untuk sampel berikutnya dan harga kekuatan geser antar lapisan dapat dilihat pada tabel 4.1, 4.2, 4.3, dan 4.4.

2. Perhitungan pengujian kekuatan impak Panjang sampel uji ( p) = 64 mm Lebar sample uji ( d ) = 12, 3 mm Tebal sample uji ( b ) = 2,28 mm

Luas penampang sampel = b x d

= 2,28 mm x 12,3 m = 28, 04 mm2

Energi yang diserap ( Es) = 1,00 J Maka

A Es Is

2 04 , 28,100mmJ Is

Is = 0, 0356 J/mm2 Is = 35, 66 kJ/ m2

Dengan cara yang sama dilakukan perhitungan untuk sampel berikutnya dan harga kekuatan geser impak dapat dilihat pada tabel 4.5, 4.6, 4.7, dan 4.8.

3. Perhitungan pengujian kekuatan lentur

Gaya penekan = 5,11 kgf x 9,8 m/s2_{= 50, 01 N}

Jarak dua penumpu ( L ) = 100 mm

Lebar sampel uji ( b ) = 11, 6 mm

Maka besar

2 43bhPL UFS

2 ) mm 16 (2, mm 6 11, x

43(50,01N x100mm) 

UFS

3 mm 12 54, x

43 x5001Nmm 

UFS

3 mm 48 216,15003Nmm 

UFS

= 69, 30 N/mm2 UFS = 69, 30 MPa

Dengan cara yang sama dilakukan perhitungan untuk sampel berikutnya dan harga kekuatan lentur dapat dilihat pada tabel 4.1, 4.2, 4.3, dan 4.4.

LAMPIRAN D Fraksi Berat

 Sampel I Sgwr Fc Fc Sgwr

Volume resin : 110 cc

Volume MEKP : 2, 5 cc

Massa Sgwr x 2 lembar : 47, 06 gram Massa Fc x 2 lembar : 5, 65 gram

Massa komposit : 141, 65 gram

Massa resin = Massa komposit ( massa serat wr + massa coremat ) = 141, 65 ( 47 , 06 + 5,63 )

= 141, 65 52,71 = 88, 94 gram 1. Fraksi berat Resin

= 62, 78 % 2. Fraksi Berat Serat Gelas woven roving

= 33, 22 % 3. Fraksi berat Firet coremat

= 4 %  Sampel II Fc Sgwr Sgwr Fc

Volume resin : 125 cc

Volume MEKP : 2, 6 cc

Massa Sgwr x 2 lembar : 47, 06 gram Massa Fc x 2 lembar : 5, 65 gram

Massa komposit : 193 gram

Massa resin = Massa komposit ( massa serat wr + massa coremat ) = 193 ( 47 , 06 + 5,63 )

= 193 52,71 = 140, 29 gram 1. Fraksi berat Resin

= 72, 68 % 2. Fraksi Berat Serat Gelas woven roving

= 24, 38 % 3. Fraksi berat Firet coremat

= 2,9 4 %  Sampel III Sgcsm Fc Fc Sgcsm

Volume resin : 120 cc

Volume MEKP : 2, 5 cc

Massa Sgcsm x 2 lembar : 27, 395 gram Massa Fc x 2 lembar : 5, 65 gram Massa komposit : 144, 28 gram

Massa resin = Massa komposit ( massa serat csm + massa coremat ) = 144, 28 ( 27, 395 + 5,63 )

= 141, 65 33, 05 = 111, 24 gram 1. Fraksi berat Resin

= 77, 1 % 2. Fraksi Berat Serat Gelas chopp strant mat

= 18, 98 % 3. Fraksi berat Firet coremat

= 3, 93 %  Sampel IV Fc Sgcsm Sgcsm Fc

Volume resin : 140 cc

Volume MEKP : 3, 5 cc

Massa Sgcsm x 2 lembar : 27, 395 gram Massa Fc x 2 lembar : 5, 65 gram

Massa komposit : 186,2 gram

Massa resin = Massa komposit ( massa serat csm + massa coremat ) = 186, 2 ( 27, 395 + 5,63 )

= 186, 2 33, 05 = 153, 15 gram 1. Fraksi berat Resin

= 82,25 % 2. Fraksi Berat Serat Gelas chopp strant mat

= 14, 71 % 3. Fraksi berat Firet coremat

= 3, 04 %

Fraksi berat komposit hibrid serat gelas coremat dengan resin poliester 157 BQTN ex

Fraksi berat

( % ) Susunan serat

1 2 3 4

Woven roving 33,22 24,38 -

-Chopp strant mat - - 18,98 14,71

Coremat 3,99 2,94 3,93 3.04

Resin 62,78 72,68 77,1 82,25

LAMPIRAN E Fraksi Volum

Dik : sg = 2, 54 g/cm3 c = 0, 64 g/ cm3 poliester= 1, 125 g/cm3

1. Sampel I ( Sgwr Fc Fc Sgwr )

Massa wr = 47, 06 gr

Massa c = 47, 06 gr

Massa resin = Massa komposit ( massa serat wr + massa coremat ) = 141, 65 ( 47 , 06 + 5,63 )

= 141, 65 52,71 = 88, 94 gram

Rumus : ;

Dimana V = Volume ( cm3₎ = massa jenis (gr/cm3₎ m = massa ( gr )



Vwr =

= 18,52 cm3 

Vc =

= 8, 83 cm3 

Vm =

= 72, 3 cm3 Vcom = Vwr + Vc + Vm

= 18,52 cm3 _{+ 8, 83 cm}3 _{+ 72, 3 cm}3 = 99,65 cm3

LAMPIRAN G

PENURUNAN RUMUS

1. Pengujian Kekuatan Geser Antar Lapisan (Interlaminar Shear Strength) Rumus :

bdW ILSS

43 

Bentuk sampel komposit untuk pengujian kekuatan geser antar lapisan sesuai dengan standart ASTM D- 2344







  

2

. ..

. .

d

y x x x

ydy Iz V ILSS

ydy z Iz z V ILSS

zdy y z IzV ILSS

] 4 [ 6

] 4 [ 12

] 2 [

2 2 3

2 2 3

2 12

2 3

y d bd

V ILSS

y d bd

V ILSS

y V ILSS

x x

y bd

x d

 

 



Maka :

bd Vbd

d V

d bdV

x x x

23 4 6

] 0 4 [ 6

3 2

2 3

 

 

  

Dimana

2 W Vx 

bd W bd

W

43 23 2    

Dimana,

 = kekuatan geser antar lapisan (Nm-2₎

W = berat beban (N) b = tebal sampel (m) d = lebar sampel (m)

Gambar Ilustrasi skematis pengujian impak dengan benda uji Charpy dan Izod Dengan memakai prinsip ayunan sederhana, periode pendulum dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

gl T 2

Dengan : T = periode pendulum l = panjang lengan pendulum g = percepatan gravitasi

untuk menghitung kecepatan pendulum berayun ketka melalui titik kesetimbangan tanpa sampel :

) cos 1 ( 2

2 _{l i}

T l

 

  

 

Dengan : i= sudut awal godam terhadap sumbu vertikal

Energi yang dibutuhkan untuk mematahkan benda uji dapat dihitung dengan rumus : )

cos

(cos f i

mgh

E    

Dengan : h = tinggi pengangkatan pendulum dari titik kesetimbangan m = massa pendulum

f

 = sudut awal yang dibentuk lengan pendulum setelah melewati titik Kesetimbangan

Sementara kekuatan impak (Is) yang dihasilkan merupakan perbandingan antara energi serap (Es) dengan luas penampang awal.

A Es Is

Dengan : Es = Energi serap A = Luas penampang Is = kekuatan impak

3. Pengujian Kekutan Lentur (Ultimate Flexural Strength)

Rumus : ₂

23bdPL UFS 

Bentuk sampel komposit untuk pengujian kekuatan lentur (UFS) sesuai dengan standart ASTM D -790

Gambar penampang uji lentur (standar ASTM D 790) Dengan ;

R1 + R2 = P ; R1 = R2 R1 + R1 = P

2 R1 = P 2

1 P

R 

Atau dengan cara lain :

2 1

2 . 1

0 .

.

1 1₂

P R

PL L R

L P L R

 

 

Momen pada jarak x adalah Untuk 0<x<21L

2 .21

P Vx

L L P Vx

 

x P

Mx .

2 

2 2

.21

P P P Vx P LL P Vx       2 . 2 ) ( .. . 2 1 2 1 PL Px x P Mx L x P x LL P Mx      

Jika, x = 12L

4

. .

.

2 21 21 21

PL Mx L P L P L P Mx    

Sehingga kekuatan bending dapat dituliskan sebagai berikut : Dimana,

12

3

bd

I  _;

2 d y 2 2 3 2 1 12 4 . 2 3 . 8 12 . . 4 12 . . 3

bdPL bdPL

bd d L P y Iy M bd PL          dengan :

 = kekutan lentur ( Nm-2₎

P = gaya penekan (N) L = jarak dua penumpu (m) b = lebar sampel (m) d = tebal sampel (m)