Pengujian tarik komposit dengan orientasi serat gelas 0-90ºdan 45-45º

BAB IV. HASIL DAN ANALISA

4.1 Perbandingan

Phenolic , Serat Gelas, dan Serbuk Genteng Sokka Fraksi volume matriks sebesar 60 phenolic 52,68 cm³ + promotor 0,26 cm³ + katalis 1,05 cm³ dan fraksi volume serat gelas + serbuk genteng sokka sebesar 40 36 cm³ seperti ditunjukkan pada Tabel 4.1. Penentuan perbandingan serat gelas, phenolic , dan serbuk genteng sokka dari penelitian dan pengujian sebelumnya Saputro, 2013, dengan kesimpulan bahwa prosentase optimal campuran phenolic dengan serbuk genteng sokka adalah 60 phenolic dan 40 serbuk genteng sokka. Ukuran partikel serbuk genteng sokka optimal sekitar 74 µm yaitu lolos pengayakkan mesh 150 dan tertahan mesh 200. Tabel4.1Dataperbandinganserat gelas , phenolic, danserbuk genteng sokka. No SERAT GELAS SERBUK GENTENG SOKKA PHENOLIC + PROMOTOR + KATALIS Lami nat Volume Massa Volume Massa Volume Massa 1 15 36,00 cm 3 92,16 g 0cm 3 0 g 54,00 cm 3 60,00 g 2 13 31,20 cm 3 79,87 g 4,80 cm 3 12,00 g 3 11 26,40 cm 3 67,58 g 9,60 cm 3 24,00 g 4 9 21,60 cm 3 55,30 g 14,40 cm 3 36,00 g Keterangan: komposit dengan serat gelas berbentuk anyaman sebanyak 15 laminat tidak mengandung serbuk genteng sokka, dikarenakan ketebalan spesimen 3 mm sesuai ASTM D635 tidak memungkinkan bila ditambahkan serbuk genteng sokka pada matriks phenolic.

4.2 Hasil Pengujian Tarik dan Pengujian Bakar Komposit

Phenolic , Serat Gelas, dan Serbuk Genteng Sokka

4.2.1 Pengujian tarik komposit dengan orientasi serat gelas 0-90ºdan 45-45º

Kekuatan tarik, modulus elastisitas dan besarnya regangan komposit geomaterial serbuk genteng sokka, phenolic, dan serat gelas dengan variasi perpustakaan.uns.ac.id commit to user orientasi serat gelas 0-90º dan 45-45º serta jumlah laminat serat gelas 9, 11, 13, dan 15 laminat ditunjukkan pada Lampiran 1. Grafik yang menyatakan hubungan antara tegangan tarik komposit dan jumlah laminatserat gelas dapat dilihat pada Gambar 4.1. Gambar 4.1 Kurva pengaruh jumlah laminat serat gelas dengan orientasi sudut 0-90° dan 45-45º terhadap tegangan tarik komposit. Grafik menunjukkan tegangan tarik pada pengujian komposit dengan jumlah laminat serat gelas 15 laminat dan orientasi sudut serat 0-90º yaitu sebesar 207,51 MPa. Tegangan tarik sebesar 65,06 MPa didapatkan pada pengujian tarik komposit dengan jumlah laminat 9 laminat dan orientasi sudut serat gelas 45-45º. Perbedaan kekuatan tarik yang terjadi terutama disebabkan adanya perbedaan orientasi sudut serat gelas. Kekuatan tarik komposit dengan orientasi sudut 0-90º lebih besar dibandingkan komposit dengan orientasi sudut 45-45º. Beban yang diterima komposit secara keseluruhan akan ditahan oleh penguat reinforcement dalam hal ini serat gelas, sedangkan matrik berfungsi sebagai pengikat atau mempertahankan posisi penguat agar tetap pada tempatnya. σ x σ 1 σ x σ 2 = σ x COS 45° σ 1 = σ x σ x σ 2 Gambar 4.2 Mekanisme pembebanan yang diterima penguatserat gelas untuk orientasi sudut 0-90° dan 45-45°. 50 100 150 200 250 9 11 13 15 T e g a n g a n T a ri k M P a Jumlah Laminat Serat Gelas Orientasi 0-90 Orientasi 45-45 commit to user Penampang serat gelas yang mengalami pembebanan tarik ditunjukkan pada Gambar 4.2. Tegangan tarik pada serat gelas dengan orientasi sudut 0-90º sebesar σ 1 =σ x berlaku searahhorisontal terhadap penampang serat gelas. Tegangan tarik sebesar σ 2 = σ x cos 45° = ½ σ x terjadi pada serat dengan orientasi sudut 45-45º terhadap penampang serat gelas Khandan, dkk., 2012. Hasil pengujian tarik dan SEM menunjukkan bahwa selain serat gelas masih ada resin yang juga berperan mengikat penguat dan menahan gaya tarik yang diterima, sehingga besarnya hasil pengujian tarik komposit lebih besar dari perhitungan Gambar 4.2. Gambar 4.3 Gambar penampang serat patah pada orientasi 0-90° Komposit dengan orientasi serat gelas 0-90° pada saat mengalami beban tarik pertambahan panjang serat tidak terlalu besar. Hal ini disebabkan serat gelas mampu menahan beban secara maksimal pada posisi sejajarsearah dengan memanjangnya serat atau pada posisi orientasi 0-90°. Ikatan antara resin dengan serat gelas pada orientasi 0-90° juga baik, terbukti komposit mampu menahan gaya tarik lebih besar dibanding orientasi 45-45°. Gambar 4.3 memperlihatkan penampang patahan serat pada saat mengalami beban tarik hingga putus. Gaya tarikan searah memanjangnya serat menyebabkan serat masih dalam posisinya tidak terlepas atau seperti didorong keluar ikatan seperti yang terjadi pada komposit dengan orientasi 45-45°, sehingga serat gelas dan resin bisa menahan perpustakaan.uns.ac.id commit to user gaya tarik yang diterima secara bersama. Akibatnya tidak terjadi pertambahan panjang serat gelas sesuai dengan gambar penampang patah serat. Gambar 4.4 Gambar penampang serat patah pada orientasi 45-45°. Gambar 4.4 memperlihatkan penampang patahan komposit dengan serat gelas orientasi 45-45° pada saat mengalami beban tarik hingga putus. Serat gelas dengan orientasi 45-45° akan mengalami pertambahan panjang yang lebih dibandingkan komposit dengan orientasi serat gelas 0-90°.Serat gelas termasuk bahan sintetis yang berorientasi bi-directional , artinya hanya mampu menahan beban maksimal pada dua arah berlawanan B, Vinod., 2013. Kekuatan tarik pada komposit geomaterial ini dipengaruhi juga oleh jumlah prosentase serat penguat dan ikatan antara matrik dan penguatnya Choi dkk, 1999. Ikatan yang terjadi antara matrik dan penguatnya bisa dibuktikan dengan ada tidaknya matrik yang masih menempel pada serat setelah pull-out , serat yang mengalami pull-out lebih pendek atau panjang dan bentuk permukaan patahan lebih rata Sutrisno, 2013. Komposit dengan orientasi serat 45-45° pada saat dibebani gaya tarik posisi serat seperti didorong keluarmenyamping sehingga merusak ikatan serat dengan resin. Hal ini mengakibatkan serat gelas dan resin tidak bisa bersamaan menahan gaya tarik yang diterima. perpustakaan.uns.ac.id commit to user Pengujian kekuatan tarik dengan nilai tertinggi terjadi pada variasi 15 laminat dikarenakan terjadi ikatan kuat antara serat gelas penguat dengan matrik tanpa serbuk genteng sokka. Dengan kata lain kekuatan tarik komposit geomaterial ini didominasi oleh kandungan serat gelas dibandingkan dengan kandungan serbuk genteng sokka. Hasil pengujian ini sesuai dengan penelitian Malailah, dkk., 2013 yang meneliti pengaruh serat dan orientasi yang mempengaruhi sifat mekanik dari Natural Fibre Reinforced Composite NFRC. Hasilnya dituliskan bahwa kekuatan tarik serat rami dan serat bambu dengan matriks resin epoxy dengan variasi orientasi 0-90º lebih kuat dibandingkan orientasi sudut 45-45º. Komposit dengan orientasi serat 0-90º yaitu arah serat sejajar dengan arah gaya tarik sehingga gaya tarik sebagian besar ditahan oleh serat gelaspenguat, sedangkan matriks berfungsi untuk mengikat serat agar tetap di tempatnya dan meneruskan gaya secara merata ke penguat lain. Hal ini diyakini tergantung pada ketangguhan serat saat terjadi pull-out. Gambar 4.5 Kurva modulus elastisitas terhadap jumlah laminat serat gelas Modulus elastisitas didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan dengan regangan pada suatu bahan tertentu selama gaya yang bekerja tidak melampaui batas elastisitas bahan tersebut. Gambar 4.5 menunjukkan besarnya modulus elastisitas komposit berbanding dengan jumlah laminat serat gelas yang digunakan. Hasil pengujian komposit phenolic, serat gelas, dan serbuk genteng sokka menunjukkan bahwa modulus elastisitas komposit bertambah sebanding dengan bertambahnya jumlah laminat serat gelas untuk orientasi serat 0-90°.Hal ini tidak terjadi pada orientasi serat gelas 45-45º dikarenakan serat gelas termasuk 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 9 11 13 15 M o d u lu s E la st is it a s G P a Jumlah Laminat Serat Gelas Orientasi Serat 0-90º Orientasi Serat 45-45º commit to user jenis serat bi-directional. Kekuatan lentur serat akan bertambah pada orientasi 45- 45°, berarti pertambahan panjang serat yang terjadi lebih besar. Modulus elastisitas bahan adalah tegangan berbanding dengan regangan material. Serat gelas dengan orientasi 45-45° memiliki kelenturanpertambahan panjang yang lebih besar dibandingkan orientasi 0-90°, akibatnya dengan semakin besar regangan yang terjadi maka modulus elastisitas bahan akan semakin menurun. Jadi modulus elastisitas komposit dengan orientasi serat gelas 45-45° cenderung turun sebanding dengan naiknya jumlah laminat serat. Rathnakar, dkk, 2013 meneliti pengaruh orientasi serat pada kekuatan lentur komposit serat gelas yang diperkuat epoxy. Specimen dibuat dengan metode hand lay-up dengan teknik ruang vakum. Hasil pengujian menyatakan bahwa orientasi serat gelas memainkan peranan yang penting dalam penentuan kekuatan lentur dan ketahanan menahan beban. Laminasi dengan orientasi serat 45-45° menunjukkan kekuatan lentur yang lebih besar dibandingkan orientasi 0- 90° untuk serat dan jumlah laminat yang sama. Komposit dengan orientasi serat 0- 90° mampu menahan beban lebih dibandingkan orientasi serat 45-45°.

4.2.2 Pengujian ketahanan bakar komposit