Pengujian ketahanan bakar komposit

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

phenolic, serat gelas, dan serbuk genteng sokka Ketahanan bakar komposit serbuk genteng sokka - phenolic dengan variasi jumlah laminat serat gelas meliputi pengujian waktu penyalaan time to ignition TTI komposit dan pengujian kecepatan bakar burning rate BR komposit. Hasil pengujian ketahanan bakar komposit ini ditunjukkan pada Lampiran 3. Tabel 4.2 Hasil pengujian ketahanan bakar komposit. No Jumlah Laminat Waktu Penyalaan s Kecepatan Bakar mms Orientasi 0-90º Orientasi 45-45º Orientasi 0-90º Orientasi 45-45º 1 9 9,44 8,93 0,357 0,354 2 11 14,65 14,05 0,275 0,249 3 13 17,62 17,39 0,231 0,226 4 15 7,16 7,36 0,235 0,248 commit to user Tabel 4.2 menunjukkan besarnya waktu penyalaan dan kecepatan bakar komposit berhubungan dengan jumlah laminat serat gelas yang digunakan. Untuk memudahkan menganalisa data-data hasil penelitian ini, maka hasilnya dipaparkan dalam bentuk kurva, yaitu kurva pengaruh serbuk genteng sokka dan serat gelas terhadap time to ignition TTI dan terhadap burning rate BR komposit. Selain itu pengujian TTI dan BR komposit dilakukan dengan variasi sudut serat gelas 0-90º dan 45-45º. Kurva waktu penyalaan komposit dengan variasi laminat serat gelas pada orientasi serat 0-90° dan 45-45° ditunjukkan pada Gambar 4.6, sedangkan hubungan kecepatan bakar komposit dengan jumlah laminat kandungan serat gelas ditunjukkan pada Gambar 4.7. Gambar 4.6 Kurva waktu penyalaan komposit dengan variasi jumlah laminat serat gelas dan orientasi serat 0-90º dan 45-45º. 5 10 15 20 25 9 11 13 15 W a k tu P e n y al a an s Jumlah Laminat Serat Gelas Orientasi Serat 0-90º Orientasi Serat 45-45º 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 9 11 13 15 K e ce p at an B ak ar s Jumlah Laminat Serat Gelas Orientasi Serat 0-90º Orientasi Serat 45-45º commit to user Gambar 4.7 Kurva kecepatan bakar komposit dengan variasi jumlah laminat serat gelas dan orientasi serat 0-90º dan 45-45º. Kurva di atas menunjukkan ketahanan bakar komposit geomaterial serbuk genteng sokka, phenolic, dan serat gelas dikategorikan baik berdasarkan standar ketahanan bakarapi yaitu UL 94 Anonim, 1894. Gambar 4.6 dapat dilihat bahwa nilai pengujian tertinggi TTI adalah 17,62 detik dengan variasi serat gelas 13 laminat dengan kandungan serbuk genteng sokka 12 vv. Nilai TTI tinggi menunjukkan penyalaan api pada komposit membutuhkan waktu yang lama . Gambar 4.7 menunjukkan kecepatan rambat nyala api pada komposit, variasi 15 laminat serat gelas tanpa serbuk genteng sokka membuat perambatan makin cepat. Kecepatan bakar komposit rendah menunjukkan rambatan api pada material yang terbakar membutuhkan waktu yang lama. Terbukti bahwa semakin meningkat fraksi volume serat gelas, ketahanan bakar semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena serat gelas memiliki titik nyala api lebih tinggi dari resin. Kecepatan bakar dan waktu penyalaan juga dipengaruhi oleh ukurandiameter serat penguat. Diameter serat gelas relatif kecil berkisar ± 12 µm, permukaan kontak antar serat dan matriks menjadi lebih tinggi, kekuatan tarik menarikadhesi antar molekul meningkat sehingga kepadatan material komposit semakin tinggi pula pori-pori material berkurang. Komposit dengan kandungan serat gelas maksimal dan serbuk genting sokka memiliki waktu penyalaan tertinggi dan kecepatan bakar terendah. Hal ini membuktikan bahwa kandungan yang terdapat pada serbuk genting sokka mampu menaikkan waktu penyalaan dan menghambat kecepatan bakar komposit. Serbuk genteng sokka terdiri dari beberapa kandungan unsur penyusun seperti dari hasil XRF pada Tabel 2.1. Hal ini yang menyebabkan komposit dengan kandungan serbuk genteng sokka memiliki ketahanan bakar yang baik. Unsur penyusun tersebut adalah silika senyawa yang terbentuk dari sisa senyawa silikat dengan kemampuan ketahanan suhu tinggi, alumina senyawa yang memiliki titik lebur 2030°C, oksida besi III senyawa dengan titik lebur 1535°C, magnesium oksida senyawa yang memiliki titik lebur 650°C, kalsium oksida suatu senyawa yang memiliki titik lebur 845°C Vogel dan Shevla, 1979. Semakin tinggi kandungan serbuk genteng sokka pada komposit, maka nilai time to ignition akan semakin meningkat dan burning rate kecepatan perambatan pembakaran dari komposit tersebut akan menurun. Penambahan kandungan erbuk genteng sokka pada komposit memungkinkan terjadinya kontak antar partikel kerapatan di dalam komposit semakin bertambah Wildan, dkk., 2005. perpustakaan.uns.ac.id commit to user Ketahanan bakar komposit geomaterial serbuk genteng sokka dan phenolic dikategorikan baik berdasarkan standar ketahanan bakarapi, yaitu UL 94 Anonim, 1894. Nilai pengujian tertinggi TTI adalah 17,62 detik dengan variasi kandungan serbuk genteng sokkadan serat gelas 13 laminat. Nilai TTI tinggi menunjukkan penyalaan api pada komposit membutuhkan waktu yang lama. Sebaliknya pada kandungan serat gelas 15 laminat tanpa serbuk genteng sokka nilai TTI hanya 7,16 detik. Ini berarti semakin banyak kandungan serbuk genteng sokka, maka nilai TTI semakin meningkat pula. Nilai pengujian BR terendah pada variasi kandungan serbuk genteng sokka dan serat gelas 13 laminat, yaitu 0,231 mmdetik. Nilai BR rendah menunjukkan rambatan api pada komposit membutuhkan waktu yang lama. Penambahan prosentase kandungan serbuk genteng sokka memperlihatkan garis kurva semakin menurun. Ini berarti bahwa semakin banyak kandungan partikel serbuk genteng sokka, maka nilai BR semakin kecil. Clay dapat dijadikan sebagai senyawa tahan api karena dapat menurunkan kemampuan bakar komposit. Pembakaran clay dengan proses O 2 + AlOH Al 2 O 3 + H 2 O termasuk proses indoterm dan menghasilkan arang yang mengandung uap air dan bisa menghambat masuknya O 2 . Penurunan kemampuan bakar disebabkan karena mineral clay merupakan mineral alumino – silikat , dimana terdiri dari senyawa Al 2 O 3 dan SiO 2 . Senyawa oksida inilah yang mampu bertindak sebagai penyekat dan pelindung lapisan polimer sehingga menghalangi interaksi dengan gas O 2 selama pembakaran. Senyawa oksida juga akan menaikkan nilai indeks oksigen yang akan mengakibatkan segitiga api terganggu, sehingga proses pembakaran menjadi lebih lambat. Menurut Tesoro, 1978, senyawa yang dikenal tahan api dapat dikelompokkan sebagai berikut yaitu senyawa anorganik garam silikat, senyawa miscellaneous titanium, senyawa organik fosfor, dan halogen klorida yang dapat menghambat lajunya api.Semakin tinggi kandungan serbuk genteng sokka pada komposit, maka nilai TTI akan meningkat dan BR akan menurun. Penambahan clay serbuk genteng sokka memungkinkan kerapatan antar partikel dalam komposit semakin tinggi. Semakin banyak clay yang ditambahkan maka char arang yang terbentuk selama pembakaran akan naik. Arang tersebut dapat perpustakaan.uns.ac.id commit to user membatasi gas pembakaran dan mengurangi konduktivitas thermal sehingga kemampuan bakar menurun. Arang yang terbentuk pada permukaan luar dapat mengurangi konsentrasi O 2 di sekitar komposit sehingga dapat menghambat terjadinya nyala karena kandunganO 2 berkurang Sudhakara, 2011. Hal ini sesuai dengan teori segitiga api, dimana satu unsur terganggu masuknya O 2 terhambat oleh arang pada permukaan komposit akan mengakibatkan hambatan terjadinya nyala. Penambahan kandungan serbuk genteng sokka dengan ukuran butiran yang lebih kecil membuat kepadatan partikel semakin bertambah dan distribusi partikel serbuk genteng sokka menjadi merata karena pembasahan resin. Penambahan kandungan serbuk genteng sokka yang merupakan material anorganik dapat meningkatkan efektifitas senyawa penghambat nyala api.

4.2.3 Pengujian