Gambar 2.12 Structural Composites Sandwich Panels.Widodo, 2008
2.4 Faktor Ikatan
Fiber-
Matrik Komposit berpenguat serat banyak diaplikasikan pada alat-alat yang
membutuhkan material yang mempunyai perpaduan dua sifat dasar yaitu kuat namun juga ringan. Komposit serat yang baik harus mampu menyerap matrik yang
memudahkan terjadi antara dua fase Schwartz, 1984. Selain itu komposit serat juga harus mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi, karena serat dan
matrik berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistribusian tegangan. Kemampuan ini harus dimiliki oleh matrik dan serat. Hal yang mempengaruhi ikatan antara serat
dan matrik adalah void, yaitu adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matrik tidak akan mampu mengisi ruang kosong
pada cetakan. Bila komposit tersebut menerima beban, maka daerah tegangan akan berpindah ke daerah void sehingga akan mengurangi kekuatan komposit tersebut
Schwartz, 1984.
2.5 Faktor Ikatan
Filler-
Matrik
Dengan adanya partikel berupa filler, maka pada beberapa daerah pada resin sebagai matrik akan terisi oleh partikel, sehingga pada saat terjadi interlamellar
stretching , deformasi yang terjadi pada bagian amorph dapat diminimalisir oleh
partikel. Mekanisme penguatannya adalah bahwa dengan adanya partikel, maka jarak antara
bagian polimer
yang strukturnya
kristalin berbentuk
seperti lempenganlamelar akan diperpendek oleh adanya partikel tadi. Dengan semakin
meningkatnya jumlah partikel yang ada sampai pada batasan tertentu dimana matrik masih mampu mengikat partikel, maka deformasi yang terjadi juga akan semakin
berkurang, karena beban yang sebelumnya diterima oleh matrik akan diteruskan atau ditanggung juga oleh partikel sebagai penguat.
Ikatan antara matrik dan filler harus kuat. Apabila ikatan yang terjadi cukup kuat, maka mekanisme penguatan dapat terjadi. Tetapi apabila ikatan antar
permukaan partikel dan matrik tidak bagus, maka yang terjadi adalah filler hanya akan berperan sebagai impurities atau pengotor saja dalam spesimen. Akibatnya filler
akan terjebak dalam matrik tanpa memiliki ikatan yang kuat dengan matriknya. Sehingga akan ada udara yang terjebak dalam matrik sehingga dapat menimbulkan
cacat pada spesimen. Akibatnya beban atau tegangan yang diberikan pada specimen tidak akan terdistribusi secara merata. Hal inilah yang menyebabkan turunnya
kekuatan mekanik pada komposit. Ikatan antar permukaan yang terjadi pada awalnya merupakan gaya adhesi
yang ditimbulkan karena kekasaran bentuk permukaan, yang memungkinkan terjadinya interlocking antar muka, gaya elektrostatik yaitu gaya tarik menarik antara
atom bermuatan ion, ikatan Van der Waals karena adanya dipol antara partikel dengan resin. Permulaan kekristalan nukleasi pada polimer bisa terjadi secara acak
di seluruh matrik ketika molekul-molekul polimer mulai bersekutu nukleasi homogen
atau mungkin juga terjadi disekitar permukaan suatu kotoran impurities asing, yaitu mungkin suatu nukleator sengaja ditambahkan sehingga terjadi nukleasi
heterogen . Jadi partikel yang ditambahkan pada polimer akan berpengaruh terhadap
kristalisasi dari polimer itu sendiri. Peningkatan volume filler akan mengurangi deformability khususnya pada
permukaan dari matriksehingga menurunkan keuletannya. Selanjutnya, komposit akan memiliki kekuatan lentur yang rendah. Namun apabila terjadi ikatan antara
matrikdan filler kuat sifat mekanik akan meningkat karena distribusi tegangan merata. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Pola distribusi dari partikel juga akan mempengaruhi kekuatan mekanik. Pola distribusi partikel dalam matrik dapat dianalisa secara sederhana dengan menghitung
densitas dari komposit pada beberapa bagiannya dalam satu variabel. Dari hasil perhitungannya, densitas komposit memiliki nilai-nilai yang berbeda-beda dalam satu
variabelnya. Hal ini menunjukkan pola sebaran dari partikel yang kurang homogen. Pada penelitian ini komposit dianalisa secara makroskopik. Makroskopik
adalah menganalisa bahan komposit dengan anggapan bahan komposit bersifat homogen sehingga dalam analisa kekuatan komposit berdasarkan kekuatan komposit
secara keseluruhan. Sedangkan tinjauan secara mikroskopik pada penelitian ini diabaikan. Mikroskopik adalah menganalisa bahan komposit berdasarkan interaksi
antara penguat dan matriknya. 2.6
Jenis-jenis Serat
Jenis-jenis serat yang banyak tersedia untuk menggunakan komposit, dan jumlahnya hampir meningkat. Kekakuan spesifik yang tinggi kekakuan dibagi oleh
berat jenisnya dan kekuatan spesifik yang tinggi kekuatan dibagi oleh berat jenisnya serat-serat tersebut disebut Advanced Fiber. Komposit terbuat dari serat-
serat tersebut yang disebut Advanced Composite. Chawla, 1987. Penelitian mengenai komposit yang mengabungkan antara matrik dan penguat
yang berupa serat harus memperhatikan beberapa faktor. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi performa fiber matrik composites antara lain :
2.6.1 Faktor Serat
Serat adalah bahan pengisi matrik yang digunakan untuk dapat memperbaiki sifat dan struktur matrik yang tidak dimilikinya, juga diharapkan mampu menjadi
bahan penguat matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi.
2.6.2 Letak Serat
Dalam pembuatan komposit tata letak dan arah serat dalam matrik yang akan menentukan kekuatan mekanik komposit, dimana letak dan arah dapat mempengaruhi
kinerja komposit tersebut. Menurut tata letak dan arah serat diklasifikasikan menjadi PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3 bagian yaitu: yang pertama one dimensional reinforcement, mempunyai kekuatan dan modulus maksimum pada arah axis serat. Yang kedua adalah two dimensional
reinforcement planar, mempunyai kekuatan pada dua arah atau masing-masing arah
orientasi serat. Yang ketiga three dimensional reinforcement, mempunyai sifat isotropic
kekuatannya lebih tinggi dibanding dengan dua tipe sebelumnya. Pada pencapuran dan arah serat mempunyai beberapa keunggulan, jika orientasi serat
semakin acak random maka sifat mekanik pada 1 arahnya akan melemah, bila arah tiap serat menyebar maka kekuatannya juga akan menyebar ke segala arah maka
kekuatan akan meningkat.
2.6.3 Panjang Serat
Panjang serat dalam pembuatan komposit serat pada matrik sangat berpengaruh terhadap kekuatan. Ada 2 penggunaan serat dalam campuran komposit
yaitu serat pendek dan serat panjang. Serat panjang lebih kuat dibanding serat pendek. Serat alami jika dibandingkan dengan serat sintetis mempunyai panjang dan
diameter yang tidak seragam pada setiap jenisnya. Oleh karena itu panjang dan diameter sangat berpengaruh pada kekuatan maupun modulus komposit.
Panjang serat berbanding diameter serat sering disebut dengan istilah aspect ratio
. Bila aspect ratio makin besar maka makin besar pula kekuatan tarik serat pada komposit tersebut. Serat panjang continous fiber lebih efisien dalam peletakannya.
Pada umumnya, serat panjang lebih mudah penanganannya jika dibandingkan dengan serat pendek. Serat panjang pada keadaan normal dibentuk dengan proses
filamentwinding, dimana pelapisan serat dengan matrik akan menghasilkan distribusi
yang bagus dan orientasi yang menguntungkan. Ditinjau dari teorinya, serat panjang dapat mengalirkan beban maupun
tegangan dari titik tegangan ke arah serat yang lain. Pada struktur continous fiber yang ideal, serat akan bebas tegangan atau mempunyai tegangan yang sama. Selama
fabrikasi, beberapa serat akan menerima tegangan yang tinggi dan yang lain mungkin tidak terkena tegangan sehingga keadaan di atas tidak dapat tercapai Schwartz,
Kategori