Pengaruh Komposisi Resin Poliester Berpengisi Serbuk Kulit Kerang Terhadap Sifat Fisik Dan Mekanik Papan Partikel

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1

Komposit
Orang-orang telah membuat komposit selama ribuan tahun. Salah satu contoh

adalah lumpur batu bata. Lumpur dapat dikeringkan menjadi bentuk batu bata yang
dapat digunakan sebagai bahan bangunan. Batu bata ini cukup kuat jika kita mencoba
untuk memukulnya (memiliki kuat tekan yang baik) tapi akan patah dengan cukup
mudah jika kita mencoba untuk menekuknya (memiliki kekuatan tarik rendah).
Jerami tampaknya sangat kuat jika kita mencoba untuk meregangkan itu, tetapi kita
dapat meremas itu mudah. Dengan mencampurkan lumpur dan jerami bersama-sama
adalah mungkin untuk membuat batu bata yang tahan terhadap kedua sifat ini dan
membuat blok bangunan yang sangat baik. [24].
Komposit adalah material yang terdiri dari dua atau lebih bahan yang terpisah
dikombinasikan dalam unit struktural makroskopik yang terbuat dari berbagai
kombinasi dari tiga bahan [25]. Dari pencampuran tersebut akan dihasilkan material
komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari
material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat yang berbeda dari
material yang umum atau biasa digunakan [26]. Tujuan pembuatan komposit yaitu

sebagai berikut [27] :
- Memperbaiki sifat mekanik dan/atau sifat spesifik tertentu
- Mempermudah design yang sulit pada manufaktur
- Keleluasaan dalam bentuk/design yang dapat menghemat biaya
- Menjadikan bahan lebih ringan

2.2

Konstituen Komposit
Pada prinsipnya, komposit dibentuk berdasarkan kombinasi antara dua atau

lebih material seperti bahan logam, organik ataupun nonorganik. Meskipun ada
terdapat kombinasi bahan yang tidak terbatas, tetapi bentuk konstituen lebih terbatas.
Bentuk konstituen yang umum digunakan dalam bahan komposit yaitu serat, partikel,
laminae (lapisan), serpihan (flakes), pengisi, dan matriks. Matriks merupakan
konstituen utama yang melindungi dan memberikan bentuk pada komposit. Serat,

7
Universitas Sumatera Utara

partikel, laminae, serpihan, dan pengisi merupakan konstituen struktural. Hal ini
berarti bahwa mereka menentukan struktur internal dari komposit. Secara umum,
meskipun tidak selalu konstituen struktural dianggap sebagai fasa tambahan.
Jenis komposit yang paling umum dijumpai adalah jenis dimana konstituen
struktural dikelilingi dalam matriks, tetapi ada banyak komposit juga yang tidak
memiliki matriks dan tersusun dari satu atau lebih bentuk konstituen yang merupakan
gabungan dua atau lebih bahan. Sebagai contoh istilah sandwich dan laminates
merupakan susunan dari beberapa lapis yang bila digabung akan memberikan bentuk
komposit. Banyak barang tenunan tidak memiliki matriks konstituen tetapi terdiri
dari serat dengan sejumlah komposisi dengan atau tanpa ikatan fasa [28].

2.2.1 Matriks
Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi
volume terbesar (dominan). Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut [27]. :
1. Mentransfer tegangan ke serat.
2. Membentuk ikatan koheren.
3. permukaan matrik/serat.
4. Melindungi serat.
5. Memisahkan serat.
6. Melepas ikatan.

7. Tetap stabil setelah proses manufaktur
Berdasarkan jenis matrik yang digunakan komposit dapat dibagi kedalam tiga
kelompok utama yaitu:
1.

Komposit matrik logam (Metal Matrix Composites/MMC),
Komposit matrik logam (Metal Matrix Composites) ditemukan berkembang

pada industri otomotif, Metal Matrix Composites adalah salah satu jenis komposit
yang memiliki matrik logam. Bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium
sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida . Material MMC
mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yang diteliti adalah continous
filamen MMC yang digunakan dalam aplikasi aerospace. Contoh : alumunium,
titanium, magnesium.

8
Universitas Sumatera Utara

Kelebihan MMC dibandingkan dengan komposit polimer yaitu :
a. Transfer tegangan dan regangan yang baik.

b. Ketahanan terhadap suhu tinggi
c. Tidak menyerap kelembapan.
d. Tidak mudah terbakar.
e. Kekuatan tekan dan geser yang baik.
f. Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik
Kekurangan MMC :
a. Biayanya mahal
b. Standarisasi material dan proses yang sedikit
c. Mempunyai keuletan yang tinggi
d. Mempunyai titik lebur yang rendah
e. Mempunyai densitas yang rendah
2.

Komposit matrik keramik (Ceramic Matrix Composites/CMC)
Komposit matrik keramik (ceramic matrix composites) digunakan pada

lingkungan bertemperatur sangat tinggi, CMC merupakan material 2 fasa dengan 1
fasa berfungsi sebagai penguat dan 1 fasa sebagai matrik, dimana matriksnya terbuat
dari keramik. Bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan
serat pendek, atau serabut-serabut (whiskers) dimana terbuat dari silikon karbida atau

boron nitrida. Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah :
a. Gelas anorganic.
b. Keramik gelas
c. Alumina
d. Silikon Nitrida
Keuntungan dari CMC :
a. Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam
b. Sangat tanggung , bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron
c. Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus
d. Unsur kimianya stabil pada temperature tinggi
e. Tahan pada temperatur tinggi
f. Kekuatan & ketangguhan tinggi, dan ketahanan korosi

9
Universitas Sumatera Utara

Kerugian dari CMC :
a. Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar
b. Relatif mahal dan non-cot effective
c. Hanya untuk aplikasi tertentu

3.

Komposit matrik polimer (polymer matrix composites/PMC)
Komposit ini menggunakan bahan polimer sebagai matriknya. Secara umum,

sifat-sifat komposit polimer ditentukan oleh sifat-sifat penguat. Sifat-sifat
polimer,rasio penguat terhadap polimer dalam komposit (fraksi volume penguat),
geometri dan orientasi penguat pada komposit. Apapun komposit polimer yang
digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat-sifat berikut:
a. Sifat-sifat mekanis yang bagus
b. Sifat-sifat daya rekat yang bagus
c. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus
d. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus sifat-sifat mekanis yang bagus.
Komposit matriks polimer merupakan komposit yang paling sering digunakan
karena komposit polimer memiliki beberapa keunggulan yaitu biaya pembuatan lebih
rendah, ketangguhan baik, tahan simpan, siklus pabrikasi dapat dipersingkat,
kemampuan mengikuti bentuk, lebih ringan [27]

2.2.1.1 Resin Polyester Tak Jenuh
Matriks yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin poliester. Resin

poliester merupakan resin yang paling banyak digunakan dalam berbagai aplikasi
yang menggunakan resin termoset, baik itu secara terpisah maupun dalam bentuk
materal komposit. Walaupun secara mekanik, sifat mekanik yang dimiliki oleh
poliester tidaklah terlalu baik atau hanya sedang – sedang saja. Hal ini karena resin
ini mudah didapat, harga relatif terjangkau serta yang terpenting adalah mudah dalam
proses fabrikasinya. Jenis dari resin poliester yang digunakan sebagai matriks
komposit adalah tipe yang tidak jenuh (unsaturated polyester) yang merupakan
termoset yang dapat mengalami pengerasan (curing) dari fasa cair menjadi fasa padat
saat mendapat perlakuan yang tepat. Berbeda dengan tipe polister jenuh (saturated
polyester) seperti Terylene™, yang tidak bisa mengalami curing dengan cara seperti
ini. Oleh karena itu merupakan hal yang biasa untuk menyebut resin poliester tidak

10
Universitas Sumatera Utara

jenuh (unsaturated polyester) dengan hanya menyebutnya sebagai resin poliester.
Ada dua prinsip dari resin poliester yang digunakan sebagai laminasi dalam industri
komposit. Yaitu resin poliester orthopthalic, merupakan resin standar yang
digunakan banyak orang, serta resin poliester isopthalic yang saat ini menjadi
material pilihan pada dunia industri seperti industri perkapalan yang membutuhkan

material dengan ketahanan terhadap air yang tinggi [1]. Struktur kimia poliester tak
jenuh [29]:
[−O−C−

−C−O−CH2− CH2−O−C−CH−C−O]n

Gambar 2.1 Struktur Kimia Poliester Tak Jenuh
Tabel 2.1 Spesifikasi Resin Poliester Tak Jenuh Yukalac BQTN 157 [1]
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Spesifikasi

Berat Jenis
Kekerasan
Suhu Dispersi Panas
Penyerapan Air
(Suhu Ruangan)
Kekuatan Flestural
Modulus Flestural
Daya Rentang
Modulus Rentang
Elongasi

Satuan
Gr/cm3
o
C
%
%

Nilai Tipikal
1,215

40
70
0,188
0,446
9,4
300
5,5
300
1

Kg/mm2
Kg/mm
Kg/mm2
%

2.2.1.2 Katalis Metil Etil Keton Peroksida
Katalis yang digunakan untuk resin polyester ini adalah katalis Methyl Ethyl
Keton Peroksida (MEKPO) dengan bentuk cair, berwarna bening. Fungsi dari katalis
adalah mempercepat proses pengeringan (curing) pada bahan matriks suatu
komposit. Semakin banyak katalis yang dicampurkan pada cairan matriks akan

mempercepat proses laju pengeringan, tetapi akibat mencampurkan katlis terlalu
banyak adalah membuat komposit menjadi getas. Penggunaan katalis sebaiknya
diatur berdasarkan kebutuhannya. Pada saat mencampurkan katalis ke dalam matriks
maka akan timbul reaksi panas (600-900 oC). Proses pengerasan resin diberi bahan
tambahan yaitu, katalis jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida (MEKPO), katalis
digunakan untuk mempercepat proses pengerasan cairan resin pada suhu yang lebih
tinggi. Pemakaian katalis dibatasi sampai1% dari volum resin [30].

11
Universitas Sumatera Utara

Banyak penelitian yang telah menggunakan bahan poliester tak jenuh sebagai
matriks dan metil etil keton peroksida sebagai katalis dalam pembuatan komposit
diantaranya adalah :
1.

Sudarsono, 2012, menggunakan resin unsaturated polyester dengan merek
Yukalak (R) sebagai matriks dan metil etil keton peroksida (MEKP) sebagai
hardener / curing agent yang dicampur dengan pengisi bahan kayu sengon
laut dan serat alam jenis rami. Dimana dari hasil penelitian yang dilakukan,
didapat nilai tegangan tekuk komposit terbaik sebesar 45,663 MPa, dengan
modulus young 1,244 GPa dan regangan 1,795 %.

2.

Kartini, dkk., 2002, menggunakan resin poliester yang bermerek dagang
Yukalac tipe 2252 BW-EX dan sebagai pengeringnya digunakan katalis
MEKPO (metil etil keton peroksida). Pengisi yang digunakan berupa serat
ijuk yang diambil dari pohon enau (Arenga pinnata) di daerah Sukabumi
dengan diameter 0,1-0,5 mm; serat pisang yang diperoleh dari daerah Bogor
dengan ketebalan 2 mm. Dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, didapat
nilai kekuatan tarik terbaik sebesar 56,47 MPa dengan nilai kekerasan
diperoleh 94,6.

3.

Azwar, 2009, menggunakan resin poliester tak jenuh dan katalis MEKPO
sebagai katalis dengan perbandingan fraksi volume pengisi 10%, 15% dan
20% . Pengisi yang digunakan adalah serbuk kayu. Dimana dari hasil
penelitian yang dilakukan, didapat bahwa dengan ukuran pengisi 0,40 mm
dengan komposisi 10 % fraksi volume memiliki sifat mekanik yang paling
baik yaitu 0,0722 kN/mm2 untuk pengisi kayu lunak dan 0,0657 kN/mm2
untuk pengisi kayu keras.

4.

Carli, dkk., 2012, menggunakan fiber glass berjenis E-Glass (Woven Roving)
berupa benang panjang yang dianyam sebagai bahan pengisi dan resin epoksi
dan poliester sebagai bahan perekatnya. Dimana dari hasil penelitian yang
dilakukan, didapat bahwa dengan perekat resin epoksi, tegangan tarik ratarata sebesar 112,8 MPa, regangan 5,1%, modulus elastisitas 2,2 Gpa,
tegangan bending rata-rata 119,2 MPa, dan momen bending 2324,97 N/mm.
Sedangkan dengan perekat resin poliester, didapat tegangan tarik rata-rata

12
Universitas Sumatera Utara

118,8 MPa, regangan 9,1%, modulus elastisitas 1,3 Gpa, tegangan bending
rata-rata 79,92 MPa, dan momen bending 1540,17 N/mm.

2.2.2 Pengisi
Berdasarkan sifat penguatannya, maka komposit dibagi menjadi dua, yaitu:


Komposit Isotropik
Komposit isotropik adalah komposit yang penguatannya memberikan

penguatan yang sama untuk berbagai arah (dalam arah transversal maupun
longitudinal) sehingga segala pengaruh tegangan atau regangan dari luar akan
mempunyai nilai penguatan yang sama. Berikut adalah Gambar 2.4 yang
menunjukkan arah penguatan komposit isotropik.

Gambar 2.2 Gambar Komposit Arah Penguatan Isotropik [34]


Komposit Anisotropik
Komposit anisotropik adalah komposit yang matriksnya memberikan

penguatan tidak sama terhadap arah yang berbeda, misalnya nilai penguatan untuk
arah transversal tidak sama dengan penguatan arah longitudinal. Berikut adalah
Gambar 2.5 yang menunjukkan arah penguatan komposit anisotropik.

Anisotropik

Gambar 2.3 Gambar Komposit Arah Penguatan Anisotropik [34]

13
Universitas Sumatera Utara

Ada beberapa cara untuk mengklasifikasikan bahan komposit. Klasifikasi yang
disebutkan di sini yaitu berdasarkan bentuk konstituen struktural. Hal ini
memberikan pembagian lima kelas dari komposit, yaitu [28]:
1.

Komposit serat (fiber composite), terdiri dari serat dengan atau tanpa matriks.
Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai

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.
Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit, sehingga
tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan,
karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh matrik akan
diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban
maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus
elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit.
2.

Komposit serpihan (flake composite), terdiri dari serpihan datar dengan atau
tanpa matriks.
Komposit serpihan terdiri atas serpihan-serpihan yang saling menahan dengan

mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam matriks. Pengertian dari serpihan
adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam
peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya. 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.
3.

Komposit partikulat (particulate composite), terdiri dari partikel dengan atau
tanpa matriks.
Komposit Partikel merupakan komposit yang menggunakan partikel atau

serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks. Komposit
partikel merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel-partikel
dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama-sama dengan satu atau

14
Universitas Sumatera Utara

lebih unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lainlain. 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. Keuntungan dari
komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel yaitu kekuatan lebih
seragam pada berbagai arah, dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan
meningkatkan kekerasan material dan cara penguatan dan pengerasan oleh partikulat
adalah dengan menghalangi pergerakan dislokasi.
4.

Komposit berpengisi (skeletal) (filled composite), terdiri dari matriks skeletal
kontinu yang diisi dengan material kedua.
Filled composite adalah komposit dengan penambahan material ke dalam

matriks dengan struktur tiga dimensi dan biasanya filler juga dalam bentuk tiga
dimensi.
5.

Komposit laminar (laminar composite), terdiri dari lapisan konstituen.
Komposit Laminar merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau

lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik
khusus. Komposit laminar ini terdiri dari empat jenis yaitu komposit serat kontinyu,
komposit serat anyam, komposit serat acak dan komposit serat hibrid.
Berikut ini adalah Gambar 2.4 yang menunjukkan kelas komposit

LAMINAR
COMPOSITE

PARTICULATE
COMPOSITE

FIBER
COMPOSITE

FLAKE
COMPOSITE

FILLED
COMPOSITE

Gambar 2.4 Kelas Komposit [28]

15
Universitas Sumatera Utara

2.2.2.1 Kulit Kerang
Pada penelitian ini, jenis pengisi yang digunakan adalah berbentuk serbuk
yaitu kulit kerang. Kerang merupakan nama sekumpulan moluska dwicang kerang
daripada famili cardiidae yang merupakan salah satu komoditi perikanan yang telah
lama dibudidayakan sebagai salah satu usaha sampingan masyarakat pesisir. Teknik
budidayanya mudah dikerjakan, tidak memerlukan modal yang besar dan dapat dipanen
setelah berumur 6 – 7 bulan. Hasil panen kerang per hektar per tahun dapat mencapai
200 – 300 ton kerang utuh atau sekitar 60 – 100 ton daging kerang [14]. Cangkang

biasanya terdiri dari tiga lapisan, yaitu:
a) lapisan luar tipis, hampir berupa kulit dan disebut periostracum, yang melindungi
b) lapisan kedua yang tebal, terbuat dari kalsium karbonat; dan
c) lapisan dalam terdiri dari mother of pearl, dibentuk oleh selaput mantel dalam
bentuk lapisan tipis. Lapisan tipis ini yang membuat cangkang menebal saat
hewannya bertambah tua [35].
Adapun klasifikasi kerang darah yang digunakan sebagai pengisi adalah [36]:
Fillum

: Mollusca

Kelas

: Pelecypoda (Lamellibranchiata)

Subkelas

: Fillibranchiata

Ordo

: Eutaxodontida

Super Famili

: Arcacea

Famili

: Arcidae

Subfamili

: Anadarinae

Genus

: Anadara

Spesies

: Maculosa

Berikut ini adalah Gambar 2.5 yang menunjukkan gambar kerang dan serbuknya

Gambar 2.5 Gambar Kerang Darah dan Serbuk Kulit Kerang Darah

16
Universitas Sumatera Utara

Dari gambar 2.5 diatas, dapat dilihat struktur kerang yang terlihat keras dan
warna serbuk kulit kerang yang putih keabuan. Hal ini tampak pada Tabel 2.2 yang
menunjukkan komposisi kimia serbuk kulit kerang.

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Serbuk Kulit Kerang [14]
Komponen Kimia

Komposisi (%)

CaO
SiO2
Fe2O3
MgO
Al2O3

66,70
7,88
0,03
22,28
1,25

Dari Tabel 2.2 di atas, dapat dilihat bahwa serbuk kulit kerang mengandung
kalsium oksida (CaO) dan magnesium oksida (MgO) yang relatif cukup tinggi dan
berpotensi dijadikan sebagai filler komposit untuk meningkatkan sifat mekanik dari
komposit yang akan dihasilkan.
Banyak peneliti juga menggunakan kulit kerang sebagai pengisi untuk memperbaiki
sifat komposit diantaranya adalah :
1.

Mei, dkk., 2014, menggunakan kulit kerang yang dimodifikasi sebagai
pengisi yang akan disubstitusi dengan kalsium karbonat dalam polipropilen
dengan variasi komposisi tertentu dan dicampur dalam twin-screw extruder,
dimana dari hasil penelitian didapat rasio pengisi optimal kulit kerang
termodifikasi adalah 15% (wt) untuk mencapai keseimbangan yang baik
antara kekuatan dan ketangguhan dari komposit polipropilen. Penambahan
kulit kerang termodifikasi pada komposit polipropilen menyebabkan
peningkatan yang tinggi terhadap kekuatan bentur, elongation at break, dan
kekuatan lentur [20].

2.

Othman, dkk., 2013, menggunakan kulit kerang abu kulit kerang sebagai
bahan pengisi dan pengganti semen pada pembuatan beton, dimana dari hasil
penelitian yang dilakukan secara keseluruhan didapat struktur morfologi
beton yang tampak lebih padat adalah 5% dan 10% (wt) dimana
memengaruhi kekuatan, modulus elastisitas, permeabilitas air dan porositas
konkrit [21].

3.

Yao, dkk., 2014, menggunakan limbah kulit kerang yang modifikasi dengan
furfural dan asam klorida sebagai pengisi FCS (furfural clam shell) dan ACS
17
Universitas Sumatera Utara

(acid clam shell) yang kemudian digunakan dalam polipropilen dan kalsium
karbonat, dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, menunjukkan bahwa
modifikasi kulit kerang menjadi FCS dapat meningkatkan kompatibilitas dan
afinitas antara partikel FCS dan matriks polipropilen sehingga meningkatkan
stabilitas termal komposit tersebut [22].
4.

Yusof dan Amalina, 2013, menggunakan pengisi kalsium karbonat dari kulit
kerang yang digunakan dalam polyester tak jenuh (UP), dimana dari hasil
penelitian yang dilakukan, didapat bahwa untuk pengisi berukuran mikro
yaitu 574,81 µm, modulus lentur meningkat seiring penambahan pengisi ke
dalam komposit bermatriks UP [23].

2.3

Papan Partikel Komposit
Papan partikel adalah lembaran hasil pengempaan panas campuran partikel

kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya dengan perekat organik dan bahan lainnya.
Papan partikel merupakan produk panel yang dihasilkan dengan memanpatkan
partikel-partikel kayu sekaligus mengikatnya dengan suatu perekat. Sifat-sifat papan
partikel antara lain penyusutan dianggap tidak ada, keawetan terhadap jamur tinggi
karena adanya bahan pengawet, merupakan bahan akustik yang baik dan isolasi
panas yang baik. Selain itu keuntungan dari papan komposit antara lain [37]:
 Papan partikel merupakan bahan konstruksi yang cukup kuat
 Bahan isolasi dan akustik yang baik.
 Dapat menghasilkan bidang yang luas.
 Pengerjaan mudah dan cepat.
 Tahan api.
 Mudah difinishing, dilapisi kertas dekor, dilapis finil dan lain sebagainya.
 Memiliki kestabilan dimensi.
Sifat dan keunggulan dari papan partikel sangat tergantung dari tipe atau jenis
dari papan partikel yang dihasilkan. Tipe-tipe papan partikel yang banyak itu sangat
berbeda dalam hal ukuran dan bentuk partikel, jumlah resin (perekat) yang
digunakan dan kerapatan panel yang dihasilkan. Pada penelitian yang akan
dilakukan, akan dihasilkan jenis papan partikel biasa berkerapatan tinggi dengan
ketentuan ketebalan ≥ 15 mm.

18
Universitas Sumatera Utara

2.4

Metoda Penyediaan Papan Komposit
Metoda penyediaan komposit yang umum dilakukan, yaitu [38]:

1.

Metoda Vacuum Bagging yang menggunakan kombinasi ruang vakum dan
sebuah film penyerap resin.

2.

Metoda Vacuum Resin Transfer Moulding (RTM) menggunakan pemanasan
dan proses pemvakuman.

3.

Metoda Filament Winding menggunakan sebuah mesin pemintal untuk
membentuk jaringan filament.

4.

Metoda Pultrusi menggunakan peralatan untuk membentuk komposit menjadi
bentuk-bentuk struktural. Metoda ini banyak digunakan untuk produksi dalam
skala besar.

5.

Metoda Hand Lay-Up menggunakan cetakan yang telah diberi gel coat pada
permukaannya kemudian ditambahkan resin dan pengisi kedalam cetakan
tersebut dan dibiarkan mongering (curing)

6.

Metoda Compression Molding menggunakan cetakan yang ditekan pada
tekanan tinggi sampai mencapai 1000 psi, diawali dengan mengalirkan resin
dan zat pengisi dengan viskositas tinggi ke dalam cetakan, kemudian mold
ditutup dan dilakukan penekanan terhadap material komposit tersebut,
sehingga mengakibatkan mengerasnya material komposit secara permanen
mengikuti bentuk cetakan.
Pada penelitian yang akan dilakukan digunakan metode Compression Molding

yang menggunakan alat Hot Press, karena:
a)

Penyebaran komposit lebih merata

b)

Meminimalkan adanya void

2.5

Pengujian/Karakterisasi Papan Partikel

2.5.1 Uji Kerapatan dengan JIS A 5908-2003
Pada uji ini, contoh uji berukuran 200 mm x 50 mm x 15 mm dalam keadaan
kering udara dan kemudian diukur panjang, lebar dan tebalnya untuk menentukan
volume contoh uji (panjang, lebar, tebal). Kerapatan papan partikel dihitung dengan
menggunakan rumus [32]:

19
Universitas Sumatera Utara

2.5.2 Uji Kadar Air dengan JIS A 5908-2003
Contoh uji berukuran 200 mm × 50 mm × 15 mm ditimbang untuk
mendapatkan berat awal (BA), kemudian dioven pada suhu 103±2˚C selama 24 jam
kemudian didiamkan sampai mencapai suhu kamar dan ditimbang. Selanjutnya
dimasukkan ke dalam oven kembali selama ± 3 jam, kemudian didiamkan kembali
sampai mencapai suhu kamar dan ditimbang. Tahap ini dilakukan sampai mencapai
berat konstan, yaitu perbedaan hasil penimbangan terakhir dan sebelumnya
maksimum 1%. Nilai kadar air dihitung dengan rumus [32]:

Keterangan:
BA = Berat awal (kering udara)
BKO = Berat kering oven

2.5.3 Uji MOR (Modulus of Rapture) dan MOE (Modulus of Elastisitas) dengan
JIS A 5908-2003
Material papan komposit mempunyai sifat tekan lebih baik dibanding tarik,
pada perlakuan uji lentur spesimen, bagian atas spesimen terjadi proses tekan dan
bagian bawah terjadi proses tarik sehingga kegagalan yang terjadi akibat uji bending
yaitu mengalami patah bagian bawah karena tidak mampu menahan tegangan tarik
[33].
Gambaran secara umum mengenai uji MOE dan MOR ditunjukkan pada
Gambar 2.6 berikut.

Sampel
Arah
Tekanan

Gambar 2.6 Gambaran Umum Uji MOE dan MOR [31]
20
Universitas Sumatera Utara

Contoh uji berukuran 100 mm × 100 mm × 15 mm pada kondisi kering udara
dibentangkan dengan jarak sangga 8 cm . Pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak
sangga dengan kecepatan pembebanan sebesar 10 mm/menit. Kemudian ukur besarnya
beban yang mampu ditahan oleh contoh uji tersebut sampai batas proporsi. Nilai MOE
dihitung dengan rumus[32]:

Keterangan :
MOE = Modulus of Elasticity (kg/cm2)
ΔP = perubahan beban yang digunakan (kg)
L = jarak sangga (cm)
Δy = perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm)
b = lebar contoh uji (cm)
h = tebal contoh uji (cm)
nilai MOE dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0,098

Sedangkan untuk uji MOR, pembebanan pada pengujian MOE dilanjutkan
sampai contoh uji mengalami kerusakan (patah). Nilai MOR dihitung dengan rumus
[32]:

Keterangan :
MOR = Modulus of Rupture (kg/cm2)
P = berat beban sampai patah (kg)
L = jarak sangga (cm)
b = lebar contoh uji (cm)
h = tebal contoh uji (cm)
Nilai MOR dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0,098

2.5.4 Uji Pengembangan Tebal dengan JIS A 5908-2003
Contoh uji berukuran 50 mm × 50 mm × 15 mm, direndam dalam air dingin

selama 24 jam. Selanjutnyan bahan uji diukur tebalnya. Perhitungan sampel uji
melalui pengukuran tebal sebelum perendaman air (t1) dan tebal setelah perendaman
selama 24 jam(t2). Rumus untuk menghitung pengembangan tebal [34]:

21
Universitas Sumatera Utara

Keterangan :
PT = Pengembangan tebal (%)
t1 = Tebal bahan uji sebelum perendaman (cm)
t2 = Tebal bahan uji setelah perendaman (cm)

2.5.5 Uji Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) dengan JIS A 5908-2003
Ukuran papan partikel pada uji ini

berukuran 50 mm × 50 mm × 15 mm

direkatkan pada dua buah median (balok aluminium) menggunakan perekat epoxy merk
Araldite dan dibiarkan mengering selama selama 24 jam. Kedua median ditarik lurus
permukaan contoh uji sampai beban maksimum.

Gambar 2.7 Pengujian Internal Bond [32]
Nilai keteguhan rekat internal dihitung dengan rumus[33]:

Keterangan:
IB = keteguhan rekat internal (kg/cm2)
P = beban saat ikatan partikel lepas (kg)
A = luas permukaan contoh uji (cm2)
Nilai IB dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0,098

2.5.6 Uji Kekuatan Bentur (Impact Strength) dengan JIS A 5908-2003
Pada uji kekuatan bentur, contoh uji berukuran 100 mm x 50 mm ×15 mm.
Pengujian impak dilakukan untuk mengetahui karakteristik patah dari bahan.
Pengujian ini biasanya mengikuti dua metoda yaitu metoda Charpy dan Izod yang

22
Universitas Sumatera Utara

dapat digunakan untuk mengukur kekuatan impak, yang kadang juga disebut seabgai
ketangguhan ketok (notch toughness). Untuk metoda Charpy dan Izod, spesimen
berupa bentuk persegi dimana terdapat bentuk V-notch, berikut adalah gambar
specimen V-notch metoda Charpy dan Izod [35].

Gambar 2.8 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod
Peralatan untuk melakukan kekuatan impak spesimen V-notch ditunjukkan
pada Gambar 2.8. Beban didapat dari tumbukan pendulum yang dilepas dari
ketinggian h. Spesimen diletakkan di dasar seperti pada Gambar 2.8. Ketika dilepas
ujung pisau pada pendulum akan menghantam dan mematahkan spesimen pada titik
ketoknya (notch) yang bekerja sebagai titik tegangan untuk benturan kecepatan
tinggi. Pendulum terus berayun, naik sampai ketinggian maksimum h' yang lebih
rendah dari h. Energi yang diserap, yang diukur dari perbedaan ketinggian h dan h'
merupakan pengukuran kekuatan impak.
Perbedaan antara metoda Charpy dan Izod yaitu bergantung pada peletakan
support spesimen seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9 berikut [35].

Gambar 2.9 Skema Pengujian Impak

23
Universitas Sumatera Utara

Perbedaan antara metoda Charpy dengan Izod selain perbedaan peletakan spesimen,
pengujian dengan menggunakan Izod tidak seakurat pada pengujian Charpy, karena
pada Izod pemegang spesimen juga turut menyerap energi, sehingga energi yang
terukur bukanlah energi yang mampu di serap material seutuhnya dan juga pada
metode Izod umumnya hanya dilakukan pada temperatur ruang.

24
Universitas Sumatera Utara