Pembuatan Dan Karakterisasi Papan Komposit Berbasis Serat Pandan Wangi dengan Resin Epoksi

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit

Menurut Matthews dkk. (1993)dalam Widodo (2008), komposit adalah suatumaterial yang terbentuk dari kombinasi dua ataulebih material pembentuknya melalui campuran yangtidak homogen, dimana sifat mekanik dari masingmasingmaterial pembentuknya berbeda. Daricampuran tersebut akan dihasilkan material komposityang mempunyai sifat mekanik dan karakteristikyang berbeda dari material pembentuknya. Materialkomposit mempunyai sifat dari materialkonvensional pada umumnya dari prosespembuatannya melalui percampuran yang tidakhomogen, sehingga kita leluasa merencanakankekuatan material komposit yang kita inginkandengan jalan mengatur komposisi dari materialpembentuknya. Komposit merupakan sejumlahsistem multi fasa sifat dengan gabungan, yaitugabungan antara bahan matriks atau pengikat denganpenguat.

Saat ini jenis komposit yang paling banyak digunakan adalah komposit berpenguat serat. Hal ini karena serat sebagai penguat memiliki keuntungan sebagai berikut:(Schwartz, 1984).

1. Memiliki perbandingan panjang dengan diameter (aspect ratio) yang besar. Hal ini menggambarkan bahwa bila digunakan sebagai penguat dalam komposit, serat akan memiliki luas daerah kontak yang luas dengan matriks dibanding bila menggunakan penguat lain. Dengan demikian diharapkan akan terbentuk ikatan yang baik antara serat dengan matriks.

2. Pengaruh ukuran serat” size effect”. Serat memiliki ukuran yang kecil sehingga jumlah cacat per satuan volume serat akan lebih kecil dibandingkan

material lain. Dengan demikian serat akan memiliki sifat mekanik yang baik dan konsisten.

3. Serat memiliki densitas yang rendah sehingga memilki sifat mekanik spesifik (sifak mekanik per satuan densitas) yang tinggi.

Berdasarkan cara penguatannya komposit dibedakan menjadi tiga (Jones,1975) yaitu : a) Fibrous Composite (komposit serat) merupakan jenis komposit yang hanya

terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serta atau fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers,

aramid fibers (poly aramide) dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara

acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.

b) Laminated Composite (komposit lapisan) merupakan jenis komposit yang

terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.

c) Particulate Composite (komposit partikel) merupakan komposit yang

menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya.

Sedangkan berdasarkan bentuk material pembentuknya, komposit dapat dibedakan menjadi lima macam yaitu komposit serat (fiber composite), komposit serpihan (flake

composite), komposit butir (particulate composite), komposit isian (filled composite),

dan komposit lapisan (laminated composite). Komposit dengan penguatan serat adalah jenis komposit yang paling sering dipakai dalam aplikasi. Hal ini karena komposit jenis ini memiliki sifat kekuatan tarik dan kekakuan yang bagus. Namun kelemahannya adalah struktur serat tersebut memiliki kekuatan tekan dan kekuatan tarik arah melintang serat yang kurang bagus. Hasil dari komposit yang berlapis-lapis

(laminated composite) memiliki kekerasan (hardness) dari unsur pokoknya tetapi

kekuatan merupakan efek sinergi dari gabungan sifat material. Material komposit akan bersinergi bila memiliki sebuah sistem yang mempersatukan material-material

penunjang untuk mencapai sebuah sifat material yang baru. Komposit serat dapat dibedakan berdasarkan jenis dan orientasi seratnya, yaitu komposit serat searah

(continous fiber composite), serat anyaman (woven fiber composite), serat acak (chopped fiber composite), dan gabungan beberapa jenis serat (hybrid fiber composite)Chung(2010).

Secara umum komposit dengan penguatan serat tersusun dari dua materialutama yaitu matrik dan serat(fiber) . Antar kedua unsur material tersebut terjadi ikatan antar mukadiantara keduanya. Serat yang memiliki kekuatan lebih tinggi berperan sebagaikomponen penguat, sedangkan matrik yang bersifat lemah dan liat bekerja sebagaipengikat dan memberi bentuk pada struktur komposit (Schwartz, 1984).Adapun besarnya kekuatan tarik yang dihasilkan oleh komposit polimer/serat dapat prediksi dengan menggunakan persamaan 2.1. Berdasarkan persamaan ini dapat digunakan oleh peneliti sejauh untuk mengetahui sejauh mana besarnya kekuatan tarik yang dihasilkan oleh komposit berdasarkan matrik dan penguat penyusunnya. Berikut ini persamaan tensile prediction.

�� =��.�� +����(2.1)

Dengan: �_�= kekuatan tarik komposit(MPa) ; �_�= kekuatan tarik fiber(MPa) ;

��= fraksi volume fiber ; ��= kekuatan tarik matriks(MPa) ; ��= fraksi volume fiber Jumlah kandungan serat dalam komposit, merupakan hal yang menjadi perhatian khusus pada komposit berpenguat serat. Untuk memperoleh komposit berkekuatan tinggi, distribusi serat dengan matrik harus merata pada proses pencampuran agar mengurangi timbulnya void. Untuk menghitung fraksi volume parameter yang harus diketahui adalah densitas resin, densitas penguat, massa matrik dan massa penguat. Adapun fraksi volume yang ditentukan dengan persamaan :

�� = �_��_� =�_��_�−�_��� = �_��_��� (2.2) �� =_��_���� = 1− �� ( 2.3)

Dimana, �_�= fraksi berat fiber ; �_�= berat serat fiber ;�_�= berat serat komposit: ��= densitas fiber ;��= densitas komposit: ��= volume komposit ; ��= volume fiber;�_�= fraksi volume fiber.

Jika selama pembuatan komposit diketahui berat penguat dan berat matrik, serta densitas penguat dan densitas matrik, maka fraksi volume dan fraksi penguat dapat dihitung dengan persamaan:

�� = ��

��

� ��

��

� + ���_�� ( 2.4)

Dimana, �_�= fraksi volume fiber ; �_�= berat serat fiber ;�_�= densitas fiber ; �_�= berat matrik ; ��= densitas matrik

2.2 Aplikasi Komposit

Menurut Piatti ( 1978) dalam Jones (2013), dalam penggunaan material komposit dalam bidang keteknikan mengalami perkembangan yang pesat dalam beberapa tahun terakhir ini. Perkembangan pesat yang telah dicapai inilah menyebabkan penggantian bahan-bahan yang mempunyai sifat-sifat yang lebih unggul.

Beberapa pemakaian komposit yang diperkuat serat :

1. Pesawat terbang yaitu pada sayap, badan pesawat terbang, roda pendarat, baling-baling helikopter.

2. Mobil yaitu pada badan mobil, lampu mobil, bumper mobil, pegas, tempat duduk dan persnelling.

3. Kapal laut yaitu pada badan kapal dan tiang kapal. 4. Kimia yaitu pipa, tangki, dan selang.

5. Kesehatan seperti pada kaki palsu, sambungan sendi pada pinggang, dll. 6. Industri pertahanan, seperti komponen jet tempur, peluru, komponen kapal

selam,dll.

2.3 Serat

Serat secara umum terdiri dari dua jenis yaitu serat alam dan serat sintetis. Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh dari alam. Biasanya berupa serat yang dapat langsung diperoleh dari tumbuh-tumbuhan dan binatang. Serat ini telah banyak digunakan oleh manusia diantaranya adalah kapas, wol, sutera, pelepah pisang, sabut kelapa, ijuk, bambu, nanas dan knaf atau goni. Serat alam memiliki kelemahan yaitu ukuran serat yang tidak seragam, kekuatan serat sangat dipengaruhi oleh usia. Serat sintetis adalah serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik dengan komposisi kimia tertentu. Serat sintetis mempunyai beberapa kelebihan yaitu sifat dan ukurannya yang relatif seragam, kekuatan serat dapat diupayakan sama sepanjang serat. Serat sintetis yang telah banyak digunakan antara lain serat gelas, serat karbon, kevlar, nylon, dan lain-lain.Chung (2010)

Stark dan Rowlands (2002) mengungkapkan bahwa komposit yang diperkuat serat tanaman, sifat-sifat mekanisnya akan meningkat secara linear seiring dengan pertambahan persen berat serat, karakteristik mekanik yangmeningkat adalah kekuatan mekanik yang meningkat adalah kekuatan tarik, kekuatan bending, serta kekuatan impak.Serat berperan sebagai penyangga kekuatan dari struktur komposit, beban yang awalnya diterima oleh matrik kemudian diteruskan ke serat oleh karena itu serat harus mempunyai kekuatan tarik dan elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik.

Schwartz (1984) menjelaskan bahwa serat sebagai penguat dalam struktur komposit harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

1. Modulus elastisitas yang tinggi, 2. Kekuatan patah yang tinggi,

3. Kekuatan yang seragam di antara serat, 4. Stabil selama penanganan proses produksi, 5. Diameter serat yang seragam.

Secara teoritis komposit serat yang menggunakan serat panjang akan memberikan nilai penguatan yang lebih efisien dan seragam dibanding serat pendek karena beban yang terjadi disalurkan secara merata sepanjang serat. Namun dalam

prakteknya hal tersebut sulit dicapai karena sulit didapatkan nilai kekuatan optimum sepanjang serat serta tegangan yang terjadi tidak terbagi merata ke semua serat (Schwartz, 1984).

2.3.1 Serat Alam

Serat alamadalah serat yang berasal dari alam, tanpa melalui proses kimia dan industri. Pada umumnya serat alami yang dipakai berupa serat bambu, rotan, serat dahan pisang, serabut tandon kosong, serbuk papan, serabut kelapa, serat nenas, dan serat alami lainnya yang masih bisa dimanfaatkan.Pemanfaatan serat alami, tentunya diharapkan mendapatkan berbagai keuntungan, antara lain segi ramah lingkungan, segi kesehatanyang berkaitan dengan proses pembuatan fiber, segi kekuatan materialnya yang ditinjau dalam kekuatan tarik dan kekuatan keregangannya, serta segi ketahanannya terhadap korosi.Timoshenko(1955)

Serat alami yang digunakan terdiri dari:

1. Serat nabati: merupakan serat yang paling banyak digunakan, karena jumlahnya di alam berlimpah dan tidak mahal. Contohnya adalah katun, rami, goni dan serat selulosa lain yang berasal dari tumbuhan.

2. Serat hewani: merupakan jenis yang kurang banyak digunakan tetapi memiliki potensi. Serat hewani yang sering digunakan adalah sutra, dan wool.(Schwartz, 1984).

Menurut Surdia (1985)beberapa karakteristik yang juga merupakan kelebihan dari komposit yang diperkuat serat alam yaitu,

1. Dapat dicat, dipoles, maupun dilaminasi, 2. Tahan terhadap penyerapan air,

3. Murah karena bahan baku seratnya banyak tersedia di alam dan proses pembuatannya relatif muda dan sederhana,

Disamping kelebihan-kelebihan di atas, komposit serat alam juga memiliki beberapa kelemahan Surdia (1985)menyebutkan beberapa kelemahan komposit serat alam yaitu,

1. Penurunan karena faktor biologi, yaitu adanya organisme yang mungkin tumbuh dan memakan karbohidrat yang terkandung dalam serat, sehingga menimbulkan enzim khusus yang akan merusak struktur serat, dan melepaskan ikatan antara serat dan matrik.

2. Penurunan kualitas karena panas atau thermal,

3. Penurunan panas karena radiasi ultraviolet, hal ini terjadi karena penyinaran ultraviolet akan menyebabkan meningkatnya karbohidrat dan berkurangnya lignin. Serat yang banyak mengandung karbohidrat akan memiliki kemampuan ikatan dengan matrik yang rendah, sehingga kekuatan matrik akan turun,

4. Pekuatannya masih lebih rendah jika dibanding serat buatan.

2.3.2 Pandan Wangi(Pandanusamaryllifolius Roxb)

Menurut Sentra Iptek (2009) dalam Emmy dkk (2012), Pandan Wangi (Pandanusamaryllifolius Roxb)merupakan tanaman perdu yang biasa kita jumpai sebagai pengharum masakan. Pandan Wangi tumbuh di daerah tropis dan banyak ditanam di halaman atau tumbuh liar.Tergolong dalam tanaman semak rendah, Pandan Wangi termasuk dalam keluarga Pandanaceae, jenis semak yang kebanyakan anggota keluarganya tumbuh didaerah pantai atau rawa. Daunnya memiliki wangi yang khas apabila di remas, berbentuk pita tipis menyerupai palem dengan panjang 40 - 80 cm, dan licin seperti yang terdapat pada gambar 2.1 berikut.

Daun Pandan tumbuh dalam satu bonggol dan membentuk seperti kipas. Walau jarang terlihat, Pandan Wangi memiliki bunga berwarna putih. Beberapa varietas daun memiliki sisi yang berduri.Pandan Wangi termasuk tumbuhan monokotil. Tanaman ini popular di wilayah Asia Tenggara sebagai penyedap masakan. Wangi daunnya sangat kuat ketika daun dalam keadaan segar atau agak kering.Dalam bahasa asing, Pandan Wangi dikenal dengan sebutan Screwpines Leaf. Selain digunakan sebagai rempah-rempah, Pandan Wangi digunakan dalam pengobatan traditional dan bahan baku minyak wangi. Daunnya dapat digunakan secara segar ataupun ketikasudah layu. Perbanyakannya tanaman pandan dilakukan dengan cara memisahkan tunas-tunas muda yang tumbuh di antara akar- akarnya.Sentra Iptek (2009) dalam Emmy dkk, (2012),untuk menentukan serat sebagai bahan pengisikomposit harus dilakukan pengujian tarik serat yangakan digunakan seperti terlihat pada tabel berikut:

Tabel 2.1 Hasil Pengujian Serat Pandan Wangi Tanpa Perendaman NaOH

No F

gaya(Newton)

Diameter serat (mm)

Luas penampang(mm2)

Kekuatan tarik (MPa)

1 5,8 0,88 0,60 9,64

2 2,1 0,63 0,31 6,84

3 4,4 0,72 0,41 10,84

4 2,9 0,69 0,37 7,81

5 1,8 0,53 0,22 8,12

Rata-rata 8,69

(Sumber : Emmy dkk,2012)

Tabel 2.2 Hasil Pengujian Serat Pandan WangidenganPerendaman NaOH

No F

gaya(Newton)

Diameter serat (mm)

Luas penampang(mm2)

Kekuatan tarik (MPa)

1 23,6 0,81 0,52 45,50

2 19,4 0,69 0,37 52,24

3 10,3 0,66 0,34 30,44

4 17,5 0,78 0,48 36,49

5 8,5 0,59 0,28 30,69

Rata-rata 39,072

2.4 Matrik

Matrik, sebagai pengisi ruang komposit, memegang peranan penting dalammentransfer tegangan, melindungi serat dari lingkungan dan menjaga permukaanserat dari pengikisan. Matrik harus memiliki kompatibilitas yang baik denganserat. Beberapa jenis matrik polimer termoset yang sering digunakan ialahpolyester, epoxy, phenolics, dan polyamids, sedangkan yang termasuk jenis matrikpolimer termoplastadalah polyethylene, polypropylene, nilon, polycarbonate,

danpolyether-ether ketonTimoshenko(1955).

Surdia (1985) menjelaskan fungsi penting matriks dalam komposityaitu :

1. Mengikat serat menjadi satu dan mentransfer beban ke serat. Hal ini akanmenghasilkan kekakuan dan membentuk struktur komposit.

2. Mengisolasi serat sehingga serat tunggal dapat berlaku terpisah. Hal ini dapatmenghentikan atau memperlambat penyebaran retakan.

3. Memberikan suatu permukaan yang baik pada kualitas akhir komposit danmenyokong produksi bagian yang berbentuk benang-benang.

4. Memberikan perlindungan untuk memperkuat serat terhadap serangan kimiadan kerusakan mekanik karena pemakaian.

5. Berdasarkan matrik yang digunakan, karakteristik perfomansi meliputikelenturan, kekuatan impak, dan sebagainya, juga turut dipengaruhi.

2.4.1 Resin Epoksi

Resin epoksi adalah salah satu darijenis polimer yang berasal dari kelompok termoset dan merupakan bahan perekat sintetik yang banyak dipakai untuk keperluan, termasuk kontruksi bangunan.resin termoset adalah polimer cairan yang diubah menjadi bahan padat secara polimerisasi jaringan silang dan juga secara kimia, membentuk formasi rantai pilimer tiga dimensi. Sifat mekanis tergantung pada unit molekuler yang membentuk jaringan silang. Proses pembuatannya dapat dilakukan sebagai pengontrol polimerisasi jaringan silang agar didapatkan sifat optimin bahan. ( Hartomo, 1992)

Termoset memiliki sifat isotropis dan peka terhadap suhu, mempunyai sifat tidak bisa meleleh, tidak bisa diolah kembali, tidak mengalami pergeseran rantai.

Secara umum resin epoksi memiliki karakteristik yaitu : 1. Viskositasnya rendah

Resin epoksi dan zat pengerasnya berbentuk cair dengan viskositas rendah, sehingga sitem prosesnya rendah.

2. Penyusutan rendah

Salah satu sifat yang penting dari resin epoksi adalah penyusutan rendah selama pengerasan.

3. Kekuatan retakan yang tinggi

Dengan adanya gugusan hidroksi polar dan eter pada rumus kimianya, epoksi merupakan perekat yang sangat baik. Karena resin ini mengeras dengan penyusutan yang rendah maka persinggungan permukaan dengan terbentuk antara resin epoksi cair dengan penguat tidak terganggu selama pengerasan. Terbentuknya pengerasan yang kuat , tidak memerlukan penekanan yang tinggi yang mungkin merupakan yang terbaik dalam teknologi plastik saat ini.

4. Sifat mekanis yang tinggi

Kekuatan resin epoksi biasanya lebih tinggi dari kekuatan resin yang lain, hal ini akibat penyusutan yang rendah, yang meminimumkan tegangan yang dapat memperlemah struktur mekanis. Tipe resin epoksi yang saya gunakan dalam penelitian ini adalah General Purpose( Bisphenol A-epichlorohydrin), dan hardener Epoksi yaitu general purpose( Polyaminoamide)dari P.T Justus Kimia Raya Medan.

Tabel 2.3 Spesifikasi Resin Epoksi & Resin Poliester

No Sifat Resin Epoksi Resin Poliester

1 Kerapatan (gr/cm3) 1,1-1,4 -

2 Modulus Young ( GPa) 3-6 -

3 Perbandingan Poisson 0,38-0,40 -

4 Kekuatan Tarik ( MPa) 35-100 40

5 Kekuatan Tekan ( MPa) 100-200 -

6 Regangan Maksimum (%) 1-6 2,1

7 Koefisien Muai Panas ( 10-6C-1) 60 - 8 Konduktivitas Panas ( Wm-10C) 0,1 - 9 Temperatur Maksimum (oC) 50-300 -

10 Penyusutan (%) 1-2 -

11 Berat Jenis - 1,215

12 Suhu Distorsi Panas(oC) 100 70

13 Penyerapan air( %) - 0,188

14 Kekuatan flexural(MPa) - 9,4

(sumber: Jones 2013)(sumber: nurmala,2010)

2.5 Kekuatan Fisis dan Mekanik

2.5.1 Sifat fisis

Sifat fisis meliputi densitas dan kadar air diuraikan sebagai berikut : a. Pengujian Densitas

Pengujian densitas merupakan pengujian sifat fisis terhadap spesimen,yang bertujuan untuk mengetahui nilai kerapatan massa dari spesimen yang diuji.Rapat massa (mass

density) suatu zat adalah massa per satuan volume.

�= �

Dengan:

ρ = densitas benda (gr/cm3) ; � = massa benda (gr) ; � = volume benda(cm3)

Dalam pengujian densitas spesimen di sini pada prinsipnya menggunakanperbedaan antara massa spesimen di udara (mudara) dan massa spesimen ditimbang di air (mair). Untuk massa spesimen di udara (mudara) dapat dihitung denganmenimbang spesimen dengan timbangan secara normal yang merupakan massaspesimen yang sesungguhnya tanpa adanya gaya ke atas atau gaya dorong ke atas,sedangkan untuk massa spesimen dalam air (mair) sama dengan massa air yangdipindahkan atau tumpah. Hal ini dipengaruhi gaya angkat ke atas oleh air atauadanya gaya dorong ke atas terhadap spesimen, yang menyebabkan nilai beratspesimen di air cenderung lebih kecil dibandingkan berat spesimen di udara.

b. Kadar Air

Kadar air merupakan salah satu sifat fisis papan komposit yang menunjukkan kandungan air papan komposit dalam keadaan kesetimbangan dengan lingkungan sekitarnya.

��= ��−��

�� � 100% (2.6)

Dengan: ��= kadar air (%) ; �_�= massa basah(kg) ; �_�= massa kering (kg) 2.5.2 Sifat Mekanik

a) Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan. Hubungan teganganreganganpada tarikan memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada lajutegangan, temperatur, lembaban, dan seterusnya. Kekuatan tarik diukur denganmenarik sekeping sampel dengan dimensi yang seragam.Kemampuan maksimum bahan dalam menahan beban disebut "UltimateTensile Strength" disingkat dengan UTS. Untuk semua bahan, pada tahap sangatawal uji tarik, hubungan antara

beban atau gaya yang diberikan berbanding lurusdengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone.

Bentuk sampel uji secara umum digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.2 Standar ASTM Uji Tarik

Tegangan tarik σ, adalah gaya yang diaplikasikan, F, dibagi dengan luas penampang

A; yakni:

�=�

� (2.7) Dengan : �= tegangan tarik(N/cm2) ; �= gaya (Newton) ; �= luas penampang(cm2)

b) Kekuatan Lentur

Pengujian kekuatan lentur (UFS) dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan komposit terhadap pembebanan. Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalahmetode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahuikeelastisan suatu bahan.Pada permukaan bagian atas cupilkan yang dibebani akan terjadikompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel akan terjadi tarikan. Padapengujian ini terhadap sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurusterhadap sampel seperti yang digambarkan pada gambar berikut:

Jika batang ujidiberikan pembebanan pada kedua ujungnya dan beban tekuk (P) diberikanditengah, tegangan tekuk maksimum (σ) pada titik nol di tengah adalah:

�= 3��

2�ℎ2 (2.8) dengan:P = beban patah (kgf) ; L = jarak span (cm ) ; b = lebar (mm) ; h = Tebal (mm)

c) Kekuatan Impak

Pengujian impak ini dilakukan untuk mengetahui ketangguhan sampel terhadap pembebanan dinamis. Prinsip pengujian impak ini adalah menghitung energi yang diberikanbeban dan menghitung energi yang diserap oleh spesimen. Saat beban dinaikkanpada ketinggian tertentu, beban memiliki energi potensial, kemudian saatmenumbuk spesimen energi kinetik mencapai maksimu, dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.4 Pengujian impak

Energi yang diserapspesimen akan menyebabkan spesimen mengalami kegagalan. Bentuk kegagalanitu tergantung pada jenis materialnya, apakah patah getas atau patah uletKekuatan impak yang dihasilkan (�_�)merupakan perbandingan antaraenergy serap (��) dengan luas penampang (�).

Kekuatan impak dapat dihitungdengan persamaan: �� =��

�(2.11)

dengan:�_�= Kekuatan impak (kJ/m2) ; �_�= Energi serap (J) ; � = Luas permukaan (mm2)

2.4 Matrik

Matrik, sebagai pengisi ruang komposit, memegang peranan penting dalammentransfer tegangan, melindungi serat dari lingkungan dan menjaga permukaanserat dari pengikisan. Matrik harus memiliki kompatibilitas yang baik denganserat. Beberapa jenis matrik polimer termoset yang sering digunakan ialahpolyester, epoxy, phenolics, dan polyamids, sedangkan yang termasuk jenis matrikpolimer termoplastadalah polyethylene, polypropylene, nilon, polycarbonate, danpolyether-ether ketonTimoshenko(1955).

Surdia (1985) menjelaskan fungsi penting matriks dalam komposityaitu :

1. Mengikat serat menjadi satu dan mentransfer beban ke serat. Hal ini akanmenghasilkan kekakuan dan membentuk struktur komposit.

2. Mengisolasi serat sehingga serat tunggal dapat berlaku terpisah. Hal ini dapatmenghentikan atau memperlambat penyebaran retakan.

3. Memberikan suatu permukaan yang baik pada kualitas akhir komposit danmenyokong produksi bagian yang berbentuk benang-benang.

4. Memberikan perlindungan untuk memperkuat serat terhadap serangan kimiadan kerusakan mekanik karena pemakaian.

5. Berdasarkan matrik yang digunakan, karakteristik perfomansi meliputikelenturan, kekuatan impak, dan sebagainya, juga turut dipengaruhi.

2.4.1 Resin Epoksi

Resin epoksi adalah salah satu darijenis polimer yang berasal dari kelompok termoset dan merupakan bahan perekat sintetik yang banyak dipakai untuk keperluan, termasuk kontruksi bangunan.resin termoset adalah polimer cairan yang diubah menjadi bahan padat secara polimerisasi jaringan silang dan juga secara kimia, membentuk formasi rantai pilimer tiga dimensi. Sifat mekanis tergantung pada unit molekuler yang membentuk jaringan silang. Proses pembuatannya dapat dilakukan sebagai pengontrol polimerisasi jaringan silang agar didapatkan sifat optimin bahan. ( Hartomo, 1992)

Termoset memiliki sifat isotropis dan peka terhadap suhu, mempunyai sifat tidak bisa meleleh, tidak bisa diolah kembali, tidak mengalami pergeseran rantai.

Secara umum resin epoksi memiliki karakteristik yaitu : 1. Viskositasnya rendah

Resin epoksi dan zat pengerasnya berbentuk cair dengan viskositas rendah, sehingga sitem prosesnya rendah.

2. Penyusutan rendah

Salah satu sifat yang penting dari resin epoksi adalah penyusutan rendah selama pengerasan.

3. Kekuatan retakan yang tinggi

Dengan adanya gugusan hidroksi polar dan eter pada rumus kimianya, epoksi merupakan perekat yang sangat baik. Karena resin ini mengeras dengan penyusutan yang rendah maka persinggungan permukaan dengan terbentuk antara resin epoksi cair dengan penguat tidak terganggu selama pengerasan. Terbentuknya pengerasan yang kuat , tidak memerlukan penekanan yang tinggi yang mungkin merupakan yang terbaik dalam teknologi plastik saat ini.

4. Sifat mekanis yang tinggi

Kekuatan resin epoksi biasanya lebih tinggi dari kekuatan resin yang lain, hal ini akibat penyusutan yang rendah, yang meminimumkan tegangan yang dapat memperlemah struktur mekanis. Tipe resin epoksi yang saya gunakan dalam penelitian ini adalah General Purpose( Bisphenol A-epichlorohydrin), dan hardener Epoksi yaitu general purpose( Polyaminoamide)dari P.T Justus Kimia Raya Medan.

Tabel 2.3 Spesifikasi Resin Epoksi & Resin Poliester

No Sifat Resin Epoksi Resin Poliester

1 Kerapatan (gr/cm3) 1,1-1,4 -

2 Modulus Young ( GPa) 3-6 -

3 Perbandingan Poisson 0,38-0,40 -

4 Kekuatan Tarik ( MPa) 35-100 40

5 Kekuatan Tekan ( MPa) 100-200 -

6 Regangan Maksimum (%) 1-6 2,1

7 Koefisien Muai Panas ( 10-6C-1) 60 - 8 Konduktivitas Panas ( Wm-10C) 0,1 -

9 Temperatur Maksimum (oC) 50-300 -

10 Penyusutan (%) 1-2 -

11 Berat Jenis - 1,215

12 Suhu Distorsi Panas(oC) 100 70

13 Penyerapan air( %) - 0,188

14 Kekuatan flexural(MPa) - 9,4

(sumber: Jones 2013)(sumber: nurmala,2010)

2.5 Kekuatan Fisis dan Mekanik

2.5.1 Sifat fisis

Sifat fisis meliputi densitas dan kadar air diuraikan sebagai berikut : a. Pengujian Densitas

Pengujian densitas merupakan pengujian sifat fisis terhadap spesimen,yang bertujuan untuk mengetahui nilai kerapatan massa dari spesimen yang diuji.Rapat massa (mass density) suatu zat adalah massa per satuan volume.

�= �

Dengan:

ρ = densitas benda (gr/cm3) ; � = massa benda (gr) ; � = volume benda(cm3)

Dalam pengujian densitas spesimen di sini pada prinsipnya menggunakanperbedaan antara massa spesimen di udara (mudara) dan massa spesimen ditimbang di air (mair). Untuk massa spesimen di udara (mudara) dapat dihitung denganmenimbang spesimen dengan timbangan secara normal yang merupakan massaspesimen yang sesungguhnya tanpa adanya gaya ke atas atau gaya dorong ke atas,sedangkan untuk massa spesimen dalam air (mair) sama dengan massa air yangdipindahkan atau tumpah. Hal ini dipengaruhi gaya angkat ke atas oleh air atauadanya gaya dorong ke atas terhadap spesimen, yang menyebabkan nilai beratspesimen di air cenderung lebih kecil dibandingkan berat spesimen di udara.

b. Kadar Air

Kadar air merupakan salah satu sifat fisis papan komposit yang menunjukkan kandungan air papan komposit dalam keadaan kesetimbangan dengan lingkungan sekitarnya.

��= ��−��

�� � 100% (2.6)

Dengan: ��= kadar air (%) ; �_�= massa basah(kg) ; �_�= massa kering (kg)

2.5.2 Sifat Mekanik a) Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan. Hubungan teganganreganganpada tarikan memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada lajutegangan, temperatur, lembaban, dan seterusnya. Kekuatan tarik diukur denganmenarik sekeping sampel dengan dimensi yang seragam.Kemampuan maksimum bahan dalam menahan beban disebut "UltimateTensile Strength" disingkat dengan UTS. Untuk semua bahan, pada tahap sangatawal uji tarik, hubungan antara

beban atau gaya yang diberikan berbanding lurusdengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone.

Bentuk sampel uji secara umum digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.2 Standar ASTM Uji Tarik

Tegangan tarik σ, adalah gaya yang diaplikasikan, F, dibagi dengan luas penampang A; yakni:

�=�

� (2.7) Dengan : �= tegangan tarik(N/cm2) ; �= gaya (Newton) ; �= luas penampang(cm2)

b) Kekuatan Lentur

Pengujian kekuatan lentur (UFS) dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan komposit terhadap pembebanan. Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalahmetode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahuikeelastisan suatu bahan.Pada permukaan bagian atas cupilkan yang dibebani akan terjadikompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel akan terjadi tarikan. Padapengujian ini terhadap sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurusterhadap sampel seperti yang digambarkan pada gambar berikut:

Jika batang ujidiberikan pembebanan pada kedua ujungnya dan beban tekuk (P) diberikanditengah, tegangan tekuk maksimum (σ) pada titik nol di tengah adalah:

�= 3��

2�ℎ2 (2.8)

dengan:P = beban patah (kgf) ; L = jarak span (cm ) ; b = lebar (mm) ; h = Tebal (mm)

c) Kekuatan Impak

Pengujian impak ini dilakukan untuk mengetahui ketangguhan sampel terhadap pembebanan dinamis. Prinsip pengujian impak ini adalah menghitung energi yang diberikanbeban dan menghitung energi yang diserap oleh spesimen. Saat beban dinaikkanpada ketinggian tertentu, beban memiliki energi potensial, kemudian saatmenumbuk spesimen energi kinetik mencapai maksimu, dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.4 Pengujian impak

Energi yang diserapspesimen akan menyebabkan spesimen mengalami kegagalan. Bentuk kegagalanitu tergantung pada jenis materialnya, apakah patah getas atau patah uletKekuatan impak yang dihasilkan (�_�)merupakan perbandingan antaraenergy serap (��) dengan luas penampang (�).

Kekuatan impak dapat dihitungdengan persamaan:

�� =�_��(2.11)

dengan:�_�= Kekuatan impak (kJ/m2) ; �_�= Energi serap (J) ; � = Luas permukaan (mm2)