Kajian Kekuatan Tarik Dan Ketahanan Bakar Komposit Geopolimer Monmorrilonit-Phenolyc-Serat Karbon bab 1
perpustakaan.uns.ac.id
1
digilib.uns.ac.id
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Perkembangan teknologi komposit sangat pesat seiring meningkatnya
kebutuhan dunia industri terhadap material dengan karakteristik sepadan dengan
logam. Keuntungan penggunaan komposit yaitu tahan korosi, rasio antara
kekuatan dan massa jenisnya cukup tinggi (ringan), murah, dan proses
pembuatannya mudah. Komposit sudah banyak diaplikasikan diberbagai bidang
industri, otomotif, dan kemiliteran (pertahanan dan persenjataan). Komposit selain
mempunyai sifat mekanik yang baik juga diharapkan tahan bakar. Komposit
tersebut diharapkan dapat mengurangi tingkat kecelakaan akibat dari material
komposit yang mudah terbakar.
Komposit yang kuat dan tahan bakar diantaranya adalah komposit serat
karbon-phenolyc. Serat karbon merupakan salah satu bahan komposit yang banyak
digunakan pada aplikasi teknologi komposit. Serat karbon mempunyai sifat
mekanik yang baik, massa jenisnya kecil memberikan keuntungan pada
aplikasinya. Salah satu contohnya adalah space shuttle yang menggunakan
komposit serat karbon pada leading edges dan nose cone, dimana temperatur
kerjanya dapat mencapai suhu 1500 °C (Middleton, 1990).
Komposit serat karbon termasuk komposit yang mahal. Untuk menjadikan
komposit tersebut menjadi lebih murah, diperlukan material substitusi yang
mempunyai sifat hampir sama yaitu kuat dan tahan bakar. Penguat pada komposit
selain berbentuk serat juga dapat berbentuk partikel. Diantara material yang sering
dipakai sebagai bahan komposit tahan suhu tinggi adalah fly ash yang termasuk
dalam kelompok monmorilonit (MMt). Unsur utama dari fly ash adalah silika
(SiO2) dan alumina (AL2O3).
Pada saat ini untuk mendapatkan material fly ash yang mengalami
kesulitan (selain jauh juga memerlukan ijin khusus) maka dicari material pengganti
yang mempunyai kandungan hampir sama. Material yang diduga mempunyai
kandungan yang hampir sama yaitu serbuk genteng Sokka. Serbuk genteng Sokka
dihasilkan dari pengolahan limbah
genteng
commit
to user Sokka rusak yang selanjutnya
perpustakaan.uns.ac.id
2
digilib.uns.ac.id
mengalami proses penggilingan. Hal ini telah dibuktikan dengan hasil pengujian
XRF bahwa kandungan utama serbuk genteng Sokka adalah silica (SiO2) 54,59%
dan alumina (AL2O3) 19,62%. Serbuk genteng Sokka dapat dikelompokkan dalam
geomaterial monmorrilonit (MMt). Komposit yang menggunakan penguat jenis ini
dinamakan komposit geopolimer.
Teknologi komposit geopolimer merupakan terobosan teknologi
yang
menjanjikan bagi masa depan dunia otomotif. Pada bidang kemiliteran
(pertahanan dan persenjataan) di Indonesia, riset teknologi komposit geopolimer
mulai diterapkan. Geomaterial MMt/serbuk genteng Sokka memiliki sifat tahan
suhu api, tahan aus, ringan, dan berkekuatan tinggi. Geopolimer sangat menarik
karena sifat mekanik dan durabilitas yang mengagumkan terhadap stabilitas
termal dan ketahanan terhadap asam (Palomo, 1992). Komposisi matriks
geopolimer tidak berubah setelah dipanaskan pada suhu 1200 °C (Bakharev,
2005).
Komposit kuat dan tahan bakar diperlukan jenis matrik (pengikat) yang
mempunyai sifat tahan bakar. Diantara jenis matrik tersebut adalah phenolyc LP
1Q EX yang termasuk material flame retardant (FR) sehingga dapat
meningkatkan sifat tahan api komposit (Quientere, 2007). Penggunaan serbuk
genteng Sokka pada komposit dengan diiringi turunnya fraksi volume serat
karbon menjadikan komposit tersebut lebih murah serta meningkatkan nilai
ekonomis limbah genteng Sokka.
Berdasarkan hal tersebut maka perlu dilakukan penelitian tentang
komposit yang menggunakan bahan geomaterial genteng Sokka (lempung MMt),
serat karbon, dan phenolyc. Hasil dari penelitian ini diharapkan memberikan
manfaat di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, lingkungan maupun untuk
penelitian selanjutnya.
1.2 Rumusan Masalah
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh fraksi volume serbuk
genteng Sokka dan fraksi volume serat karbon terhadap kekuatan tarik dan
ketahanan bakar komposit geopolimer.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
3
digilib.uns.ac.id
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Properties geomaterial genteng Sokka dianggap homogen.
2. Distribusi serbuk geomaterial genteng Sokka dan serat karbon pada komposit
dianggap merata.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui pengaruh fraksi volume serat karbon terhadap kekuatan tarik dan
ketahanan bakar.
2. Mengetahui pengaruh fraksi volume serbuk genteng Sokka terhadap kekuatan
tarik dan ketahanan bakar.
3. Mengetahui penampang struktur makro dan mikro pada penampang patah
komposit (surface fracture).
4. Mengetahui massa jenis komposit geopolimer sehingga hasilya dapat
dibandingkan dengan massa jenis dari material lain.
1.4 Manfaat penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat yang cukup baik dan
sangat menguntungkan terutama dari dampak ekonomi, lingkungan, dan
penghematan energi karena ada beberapa alasan yaitu:
1. Biaya pembuatan material menjadi lebih murah karena sebagian bahan baku
merupakan limbah dan peralatan manufaktur relatif sederhana sehingga dapat
menghemat biaya.
2. Bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, teknologi komposit
geopolimer merupakan terobosan teknologi yang menjanjikan bagi masa
depan dunia otomotif.
commit to user
1
digilib.uns.ac.id
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Perkembangan teknologi komposit sangat pesat seiring meningkatnya
kebutuhan dunia industri terhadap material dengan karakteristik sepadan dengan
logam. Keuntungan penggunaan komposit yaitu tahan korosi, rasio antara
kekuatan dan massa jenisnya cukup tinggi (ringan), murah, dan proses
pembuatannya mudah. Komposit sudah banyak diaplikasikan diberbagai bidang
industri, otomotif, dan kemiliteran (pertahanan dan persenjataan). Komposit selain
mempunyai sifat mekanik yang baik juga diharapkan tahan bakar. Komposit
tersebut diharapkan dapat mengurangi tingkat kecelakaan akibat dari material
komposit yang mudah terbakar.
Komposit yang kuat dan tahan bakar diantaranya adalah komposit serat
karbon-phenolyc. Serat karbon merupakan salah satu bahan komposit yang banyak
digunakan pada aplikasi teknologi komposit. Serat karbon mempunyai sifat
mekanik yang baik, massa jenisnya kecil memberikan keuntungan pada
aplikasinya. Salah satu contohnya adalah space shuttle yang menggunakan
komposit serat karbon pada leading edges dan nose cone, dimana temperatur
kerjanya dapat mencapai suhu 1500 °C (Middleton, 1990).
Komposit serat karbon termasuk komposit yang mahal. Untuk menjadikan
komposit tersebut menjadi lebih murah, diperlukan material substitusi yang
mempunyai sifat hampir sama yaitu kuat dan tahan bakar. Penguat pada komposit
selain berbentuk serat juga dapat berbentuk partikel. Diantara material yang sering
dipakai sebagai bahan komposit tahan suhu tinggi adalah fly ash yang termasuk
dalam kelompok monmorilonit (MMt). Unsur utama dari fly ash adalah silika
(SiO2) dan alumina (AL2O3).
Pada saat ini untuk mendapatkan material fly ash yang mengalami
kesulitan (selain jauh juga memerlukan ijin khusus) maka dicari material pengganti
yang mempunyai kandungan hampir sama. Material yang diduga mempunyai
kandungan yang hampir sama yaitu serbuk genteng Sokka. Serbuk genteng Sokka
dihasilkan dari pengolahan limbah
genteng
commit
to user Sokka rusak yang selanjutnya
perpustakaan.uns.ac.id
2
digilib.uns.ac.id
mengalami proses penggilingan. Hal ini telah dibuktikan dengan hasil pengujian
XRF bahwa kandungan utama serbuk genteng Sokka adalah silica (SiO2) 54,59%
dan alumina (AL2O3) 19,62%. Serbuk genteng Sokka dapat dikelompokkan dalam
geomaterial monmorrilonit (MMt). Komposit yang menggunakan penguat jenis ini
dinamakan komposit geopolimer.
Teknologi komposit geopolimer merupakan terobosan teknologi
yang
menjanjikan bagi masa depan dunia otomotif. Pada bidang kemiliteran
(pertahanan dan persenjataan) di Indonesia, riset teknologi komposit geopolimer
mulai diterapkan. Geomaterial MMt/serbuk genteng Sokka memiliki sifat tahan
suhu api, tahan aus, ringan, dan berkekuatan tinggi. Geopolimer sangat menarik
karena sifat mekanik dan durabilitas yang mengagumkan terhadap stabilitas
termal dan ketahanan terhadap asam (Palomo, 1992). Komposisi matriks
geopolimer tidak berubah setelah dipanaskan pada suhu 1200 °C (Bakharev,
2005).
Komposit kuat dan tahan bakar diperlukan jenis matrik (pengikat) yang
mempunyai sifat tahan bakar. Diantara jenis matrik tersebut adalah phenolyc LP
1Q EX yang termasuk material flame retardant (FR) sehingga dapat
meningkatkan sifat tahan api komposit (Quientere, 2007). Penggunaan serbuk
genteng Sokka pada komposit dengan diiringi turunnya fraksi volume serat
karbon menjadikan komposit tersebut lebih murah serta meningkatkan nilai
ekonomis limbah genteng Sokka.
Berdasarkan hal tersebut maka perlu dilakukan penelitian tentang
komposit yang menggunakan bahan geomaterial genteng Sokka (lempung MMt),
serat karbon, dan phenolyc. Hasil dari penelitian ini diharapkan memberikan
manfaat di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, lingkungan maupun untuk
penelitian selanjutnya.
1.2 Rumusan Masalah
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh fraksi volume serbuk
genteng Sokka dan fraksi volume serat karbon terhadap kekuatan tarik dan
ketahanan bakar komposit geopolimer.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
3
digilib.uns.ac.id
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Properties geomaterial genteng Sokka dianggap homogen.
2. Distribusi serbuk geomaterial genteng Sokka dan serat karbon pada komposit
dianggap merata.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui pengaruh fraksi volume serat karbon terhadap kekuatan tarik dan
ketahanan bakar.
2. Mengetahui pengaruh fraksi volume serbuk genteng Sokka terhadap kekuatan
tarik dan ketahanan bakar.
3. Mengetahui penampang struktur makro dan mikro pada penampang patah
komposit (surface fracture).
4. Mengetahui massa jenis komposit geopolimer sehingga hasilya dapat
dibandingkan dengan massa jenis dari material lain.
1.4 Manfaat penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat yang cukup baik dan
sangat menguntungkan terutama dari dampak ekonomi, lingkungan, dan
penghematan energi karena ada beberapa alasan yaitu:
1. Biaya pembuatan material menjadi lebih murah karena sebagian bahan baku
merupakan limbah dan peralatan manufaktur relatif sederhana sehingga dapat
menghemat biaya.
2. Bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, teknologi komposit
geopolimer merupakan terobosan teknologi yang menjanjikan bagi masa
depan dunia otomotif.
commit to user