Karakteristik komposit serat glass dengan variasi jumlah lapisan serat.

i

ABSTRACT

The research discusses about tensile strength characteristic of fiber composite with a type of random arrangement in the variation of the number of layer fibers. Fibers that is used is a random arrangement of glass fiber which commercially available in sheet form. The purpose of this research to determine the tensile strength and strain in glass fiber composite with a number of different layers.

The first step is to make molds made of glass 20 x 30 x 0.5 cm. The first specimen was printed are the matrix without the fiber with a size 20 x 30 x 0.5 cm and 5 pieces for each specimen, then tensile tested. Second, make a composite test specimen with the number of layers 2 layers, 3 layers, 4 layers, and 5 layers. Making a composite test specimen refers to testing ASTM D 3039-76 standard. Before the test, composites must be cut to a length of 200 mm and width of 20 mm. Composite testing performed 5 times for 5 pieces of fibers specimen that have been made. The whole testing processes take on Laboratorium Ilmu Logam Mechanical Engineering Sanata Dharma University.

Based on the result of this research, it can be concluded as follows: first, the addition of fiber increase the tensile strength of composite compared to matrix. Tensile strength of matrix without fiber 44.56 MPa, while the greatest strength of the composite occurred in 4 layers fiber with the tensile strength 56.46 MPa. Second, the more layers of fiber the less of value of strain can be obtained, the strain of matrix without fiber is 2.15%, the strain of 2 layers of fiber is 1.02%, the strain of 3 layers of fiber is 0.89%, the strain of 4 layers of fiber is 1.4%, the strain of 5 layers of fiber is 1.21%. The smallest value of strain is on 3 layers of fiber. Third, the damage of composite can catagorized in the brittle fracture.

INTISARI

Penelitian ini membahas tentang karakteristik kekuatan tarik komposit serat acak dalam variasi jumlah lapisan serat. Serat yang dipakai adalah serat glass dengan susunan acak yang dijual di pasaran dalam bentuk lembaran. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui kekuatan tarik dan regangan pada komposit serat glass dengan jumlah lapisan yang berbeda.

Langkah pertama membuat cetakan yang terbuat dari kaca dengan ukuran cetakan 20 x 30 x 0,5 cm. Benda uji yang dicetak pertama adalah matrik saja tanpa serat dengan ukuran 20 x 30 x 0,5 cm sejumlah 5 buah, kemudian diuji tarik. Kedua, membuat benda uji komposit dengan jumlah lapisan 2 lapis, 3 lapis, 4 lapis, dan 5 lapis. Pembuatan benda uji komposit, mengacu standar pengujian ASTM D 3039-76. Sebelum dilakukan pengujian komposit dipotong dengan panjang 200 mm dan lebar 20 mm. Pengujian komposit dilakukan sebanyak 5 kali untuk setiap lapisan serat yang telah dibuat. Seluruh proses pengujian dikerjakan di Laboratorium Ilmu Logam Teknik Mesin Uiversitas Sanata Dharma.

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan sebagai berikut: pertama, penambahan serat dapat meningkatkan kekuatan tarik pada komposit dibandingkan kekuatan tarik matrik saja. Kekuatan tarik matrik tanpa serat 44,56 MPa, kekuatan komposit paling besar terjadi pada serat 4 lapis dengan kekuatan tarik sebesar 56,42 MPa. Kedua, semakin banyak lapisan serat semakin kecil regangan yang didapat, regangan pada matrik tanpa serat 2,15%, regangan serat 2 lapis 1,02%, regangan serat 3 lapis 0,89%, serat 4 lapis 1,4%, dan serat 5 lapis 1,21%. Regangan yang paling rendah pada serat 3 lapis. Ketiga, kerusakan yang terjadi pada komposit termasuk dalam kerusakan patah getas.

KARAKTERISTIK KOMPOSIT SERAT GLASS DENGAN

VARIASI JUMLAH LAPISAN SERAT

SKRIPSI

Untuk memenuhi persyaratan mencapai derajat Sarjana Teknik Strata 1 program studi Teknik Mesin

Diajukan oleh: YOSEP DWI NUGROHO

NIM: 115214019

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

ii

CHARACTERISTICS OF GLASS FIBER COMPOSITE WITH

VARIATION LAYER OF FIBER

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

by

YOSEP DWI NUGROHO Student Number: 115214019

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016

v

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak dapat terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 15 April 2016

vi

INTISARI

Penelitian ini membahas tentang karakteristik kekuatan tarik komposit serat acak dalam variasi jumlah lapisan serat. Serat yang dipakai adalah serat glass dengan susunan acak yang dijual di pasaran dalam bentuk lembaran. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui kekuatan tarik dan regangan pada komposit serat glass dengan jumlah lapisan yang berbeda.

Langkah pertama membuat cetakan yang terbuat dari kaca dengan ukuran cetakan 20 x 30 x 0,5 cm. Benda uji yang dicetak pertama adalah matrik saja tanpa serat dengan ukuran 20 x 30 x 0,5 cm sejumlah 5 buah, kemudian diuji tarik. Kedua, membuat benda uji komposit dengan jumlah lapisan 2 lapis, 3 lapis, 4 lapis, dan 5 lapis. Pembuatan benda uji komposit, mengacu standar pengujian ASTM D 3039-76. Sebelum dilakukan pengujian komposit dipotong dengan panjang 200 mm dan lebar 20 mm. Pengujian komposit dilakukan sebanyak 5 kali untuk setiap lapisan serat yang telah dibuat. Seluruh proses pengujian dikerjakan di Laboratorium Ilmu Logam Teknik Mesin Uiversitas Sanata Dharma.

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan sebagai berikut: pertama, penambahan serat dapat meningkatkan kekuatan tarik pada komposit dibandingkan kekuatan tarik matrik saja. Kekuatan tarik matrik tanpa serat 44,56 MPa, kekuatan komposit paling besar terjadi pada serat 4 lapis dengan kekuatan tarik sebesar 56,42 MPa. Kedua, semakin banyak lapisan serat semakin kecil regangan yang didapat, regangan pada matrik tanpa serat 2,15%, regangan serat 2 lapis 1,02%, regangan serat 3 lapis 0,89%, serat 4 lapis 1,4%, dan serat 5 lapis 1,21%. Regangan yang paling rendah pada serat 3 lapis. Ketiga, kerusakan yang terjadi pada komposit termasuk dalam kerusakan patah getas.

vii

ABSTRACT

The research discusses about tensile strength characteristic of fiber composite with a type of random arrangement in the variation of the number of layer fibers. Fibers that is used is a random arrangement of glass fiber which commercially available in sheet form. The purpose of this research to determine the tensile strength and strain in glass fiber composite with a number of different layers.

The first step is to make molds made of glass 20 x 30 x 0.5 cm. The first specimen was printed are the matrix without the fiber with a size 20 x 30 x 0.5 cm and 5 pieces for each specimen, then tensile tested. Second, make a composite test specimen with the number of layers 2 layers, 3 layers, 4 layers, and 5 layers. Making a composite test specimen refers to testing ASTM D 3039-76 standard. Before the test, composites must be cut to a length of 200 mm and width of 20 mm. Composite testing performed 5 times for 5 pieces of fibers specimen that have been made. The whole testing processes take on Laboratorium Ilmu Logam Mechanical Engineering Sanata Dharma University.

Based on the result of this research, it can be concluded as follows: first, the addition of fiber increase the tensile strength of composite compared to matrix. Tensile strength of matrix without fiber 44.56 MPa, while the greatest strength of the composite occurred in 4 layers fiber with the tensile strength 56.46 MPa. Second, the more layers of fiber the less of value of strain can be obtained, the strain of matrix without fiber is 2.15%, the strain of 2 layers of fiber is 1.02%, the strain of 3 layers of fiber is 0.89%, the strain of 4 layers of fiber is 1.4%, the strain of 5 layers of fiber is 1.21%. The smallest value of strain is on 3 layers of fiber. Third, the damage of composite can catagorized in the brittle fracture.

viii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta:

Nama : Yosep Dwi Nugroho NIM : 115214019

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta skripsi saya yang berjudul:

KARAKTERISTIK KOMPOSIT SERAT GLASS DENGAN VARIASI JUMLAH LAPISAN SERAT

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal: 15 April 2016 Yang menyatakan,

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala rahmat dan anugerah-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan lancar.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Skripsi ini membahas mengenai karakteristik susunan serat komposit sebagai bahan pembuat blade kincir angin. Informasi terkait serat komposit ini diharapkan dapat digunakan sebagai salah satu alat yang dapat digunakan untuk membuat kincir angin dengan harga terjangkau baik dari segi fungsi, harga maupun perawatan.

Penulis menyadari bahwa penyusunan skrispi ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Sudi Mungkasi Ph.D, Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Budi Setyahandana, S.T., M.T. Dosen Pembimbing Akademik, sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi.

4. Joko Sungkono dan Suminarti selaku orang tua yang memberika, motivasi dan semangat paling kuat serta membiayai penulis dalam menyelesaikan kuliah dan skripsi ini.

5. Vinna Marcelia Tamaela sebagai teman seperjuangan penulis.

x

7. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta angkatan 2011.

8. Seluruh staff pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.

9. Serta semua pihak yang telah terlibat dan ikut membantu dalam menyelesaikan skripsi ini yang tidak mungkin disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki dalam skripsi ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.

Yogyakarta, 15 April 2016

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN ... v

INTISARI ... vi

ABSTRACT ……… vii

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

xii

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit ………. 2.2 Bahan Penyusun Komposit ………. 2.2.1 Resin Epoxy ………. 2.2.2 Fiber (serat) ………..

2.3 Phase Pertama (Matrik) ………... 2.4 Phase Kedua (Reinforcing Agent) ………...

2.5 Macam Serat ………...

2.6 Partikel ……… 2.7 Flake ……… 2.8 Bahan Tambahan ………

2.9 Komposit Matrik Polimer ………...

2.10 Faktor Yang Mempengaruhi FRP ………. 2.10.1 Faktor Matrik ……….

2.10.2 Fase Ikatan (Bounding Fase) ……….

2.10.3 Orientasi Serat ………

2.10.4 Jenis Serat ………...

2.11 Pencampuran Komposit ………

2.11.1 Fraksi Volume Minimum Reinforcing ………...

4 5 6 7 8 8 8 11 11 11 12 12 13 13 13 15 15 17

xiii

BAB III

BAB IV

2.11.2 Susunan Serat ………. 2.12 Mekanika Komposit ………... 2.12.1 Komdisi Isostrain ………... 2.12.2 Isostres ………... 2.13 Modulus Kegagalan Lamina ………. 2.13.1 Modus Kegagalan Akibat Beban Tarik Longitudinal …… 2.13.2 Modulus Kegagalan Akibat Beban Tarik Transversal …... 2.14 Tinjauan Pustaka ………...

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Penelitian ………...

3.2 Persiapan Benda Uji ……… 3.2.1 Alat ………...

3.2.2 Bahan ………

3.3 Perhitungan Komposisi Komposit ………..

3.4 Pembuatan Benda Uji tarik ………. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian ………... 4.1.1 Hasil Pengujian Benda Uji Matrik ………... 4.1.2 Hasil Pengujian Benda Uji Komposit ……….. 4.2 Pembahasan ………

19 20 21 22 22 22 23 25 26 27 27 29 33 34 36 36 39 47

xiv

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ………. 5.2 Saran ………... DAFTAR PUSTAKA ………... LAMPIRAN ………..

51 51 53 54

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Klasifikasi Serat ………. Gambar 2.2 Orientasi Serat ………...

Gambar 2.3 Diagram Hubungan Antara Kekuatan, Fraksi Volume dan Susunan Serat ……….. Gambar 2.4 Interphase dan interfase Dalam Komposit ………... Gambar 2.5 (a) Model Komposit Berpenguat Serat, (b) Kurva

Tegangan Vs Regangan ………. 5 14

15 16

17 Gambar 2.6 Fraksi Volume Serat ………. Gambar 2.7 Komposit Dengan Kondisi Regangan sama ………

19 21 Gambar 2.8 Komposit Dengan Kondisi Tegangan Sama ………. Gambar 2.9 Modus Kerusakan Pada Bahan Komposit Akibat Beban Tarik Longitudinal ………...

Gambar 2.10 Kegagalan Pada Komposit Akibat Beban Tarik Transversal ………... Gambar 3.1 Skema Penelitian ………... Gambar 3.2 Gambar Cetakan Kaca ………. Gambar 3.3 Gunting ………. Gambar 3.4 Gelas Ukur 1000cc ………

22 23 24 26 27 28 28

xvi

Gambar 3.5 Spatula ………... Gambar 3.6 Resin Epoxy ……….. Gambar 3.7 Serat Acak ………. Gambar 3.8 Resin (Polyaminoamide) ………... Gambar 3.9 Acetone ……….. Gambar 3.10 Timbangan Digital ……….. Gambar 4.1 Diagram Kekuatan Tarik Matrik ………... Gambar 4.2 Diagram Regangan Matrik ……… Gambar 4.3 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat 2 Lapis … Gambar 4.4 Diagram Regangan Komposit Serat 2 Lapis ………. Gambar 4.5 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat 3 Lapis … Gambar 4.6 Diagram Regangan Komposit Serat 3 Lapis ………. Gambar 4.7 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat 4 Lapis … Gambar 4.8 Diagram Regangan Komposit Serat 4 Lapis ………. Gambar 4.9 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat 5 Lapis … Gambar 4.10 Diagram Regangan Komposit Serat 5 Lapis ……... Gambar 4.11 Diagram Rerata Kekuatan TarikKomposit ………. Gambar 4.12 Diagram Rerata Regangan Komposit ………. Gambar 4.13 Patahan Pada Komposit 2 Lapis ………. Gambar 4.14 Patahan Pada Komposit 3 Lapis ………. Gambar 4.15 Patahan Pada Komposit 4 Lapis ……….

29 30 30 31 32 32 38 38 40 40 41 42 43 43 44 45 46 46 49 49 50

xvii

Gambar 4.16 Patahan Pada Komposit 5 Lapis ………. DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Dimensi Matrik ………. Tabel 4.2 Sifat Mekanik Matrik ……… Tabel 4.3 Sifat-Sifat Bahan Fiber ……… Tabel 4.4 Sifat Mekanik Komposit Serat 2 Lapis ………. Tabel 4.5 Sifat Mekanik Komposit Serat 3 Lapis ………. Tabel 4.6 Sifat Mekanik Komposit Serat 4 Lapis ………. Tabel 4.7 Sifat Mekanik Komposit Serat 5 Lapis ……….

Tabel 4.8 Rerata Kekuatan Tarik dan Regangan ………..

50

37 37 39 39 41 42 44 45

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 Alat Dan Bahan Membuat Komposit LAMPIRAN 2 Gambar Patahan Komposit

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG

Pada perkembangan zaman yang modern pada saat ini, perkembangan teknologi semakin berkembang pesat. Salah satu yang sedang dikembangkan adalah bahan material. Di kehidupan sehari-hari kita sudah mengenal bahan material logam dan non logam. Komponen material yang digunakan sangat berpengaruh terhadap pengembangan dan kemajuan teknologi saat ini. Dengan didukung dengan alat-alat yang modern manusia berusaha mengembangan material-material yang baru.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini saya akan mencoba membahas tentang komposit. Komposit yang akan saya gunakan adalah komposit dengan penguat serat fiber dengan susunan serat acak, dimana bahan komposit ini sering mengalami banyak perkembangan. Komposit merupakan material yang terbuat dari proses penggabungan dua atau lebih komponen. Tujuan membuat komposit adalah untuk mendapatkan bahan yang lebih baik dari bahan lain. Kita telah mengetahui komposit merupakan sifat gabungan yaitu antara bahan pengikat dan bahan pengisi. Dalam berberapa pengaplikasian bahan komposit lebih efektif sebagai bahan teknik. Keunggulan bahan komposit dibandingkan dengan bahan logam antara lain (Schwartz,1997)

1. Memiliki bobot yang lebih ringan.

2. Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih baik. 3. Tahan terhadap korosi.

2

Bahan komposit, selain memiliki kelebihan juga memiliki kelemahan. Kelemahan pada material berbahan komposit antara lain :

1. Banyak bahan komposit yang tidak aman terhadap zat-zat atau larutan tertentu.

2. Harga bahan komposit yang masih relatif mahal.

3. Proses pembentukan komposit memerlukan waktu relatif lama dan memerlukan biaya lebih.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Komposit merupakan material yang sangat dipengaruhi oleh sifat dan jenis dari bahan yang menjadi penyusun. Agar mendapat sifat dan karakteristik yang baik dari komposit, maka perlu memperhatikan faktor :

a) Bagaimana mengetahui pengaruh jumlah lapisan komposit agar bahan komposit tersebut memiliki kekuatan tarik maksimum. b) Bagaimana faktor kerusakan pada bahan komposit terhadap

3

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Mengetahui pengaruh jumlah lapisan serat terhadap kekuatan tarik dan regangan pada bahan komposit.

2. Mengetahui kerusakan yang terjadi pada komposit serat 2 lapis sampai 5 lapis.

1.4 BATASAN MASALAH

Komposit serat adalah suatu material yang sangat dipengaruhi sifat dan jenis bahan dari bahan penyusun yang dipakai. Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Pengujian yang dilakukan pada komposit merupakan uji tarik. 2. Yang dipakai sebagai bahan pengikat serat adalah epoxy.

3. Pengeras yang digunakan adalah katalis epoxy hardener (polyaminoamide).

4. Pada penelitian ini serat yang digunakan adalah serat glass. 5. Lapisan komposit terdiri dari dua lapis sampai lima lapis.

4

1.5 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat penelitian tentang komposit ini adalah :

a) Bagi penulis, dapat pengetahuan tentang material, terutama komposit. b) Hasil penelitian ini dapat dijadikan referensi bagi pembuat dan

penelitiaan pembuatan kincir angin tentang bahan yang dapat digunakan sebagai blade kincir angin.

c) Hasil penelitian ini dapat dipergunakan untuk menambah ilmu pengetahuan yang bisa ditempatkan di perpustakaan.

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1Komposit

Bahan material yang dicampur bisanya memiliki sifat yang lebih baik dari sifat asal pembentuknya. Tetapi pada bahan komposit yang menggabungkan 2 material atau lebih memiliki fase yang berbeda. Sifat asli dari bahan pembentuk masih terlihat nyata. Fase pertama adalah matrik yang memiliki fungsi sebagai pengikat, sedangkan fase kedua disebut reinforcement yang memiliki fungsi sebagai bahan yang memiliki fungsi untuk memperkuat bahan komposit.

Matrik pada bahan komposit berbentuk :  Logam

 Keramik  Polimer

Reinforcement pada bahan komposit berbentuk :

 Fiber (serat)  Partikel  Flake

Pengelompokan komposit dapat dilihat dari bahan penguat pada matrik atau yang menjadi matrik pengikatnya. Sifat-sifat yang dapat dilihat dalam bahan komposit antara lain :

1. Tahan terhadap korosi

Bahan ini mempunyai sifat tahan terhadap korosi yang tidak dimiliki oleh bahan yang terbuat dari logam. Sifat ini sangat diperlukan sebagai bahan pembuat blade, karena blade bersinggungan langsung dengan udara bahkan dengan air laut.

2. Sifat fatik

Bahan dari komposit memiliki sifat fatik yang lebih baik dari logam.

3. Sifat yang lain, bahan yang terbuat dari komposit memiliki umur pakai yang lama atau bisa dikatakan awet dalam penggunaan. Tidak hanya itu bahan yang terbuat dari komposit ini juga memiliki permukaan yang lebih halus.

6

Selain mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan,bahan komposit ini juga memiliki sifat-sifat yang merugikan antara lain :

1. Pada umumnya bahan komposit tidak tahan terhadap zat kimia atau larutan-larutan tertentu.

2. Saat ini harga dari bahan komposit masih relatif mahal.

2.2Bahan penyusun komposit

Bahan komposit serat merupakan bahan komposit yang umum dikenal di masyarakat. Bahan komposit serat dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis tergantung jenis serat nya. Hal ini disebabkan karena serat adalah unsur penting dalam bahan komposit. Klasifikasi bahan komposit dapat dilihat pada gambar 2.1, secara garis besar bahan komposit serat dibagi menjadi dua yaitu serat kontinu dan serat tidak kontinu

Gambar 2.1 Diagram klasifikasi serat

Ukuran penguat berpengaruh terhadap kemampuan bahan komposit dapat menahan gaya dari luar. Jika semakin panjang ukuran serat yang dipakai, maka efisiensi menahan gaya dalam serat juga semakin bagus. Penggunaan serat yang panjang juga dapat mengurangi terjadinya retak sepanjang batas antara serat dan matrik. Komposit dengan bahan serat kontinu lebih kuat dibandingkan dengan komposit dengan bahan serat tidak kontinu.

7

Selain bahan serat, komposit tidak dapat dipisahkan dari matrik. Fungsi utama dari matrik adalah mengikat semua serat yang sudah tersusun, karena jika hanya serat saja yang tersusun tanpa adanya matrik maka serat tersebut tidak dapat menahan gaya.

Matrik pada umumnya terbuat dari bahan yang liat dan lunak, polimer plastik merupakan bahan yang sering digunakan. Polimer merupakan bahan matrik yang tidak dapat menahan panas yang terlalu tinggi. Bahan yang sudah lama dipakai sebagai bahan matrik adalah polyester, vinilester, dan epoxy. Bahan komposit merupakan penggabungan antara keunggulan kekuatan serat dan masa jenis matrik yang rendah, sehingga menghasilkan bahan yang ringan dan kaku.

2.2.1 Resin Epoxy

Resin merupakan bahan yang sering dan biasa digunakan sebagai matrik pengikat dalam pembuatan suatu komposit, karena harga resin ini relatif lebih murah. Dalam melakukan pengerjaan dengan menggunakan resin ini cukup mudah, karena tidak mengalami perubahan yang signifikan saat melakukan proses pengeringan. Proses pengeringan dapat dilakukan pada suhu kamar atau bisa dengan melakukan dengan sinar ultra violet. Selain sebagai matrik pengikat serat yang bagus juga memiliki karakteristik sebagai berikut :

a) Tahan terhadap panas

Resin ini memiliki berbagai variasi tergantung pada pengaplikasiannya. Bahan resin dapat mengalami sifat gel (gel time) pada suhu 25oC, dan dapat bereaksi pada suhu 800_{C. Bentuk bahan bisa dipertahankan hingga suhu}

700_C.

b) Ketahanan terhadap bahan kimia

Bahan resin ini mempunyai sifat tahan terhadap pengaruh korosi bahan-bahan kimia. Jika dibandingkan dengan bahan-bahan yang terbuat dari logam seperti besi cair dan baja, epoxy memiliki keunggulan terhadap korosi air laut, hydrochloric acid.

c) Kemampuan bahan komposit terhadap beban kejut dan tidak mudah terkorosi.

8

Resin epoxy bisa mengalami proses pengeringan dengan bantuan peroksida organik (katalis) pada suhu kamar.

2.2.2 Fiber (serat)

Serat memiliki beberapa bentuk penampang berbentuk bulat, segitiga, atau heksagonal. Ada beberapa bahan fiber yang digunakan :

a) Serat Glass

Serat glass biasa digunakan sebagai fiber pada matrik polimer. Istilah

fiber glass ini dimaksudkan sebagai glass-fiber-reinforced plastik

(GRFP). b) Karbon

Karbon bisa menjadi fiber dengan modulus elastis yang tinggi. Selain itu karbon juga memiliki kerapatan dan koefisien dilatasi rendah. Fiber-C (C-fiber) adalah kombinasi antara grafit dan karbon amorphous.

c) Boron

Boron memiliki elastisitas yang tinggi, tetapi bahan boron ini mahal sehingga penggunaan boron dibatasi.

d) Kevlar 49

Bahan Kevlar 49 ini digunakan sebagai fiber untuk polimer. Memiliki kerapatan rendah dan member kekuatan spesifik paling besar untuk semua fiber.

e) Keramik

Karbide silicone (SiC) dan oksida alumunium (Al2O3) merupakan salah

satu fiber yang sering dijumpai pada keramik. Kedua bahan tersebut memiliki modulus elastisitas yang tinggi dan dapat digunakan menguatkan logam dengan kerapatan dan modulus elastis yang rendah seperti alumunium dan magnesium.

9 2.3 Phase pertama (matrik)

Matrik merupakan salah satu bahan utama penyusun komposit yang memiliki fungsi sebagai bahan pengikat, tidak hanya itu matrik juga memiliki fungsi sebagai pelindung serat dari kerusakan eksternal. Selain berfungsi sebagai bahan pengikat dan bahan pelindung serat, matrik juga memiliki fungsi sebagai penerus gaya dari serat menuju serat yang lain, dengan cara jika dalam perbedaan aksial terdapat serat yang putus, maka beban yang melewati serat yang putus akan diteruskan oleh matrik menuju serat berikutnya.

Dalam proses ini tidak ada reaksi kimia yang signifikan, reaksi yang terjadi antara kedua bahan tidak akan menimbulkan efek negatif terhadap sifat komposit yang dibuat. Matrik bahan komposit yang digunakan bisa berupa logam, keramik, dan polimer. Logam yang biasa digunakan sebagai bahan pengikat adalah Nikel dan Cobalt. Matrik bahan keramik yang biasa dipakai adalah Alumina (Al2O3), Karbida Boron (B4C),

Nitride Boron (BN), Karbida Silikon (SiC). Polimer yang biasa digunakan adalah matrik berupa plastik thermosetting yang tidak dapat didaur ulang, seperti polyester atau

epoxy dan polimer thermoplastic.

2.4 Phase kedua (reinforcing agent)

Phase kedua ini sangat penting yaitu reinforc agent, pada phase kedua ini dapat berupa: fiber, partikel, dan flake.

2.5 Macam serat

Dalam dunia industri banyak mengenal berbagai macam serat yang dapat dipergunakan sebagai bahan penguat dalam pembuatan komposit. Berikut ini adalah bahan serat yang sering dipakai :

 Serat glass

Serat glass adalah bahan yang sangat banyak dipakai dalam pembuatan komposit polimer. Serat glass memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

 Harga murah

 Tidak mudah terbakar  Isolator listrik yang bagus

10

 Memiliki sifat antikorosi yang baik  Memiliki kekuatan tarik yang tinggi  Memiliki regangan yang rendah

Serat glass mempunyai beberapa jenis antara lain :  Serat glass A

Serat glass ini memiliki kandungan alkali yang tinggi. Material ini tidak banyak dipakai dalam proses produksi sebagai reinforcement agent. Komposisi yang terkandung didalam serat glass A yaitu :

-

SiO2

-

CaO

-

Na2O

-

Al2O3+Fe2O3

 Serat glass E

Serat glass E memiliki komposisi berupa kalsium, alumunium hidroksida, borosilikat, pasir silika, serta memiliki kandungan alkali yang rendah. Selain itu serat E glass juga sering digunakan karena harga serat E glass cukup murah. Serat E glass merupakan isolator yang baik, akan tetapi material dengan menggunakan E glass merupakan material yang cukup getas. Serat glas ini juga mempunyai kekuatan tarik sekitar 3,44 GPa dan mempunyai modulus elastisitas 72,3 GPa.

 Serat glass D

Serat glass D ini mempunyai karakteristik dielektrik yang baik, maka serat glass D ini sering dipakai dalam produksi pembuatan peralatan elektronik.

 Serat glass R dan serat glass S

Kedua serat ini memiliki komposisi bahan kimia yang berbeda, akan tetapi kedua serat ini dapat digunakan sebagai bahan penguat dan memiliki kemampuan tinggi, serta serat ini dapat diaplikasikan sebagai reinforcement agent dalam proses pembuatan pesawat terbang. Kekuatan tarik serat tersebut mencapai 4,48 GPa dengan

11

modulus elastisitas 85,4 GPa, karena itu serat jenis ini memiliki harga yang lebih mahal.

Serat gelas adalah bahan yang yang paling banyak digunakan pada komposit polimer, karena serat glass ini memiliki harga yang relatif murah. Serat glass juga memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

a. Mempunyai kekuatan spesifik yang relatif tinggi. b. Tahan terhadap suhu panas dan korosi.

c. Proses pembuatan relatif mudah.

 Karbon

Karbon bisa menjadi fiber dengan modulus elastis yang tinggi. Selain itu karbon juga memiliki kerapatan dan koefisien dilatasi rendah. Fiber-C (C-fiber) adalah kombinasi antara grafit dan karbon amorphous.

 Boron

Boron memiliki elastisitas yang tinggi, tetapi bahan boron ini mahal sehingga pemakaiannya dibatasi.

 Kevlar 49

Bahan Kevlar ini digunakan sebagai fiber untuk bahan polimer. Bahan ini memiliki kerapatan yang rendah dan memiliki kekuatan spesifik atau strengh to

weight yang besar untuk semua jenis fiber yang ada.

 Keramik

Karbide silikon (SiC) dan oksida alumunium (Al2O3) merupakan salah

satu fiber yang sering dijumpai pada keramik. Kedua bahan tersebut memiliki modulus elastisitas yang tinggi dan dapat digunakan menguatkan logam dengan kerapatan dan modulus elastis yang rendah seperti alumunium dan magnesium.

12

 Logam

Filament baja (kontinu atau tak kontinu) bahan ini sering digunakan sebagai fiber dalam plastik.

2.6 Partikel

ukuran partikel yang ada bervariasi, dari yang berskala mikroskopik hingga skala makroskopik. Partikel ini sering digunakan sebagai fase reinforc pada logam dan keramik. Mekanisme penguatan oleh partikel tersebut dipengaruhi oleh ukuran partikel itu sendiri. Pada skala mikroskopik, dihgunakan partikel yang berupa serbuk halus (ukuran kurang dari µm) yang dapat terdistribusi dalam matrik dengan konsentrasi 15%. Dengan adanya serbuk matrik dapat menjadi keras dan menghambat gerakan dislokasi yang dapat timbul. Dalam hal ini besar beban luar sebagian ada pada matrik.

2.7 Flake

Flake pada umum nya berupa partikel dua dimensi, seperti contoh mika mineral (silica K dan Al) dan tale [Mg3Si4O10(OH)2], yang bisa digunakan sebagai fase reinforc

pada plastik. Bahan jenis ini relatif murah dan memiliki ukuran yang bervariasi dengan panjang 0,001-1,0 mm dan lebar 0,001-0,005 mm.

2.8Bahan tambahan

Bahan tambahan yang mempunyai fungsi untuk mempersingkat reaksi waktu pengeringan pada temperature ruangan yaitu katalis. Katalis yang terlalu banyak akan menimbulkan panas pada proses pengeringan. Hal ini dapat merusak bahan yang dibuat. Katalis yang dipergunakan sebagai proses pada pembuatan FRP berasal dari bahan organic peroxide seperti methyl ethyl ketone peroxide dan Acetly acetone peroxide.

2.9 Komposit matrik polimer

Komposit jenis ini menggunakan polimer sebagai matrik dan reinforc agent bisa berupa fiber, flake, dan partikel. Dalam masyarakat luas mengenal tiga kategori komposit sintetik, yaitu :

1. Plastic Moulding Compound

13

3. Fiber reinforced polymer (FRP)

FRP merupakan komposit dengan matrik yang berupa plastik thermosetting dan plastik thermoplastik, dapat menggunakan penguat berupa serat gelas, serat karbon. Komposit jenis ini mempunyai kandungan fiber yang cukup besar serta memiliki tegangan dan modulus yang cukup tinggi. Keuntungan dari fiber reinforced plastic diantaranya :

1. Memiliki tegangan fatik yang baik 2. Ketahanan korosi yang baik 3.Mempunyai stabilistas yang baik

Penggabungan suatu bahan untuk membentuk komposit terdiri atas dua fase, fase yang pertama berupa matrik yang berupa :

1.Logam 2.Keramik 3.Polimer

2.10 Faktor yang mempengaruhi FRP

FRP merupakan salah satu bahan komposit yang diperkuat oleh serat, dimana bahan serat ini diikat dengan bahan tambahan yang disebut matrik. Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi sifat bahan komposit antara lain orientasi, panjang, komposisi serat, dan sifat mekanik dari matrik serat dan ikatan dalam campuran antara serat dan matrik.

2.10.1 Faktor matrik

Matrik pada proses pembuatan komposit tergantung karakteristik dan sifat yag diinginkan. Ada beberapa fungsi matrik antara lain :

a) Sebagai pengikat fase pada serat

Pada proses pembuatan komposit yang diperkuat dengan menggunakan serat dan di ikat oleh matrik, maka matrik harus mempunyai serat adesi yang baik terhadap serat, agar menghasilkan struktur komposityang baik, karena hal ini berhubungan dengan beban. Apabila matrik memiliki sifat adhesi yang kurang bagus maka perpindahan beban tidak berjalan dengan baik akan terjadi kerusakan, kerusakan ini berupa lepasnya ikatan

14

matrik serat. Dalam hal ini kualitas matrik ditentukan oleh beberapa faktor antara lain, kemampuan untuk membasahi serat, banyak nya rongga yang ada pada bahan, dan penekanan.

b) Perlindungan permukaan serat dari gesekan antar serat.

c) Sebagai transfer beban, antara lain mendistribusikan beban ke serat, sebagai bahan yang mempunyai modulus kekuatan yang cukup tinggi.

2.10.2 Fase Ikatan (Bonding Fase)

Komposit fiber memiliki kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi dibandingan dengan unsur yang berdiri sendiri, karena serat dan matrik menjadi satu sehingga terjadi pendistribusian tegangan. Kemampuan ini dipengarui oleh efektifitas bonding antara kedua unsur tersebut. Ikatan ini terjadi secara langsung, pada, umumnya serat yang baik dapat menyerap matrik.

2.10.3 Orientasi serat

Orientasi serat dapat menentukan suatu bahan komposit, secara umum penyusun serat pada komposit dapat dibedakan sebagai berikut :

a. Undirectional :

Serat disusun secara paralel satu sama lain. Kekuatan tarik yang paling tinggi terdapat pada bahan yang sejajar dengan arah serat, sedangkan kekuatan yang paling rendah pada bahan yang tegak lurus.

b. Pseudoisotropic :

Serat disusun secara acak, pada susunan serat ini kekuatan yang terjadi pada satu titik pengujian mempunyai nilai yang sama

c. Bidirectional :

Serat disusun secara tegak lurus satu dengan yang lain. Pada susunan serat ini kekuatan tarik yang paling tinggi terdapat pada arah 00 dan 900, sedangkan kekuatan paling rendah pada serat dengan arah 450.

15

Gambar 2.2 Orientasi serat

Sifat mekanik dari pemasangan serat satu arah ini adalah yang paling proporsional, karena pemasangan serat satu arah ini dapat memberikan kontribusi pemakaian serat yang paling banyak. Hal ini disebabkan karena pemasangan serat acak kontribusi serat yang dipasang akan semakin sedikit (fraksi volume sedikit), hal ini mengakibatkan kekuatan pada kompositakan menurun, seperti pada gambar 2.3

Gambar 2.3 Diagram hubungan antara kekuatan,fraksi volume dan susunan serat

Jumlah serat pada bahan komposit serat sering dinyatakan dalam fraksi volume serat (Vf), yaitu perbandingan volume serat terhadap volume bahan (Vc). Semakin besar kandungan volume serat pada komposit akan mengakibatkan meningkatnya kekuatan dari komposit tersebut.

16 2.10.4 Jenis serat

Berdasarkan ukuran dan panjang serat, jenis serat ada dua yaitu serat kontinu (continou) dan serat tidak kontinu (discontinu). Secara teori serat yang panjang akan lebih efektif dalam mentransmisikan beban dibandingkan dengan serat yang pendek. Tetapi hal ini sulit untuk diwujudkan dalam penerapannya, karena selain serat ketebalan resin juga berpengaruh.

2.11 Pencampuran komposit

Dalam memilih suatu bahan kopmposit, kombinasi yang tepat dari sifat masing-masing bahan penyusunnya. Pencampuran bahan yang optimum akan menghasilkan suatu komposit dengan kualitas yang baik. Sifat komposit ditentukan oleh phase matrik dan phase reinforce sebagai bahan penyusun. Rongga udara (void) terjadi karena, tidak merekatnya phase reinforce pada phase matrik. Hal ini akan menyebabkan rusak atau retak (crack) pada bahan komposit. Adanya rongga antara phase reinforce dan phase matrik harus dihindari. Seperti pada gambar 2.4

Gambar 2.4 Interphase dan Interfase dalam komposit

Bahan komposit dibuat untuk memperbaiki sifat-sifat dari bahan penyusunnya. Komposit meningkatkan kekuatan tarik matrik dan mengurangi regangan matrik. Komposit juga menurunkan kekuatan tarik serat dan meningkatkan regangan serat. Serat yang memiliki sifat getas tetapi memiliki kekuatan tarik tinggi dipadukan dengan

17

matrik yang memiliki kekuatan tarik yang rendah dan kekuatan regangan yang besar, akan menjadi suatu bahan yang memiliki sifat yang lebih baik. Perbaikan sifat inilah yang membuat bahan dari komposit banyak digunakan sebagai bahan yang digunakan dalam bidang teknik dan industri.

Beberapa perhitungan bahan komposit antara lain : a) Massa komposit (mc)

mc = mm+mr……… (2.1)

dengan : mm = massa matrik

mr = massa renforce

b) Volume komposit (Vc)

Vc = Vm+Vr+Vv………. (2.2)

Dengan : Vm = volume matrik

Vr = volume reinforce

Vv = volume voids (rongga,cacat)

c) Kerapatan komposit (ρc)

ρc= ρc = (fmx ρm)+(frx ρr) ………... (2.3) dengan : ρm = kerapatan matrik

ρr = kerapatan reinforce fm = fraksi volume matrik

18 2.11.1 Fraksi Volume Minimum Reinforcing

Gambar 2.5 (a) Model komposit berpenguat serat, (b) Kurva tegangan Vs regangan

Modulus elastis komposit kearah longitudinal Ec

Ec = fmEm + frEr………. (2.4)

Dengan : Em = modulus elastis matrik

Er = modulus elastis reinforced

Jika suatu bahan komposit mendapat beban tarik maka, dalamkondisi ini phase reinforcing dan matriknya mempunyai perpanjangan yang sama sehingga dapat ditulis :

Ɛr = Ɛm = Ɛc……… (2.5)

Kekuatan tarik bahan komposit (σu)c

(σu)c = Vr(σu)r+(1-Vr)σm………... (2.6) dengan σm = tegangan tarik matrik saat reinforcing putus karena tarikan.

19 Pada saat tegangan σm dan matrik yang digunakan getas (ɛc = ɛm) maka berlaku :

σm = �u �

�r x Em = ArEm………... (2.7)

dengan Ar = perpanjangan saat reinforcing putus.

Maka untuk bahan komposit berlaku :

Ec = VrEr + (1-Vr) ��

u

�ԑm ……… (2.8)

dengan ��u

�ԑm = tangent dari kurfa tarik.

Apabila pembebanan berada dalam daerah elastis bahan sama dengan modulus elastis dari matriknya, maka daerah pembebanan yang elastic maka berlaku :

Ec = VrEr + VmEm………. (2.9)

Agar suatu bahan komposit memiliki sifat mekanis yang baik, fraksi volume Vr

lebih besar dari harga kritis. Tetapi pada kenyataanya, apabila fraksi volume relatif kecil tidak akan efektif. Ini disebabkan karena tegangan yang terjadi akan ditahan oleh bahan matrik tersebut. Dalam kondisi ini (σu)c sama dengan tegangan tarik matriknya (σu)m.

maka akan dipakai rumus :

(σu)c = (1-Vt)(σu)m……….. (2.10)

Fraksi volume minimum rainforcing adalah

(Vr)min = �

u m−�u

20

Gambar 2.6 fraksi volume serat

2.11.2 Susunan serat

Berdasarkan susunan seratnya dapat dibedakan menjadi dua jenis serat yaitu serat kontinu dan serat tidak kontinu. Berdasarkan teori serat yang panjang akan lebih efektif dalam menyalurkan beban jika dibandingkan dengan serat yang pendek. Tetapi teori tersebut sulit untuk diwujudkan dalam praktek pembuatannya. Hal ini disebabkan karena pada serat yang panjang akan terjadi ketimpangan pada saat menerima beban antar serat, dimana sebagian serat akan mengalami tegangan dan serat yang lain bebas dari tegangan. Jika komposit tersebut dibebani hingga mendekati kekuatan patahnya, sebagian serat akan patah sebelum serat yang lain menjadi patah. Komposit dengan bahan serat pendek dapat menghasilkan kekuatan yang lebih besar dibandingkan dengan serat yang panjang, yaitu dengan cara memasang orientasi serat pada arah optimum yang dapat ditahan oleh serat.

Jenis komposit serat antara lain : a) Serat kontinu

 Serat satu arah  Serat dua arah b) Serat tidak kontinu

 Serat arah acak  Serat arah teratur

21

c) Serat multilapis  Laminat  Hybrid

2.12 Mekanika komposit

Sifat mekanik bahan komposit berbeda dengan bahan yang lainnya. Tidak seperti bahan teknik yang lain yang memiliki sifat homogen dan isontropik, bahan komposit memiliki sifat heterogen dan anisontropik. Sifat heterogen bahan komposit terjadi karena bahan komposit tersusun dari dua atau lebih bahan yang memiliki sifat mekanik yang berbeda, sehingga analisis mekanik pada komposit berbeda dengan bahan konvensional yang lain. Sifat mekanikpada bahan komposit merupakan fungsi dari :

a. Sifat mekanik komponen penyusunnya b. Geometri susunan masing-masingkomponen c. Interface antara komponen

Mekanika komposit dapat dianalisis dari dua sudut pandang, yaitu dengan analisis mikromekanik dengan memperlihatkan sifat-sifat mekanik bahan penyusunnya. Analisis makromekanik memperlihatkan sifat-sifat bahan komposit secara umum tanpa memperlihatkan sifat ataupun hubungan antara komponen penyusunnya.

2.12.1 Kondisi isostrain

Kondisi isostrain merupakan komposit dengan kondisi regangan yang sama. Dalam hal ini tegangan pada material mengakibatkan regangan yang sama pada semua lapisan komposit. Kita asumsikan bahwa ikatan antar lapisan tetap utuh selama dikenai tegangan. Pada contoh komposit ini disebut dengan kondisi regangan yang sama.

Kita mendapatkan penjumlahan rata-rata modulus elastisitas dari komposit dengan hubungan antara modulus elastis dari serat, matrik, dan presentase dari volume masing-masing seperti pada gambar 2.7

22

Gambar 2.7 Komposit dengan kondisi regangan sama

2.12.2 Isostres

Maksud dari isostres condision adalah komposit dengan kondisi tegangan yang sama. Misalnya struktur komposit berlapis yang ideal dan terdiri dari lapisan serat dan matrik dengan masing-masing susunan lapisan tegak lurus terhadap tegangan yang ditarik. Dalam kasus ini tegangan pada struktur komposit menghasilkan kondisi tegangan yang sama, seperti pada gambar 2.8

23 2.13 Modus kegagalan lamina

Pada umumnya ada tiga macam pembebanan yang menyebabkan suatu bahan komposit menjadi rusak, antara lain pembebanan tarik, tekan dalam arah longitudinal maupun transversal dan geser.

2.13.1 Modus kegagalan akibat beban tarik longitudinal

Pada bahan komposit lamina yang diberi beban searah dengan serat. Kegagalan berawal dari serat-serat yang patah pada penampang yang paling lemah. Apabila beban yang diberikan semakin besar, maka semakin banyak serat yang akan patah. Kebanyakan komposit serat tidak sekaligus patah pada waktu yang bersamaan. Variasi kerusakan serat yang patah relatif kecil kurang dari 50% beban maksimum.

Apabila serat yang patah semakin banyak, ada tiga kemungkinan :

a. Bila matrik mampu menahan gaya geser dan meneruskan serat disekitarnya, maka serat yang patah akan semakin banyak sehingga akan menimbulkan retak. Bahan komposit akan patah getas seperti gambar 2.9 (a)

b. Apabila matrik tidak mampu menahan konsentrasi tegangan geser yang timbul diujung serat dapat terlepas dari matrik dan komposit rusak searah dengan serat seperti pada gambar 2.9 (b)

c. Kombinasi darikedua tipe patahan pada kasus ini adalah patah serat yang terjadi di sebarang tempat bersamaan dengan rusaknya matrik. Modus kerusakan berbentuk seperti sikat, seperti pada gambar 2.9 (c)

24

Gambar 2.9 Modus kerusakan pada bahan komposit akibat beban tarik longitudinal

2.13.2 Modus kegagalan akibat beban tarik transversal

Bahan yang memiliki susunan serat tegak lurus dengan arah pembebanan, menyebabkan konsentrasi tegangan pada interface antara serat dan matrik itu sendiri. Karena bahan komposit yang mendapat beban transversal akan gagal pada intervase antar serat dan matrik, meskipun terjadi juga kegagalan tarnsversal pada serat bila arah serat acak dan lemah dalam arah transversal.

Dengan demikian modus kegagalan akibat beban tarik transversal terjadi karena:  Kegagalan matrik

 Debonding pada interface antara serat dan matrik

25 2.14 Tinjauan Pustaka

Aris Suprianto (2005), peneliti membahas tentang ketebalan komposit serat terhadap kekutan tarik, cetakan yang dipergunakan 26 x 15 x 2,5. Benda uji yang dibuat dengan komposisi serat dengan komposisi berat serat 1%, 2%, 3%, 4%, 5% dari berat matrik. Benda uji komposit fraksi berat 2% dibuat dengan tebal 3mm, 5mm, 7mm, 9mm. benda uji dibuat dengan ukuran panjang 180mm dengan diameter 3mnm. Komposit diuji dengan standar ASTM. Dari hasil pengujian dan analisis dari pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa, fraksi berat serat menaikan kekuatan tarik bahan komposit. Ketebalan komposit mempengaruhi turunnya kekuatan tarik komposit. Kekuatan tarik tertinggi ada pada komposit dengan ketebalan 3mm, sekitar 7,5kg/mm2. Kerusakan yang terjadi pada komposit tergolong patah getas.

Franswell Saragih (2005), penelitian ini membahas tentang pengaruh fraksi beratserat terhadap komposit yang berpengaruh terhadap kekuatan tarik setelah dilakukan pengujian tarik. Cetakan utama terbuatdari kaca dengan ukuran 26 x 15 x 0,5cm. Pembuatan benda uji serat dengan panjang 12cm dan diameter 3mm, kemudian dilakukan uji tarik sebanyak dua kali. Membuat benda uji komposit dengan fraksi berat 1%, 2%, 3%, 4%, 5%. Bahan komposit kemudian dipotong dan diuji tarik dengan mengacu pada standar pengujian ASTM D 3039-76. Pengujian dilakukan sebanyak 4 kali pada setiap fraksi masa serat. Setelah proses pengujian dilakukan didapatkan nilai uji tarik kemudian didapatkan nilai kekuatan tarik pada komposit. Berdasarkan hasil penelitian maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut: pertama, fraksi berat serat menaikan kekuatan tarik bahan komposit dibandingkan dengan kekuatan tarik matrik pengikat, kekuatan yang paling besar sekitar 6,9kg/mm2. Kedua, semakin besar presentase serat maka regangan akan semakin kecil. Ketiga, kerusakan yang terjadi pada komposit tergolong kerusakan getas.

Kesimpulan dari kedua tinjauan pustaka diatas adalah komposisi antara serat, resin, dan katalis sangat berpengaruh terhadap kekuatan tarik, selain itu jumlah lapisan serat yang digunakan juga mempengaruhi hasil uji tarik yang akan dilakukan. Perhitungan banyak nya resin, katalis, dan serat harus dihitung

26

dengan teliti, karena semua bahan saling melengkapi dan sangat mempengaruhi hasil akhir pada penelitian komposit.

27

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Penelitian

Skema yang dilakukan pada penelitian ini dapat dilihat dalam gambar 3.1

Gambar 3.1 Skema penelitian

Pembelian

Analisis Serat sintetis (serat eglass)

Hasil penelitian

Resin Epoxy

Kesimpulan Pembuatan Benda Uji : 1. Resin tanpa serat

2. Komposit dengan variasi lapisan serat ( 2 lapis, 3 lapis, 4 lapis, dan 5 lapis)

Pengujian : 1. Pengujian tarik

28 3.2 Persiapan Benda Uji

3.2.1 Alat

Dalam proses pembuatan komposit dengan serat glass dibutuhkan alat berikut : 1. Cetakan

Dalam proses ini cetakan yang digunakan adalah cetakan yang terbuat dari kaca dengan ukuran 20x30x0,5cm. seperti pada gambar 3.2

Gambar 3.2 gambar cetakan kaca

2. Alat pemotong

Alat potong untuk memotong serat sesuai dengan ukuran cetakan, seperti dalam gambar 3.3

29

3. Gelas ukur 1000cc

Gelas ukur digunakan untuk memudahkan mengukur jumlah resin yang digunakan dan memudahkan saat proses pencampuran. Seperti dalam gambar 3.4

Gambar 3.4 Gelas ukur 1000cc

4. Spatula kecil

Spatula ini dipergunakan untuk memudahkan saat meratakan campuran resin dan katalis pada serat. Seperti terlihat dalam gambar 3.5

30

Gambar 3.5 Spatula Kecil

3.2.2 BAHAN

Selain itu baha-bahan yang dipergunakan dalam pembuatan komposit dengan serat glass sebagai berikut :

1. Resin

Resin yang dipergunakan dalam pembuatan komposit ini adalah resin

epoxy bispenol-A. Ciri-ciri resin epoxy ini adalah resin ini memiliki

warna yang bening dan agak kental. Seperti dalam gambar 3.6

Gambar 3.6 Gambar resin epoxy

2. Serat

Pada penelitian pembuatan komposit ini serat yang dipakai adalah serat glass yang mudah di dapatkan di pasaran. Arah serat yang dipakai merupakan serat acak. Dapat dilihat pada gambar 3.7

31

Gambar 3.7 Gambar Serat Acak

3. Katalis

Katalis yang dipergunakan adalah katalis epoxy hardener general

purpose (polyaminoamide). Katalis ini memiliki fungsi untuk

mempercepat proses pengerasan dalam pembuatan komposit. Dapat dilihat pada gambar 3.8

32 4. Acetone

Acetone ini dapat dipergunakan untuk membersihkan sisa resin yang

menempel pada alat-alat yang digunakan dalam proses pembuatan komposit. Pemakaian acetone hanya dapat digunakan jika resin belum mengering, jika resin tersebut sudah mengering maka akan sulit untuk dibersihkan. Bahan acetone ini tidak dapat dipergunakan sebagai bahan pengencer dalam proses pembuatan, meskipun bahan acetone memiliki sifat untuk mengencerkan resin. Dapat dilihat pada gambar 3.9

Gambar 3.9 Acetone

5. Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang serat yang akan digunakan. Dapat dilihat pada gambar 3.10

33

Gambar 3.10 Timbangan digital

3.3 Perhitungan komposisi komposit

Komposisi dalam pembuatan komposit yang dibuat adalah 30% serat, 69,7% resin, dan 0,3% katalis. Perhitungan komposit ini berdasarkan perhitungan volume total pada cetakan. Ukuran cetakan yang dipergunakan adalah 20x30x0,5cm.

Berikut ini merupakan perhitungan yang dilakukan : a) Menghitung volume cetakan

Dengan asumsi yang dipakai volume cetakan = volume komposit, sehingga perhitungannya adalah :

Volume cetakan = volume komposit Vcet = Vkomp

Sehingga volume komposit : Vkomposit = 20x30x0,5cm

= 300 cm3 b) Menghitung volume serat

Volume serat (Vserat) = 30% x Vkomposit

= % x 300 cm3

34

c) Masa serat dapat dihitung dengan menggunakan perhitungan volume serat :

ρ = M

V , dengan masa jenis serat = 2,54 gr⁄cm3 Sehingga masa seratnya :

Mserat = ρserat x Vserat

= 2,54 gr⁄_cm3 x 90 cm3 Mserat = 228,6 gr

d) Untuk menghitung jumlah resin dapat dihitumng sebagai berikut: Volume resin = 69,7% x Vkomposit

= , % x 300 cm3 = 209,1 cm3

= 209,1 ml

e) Menghitung jumlah katalis yang dipakai : Volume katalis = 0,3% x Vkomposit

= , % x 300 cm3

= 0,9 cm3 = 0,9 ml

35 3.4 Pembuatan benda uji tarik

Pada proses ini dibutuhkan tiga spesimen benda uji untuk tiap lapisan. Ada empat macam lapisan serat acak yang dipergunakan. sehingga total spesimen yang dibutuhkan ada 12 spesimen. Orientasi serat yang dipergunakan sama, yaitu serat acak dengan jumlah resin dan katalis sama pada tiap jumlah lapisan. Hal ini bertujuan semua lapisan serat memiliki perbandingan resin dan katalis yang sama.

Berikut ini merupakan langkah pembuatan benda uji tarik :

a. Cetakan disiapkan dan dilapisi dengan minyak atau faselin terlebih dahulu agar resin tidak menempel pada cetakan.

b. Serat dipotong dengan ukuran 20 x 30 cm sebanyak 14 lembar. Karena dalam pembuatan benda uji terdiri dari dua sampai lima lapisan serat. c. Campuran resin dan katalis dituang dalam cetakan, dengan urutan resin,

kemudian serat, setelah serat dilapisi lagi dengan resin. Proses ini dilakukan dari pembuatan serat dua lapis sampai lima lapis.

d. Setelah resin diratakan pada dasar cetakan, serat pertama diletakkan di atas resin yang sudah merata pada dasar cetakan. Kemudian dituang kembali dengan resin dan diratakan menggunakan spatula kecil agar resin dapat meresap dalam serat yang telah disusun. Hal ini dilakukan sampai serat lapis kedua tertutup oleh resin. Hal yang sama juga dilakukan untuk 3 sampai 5 lapis, hanya saja pembagian resin yang berbeda sesuai lapisan serat yang digunakan.

e. Urutan dalam proses pembuatan dalam menuang resin dan meletakkan serat adalah resin, serat, resin, serat.

f. Proses berikutnya komposit ditunggu hingga benar-benar kering. g. Setelah kering komposit dapat dikeluarkan dari cetakan.

h. Setelah kering komposit dapat dipotong dan dibentuk sesuai ukuran yang sudah ditentukan.

36

Berikut ini merupakan gambar dari spesimen untuk uji tarik mengacu pada standar pengujian ASTM D 3039-76 seperti dalam gambar 3.11

Gambar 3.11 Dimensi benda uji tarik

37 BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian

Setelah semua data didapat, dilakukan pengolahan data dan perhitungan. Hasil yang didapat ditampilkan dalam bentuk grafik maupun tabel.

4.1.1 Hasil Pengujian Benda Uji Matrik

Dari hasil pengujian tarik matrik didapatkan sifat-sifat mekanik yaitu kekuatan tarik dan regangan. Sebelum pengujian dilakukan benda uji diukur tebal dan lebar terlebih dahulu. Langkah-langkah pengujian dan perhitungan sebagai berikut :

A = Luas penampang matrik = Lebar x Tebal

= 12,85 x 3,14

= 40,349 mm2 Kekuatan tarik = e n

� =

,

0, 9 = 4,583 kg/mm

2

a. Dari pertambahan panjang yang sudah diperoleh, regangan dapat dicari sebagai berikut :

∆L = pertambahan panjang = 1,51 mm L0 = panjang mula-mula = 70 mm

38

Dengan cara yang sama dilakukan perhitungan, dan hasil perhitungan dapat dilihat pada table 4.1 dan 4.2

Table 4.1 Dimensi Matrik

No Lebar (mm)

Tebal (mm)

A (mm2)

Lo (mm) 1 12,5 3,1 38,75 70 2 12,75 3,2 40,8 70 3 12,25 3,2 39,2 70 4 12,75 3 38,25 70 5 14 3,2 44,8 70

Table 4.2 Sifat Mekanik Matrik

No Lebar (mm)

Tebal (mm)

A (mm2₎

Beban (kg)

Kekuatan tarik (kg/mm2)

Kekuatan Tarik (MPa) ∆L (mm) Lo (mm) Ԑ (%) 1 12,5 3,1 38,75 156,5 4,04 39,58 1,09 70 1,56 2 12,75 3,2 40,8 192,5 4,72 46,24 1,5 70 2,14 3 12,25 3,2 39,2 210,8 5,38 52,70 1,6 70 2,29 4 12,75 3 38,25 119,7 3,13 30,67 1,5 70 2,14 5 14 3,2 44,8 245,1 5,47 53,62 1,85 70 2,64

39

Dari hasil pengujian tarik matrik didapatkan diagram kekuatan tarik dan regangan matrik, dapat dilihat pada gambar 4.1 dan 4.2

Gambar 4.1 Diagram Kekuatan Tarik Matrik

Gambar 4.2 Diagram Regangan Matrik

0 10 20 30 40 50 60

1 2 3 4 5

K ek u atan T ar ik (M p a) Spesimen 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00

1 2 3 4 5

Re gan gan ( % ) Spesimen

40 4.1.2 Hasil Pengujian Benda Uji Komposit

Pengujan tarik komposit dilakukan dengan menggunakan mesin uji tarik. Sifat mekanik serat fiber dapat dilihat pada table 4.3.

Tabel 4.3 Sifat-sifat Bahan Fiber

Fiber Diameter Tegangan Tarik Modulus Elastisitas (mm) (MPa) (Gpa)

Glass

E-Glass 0,01 3450 73 S-Glass 0,01 4480 86 Karbon 0,01 2750 240 Boron 0,14 3100 393 Kevlar 49 0,013 3450 130 Keramik

AL2O3 0,02 1900 380

SiC 0,13 3275 400 Logam

Baja 0,13 1000 206 Wolfram 0,013 4000 407

Pada pengujian tarik ini, data yang dihasilkan berupa grafik beban dan pertambahan panjang. Hasil dari analisis grafik pengujian tarik tersebut, diketahui beberapa sifat mekanis komposit seperti ditunjukan pada tabel 4.4

Tabel 4.4 Sifat Mekanik Komposit Serat 2 Lapis

No Lebar (mm)

Tebal (mm)

A (mm2)

Beban (kg)

Kekuatan tarik (kg/mm2)

Kekuatan Tarik (MPa) ∆L (mm) Lo (mm) Ԑ (%) 1 12,25 4,25 52,1 170 3,3 32,00 0,7 70 1,00 2 12,5 4 50,0 206,5 4,1 40,47 0,85 70 1,21 3 12,25 4,25 52,1 155,2 3,0 29,21 0,55 70 0,79 4 12,25 4 49,0 127,3 2,6 25,46 0,75 70 1,07

41

Gambar 4.3 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat 2 Lapis

Gambar 4.4 Diagram Regangan Matrik Komposit Serat 2 Lapis

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

1 2 3 4

K ek u atan T ar ik (M p a) Spesimen 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40

1 2 3 4

Re gan gan ( % ) Spesimen

42

Tabel 4.5 Sifat Mekanik Komposit Serat 3 Lapis

Gambar 4.5 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat 3 Lapis

0 10 20 30 40 50 60

1 2 3 4 5

K ek u atan T ar ik (M p a) Spesimen No Lebar

(mm)

Tebal (mm)

A (mm2)

Beban (kg)

Kekuatan tarik (kg/mm2)

Kekuatan Tarik (MPa) ∆L (mm) Lo (mm) Ԑ (%) 1 12,50 4,00 50,0 263,3 5,27 51,61 0,65 70 0,93 2 12,75 4,00 51,0 201,2 3,95 38,66 0,85 70 1,21 3 12,50 4,00 50,0 249,1 4,98 48,82 0,65 70 0,93 4 12,50 4,25 53,1 148,1 2,79 27,32 0,45 70 0,64 5 12,50 4,25 53,1 187 3,52 34,496 0,5 70 0,71

43

Gambar 4.6 Diagram Regangan Komposit Serat 3 Lapis

Tabel 4.6 Sifat Mekanik Komposit Serat 4 Lapis

No Lebar (mm)

Tebal (mm)

A (mm2)

Beban (kg)

Kekuatan tarik (kg/mm2)

Kekuatan Tarik (MPa) ∆L (mm) Lo (mm) Ԑ (%) 1 12,50 4,25 53,13 359,50 6,77 66,32 1,05 70,00 1,50 2 12,50 4,25 53,13 316,40 5,96 58,37 0,75 70,00 1,07 3 12,50 4,25 53,13 335,90 6,32 61,96 0,86 70,00 1,23 4 12,50 4,00 50,00 220 4,40 43,12 1,05 70,00 1,50 5 12,75 4,25 54,19 289,4 5,34 52,34 1,20 70,00 1,71

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40

1 2 3 4 5

Re gan gan ( % ) Spesimen

44

Gambar 4.7 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat 4 Lapis

Gambar 4.8 Diagram Regangan Komposit Serat 4 Lapis

0 10 20 30 40 50 60 70

1 2 3 4 5

K ek u atan T ar ik (M p a) Spesimen 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00

1 2 3 4 5

Re gan gan ( % ) Spesimen

45

Tabel 4.7 Sifat Mekanik Komposit Serat 5 Lapis

No Lebar (mm)

Tebal (mm)

A (mm2)

Beban (kg)

Kekuatan tarik (kg/mm2)

Kekuatan Tarik (MPa) ∆L (mm) Lo (mm) Ԑ (%) 1 12,75 4,25 54,2 311,3 5,7 56,30 1,05 70 1,50 2 12,25 4,25 52,1 263,6 5,1 49,62 0,8 70 1,14 3 12,75 4,00 51,0 301,2 5,9 57,88 1 70 1,43 4 12,75 4,25 54,2 229,8 4,2 41,56 0,55 70 0,79

Gambar 4.9 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat 5 Lapis

0 10 20 30 40 50 60 70

1 2 3 4

K ek u atan T ar ik (M P a) Spesimen

46 Gambar 4.10 Diagram Regangan Komposit Serat 5 Lapis

Dari hasil pengujian yang telah dilakukan dengan ketebalan spesimen yang berbeda, didapatkan hasil kekuatan tarik yang paling tinggi ada pada komposit dengan serat 4 lapis yaitu sebesar 56,42 MPa. Dari masing-masing lapisan serat komposit diambil nilai rata-rata dari kekuatan tarik dan regangan. Nilai rata-rata yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 4.8.

Tabel 4.8 Rerata Kekuatan Tarik dan Regangan

No Lapisan Serat

Kekuatan Tarik Rata-rata (Mpa)

Regangan Rata-rata (%)

1 Matrik 44,56 2,15

2 2 31,79 1,02

3 3 40,18 0,89

4 4 56,42 1,4

5 5 51,34 1,21

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60

1 2 3 4

Re gan gan ( % ) Spesimen

47

Gambar 4.11 Diagram Rerata Kekuatan Tarik Komposit

Gambar 4.12 Diagram Rerata Regangan Komposit

0 10 20 30 40 50 60 K ek u atan T ar ik Rat a -r ata (M P a) Spesimen

2 lapis 3 lapis 4 lapis Matrik 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 Re gan gan Rat a -r ata ( % ) Spesimen

2 lapis 3 lapis 4 lapis 5 lapis Matrik

48 4.2 Pembahasan

Untuk pembuatan komposit perbandingan yang dipakai yaitu 20% serat, 69,7% matrik, dan 0,3% katalis. Pada pembuatan komposit ini pembagian resin pada tiap lapisan berbeda. Jumlah resin yang dipakai untuk serat 2 sampai 5 lapis sama yaitu 209,1 ml. Jadi jumlah pembagian resin untuk melapisi serat berbeda, tergantung jumlah lapisan serat yang disusun. Untuk serat 2 lapis jumlah resin yang dipakai untuk tiap lapisan berbeda dengan serat 3 lapis, jika untuk serat 2 lapis jumlah resin dibagi menjadi 3 bagian, yaitu cetakan diberi oleh resin kemudian diberiserat, kemudian ditutup dengan resin, setelah itu dilapis lagi dengan serat lapis kedua, dan ditutup dengan resin kembali. Jadi untuk serat 2 lapis resin yang dibutuhan untuk setiap pelapisan yaitu 69,7 ml. Untuk serat 3 lapis resin dibagi menjadi 4 bagian, serat 4 lapis resin dibagi menjadi 5 bagian, dan untuk serat 5 lapis resin dibagi menjadi 6 bagian, sehngga jumlah resin untuk 2 sampai 5 lapis tetap yaitu 209,1 ml.

Pengujian matrik yang telah dilakukan menunjukan bahwa, matrik yang telah diuji memiliki kekuatan tarik rata-rata yaitu 44,56 MPa. Sedangkan regangan pada matrik yaitu 2,15 %. Kekuatan ini lebih rendah dibandingkan dengan matrik yang sudah ditambah serat, ini dikarenakan pada matrik beban yang diterima langsung disalurkan kepada matrik itu sendiri, sedangkan matrik yang ditambah serat beban yang diterima akan diteruskan dari resin ke serat yang sudah dilapisi resin. Penambahan serat berpengaruh, karena penambahan serat akan mengakibatkan regangan berkurang dan akan meningkatkan kekuatan tarik. Kerusakan yang terjadi pada pengujian matrik adalah patah getas karena tegak lurus dengan arah pembebanan. Dari hasil pengujian tarik yang telah dilakukan, lapisan serat 2 lapis, 3 lapis, 4 lapis, dan 5 lapis memiliki kekuatan tarik dan regangan yang berbeda. Kekuatan tarik komposit rata-rata setiap lapisan, untuk serat 2 lapis 31,79 MPa, serat 3 lapis 40,18 MPa, serat 4 lapis 56,42 MPa, dan untuk 5 lapis 51,34 MPa. Untuk kekuatan tarik paling rendah ada pada komposit serat 2 lapis, untuk lapisan serat 3 dan 4 lapis meningkat. Komposit serat 2 lapis memiliki kekuatan tarik yang paling rendah, ini dikarenakan ketebalan lapisan resin yang kurang rata pada setiap sisinya. Untuk serat 5 lapis kekuatan tarik yang dihasilkan menurun. Hal ini dapat disebabkan beberapa faktor antara lain, lebih banyaknya gelembung udara yang terperangkap di dalam serat. Tidak

49

hanya lapisan serat 5 lapis, tetapi serat 2 lapis sampai 5 lapis juga ada gelembung udara yang tejebak didalam. Gelembung udara dapat terjadi karena terjadi saat melakukan penyusunan serat, dari serat 2 lapis sampai 5 lapis dan penutupan dengan resin. Semakin banyak lapisan yang disusun semakin banyak kemungkinan udara yang terperangkap dalam komposit. Selain adanya gelembung udara, bisa juga karena resin yang dituang pada tiap lapisan tidak merata. Jadi pada tiap lapisan ada yang terlapisi dengan resin seluruhnya dan ada yang hanya terlapisi tipis. Hal ini sangat berpengaruh pada saat dilakukan uji tarik. Untuk regangan rata-rata pada komposit serat 2 lapis 1,02%, 3 lapis 0,89%, 4 lapis 1,4%, 5 lapis 1,21%. Pada serat 2 lapis dan 4 lapis meningkat, sedangkan serat 3 lapis dan 5 lapis menurun, hal ini bisa disebabkan karena serat tidak terlapisi resin seluruhnya. Jadi saat dilakukan pengujian tarik ada sebagian beban yang hanya diterima oleh matrik atau serat saja dan ada juga yang diterima oleh matrik dan serat secara bersamaan, sehingga beban yang diterima tidak merata pada seluruh permukaan spesimen yang diuji.

Hasil pengujian juga dipengaruhi patahan pada komposit. Hasil yang maksimal terjadi saat patahan yang terjadi antara serat dan matrik patah secara bersamaan. Hasil yang kurang maksimal terjadi saat patahan yang terjadi antara serat dan matrik tidak bersamaan, masih ada bagian serat yang tersisa pada patahan. Hal seperti ini mengakibatkan hasil pengujian tidak maksimal, karena pada bagian komposit masih terdapat celah yang mengakibatkan matrik dan serat tidak menempel. Celah yang terdapat pada komposit berpengaruh saat dilakukan pengujian tarik, karena beban yang diperoleh tidak dapat disalurkan keseluruh permukaan komposit.

50

Gambar patahan komposit dari masing-masing lapisan disajikan dalam gambar 4.13 – 4.16

Gambar 4.13 Patahan Pada Komposit 2 Lapis

51

Gambar 4.15 Patahan Pada Komposit 4 Lapis

52 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan penulis dapat mengambil kesimpulan : 1. Jumlah lapisan serat mempengaruhi kekuatan tarik yang dihasilkan.

Matrik tanpa serat memiliki kekuatan tarik 44,56 MPa, komposit serat 2 lapis kekuatan tarik 31,79 MPa, serat 3 lapis 40,18 MPa, serat 4 lapis 56,42 MPa, sedangkan komposit dengan serat 5 lapis memiliki kekuatan tarik sebesar 51,34 MPa. Semakin banyak lapisan serat yang disusun kekuatan tariknya akan semakin tinggi.

2. Penambahan serat juga berpengaruh kepada regangan komposit. Pada pengujian resin tanpa serat regangan yang didapat yaitu 2,15%, dan pada komposit dengan serat 5 lapis regangan yang diperoleh yaitu 1,21%. 3. Kerusakan yang terjadi pada komposit setelah dilakukan uji tarik

merupakan patah getas, karena patah yang terjadi pada komposit cenderung tegak lurus dengan arah pembebanan.

5.2Saran

Dalam penelitian yang sudah dilakukan masih terdapat kesalahan dan kekurangan. Untuk menyempurnakan penelitian selanjutnya perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut :

1. Pada proses pembuatan benda uji adalah dengan cara hand lay-out, untuk mendapatkan tebal yang merata sebaiknya pembuatan benda uji dilakukan dengan sangat teliti dan memperhatikan tempat untuk meletakkan cetakan. Tempat meletakkan cetakan harus rata, jika tidak maka resin tidak rata pada permukaan serat.

2. Dalam uji tarik agar data yang diperoleh akurat dan tidak terjadi kesalahan, harus diperhatikan benda yang dijepit oleh griper harus rata. Hal ini sangat penting, agar benda uji benar-benar ditarik tegak lurus dan

53

tidak meleset. Jika griper menjepit tidak sempurna atau miring data yang didapat tidak akurat.

3. Dalam proses pencetakan sebaiknya komposit diberi beban agar resin dapat mengikat serat dengan sempurna dan meratapada setiap lapisan serat.

54

DAFTAR PUSTAKA

Jones, R, M., 1975. Mechanics Of Composite Materials. Mc Graw Hill, New York. Surdia, Saito, S. 1985. Pengetahuan Bahan Teknik. Pradnya Pramita. Jakarta. Robert, J. M. 1975. Mechanics Of Material. Mc Graw Hill.

Schwats, M. M. 1984. Composite Materials Hand Book. Mc Graw Hill. Budinsk, K. G. Enginering Materials, Properties And Selwction. Prentice Hall International, Inc.

Crawford, R. J. 1993. Plastic Enginer.

Gibson, R. F. 1994. Principles Of Composite Material Mechanic. Singapore: Mc Graw Hill, Inc.

55

LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 Alat Dan Bahan Membuat Komposit

Cetakan Kaca

56

Gelas Ukur Spatula Kecil

resin epoxy Katalis (polyaminoamide)

57 LAMPIRAN 2 Gambar Patahan Komposit

Patahan Komposit 2 Lapis Patahan Komposit 3 Lapis

58 LAMPIRAN 3 Hasil Ekstensiometer Uji Tarik

59

Pengujian Komposit 3 Lapis

60

55

LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 Alat Dan Bahan Membuat Komposit

Cetakan Kaca

56 Gelas Ukur Spatula Kecil

resin epoxy Katalis (polyaminoamide)

Serat Acak

57 LAMPIRAN 2 Gambar Patahan Komposit

Patahan Komposit 2 Lapis Patahan Komposit 3 Lapis

58 LAMPIRAN 3 Hasil Ekstensiometer Uji Tarik

Pengujian Komposit 2 Lapis

59 Pengujian Komposit 3 Lapis

60 Pengujian Komposit 5 Lapis