bab 2 tinjauan pustaka 2.1. · ekonomis, dan sebagainya. dalam kehidupan sehari-hari bahan komposit...

4

Universitas Muhammadiyah Riau

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Komposit

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau

lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat

mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Sedangkan

secara umum komposit dapat didefinisikan sebagai suatu jenis bahan baru hasil

rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan

berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun sifat fisikannya dan tetap

terpisah dalam hasil akhir bahan komposit tersebut. Penyusun komposit terdiri

dari 2 fasa yaitu (Prastito,2016) :

1. Matrik

Matrik adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi

volume terbesar (dominan).

2. Filler atau Reinforcement

Filler atau disebut juga reinforcement salah satu bagian utama dari komposit

adalah penguat yang berfungsi sebagai penanggung beban utama komposit.

2.2. Jenis-jenis Komposit

Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang

digunakkan, yaitu (Prastito,2016) :

Matrix

Composite

Reinforcement

Gambar 2.1 Matrik dan Filler/Reinforcemet

5


2.2.1. Bahan Komposit Partikel (Particulate Composite)

Dalam struktur komposit bahan komposit partikel tersusun dari partikel-partikel

disebut bahan komposit partikel menurut definisinya partikel ini berbentuk

beberapa macam seperti bulat, kubik, tetragonal atau bahkan berbentuk yang

tidak beraturan secara acak, tetapi rata-rata berdimensi sama. Bahan komposit

partikel umumnya digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan komposit

keramik.

2.2.2. Bahan Komposit Laminat (Laminate Composite)

Komposit laminat adalah komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih dan

bahan penguat digabung menjadi satu bahan dan setap lapisnya memiliki

karakteristik sifat sendiri, contohnya polywood, laminated glasss yang sering

digunakan sebagai bahan bangunan dan kelengkapannya.

2.2.3. Bahan Komposit Serat (Fiber Composite)

Komposit serat umumnya komposit serat terbagi menjadi 3 jenis :

a. Komposit serat panjang.

b. Komposit serat pendek.

c. Komposit serat acak.

2.3. Pemanfaatan Komposit

Komposit merupakan suatu bahan yang didapat dari proses penggabungan

dua bahan atau lebih, yang memiliki sifat dasar yang berbeda dan bertujuan untuk

menghasilkan sebuah kombinasi sifat material yang baru dan lebih unggul

Komposit telah berkembang pesat dan meluas di tanah air ini.

Komposit banyak dimanfaatkan dalam peralatan rumah tangga dan sektor

industri baik industri kecil maupun industri besar. Hal ini disebabkan karena

komposit memiliki beberapa keunggulan tersendiri dibandingkan bahan teknik

alternatif lainnya seperti bahan komposit lebih kuat, tahan terhadap korosi, lebih

ekonomis, dan sebagainya. Dalam kehidupan sehari-hari bahan komposit banyak

sekali digunakan karena strukturnya yang kuat namun memiliki berat yang ringan.

Diantaranya sebagai bahan dasar bodi mobil, bahkan pesawat yang membutuhkan

struktur bahan yang kuat namun memiliki berat yang ringan. Komposit

merupakan bahan yang terdiri atas fase penguat dan matriks. Hal ini yang

menyebabkan komposit memiliki struktur yang kuat namun memilikiberat yang

6


cukup ringan, sehingga sangat cocok digunakan sebagai bahan dasar berbagai

macam bahan baku industri (Syafitri, 2017).

2.4. Alkalisasi

Alkalisasi dengan menggunakan zat natrium hidroksida (NaOH) adalah basa

yang paling umum digunakan. Fitriyani A. L. (2014) mengatakan natrium

hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pellet,

serpihan, butiran maupun larutan jenuh 50%. Bersifat lembab dan cair dan secara

spontan menyerap karbondioksida dari udara bebas permukaan serat.

Alkalisasi adalah salah satu cara modifikasi serat alam untuk meningkatkan

kompatibilitas antara matriks dengan serat. Dengan berkurangnya hemiselulosa,

lignin atau pectin serat, akan meningkatkan kekasaran permukaan yang

menghasilkan mechanical interlocking yang lebih baik antara serat dengan matrik,

dan juga dengan proses perendaman akan membuat pori-pori disekitar permukaan

serat (Maryanti, 2011).

Penggunaan natrium hidroksida bertujuan untuk menubah permukaan serat

menjadi kasar, sehingga meningkatkan kelekatan mekanis dan juga menyebabkan

semakin banyaknya jumlah selulosa. Hal ini dapat meningkatkan jumlah tempat

yang memungkinkan terjadinya reaksi adhesi yang berguna untuk meningkatkan

kekuatan serat dan matrik. Sehingga Rumus reaksi NaOH pada serat adalah

−𝑂𝐻 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 → 𝑆𝑒𝑟𝑎𝑡 − 𝑂 − 𝑁𝑎 + 𝐻2𝑂 . Rumus larutan antara zat NaOH

dengan air yaitu jumlah zat terlarut : jumlah zat pelarut (Wijaya, 2014).

Tabel 2.1. Sifat Fisika dan Kimia NaOH

Karakteristik Nilai

Massa molar 40 g/mol

Wujud Zat padat putih

Specific gravity

Titik leleh

Titik didih

Kelarutan dalam air

Kebasaan (pKb)

2,130

318,4 ºC (591 K)

1390 ºC (1663 K)

Sangat larut

~2,43

(Sumber : Fitriyani A. L, 2014)

7


2.5. Mutu Papan komposit

Dalam standar papan komposit yang dikeluarkan oleh beberapa negara

masih mungkin terjadi perbedaan dalam hal kriteria, cara pengujian, dan

persyaratannya. Walaupun demikian, secara garis besarnya sama. Standar

pengujian mekanik papan komposit berdasarkan standar ASTM D 638 untuk uji

tarik, ASTM D 256 untuk uji impak dan SNI 01-4449-2006. Berbagai pembuatan

papan komposit berdasarkan (Hesty, 2009) :

2.5.1. Bentuk

Papan komposit umumnya berbentuk datar dengan ukuran relatif panjang,

relatif lebar, dan relatif tipis sehingga disebut panel. Ada papan komposit yang

tidak datar (papan komposit lengkung) dan mempunyai bentuk tertentu tergantung

pada acuan cetakan.

2.5.2. Pengempaan

Cara pengempaan dapat secara mendatar atau secara ekstruksi. Pengempaan

dilakukan oleh semacam piston yang bergerak vertikal atau horizontal.

Pengempaan bertujuan untuk merekatkan atau menempelkan lebih rapat sehingga

garis perekat dapat terbentuk serata mungkin dengan ketebalan setipis mungkin.

Pengempaan di dalam proses perekatan menjadi dua tipe :

1. Pengempaan dingin (Cold Press)

Pengempaan dingin dilakukan sebagai pengempaan permulaan sebagai

tahap setingkat sebelum tahap akhir dalam proses pematangan perekat. Tujuan

Pengempaan pada dasarnya adalah :

1) Membantu proses pengaliran sehingga perekat membentuk lapisan tipis.

2) Membantu proses pemindahan, sehingga perekat akan dapat berpindah

dari satu permukaan merata.

3) Membantu proses penembusan, sebagian perekat akan masuk ke delam

rongga sel dari kayu. Akibat ini sel kayu yang pecah akan dimasuki

perekat

4) Menahan kayu yang yang direkat sampai rekat memadat. Karena proses

pemadatan berlangsung beberapa saat maka selama prose situ kayu harus

ditahan)tetap berhubungan secara rapat

5) Membuat bentu tertentu.

8


2. Pengempaan panas (Hot Press) dengan suhu dan tekanan tertentu.

Pengempaan Panas waktu pengempaan akan menjadi lebih pendek sehingga

menaikkan kapasitas pengempaan sekaligus menaikkan produksi, akan tetapi

memerlukan ongkos yang tinggi untuk menaikkan suhunya. Karena biaya untuk

barang yang relative lebih besar masih tidak mungkin terlalu mahal saat produksi

(Karmidi,2009).

2.5.3. Penggunaan

Berdasarkan penggunaan yang berhubungan dengan beban, papan komposit

dibedakan menjadi papan komposit penggunaan umum dan papan komposit

struktural (memerlukan kekuatan yang lebih tinggi). Untuk membuat mebel,

pengikat dinding diapaki papan komposit penggunaan umum. Untuk membuat

komponen dinding, peti kemas dipakai papan komposit struktural.

2.5.4. Kekuatan

Pada prinsipnya sama seperti kerapatan, pembagian berdasarkan kekuatan

pun yang rendah, sedang, dan tinggi. Terdapat perbedaan batas antara setiap

macam (tipe) tersebut, tergantung pada standar yang digunakan. Ada standar yang

menambahkan persyaratan beberapa sifat fisis.

2.5.5. Perekat

Perekat yang dipakai mempengaruhi ketahanan papan komposit terhadap

pengaruh kelembapan, yang selanjutnya menentukan pennggunaannya. Ada

standar yang membedakan berdasarkan sifat perekatnya. Epoxy adalah suatu

bahan kimia yang merupakan salah satu jenis resin yang diperoleh dari proses

polimerisasi dari epoksida.

Resin Epoxy bereaksi dengan beberapa bahan kimia lain seperti amina

polifungsi, asam serta fenol dan alcohol, umunya dikenal sebagai bahan pengeras

atau hardener. Setelah dicampur, epoxy dan hardener akan berubah menjadi cair

ke padat dan menjadi sangat kuat, tahan suhu tinggi tertentu dan memiliki

ketahanan kimia yang tinggi.

2.5.6. Kerapatan

Berdasarkan kerapatannya papan komposit dapat dibedakan menjadi 3 jenis,

yaitu :

9


Tabel 2.2. Klasifikasi Kerapatan Papan Serat (SNI 01-4449-2006)

Jenis Papan Serat Kerapatan (g/cm3)

Papan komposit kerapatan rendah < 0,4 gr/cm3

Papan komposit kerapatan sedang 0,4-0,84 gr/cm3

Papan komposit kerapatan tinggi > 0,84 gr/cm3

2.5.7. Pengolahan

Ada dua macam papan komposit berdasarkan tingkat pengolahannya, yaitu

pengolahan primer dan pengolahan sekunder. Papan komposit pengolahan primer

adalah papan komposit yang dibuat melalui proses pembuatan partikel,

pembentukan hamparan dan pengempaan yang menghasilkan papan komposit.

Papan komposit pengolahan sekunder adalah pengolahan lanjutan dari papan

komposit pengolahan primer misalnya dilapisi venir indah, dilapisi kertas aneka

corak.

2.6. Uji Sifat fisis

Sifat fisis merupakan sifat materi yang dapat dilihat secara langsung dengan

indra. Sifat fisis antara lain wujud zat, warna, bau, titik leleh, titik didih, massa

jenis, kekerasan, kelarutan, kekeruhan, dan kekentalan. Pengujian ini meliputi

pengujian kerapatan papan komposit, kadar air papan komposit, dan daya serap

papan komposit.

2.6.1. Kerapatan

Pengujian kerapatan papan komposit dilakukan pada kondisi kering udara

kemudian ditimbang massa (B) dengan contoh uji 10 cm x 10 cm. Selanjutnya

diukur panjang rata-rata dengan dua titik pengukuran, dan arah lebar dua titik

pengukuran dan tebalnya dengan empat titik pengukuran untuk menentukan

volume contoh uji (SNI 01-4449-2006). Nilai kerapatan papan komposit dihitung

dengan rumus:

𝐾 = B

I.................................................................................................(2.1)

Keterangan:

K = kerapatan (g/cm3)

B = massa (g)

I = volume (cm3) = panjang(cm) x lebar (cm) x tebal (cm)

10


2.6.2. Daya Serap Air

Contoh uji berukuran 10 cm x 10 cm. Perhitungan daya serap air didasarkan

pada selisih massa sebelum (B1) dan massa setelah (B2) perendaman dengan air

selama 24 jam kemudian diukur dengan standar contoh uji (SNI 01-4449-2006).

Nilai kadar air dihitung dengan rumus:

𝑃𝐴 = 𝐵2−𝐵1

𝐵1𝑥 100(%)…..........................................................................(2.2)

Keterangan:

PA = Penyerapan air (%)

B1 = massa contoh uji sebelum perendaman (g)

B2 = massa contoh uji setelah perendaman (g)

2.7. Uji Sifat Mekanis

Sifat mekanik material, merupakan salah satu faktor terpenting yang

mendasari pemilihan bahan dalam suatu perancangan. Sifat mekanik dapat

diartikan sebagai respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang

diberikan, dapat berupa gaya, torsi atau gabungan keduanya. Setiap material yang

diuji dibuat dalam bentuk sampel kecil atau spesimen. Sifat mekanik tersebut

meliputi kekuatan tarik, ketangguhan, kelenturan, keuletan, kekerasan, ketahanan

aus, kekuatan impak dan sebagainya. Pengujian ini meliputi pengujian impak, dan

uji tarik papan komposit (Selpiana,2014).

2.7.1. Pengujian Tarik

Uji tarik merupakan metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu

bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu. Sifat kuat

tarik suatu material adalah kekuatan untuk mengatasi gaya tarik persatuan luas

permukaan yang diterima. Perhitungan tegangan tarik serat tunggal digunakan

rumus (ASTM D 638):

𝜎 = 𝐹

𝐴......................................................................................................(2.3)

Keterangan :

𝜎 : tegangan tarik (Kgf/cm2)

F : gaya untuk memutuskan serat (Kgf)

A : Luas Penampang (cm2)

11


2.7.2. Pengujian impak

Uji impak merupakan pengujian dengan pembebanan yang cepat (rapid

loading). Alat yang digunakan dalam penujian ini yaitu Izod Impact. Tujuan

dilakukan uji impak yaitu untuk mengetahui kekuatan dari papan komposit

tersebut berdasarkan Annual Book of Standar (ASTM D 256).

HI = 𝐸

𝐴........................................................................................................(2.4)

Keterangan :

HI = Harga impak (joule/cm2)

A = Luas penampang permukaan (cm2)

E = Energi yang dibutuhkan (joule)

bab 2 tinjauan pustaka 2.1. · ekonomis, dan sebagainya. dalam kehidupan sehari-hari bahan komposit...

Documents