4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Asbestos

Menurut penelitian Samara (2002), sejak tahun 1940 di Amerika ditemukan

bahwa antara 8-11 juta orang terpajan asbes dalam pekerjaannya. Pekerjaan-

pekerjaan yang menimbulkan risiko terpajan asbes tersebut antara lain : penyekat

asbes, pekerja-pekerja asbes yang terlibat dalam pertambangan dan proses bahan

mentah asbes, ahli mekanik automobil, ahli elektronik, pekerja pabrik, ahli mekanik

atau masinis, armada niaga, personil militer, pekerja kilang minyak, tukang cat,

pembuat pipa, tukang pipa, pekerja bangunan, pembuat jalan raya, pekerja atap

rumah, pekerja lembaran metal, pekerja di industri tekstil. Di Slovakia, pristiwa yang

muncul lingkungan karena asbes secara praktis tidak terkontrol. Kontaminasi di

dalam rumah atau gedung berasal dari penyekat pipa, dinding tahan api, pintu, cat,

beberapa bahan bangunan, bahan penyekat yang digunakan di bangunan kayu, pipa

AC. Sedangkan kontaminasi luar rumah atau gedung berasal dari permukaan

dinding, sisa pembuatan aspal, dan transportasi yang memuat sisa asbes. Kongres

Amerika Serikat menyatakan bahwa tidak ada batas minimum yang aman bagi

individu untuk terpajan serat asbes.Menurut Abhinimpuno (2013), Serat asbes

umumnya berukuran 3 sampai 20 micron, sehingga tidak dapat terlihat secara kasat

mata. Tetapi bila diperbesar melalui mikroskop electron, bentuk dari serat asbes

adalah lancip dan tajam. Partikel-partikel asbestos adalah sangat ringan sehingga

dapat terbang diudara. Bilamana terhirup dan masuk ke dalam paru-paru maka akan

sangat berbahaya karena memungkinkan untuk terjadinya kanker. Serat asbes yang

lancip atau tajam terjebak di dalam paru-paru inila yang berbahaya bagi kesehatan.

Paru-paru kita mengembang dan mengempis ketika bernafas, pada saat itulah serat

asbes yang lancip atau tajam mengiris-iris bagian dalam paru-paru, kemudian

menyebabkan luka pada paru-paru. Luka ini berkembang terus menjadi iritasi atau

luka yang lebih besar lagi dikarenakan teriris-iris lagi ketika bernafas. Sampai

keberbagai macam penyakit lainnyaseperti sesak nafas dan kanker.

5

2.1.1 Bahan Gesek

Pada Penelitian Santoso (2013) menyebutkan bahwa bahan gesek yang

sekarang ada di pasaran dapat dikelompokkan menjadi bahan gesek asbes, bahan

gesek non asbes dan bahan gesek semi logam. Bahan gesek asbes telah terbukti

menyebabkan penyakit kanker pada para pekerja di Industri dan konsumennya dan

debu yang diturunkan dari serat para- aramid dapat menyebabkan kerusakan paru-

paru. Bahan asbes tersebut saat dilakukan pengereman akan timbul debu beracun

yang bertaburan, sehingga mudah dihirup dan mudah menempel dimana-mana, debu

tersebut mengandung debu beracun yang tidak begitu jelas dilihat oleh kasap mata.

Kampas rem asbes hanya memiliki satu jenis fiber saja, sehingga pada waktu hujan

daya pengereman atau pencengkraman ke rotor kurang maksimal (memiliki efek

licin) seperti halnya menggesekkan jari di atas kaca yang basah.

2.2 Kampas Rem

Menurut Pratama (2011), Kampas rem merupakan komponen penting pada

kendaraan bermotor di jalan raya. Pertambahan kendaraan bermotor roda 2 dan roda

4 saat ini meningkat pesat sejalan laju pertumbuhan ekonomi masyarakat. Komponen

kendaraan yaitu kampas rem sangat perlu mendapat perhatian yang lebih oleh

pemegang kebijakan (pemerintah) dalam upaya melindungi konsumen dan

mengurangi persentase penyebab kecelakaan dijalan raya. Standar Nasional

Indonesia (SNI) kampas rem sudah dibuat sejak tahun 1987 namun beberapa

parameter serta spesifikasinya perlu ditinjau atau dikaji ulang sesuai perkembangan

dan mengacu kepada standar Internasional atau pola perkembangan teknologi

otomotif yang modern saat ini. Komposit berbasis polimer tidak mengandung

asbestos dan logam berat bahan komposit berbasis polimer, karena sebagian besar

bahannya menggunakan bahan polimer organik, maka benar-benar dapat dijamin

bebas terhadap senyawa yang mengandung Pb, Cr dan Zn. Seratnya pun digunakan

serat E-glass dan atau aramid. Juga sering digunakan serat alam berupa jute fibre,

wisker, dan serat karbon dari organik material, dan rockwool. Bahan pengisi berupa

mineral tambang adalah minority dan bersifat "fire retardant" sehingga tahan

terhadap panas atau memiliki koefisien perpindahan panas yang lebih kecil. Namun

di satu sisi kurang kuat menyerap atau menyimpan panas, sehingga panas sering

berbalik ke roda akibatnya roda menjadi panas. Hal ini dapat diatasi dengan

6

pengembangan di "material engineering" dan aspek desain penggabungan antara cast

iron dan komposit menggunakan bidang kontak komposit yang lebih banyak untuk

mengakomodasi "friction material life time" agar lebih panjang life time atau

kehausan bahan (bahan memiliki koefisien friksi kecil atau tertentu). Di era "Global

Climate Change” dan ”Carbon Trade aspek penggunaan bahan berbahaya beracun

harus memerlukan perhatian yang serius dan penegakan 9 hukum yang ketat, kalau

Indonesia mau menjadi bangsa yang besar, sehat, sejahtera dan memiliki kawasan

udara yang bersih dari bahan-bahan beracun. Komposisi Kampas Rem Sebelum

1870, roda kendaran masih dibuat dari kayu, dan alat yang digunakan untuk

memperlambat laju roda juga terbuat dari kayu. Namun sejak 1870, roda mulai

dibuat menggunakan besi untuk mengurangi keausan kayu. Pada waktu itu bidang

gesek rem juga menggunakan besi. Penggunaan besi untuk bidang gesek rem ini

memang membuatnya lebih awet, namun rem tidak pakem. Memasuki 1897,

mulailah digunakan rem jenis teromol (brake lining) pada kendaraan. Jenis rem ini

diciptakan Herber Food dari perusahaan Ferodo Ltd. Kampas yang digunakan

menggunakan bahan campuran sabut dengan kain katun (cotton belting). Selanjutnya

sekitar 1908, bahan asbestos mulai digunakan. Asbestos merupakan paduan kuningan

dan serat metal yang disatukan menggunakan binder (bahan pengikat) namun belum

dicetak. Hingga 1920, kampas rem mulai dicetak dengan serat metal dengan ukuran

lebih pendek, logam kuningan yang lebih halus serta tambahan bahan organik.

2.2.1 Jenis Rem serta kampasnya

Secara umum kampas rem kendaraan ada dua jenis, tromol dan disk break

(rem cakram), namun (Sukamto, 2012)membagi jenis rem dan kampas rem menjadi:

Rem Blok Tunggal

Yaitu rem blok yang sederhana, terdiri dari satu blok rem yang

ditekan terhadap drum rem. Pada rem tersebut, permukaan geseknya dipasang

lapisan rem atau bahan gesek yang dapat diganti apabila telah aus. Suatu hal

yang kurang menguntungkan pada rem blok tunggal adalah gaya tekan yang

bekerja dalam satu arah saja pada drum sehingga pada poros timbul momen

lentur sehingga rem blok tunggal tidak banyak dipakai pada mesin-mesin

yang memerlukan pengereman besar.

7

Blok rem merupakan bagian yang penting, material drum rem

biasanya dibuat dari besi cor atau baja cor, sedangkan untuk material gesek

dahulu biasanya dipakai besi cor, baja liat, perunggu, kuningan, tenunan

asbes, pasta asbes, serat, dan lainnya, akan tetapi ”akhir akhir” ini banyak

dikembangkan material gesek dari damar, serbuk logam dan keramik. Bahan

yang menggunakan tenunan terdiri dari tenunan asbes sebagai kerangka,

dengan plastik cair atau minyak kering yang diserapkan sebagai perekat, dan

dikeraskan dengan cetak panas atau perlakuan panas. Damar cetak dan

setengah logam umumnya hanya berbeda dalam hal kadar serbuk logamnya,

keduanya dibuat dengan mencampurkan serat pendek dari asbes, plastik

serbuk, dan bahan tambahan berbentuk serbuk, kemudian dibentuk. Metode

ini mempunyai keuntungan karena susunannya dapat dirubah sesuai dengan

keperluan, sedangkan material gesek logam, logam keramik, dan keramik

tidak mengandung asbes sama sekali. Cara pembuatannya adalah dengan

mengepress dan membentuk satu macam atau lebih serbuk logam atau serbuk

keramik, dan mengeraskannya pada temperatur dibawah titik cair bahan yang

bersangkutan. Material rem harus memenuhi persyaratan keamanan,

ketahanan, dan dapat mengerem dengan halus dan juga harus mempunyai

koefisien gesek yang tinggi, keausan yang minim, kuat, tidak melukai

permukaan drum, dan dapat menyerap getaran.

Rem Blok Ganda

Jika pada rem blok tunggal mempunyai kekurangan, maka dapat

diatasi dengan menggunakan rem blok ganda, yaitu jika dipakai dua blok rem

yang menekan drum dari dua arah yang berlawanan, baik dari sebelah dalam

Gambar 2.1. Rem Blok Tunggal

Sumber :(Sukamto, 2012)

8

atau sebelah luar drum. Rem dengan blok yang menekan dari luar

dipergunakan untuk mesin-mesin industri dan kereta rel yang pada umumnya

digerakkan secara numatic, sedangkan yang menekan dari dalam dipakai

pada kendaraan jalan raya yang digerakkan secara hidraulic.

Rem Drum ( Drum Brake )

Rem drum mempunyai ciri lapisan yang terlindung, dapat

menghasilkan gaya rem yang besar untuk ukuran rem yang kecil, dan umur

lapisan rem yang panjang. Rem drum mempunyai kelemahan yaitu sistem

pemancaran panasnya yang buruk, serta membuat partikel kotoran pada ruang

drum tersebut, untuk membersihkannya harus membuka roda agar rumah rem

dapat dibersihkan dari kotoran.

Blok dari rem ini disebut sepatu rem karena bentuknya yang mirip

sepatu. Gaya rem tergantung pada letak engsel sepatu dan silinder hidraulic

serta arah putaran roda. Sistem pengereman pada sepeda motor dapat

diklasifikasikan menjadi dua sistem yaitu Rem Tromol dan Rem Cakram.

Gambar 2.2. Rem Blok Ganda

Sumber :(Sukamto, 2012)

Gambar 2.3. Rem Drum

Sumber :(Sukamto, 2012)

9

Bila rem tromol dioperasikan secara mekanis, rem cakram dioperasikan

dengan sistem hidraulic dengan memakai tekanan fluida.

Tipe Leading dan Trailing

Dengan sebuah cam yang dapat digunakan untuk menekan dengan

paksa dua buah sepatu rem yang mempunyai pengaruh pengereman kuat

adalah ”leading shoe” dan yang lain ”trailing shoe”.

1. Prinsip kerja Leading Shoe

Gaya pengereman leading brake shoe (gaya yang searah dangan

putaran roda) dipaksa bergerak oleh “cam”, maka terjadi gaya gesek

yang searah dengan putaran roda. Gesekan antara sepatu dan rem

tromol, menghasilkan gaya pengereman yang lebih besar

Gambar 2.4. Sepatu Rem

Sumber :(Sukamto, 2012)

Gambar 2.5. Tipe Leading dan Trailing

Sumber :(Sukamto, 2012)

10

dibandingkan dengan gaya pengereman yang berlawanan arah putaran

roda.

Tipe Two Leading Shoe

Dua buah “cam” digunakan untuk menekan kedua buah sepatu rem,

sehingga dapat bekerja seperti leading shoe. Jadi dapat menghasilkan gaya

pengereman “kira kira” 5 kali dari trailing shoe brake terutama digunakan

sebagai rem depan, tetapi ini digantikan oleh rem disc brake.

Rem tromol terbuat dari besi tuang, pada saat rem digunakan panas

akibat gesekan akan timbul, jadi daya pengereman akan berkurang. Untuk

mangatasi hal tersebut, permukaan luar dari hubungan terdapat siripsirip

pendingin yang terbuat dari alumunium alloy yang mempunyai daya

penyaluran panas yang sangat baik. Pada bagian tromol terdapat alur yang

berfungsi untuk menyaring debu dan air agar tidak masuk ke dalam tromol.

Gambar 2.7. Tipe Two - Leading Shoe

Sumber :(Sukamto, 2012)

Gambar 2.6. Prinsip Kerja Leading Shoe

Sumber :(Sukamto, 2012)

11

Rem tromol mempunyai sepatu rem yang bergerak berlawanan dengan

putaran roda untuk mengerem roda dengan gesekan, ini disebut ”internal

expansion lining brake”. Rem tipe ini kebanyakan digunakan pada rem

belakang sepeda motor.

Rem Cakram

Rem cakram terdiri atas sebuah cakram dari baja yang dijepit oleh

lapisan rem dari kedua sisinya pada waktu pengereman. Rem cakram

mempunyai sebuah piringan (disc), untuk menjepit piringan ini diperlukan

tenaga yang cukup kuat. Guna memenuhi kebutuhan ini, rem cakram

dilengkapi dengan sistem hidraulic.

Agar dapat menghasilkan tenaga yang cukup kuat, sistem hidraulic

terdiri dari master silinder, torak, reservoir untuk tempat minyak rem, kampas

rem (brake pad), dan komponen penunjang lainnya. Pada sepeda motor,

ketika handle rem ditarik, bubungan yang terdapat pada handle rem akan

menekan torak yang terdapat pada master silinder. Torak ini akan mendorong

minyak rem ke arah saluran minyak, yang selanjutnya masuk kedalam

ruangan silinder dalam pada caliper, pada bagian torak sebelah luar dipasang

kampas atau brake pad, kampas ini akan menjepit piringan baja dengan

memanfaatkan tekanan torak ke arah luar yang diakibatkan oleh tekanan

minyak tadi. Rem ini mempunyai sifat-sifat yang baik seperti mudah

dikendalikan, pengereman yang stabil, radiasi panas yang baik, dan lainnya,

Gambar 2.8. Rem Cakram

Sumber :(Sukamto, 2012)

12

sehingga sangat banyak dipakai untuk roda depan. Adapun kelemahannya

adalah umur lapisan yang pendek, serta kotoran mudah menempel pada

piringan.

2.2.2 Jenis Kampas Rem Menurut Klasifikasi International

1. OEM (Original Equipment Manufactured)

OEM adalah jenis kampas rem yang sudah terpasang pada saat

membeli motor baru, dimana untuk produsen Honda, Suzuki, dan Kawasaki

dikeluarkan oleh pabrikan rem Nissin, sedangkan untuk Yamaha dikeluarkan

oleh Akebono.

2. OES (Original Equipment Sparepart)

OES adalah jenis kampas rem yang digunakan sebagai pengganti

kampas rem OEM dimana kampas rem ini dibuat oleh pabrikan OEM

sehingga mempunyai kode formula yang sama, proses yang sama, kualitas

yang sama dan bahan yang sama dengan kampas rem OEM.

3. AM (After Market)

Jenis ini adalah kampas rem yang beredar di pasaran, dengan kualitas

yang beragam. Ada yang mempunyai kualitas lebih rendah dari OEM, dan

ada yang lebih tinggi kualitasnya dari OEM.

4. Genuine

Pada dasarnya kampas rem ini masuk dalam kategori jenis After

Market. Istilah Genuine hanya untuk membedakan antara asli dan palsu

tidaknya produk tersebut.

2.3 Kampas Rem Asbestos

MenurutSyawaluddin (2008), Kampas rem dari bahan asbestos hanya

memiliki 1 jenis fiber yaitu asbes yang merupakan komponen yang menimbulkan

karsinogenik. Makanya kampas rem yang mengandung asbestos memiliki kelemahan

dalam kondisi basah, hal ini berarti bahwa rem asbestos akan blong (fading) pada

temperature 2500°C karena asbestos hanya terdiri dari 1 jenisfiber, ketika kondisi

basah bahan tersebut akan mengalami efek licin seperti menggesekkan jari di atas

kaca basah (Licin atau tidak pakem). Bahan baku kampas rem asbestos: asbestos 40

13

s/d 60 %, resin 12 s/d15%, BaSO4 14 s/d 15%, sisanya karet ban bekas, tembaga

sisa kerajinan, frict dust dan metal.(lihat gambar a pada gambar 2.9)

2.4 Kampas Rem Non Asbestos

Kampas rem non asbestos. Biasanya terbuat dari serat Kevlar/aramid,

rockwool, fiberglass, steel fiber, carbon, potasiumtitanate, graphite, celullose,

vemiculate, BaSO4, resin, dan Nitrile butadine rubber. Material jenis ini yang masih

digunakan oleh semua product original baik dari Jepang maupun Eropa. Kampas rem

jenis ini memiliki kelebihan yaitu tidak menimbulkan licin dan cenderung stabil

(tidak blong/fadding) pada saat kampas dan rotor mengalami kontak dan dapat

bertahan pada suhu sampai 360°C. Jenis non asbestos menggunakan lebih dari 12

jenis material sehingga umur pakai kampas rem jenis ini relatif lama dan gesekan

yang timbul pada saat terjadi kontak tidak tidak berpengaruh pada kampas dan rotor

meskipun pada temperature tinggi. (lihat gambar b pada gambar 2.9)

(a) (b)

2.5 Komposit

Menurut Sukamto (2012) komposit adalah kombinasi antara dua atau lebih

dari tiga bahan yang dimiliki sejumlah sifat yang tidak dimiliki oleh masing-masing

komponennya termasuk bahan yang diberi lapisan, bahan yang diperkuat dan

kombinasi lain yang memanfaatkan sifat khusus beberapa bahan yang ada. Sebagai

bahan komposit dan plastik yang diperkuat, sekarang banyak dipakai adalah serat

gelas, asbes dan sebagainya, yaitu merupakan komposit yang diperkuat antara resin

Gambar 2.9. (a) Kampas Rem Asbestos (b) Kampas Rem

Non Asbestos

Sumber : (Syawaluddin, 2008)

14

dan serat. Terdapat dua hal yang perlu diperhatikan pada komposit yang diperkuat

agar dapat membentuk produk yang efektif yaitu:

1. Komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi

daripada komponen matriksnya.

2. Harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen penguat dan

matriks.

2.5.1 Komposit Hybrid

Komposit hibrid adalah penggabungan dua atau lebih fase serat penguat pada

matrik tunggal untuk mendapatkan karakteristik baru,atau sebaliknya adalah

terbentuk dari dua atau lebih matrik pengikat pada serat penguat tunggal (I.D.G. Ary

Subagia, 2014). Metode hibridisasi merupakan metode baru dalam proses pembuatan

dan pengembangan karakteristik komposit FRP konvensional. Komposit hibrid

memiliki fleksibilitas yang lebih baik dibandingkan dengan komposit berpenguat

serat. Hibrid komposit biasanya memiliki serat dengan modulus elastisitas tinggi atau

serat dengan modulus elastisitas rendah. Sifat mekanis dari komposit hibrida adalah

tergantung pada variasi fraksi berat dan susun urutan lapisan.(N.L.Hancox, 1981)

2.5.2 Klasifikasi Bahan Komposit

Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Bahan

komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi

komposit sering digunakan antara lain seperti : Klasifikasi menurut kombinasi

material utama, seperti metal-organic atau metal anorganic.

1. Klasifikasi menurut karakteristik bulk-form, seperti sistem matrik atau

laminate.

2. Klasifikasi menurut distribusi unsur pokok, seperti continous dan

discontinous.

3. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural.

Sedangkan klasifikasi untuk komposit serat (fiber-matrik composites)

dibedakan menjadi beberapa macam antara lain ;

1. Fiber composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik.

2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.

3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik.

15

4. Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal dengan matrik

yang kedua.

5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina.

Secara umum bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit

partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan

komposit partikel terdiri dari partikel-partikel yang di ikat oleh matrik. Bahan

komposit partikel pada umumnya lebih lemah dibanding dengan bahan komposit

serat, namun memiliki keunggulan seperti ketahan terhadap aus, tidak mudah retak,

dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik. Bahan komposit serat

terdiri dari serat-serat yang diikat oleh matrik yang saling berhubungan. Bahan

komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat panjang (continuos fiber) dan

serat pendek (short fiber atau whisker). Penggunaan bahan komposit serat sangat

efisien dalam menerima beban dan gaya. Karena itu bahan komposit serat sangat

kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani

dalam arah tegak lurus serat(Habibah, 2015)

Dibawah ini digambarkan klasifikasi bahan komposit yang paling umum :

Gambar 2.10. Klasifikasi bahan komposit

Sumber :(Habibah, 2015)

16

2.5.3 Tipe Komposit Serat

Untuk memperoleh komposit yang kuat harus dapat memempatkan serat

dengan benar. Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada

komposit, yaitu :

1. Continuous Fiber Composite

Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina

diantara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan. Tipe ini mempunyai

kelemahan pada pemisahan antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan

dipengaruhi oleh matriknya

2. Woven Fiber Composite (bi-directional)

Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena

susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat

memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan akan

melemah.

3. Discontinuous Fiber Composite

Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek.

Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 :

1. Aligned discontinuous fiber (serat pendek dengan tipe searah)

2. Off-axis aligned discontinuous fiber (serat pendek dengan tipe silang)

3. Randomly oriented discontinuous fiber (serat pendek dengan tipe

acak)

(1)Aligned (2) off-axis (3) randomly

4. Hibrid Fiber Composite

Hibrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe

serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat

Gambar 2.11. Tipe discontinuous fiber

Sumber :(Habibah, 2015)

17

menganti kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan

kelebihannya

2.5.4 Metode Pembuatan Komposit

Menurut penelitian, Romels C. A. Lumintang (2011), terdapat tiga macam

metode yang dapat digunakan untuk membuat komposit, yaitu:

1. Injection Moulding

Proses injeksi dilakukan dengan cara memberikan tekanan injeksi pada bahan

plastik yang telah meleleh oleh sejumlah energi panas untuk dimasukkan kedalam

cetakan sehingga dapat dibentuk yang diinginkan. Kelebihannya adalah tingkat

produksi tinggi, dihasilkan produk tanpa proses pengerjaan akhir, dapat mencetak

produk yang sama, produk ukuran kecil dapat dibuat dan ongkos produksi murah.

2. Spray Up

Dalam pembuatan komposit dengan metode Spray Up ini menggunakan alat

penyemprot. Alat penyemprot tersebut berisi resin dan pengisi yang secara

bersamaan disemprot kedalam cetakan.

3. Hand Lay Up

Proses pembuatan komposit dengan metode Hand Lay Up merupakan

pembuatan komposit dengan metode lapisan demi lapisan sampai diperoleh

ketebalan yang diinginkan. Dimana setiap lapisan berisi matrik dan filler. Setelah

Gambar 2.12. Tipe komposit serat

Sumber: (Habibah, 2015)

18

Wr

Wc

memperoleh ketebalan yang diinginkan digunakan roller untuk meratakan dan

menghilangkan udara yang terjebak diatasnya.

4. Sintering Casting

Dalam pembuatan komposit dengan metode sinteringcastingselalu berkaitan dengan

alat bantu dan alat cetak. Bentuk komposit dapat disesuakan dengan kebutuhan yang

diinginkan mengikuti bentuk cetakan. Metode ini sangat baik untuk mendapatkan

kepresisian dimensi, porositas rendah, dan sangat cocok untuk mencetak

film/membran. Operator casting membran biasanya mengggunakan alat bantu seperti

casting knife atau stainless stick(A. Figoli, 2014)(Sonjui, 2009).

Pada penelitian ini penulis menggunakan metode Sintering Casting yaitu

Metode ini sangat baik untuk mendapatkan kepresisian dimensi, porositas rendah,

dan sangat cocok untuk mencetak film/membran. Operator casting membran

biasanya mengggunakan alat bantu seperti casting knife atau stainless stick

Penentuan variasi matriks dengan penguat menggunakan perbandingan fraksi

berat (%wt) pada hibrid komposit saat proses casting, pada kondisi tanpa void dapat

dirumuskan sebagai berikut (N.L.Hancox, 1981)(ASTMD3171-09, 2009):

wr = ─ .............................................................................................

wr + wm = 1 ................................................................................................

Wr = (wf/wi) x 100 …...……………………………...,………………...…

Wm = (wi – wf)wi x 100 ……………………………,,...…………………....

Keterangan :

Wr = fraksi berat penguat

wm = fraksi berat matriks

Wc = fraksi berat komposit

2.6 Karakteristik Batu Basalt

Basalt adalah batuan beku vulkanik, yang berasal dari hasil pembekuan

magma berkomposisi basa di permukaan atau dekat permukaan bumi. Biasanya

membentuk lempeng samudera di dunia. Mempunyai ukuran butir yang sangat baik

sehingga kehadiran mineral mineral tidak terlihat.

(1)

(2)

(3)

(4)

19

Batuan Basalt lazimnya bersifat masif dan keras, bertekstur afanitik, terdiri

atas mineral gelas vulkanik, plagioklas, piroksin. Amfibol dan mineral hitam.

Kandungan mineral Vulcanik ini hanya dapat terlihat pada jenis batuan basalt yang

berukuran butir kuarsa, yaitu jenis dari batuan basalt yang bernama gabbro.

2.6.1 Tipe Basalt

Berdasarkan komposisi kimianya, basalt dapat dibedakan menjadi dua tipe,

yaitu basalt alkali dan basalt tholeitik. Perbedaan di antara kedua tipe basalt itu dapat

dilihat dari kandungan Na2O dan K2O. Untuk konsentrasi SiO2 yang sama, basalt

alkali memiliki kandungan Na2O dan K2O lebih tinggi daripada basalt tholeitik.

Gambar 2.13. Lahar gunung berapi, sebelum menjadi basalt

Sumber: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Basalt#Columnar_basalt

Gambar 2.15. Basalt Powder

Sumber :httpwww.kisorganics.comwp-

contentuploads201211basalt

Gambar 2.14. Basalt rock

Sumber :http://meteorites.wustl.edu/id/lavarocks.htm

20

2.6.2 Komposisi Kimiawi Basalt

Menurut penelitian Dirk (2008), adapun komposisi kimiawi basalt dapat

dilihat pada tabel 2.1 :

Tabel 2.1 Persentase Berat Kandungan Unsur Kimia pada Basal

No Nama Unsur

Kimia

Persentase Kandungan

(% Berat)

1 SiO2 48,59 – 60,49

2 TiO2 0,48 – 1,00

3 Al2O3 16,47 – 21,76

4 Fe2O3 5,83 – 10,61

5 MnO 0,11 – 0,19

6 MgO 2,37 – 8,84

7 CaO 5,57 – 11,47

8 Na2O 1,83 – 3,32

9 K2O 0,31 – 1,67

10 P2O5 0,14 – 1,21

2.6.3 Ciri-ciri Basalt

Batuan basalt memiliki ciri-ciri secara petrografi, basalt alkali mengandung

fenokris olivin, titanium-augit, plagioklas dan oksida besi, serta nephelin. Sedang

basalt tholeitik mengandung plagioklas-Ca, augit subkalsik, pigeonit (piroksin

miskin Ca), gelas antar kristal (interstitial glass) dan struktur saling tumbuh kuarsa-

feldspar. Basalt tholeitik adalah tipe basalt yang lewat jenuh (oversaturated) dengan

silika, sedang basalt alkali bersifat underaturated dengan silika yang ditunjukkan

dengan kehadiran nepheline (Romels C. A. Lumintang, 2011).

2.6.4 Pembentukan Basalt

Basalt alkali khas dijumpai di daerah kerak benua yang terangkat berbentuk

kubah (updomed continental crust) dan kerak benua yang mengalami rifting (rifted

continental crust), dan pulau-pulau oseanik seperti Hawai. Basalt tholeitik khas

dijumpai di lantai samudera, atau sebagai lava ekstrusi yang sangat besar sehingga

membentuk plateau di kerak benua, contohnya Deccan Trap di India (Romels C. A.

Lumintang, 2011).

21

2.6.5 Kegunaan Basalt

Basalt kerap digunakan sebagai bahan baku dalam industri poles, bahan

bangunan atau pondasi bangunan (gedung, jalan, jembatan, dll) dan sebagai agregat

(Romels C. A. Lumintang, 2011).

2.7 AluminiumOxide

Aluminium oksida adalah sebuah senyawa kimia dari aluminium dan oksigen,

dengan rumus kimia Al2O3. Nama mineralnya adalah alumina, dan dalam bidang

pertambangan, keramik dan teknik material senyawa ini lebih banyak disebut dengan

nama alumina..

Aluminium oksida adalah insulator (penghambat) panas dan listrik yang baik.

Umumnya Al2O3 terdapat dalam bentuk kristalin yang disebut corundum atau α-

aluminum oksida. Al2O3 dipakai sebagai bahan abrasif dan sebagai komponen dalam

alat pemotong, karena sifat kekerasannya. Aluminium oksida berperan penting dalam

ketahanan logam aluminium terhadap perkaratan dengan udara. Logam aluminium

sebenarnya amat mudah bereaksi dengan oksigen di udara. Aluminium bereaksi

dengan oksigen membentuk aluminium oksida, yang terbentuk sebagai lapisan tipis

yang dengan cepat menutupi permukaan aluminium. Lapisan ini melindungi logam

aluminium dari oksidasi lebih lanjut. Ketebalan lapisan ini dapat ditingkatkan

melalui proses anodisasi. Beberapa alloy (paduan logam), seperti perunggu

aluminium, memanfaatkan sifat ini dengan menambahkan aluminium pada alloy

untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Al2O3 yang dihasilkan melalui

Gambar 2.16. Aluminium

Sumber :http://sandblastingabrasives.com/aluminum-

oxides-3.html

22

anodisasi bersifat amorf, namun beberapa proses oksidasi seperti plasma electrolytic

oxydation menghasilkan sebagian besar Al2O3 dalam bentuk kristalin, yang

meningkatkan kekerasannya.

2.8 Kerang

Kerang adalah hewan air yang termasuk hewan bertubuh lunak

(moluska).Pengertian kerang bersifat umum dan tidak memiliki arti secara biologi

namun penggunaannya luas dan dipakai dalam kegiatan ekonomi.

- Dalam pengertian paling luas, kerang berarti semua moluska dengan sepasang

cangkang (lihat Bivalvia). Dengan pengertian ini, lebih tepat orang menyebutnya

kerang-kerangan dan sepadan dengan arti clam yang dipakai di Amerika. Contoh

pemakaian seperti ini dapat dilihat pada istilah "kerajinan dari kerang".

- Kata kerang dapat pula berarti semua kerang-kerangan yang hidupnya menempel

pada suatu obyek. Ke dalamnya termasuk jenis-jenis yang dapat dimakan, seperti

kerang darah dan kerang hijau (kupang awung), namun tidak termasuk jenis-jenis

yang dapat dimakan tetapi menggeletak di pasir atau dasar perairan, seperti lokan

dan remis.

- Kerang juga dipakai untuk menyebut berbagai kerang-kerangan yang

bercangkang tebal, berkapur, dengan pola radial pada cangkang yang tegas.

Dalam pengertian ini, kerang hijau tidak termasuk di dalamnya dan lebih tepat

disebut kupang. Pengertian yang paling mendekati dalam bahasa Inggris adalah

cockle.

- Dalam pengertian yang paling sempit, yang dimaksud sebagai kerang adalah

kerang darah (Anadara granosa), sejenis kerang budidaya yang umum dijumpai di

Gambar 2.17. Cangkang Kerang

Sumber :http://id.wikipedia.org/

23

wilayah Indo-Pasifik dan banyak dijual di warung atau rumah makan yang

menjual hasil laut.

Semua kerang-kerangan memiliki sepasang cangkang (disebut juga cangkok

atau katup) yang biasanya simetri cermin yang terhubung dengan suatu ligamen

(jaringan ikat). Pada kebanyakan kerang terdapat dua otot adduktor yang mengatur

buka-tutupnya cangkang.Kerang tidak memiliki kepala (juga otak) dan hanya

simping yang memiliki mata. Organ yang dimiliki adalah ginjal, jantung, mulut, dan

anus. Kerang dapat bergerak dengan "kaki" berupa semacam organ pipih yang

dikeluarkan dari cangkang sewaktu-waktu atau dengan membuka-tutup cangkang

secara mengejut.Sistem sirkulasinya terbuka, berarti tidak memiliki pembuluh darah.

Pasokan oksigen berasal dari darah yang sangat cair yang kaya nutrisi dan oksigen

yang menyelubungi organ-organnya. Makanan kerang adalah plankton, dengan cara

menyaring. Kerang sendiri merupakan mangsa bagi cumi-cumi dan hiu.Semua

kerang adalah jantan ketika muda. (https://id.wikipedia.org/wiki/Kerang)

2.8.1 Kandungan Cangkang Kerang

Cangkang kerang mengandung kalsium karbonat (CaCO3) dalam kadar yang

lebih tinggi bila dibandingkan dengan batu gamping, cangkang telur, keramik, atau

bahan lainnya. Hal ini terlihat dari tingkat kekerasan cangkang kerang. Semakin

keras cangkang, maka semakin tinggi kandungan kalsium karbonat (CaCO3) nya.

Maka jika direaksikan dengan asam kuat seperti HCl dan ion logam yang terlarut

dalam air dapat mengendapkan kandungan logam(Santoso, 2011).

2.9 Resin

Menurut penelitian Nurdiana (2013) matriks ( resin ) dalam susunan komposit

bertugas melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik. Matriks

harus bisa meneruskan beban dari luar ke serat. Umumnya matriks terbuat dari

bahan-bahan yang lunak dan liat. Polimer ( plastik ) merupakan bahan umum yang

biasa digunakan. Matriks juga umumnya dipilih dari kemampuannya menahan panas.

Polyester, vinilester dan epoksi adalah bahan-bahan polimer yang sejak dahulu telah

dipakai sebagai bahan matriks. Menurut penelitian Puja (2011) yang menyatakan

bahwa Matrik yang cocok sebagai pengikat pada kampas rem harus memiliki

keuletan yang baik agar kampas rem yang dihasilkan tidak mudah pecah Jenis

24

polimer termoset yang banyak tersedia di pasaran dan memiliki keuletan yang tinggi

adalah resin epoxy.

2.10 Proses Sintering

Dalam proses pembuatan kampas rem, keausan suatu bahan komposit

semakin besar atau semakin mudah aus dapat dipengaruhi oleh besarnya waktu yang

deberikan pada proses kompaksi. Bila waktu penekananya semakin besar maka

tingkat keausan pun besar. Nilai kekerasan suatu bahan dari kampas rem terpengaruh

oleh besar waktu penekanan kompaksi yang diberikan. Pada proses pembuatan

kampas rem, semakin besar kompaksi yang dibebankan maka semakin keras pula

komposit. Komposit dalam kampas rem dipengaruhi beberapa faktor yaitu variasi

bahan, beban kompaksi yang diberikan serta lamanya beban penekanan kompaksi

dan pemanasan (sintering), (Marsudi, 2014) . Pemanasan sampai temperatur tinggi

disebut sinter. Pada prosessinter, benda padat terjadi karena terbentuk ikatan-ikatan.

Panas menyebabkan bersatunyapartikel dan efektivitas reaksi tegangan permukaan

meningkat. Dengan perkataan lain, prosessinter menyebabkan bersatunya partikel

sedemikian rupa sehingga kepadatan bertambah.Selama proses ini terbentuklah

batas-batas butir, yang merupakan tahap rekristalisasi.Disamping itu gas yang ada

menguap. Temperatur sinter umumnya berada pada 0.7-0.9 daritemperatur cair

serbuk utama. Waktu pemanasan berbeda untuk jenis logam berlainan dantidak

diperoleh manfaat tambahan dengan diperpanjangnya waktu pemanasan(Ika

Listiawati). Pada penelitian ini, penulis menggunakan faktor sintering seperti pada

tabel 2.2 dibawah ini :

Tabel 2.2 Faktor Pengujian Sintering

Faktor Pengujian I

Komposisi campuran

Cooling duration

Sintering temperatur

Heating duration

Holding duration

Forming pressure

Tabel 3.2

1 h

150˚C

0.5 h

0.5 h

2000 kg/cm2

25

2.11 Persyaratan Teknik Kampas Rem

Adapun persyaratan teknik dari kampas rem komposit menurut penelitian

Pratama (2011), yakni :

1. Untuk nilai kekerasan sesuai standar keamanan 68 – 105.

2. Ketahanan panas 360oC, untuk pemakaian terus menerus sampai dengan

250oC.

3. Nilai keausan kampas rem adalah (5 x 10-4

- 5 x 10-3

mm2/kg)

4. Koefisien gesek 0,14 – 0,27

5. Massa jenis kampas rem adalah 1,5 – 2,4 gr/cm3

6. Konduktivitas thermal 0,12 – 0,8 W.m.°K

7. Tekanan Spesifiknya adalah 0,17 – 0,98 joule/g.°C

8. Kekuatan geser 1300 – 3500 N/cm2

9. Kekuatan perpatahan 480 – 1500 N/cm2

2.12 Uji Kekerasan (Hardness Test)

Menurut penelitian, Syaflida (2012), kekerasan adalah ukuran ketahanan

suatu material terhadap deformasi plastis. Nilai kekerasan suatu material adalah

homogen. Uji kekerasan lebih sering dilakukan dibandingkan uji mekanis lain

dikarenakan beberapa alasan, antaa lain pengujiannya relatif sederhana dan tidak

mahal, pengujiannya hanya sebuah identasi yang kecil pada permukaan sampel, tidak

bersifat merusak sehingga spesimennya tidak akan mengalami fraktur atau

mengalami deformitas yang tinggi. Salah satu keuntungan pengukuran kekerasan

adalah kemudahan dalam mengkonversi kekerasan dengan perhitungan lain melalui

skala. Data konversi telah ditentukan secara eksperimen dan tergantung pada tipe dan

karakteristik material.

Uji kekerasan suatu material dapat dilakukan dengan berbagai metode antara

lain, seperti Brinell, knoop, Rockwell, Barcol, Shore A dan Vickers.

Metode vickers merupakan metode yang paling sering digunakan untuk

mengukur kekerasan suatu material logam Uji Vickers dapat digunakan untuk

mengukur kekerasan semua jenis material logam dengan berbagai ketebalan. Selain

itu, uji vickers juga tidak bergantung pada suatu beban. Uji kekerasan dengan metode

vickers menggunakan ASTM e384-99 (Standard test method for microindentation

26

hardness of materials) Uji Vickers bertujuan untuk menentukan daya tahan material

terhadap penekanan identor piramida intan dengan puncak yang bersudut 136 derajat

sampai menghasilkan deformasi permanen. Data yang didapat berupa Vickers

Hardness Number (VHN) yang didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan

lekukan

Menurut Fauzan (2013), Uji vickers dikembangkan di inggris tahun 1925an.

Dikenal juga sebagai Diamond Pyramid Hardness test (DPH).uji kekerasan vickers

menggunakan indentor piramida intan, besar sudut antar permukaan piramida intan

yang saling berhadapan adalah 136 derajat .

Ada dua rentang kekuatan yang berbeda, yaitu micro (10g – 1000g) dan

macro (1kg – 100kg).

Standar untuk pengujian:

- ASTM E-384 – Rentang micro (10g – 1000g)

- ASTM E-92 – Rentang macro (1kg – 100kg)

- ISO 6507 – Rentang micro dan macro

2.12.1 Cara atau Metode pengujian Vickers

1. Persiapkan alat dan bahan pengujian

a. mesin uji kekerasan Vickers (Vickers Hardness Test)

b. indentor piramida intan (diamond pyramid)

c. benda uji yang sudah di gerinda

d. amplas halus

e. stop watch

f. mikroskop pengukur (biasanya satu set dengan alatnya)

2. Indentor ditekankan ke benda uji atau material dengan gaya tertentu. (rentang

micro 10g – 1000g dan rentang micro 1kg – 100kg)

3. Tunggu hingga 10 – 20 detik (biasanya 15 detik)

3 Bebaskan gaya dan lepaskan indentor dari benda uji

4 Ukur 2 diagonal lekukan persegi (belah ketupat) yang terjadi menggunakan

mikroskop pengukur. (ukur dengan teliti dan cari rata-ratanya)

5 Masukkan data-data tersebut ke rumus

27

2.12.2 Rumus Penghitungan Pengujian MetodeVickers

Rumus penghitungan pengujian metodeVickers sebagai berikut :

𝑽𝑯𝑵 =𝟏,𝟖𝟓𝟒𝒙𝑷

𝒅𝟐

Dimana : VHN = Vickers Hardness Number

P = Beban yang diberikan (kgf)

d = Panjang diagonal rata-rata hasil indentasi

2.12.3 Kelebihan dan Kekurangan dari Pengujian Vickers

Kelebihan metodeVickers :

- Dianjurkan untuk pengujian material yang sudah di proses case hardening,

dan proses pelapisan dengan logam lain yang lebih keras

- Tidak merusak karena hasil indentasi sangat kecil, dan biasanya bahan uji

bisa dipakai kembali.

Kekurangan metodeVickers :

- Butuh ketelitian saat mengukur diameter lekukan hasil indentasi

- Lama, sekali pengujian bisa menyita waktu hingga 5 menit, belum termasuk

persiapan dan perhitungannya.

2.13 ASTM E-384 (American Standart Testing Material) Vickers Metods

Pada penelitian ini, penulis menggunakan ASTM E-384 dengan ketentuan

terlampir pada lampiran ASTM

Gambar 2.18. Uji Vickers

Sumber :Fauzan (2013)

........................................(5)

28

2.14 Spesimen Uji

Pada penelitian ini, Jumlah spesimen yang akan digunakan adalah 25 buah,

yang terdiri dari 5 komposisi masing-masing berjumlah 5 spesimen, kemudian dari

masing-masing spesimen tersebut akan mengalami 3 kali proses pengujian kekerasan

yang dimana dalam satu permukaan spesimen, lihat pada gambar 2.18

.C

.B

.A

Gambar 2.19. Spesimen Uji