BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit

Komposit didefinisikan sebagai gabungan serat-serat dan resin.

Penggabungannya sangat beragam, fiber atau serat ada yang diatur memanjang

(unidirectional composites), ada yang dipotong-potong kemudian dicampur secara

acak (random fibers), ada yang dianyam silang lalu dicelupkan dalam resin (cross-

ply laminae), dan lainnya.

Menurut bentuk material penyusunnya, komposit dapat dibedakan menjadi

lima jenis, (M.M Schwartz, 1984) yaitu :

- Komposi serat (Fibrous composite)

- Komposi laminat (Laminate composite)

- Komposi sketal (Filled)

- Komposi serpih (Flake)

- Komposi partikel (Particulate composite)

Lembaran komposit disebut sebagai lamina, Serat yang dipakai seperti di

industri pesawat terbang biasanya terbuat dari karbon dan gelas, sedangkan resinnya

adalah epoksi, sejenis polimer. Tebal lamina untuk komposit serat karbon adalah

0.125 mm. Komposit karbon/epoksi ini dibuat dari pre-impregnation ply atau pre-

preg.

Komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari logam, kekakuan

jenis (modulus Young/density) dan kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam.

Beberapa lamina komposit dapat ditumpuk dengan arah orientasi serat yang berbeda,

gabungan lamina ini disebut sebagai laminat.

Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:

Penguat (reinforcement), yang mempunyai sifat kurang ductile tetapi lebih rigid serta

lebih kuat, dalam penelitian kali ini penguat komposit yang digunakan yaitu dari

serat glass.

Matriks, umumnya lebih ductile tetapi mempunyai kekuatan dan rigiditas

yang lebih rendah. Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan

penguat yang digunakannya, yaitu :

1. Fibrous Composites ( Komposit Serat ) Merupakan jenis komposit yang hanya

terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat /

fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers

(poly aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun

dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks

seperti anyaman.

2. Laminated Composites ( Komposit Laminat ) Merupakan jenis komposit yang

terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya

memiliki karakteristik sifat sendiri.

3. Particulalate Composites ( Komposit Partikel ) Merupakan komposit yang

menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata

dalam matriksnya (Che, 2008).

2.2 Matrik Resin Epoksi

Resin epoksi merupakan jenis resin termoset. Resin epoksi mempunyai kegunaan yang

luas dalam industri kimia teknik, listrik, mekanik, dan sipil sebagai bahanperekat, cat pelapis, dan

benda-benda cetakan. Selain itu mempunyai kekuatan yang tinggi, resin epoksi juga mempunyai

ketahanan kimia yang baik. Bahan resin epoksi didapat dari PT. JUSTUS KIMIA RAYA..Resin

epoksi berbentuk cair dengan 2 campuran, satu epoksi herdener tipe generalporpose

(polyaminoamida), kedua epoksi resin tipe general porpose (bispenolaepichlorohidrin), dengan

perbandingan 1 : 1.

Tabel 1 Spesifikasi Resin Epoksi

Sifat-sifat Satuan Nilai Tipikal

Massa Jenis Gram /cm3 1,17

Penyerapan air (suhu ruang ) °C 0,2

Kekuatan tarik Kgf/mm2 5,95

Kekuatan tekan Kgf/mm2 14

Kekuatan Lentur Kgf/mm2 12

Temperatur Pencetakan °C 90

(Rusmiyatno, 2007)

2.3 Serat Ijuk

Di Indonesia ijuk merupakan bahan material yang cukup dikenal oleh

masyarakat khususnya masyarakat yang berada di Sumatera Utara. Ijuk merupakan

bagian dari tanaman aren, ijuk berbentuk seperti benang yang kuat yang memiliki

ukuran yang bermacam-macam. Sifat khas dari ijuk adalah mudah terbakar, mudah

berlumut /berjamur dan lapuk. Ijuk sebagai tumbuhan tropis banyak dimanfaatkan

dalam kehidupan sehari-hari yaitu sebagai atap penutup bangunan, sapu, sebagai

penyaring. Ijuk memiliki ketahanan terhadap air dan panas sehingga bila digunakan

sebagai atap penutup bangunan maka akan terasa sejuk berada didalam bangunan

tersebut. Tetapi melihat sifat ijuk yang mudah terbakar dan mudah lapuk maka

potensi ijuk sebagai bahan material sangat besar untuk dikembangkan sebagai serat

dalam pembuatan komposit. ( Anonim, 2007).

2.4 Metoda Hand Lay-Up

Metoda hand lay-up merupakan metoda yang digunakan untuk mencetak

bahan polimer termoset yang mengalami pengeringan (curing) pada suhu ruangan.

Reaksi kimia pada resin polimer diawali dengan adanya penambahan katalis yang

mengakibatkan resin mengeras. Dalam pencetakan, sebuah cetakan terbuka (open

mold) digunakan. Untuk mendapatkan permukaan yang baik, maka terlebih dahulu

disemprotkan sebuah pigmen gel coat pada permukaan cetakan. Resin dan pengisi

kemudian ditempatkan di cetakan. Udara yang masih ada dihilangkan dengan

menggunakan kuas, roller, ataupun brush dabbing. Lapisan pengisi dan resin

ditambahkan dengan tujuan untuk penebalan kemudian ke dalamnya ditambahkan

katalis atau akselerator yang akan mengeringkan resin tanpa perlu adanya

penambahan panas. Oleh karena itu, proses curing pada metoda hand lay-up

dikatakan berlangsung pada suhu ruangan. Metoda hand lay up sangat cocok

digunakan untuk keperluan produksi yang rendah karena menggunakan peralatan dan

biaya yang tidak begitu besar (Schwartz, 1984).

Gambar 2. Metoda Hand Lay-Up

(Rice, 2004)

2.5 Pengujian/Karakterisasi Bahan Komposit

2.5.1 Analisa Kekuatan Tarik (Tensile Strength)

Salah satu pengujian tegangan dan regangan (stress strain test) adalah

pengujian tarik (tension test). Dari pengujian ini dapat kita ketahui beberapa sifat

mekanik material yang sangat dibutuhkan dalam desain rekayasa. Hasil dan

pengujian ini adalah grafik beban versus perpanjangan (elongation).

2.5.2 Analisa Kekuatan Bentur (Impact Strength)

Kekuatan impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui ketegasan

bahan atau ketahanan bahan terhadap daya dengan kecepatan tinggi (hantaman).

Kekuatan impak suatu bahan polimer dapat diukur dengan menggunakan alat impact

test.

Untuk kekuatan impak, bahan dapat dibagi dalam dua klasifikasi, yaitu bahan

yang rapuh (brittle) dan elastis (ductile). Kegagalan pada bahan yang rapuh dapat

terjadi pada energi yang rendah di mana keretakan bermula dan berlanjut sebelum

terjadinya yelding. Ciri-ciri yang ditunjukkan biasanya bagian yang putus/patah

menunjukkan permukaan yang halus dan kaku. Untuk bahan ductile, akan terbentuk

yelding di mana akan tampak stress whitening pada daerah yang putus. Pengujian

impak biasanya dilakukan dengan metoda Charphy atau Izod, (Van Vlack, 1989

dalam Faisal, 2008).

2.5.3 Analisa Karakterisitik Fourier Transform Infra Red (FT – IR).

Spektrofotometer infra merah terutama ditujukan untuk senyawa organik

yaitu menentukan gugus fungsional yang dimiliki senyawa tersebut. Pola pada

daerah sidikjadi sangat berbeda satu dengan yang lain, karenanya hal ini dapat

digunakan untuk mengidentifikasi senyawa tersebut. Penetapan secara kualitatif

dapat dilakukan dengan membandingkan tinggi peak (transmitansi) pada panjang

gelombang tertentu yang dihasilkan oleh zat yang diuji dan zat yang standar. Dalam

ilmu material analisa ini digunakan untuk mengetahui ada tidaknya reaksi atau

interaksi antara bahan-bahan yang dicampurkan. Selain itu, nilai intensitas gugus

yang terdeteksi dapat menentukan jumlah bahan yang bereaksi atau yang terkandung

dalam suatu campuran (Sitorus, 2009).

2.5.4 Analisa Fraksi Volume Serat

Dalam penyusunan bahan komposit, distribusi pengisi dalam matriks dapat

dideskripsikan berulang atau secara periodik. Meskipun susunan serat tidak teratur,

tetapi asumsi pertama bahwa serat yang tersusun dalam cross section dianggap

sebagai bentuk persegi (square packed) atau heksagonal (hexagonal packed). Asumsi

bahwa dua bentuk diatas mengikuti pola pada gambar 2.4. Dengan mengarahkan

perhatian pada unit sel model maka dapat dilihat luas penampang pada serat relatif

terhadap luas permukaan total pada unit sel merupakan pengukuran volume serat

terhadap volume total komposit. Fraksi ini merupakan parameter yang penting dalam

bahan komposit dan dikenal dengan istilah fraksi volume serat dan nilainya diantara

0-1 (Megat et al, 2008).

Gambar 2.4 Susuan Geometri Serat dalam Matriks

(Megat et al, 2008)

2.5.5 Analisa Penyerapan Air oleh Komposit

Menurut Lokantara dan Suardana (2009), penyerapan air (water-absorption)

dalam komposit merupakan kemampuan komposit dalam menyerap uap air dalam

waktu tertentu. Penyerapan air pada komposit merupakan salah satu masalah

terutama dalam penggunaan komposit di luar ruangan. Semua komposit polimer

akan menyerap air jika berada di udara lembab atau ketika polimer tersebut

dicelupkan di dalam air. Penyerapan air pada komposit berpenguat serat alami

memiliki beberapa pengaruh yang merugikan dalam sifatnya dan mempengaruhi

kemampuannya dalam jangka waktu yang lama juga penurunan secara perlahan dari

ikatan interface komposit serta menurunkan sifat mekanis komposit seperti kekuatan

tariknya. Penurunan ikatan antarmuka komposit menyebabkan penurunan sifat

mekanis komposit tersebut. Karena itu, pengaruh dari penyerapan air sangat vital

untuk penggunaan komposit berpenguat serat alami di lingkungan terbuka.

2.5.6 Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM)

Analisa SEM dilakukan untuk mempelajari sifat morfologi terhadap sampel.

SEM adalah adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen

secara mikroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada

spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa

fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar X, elektron sekunder, dan

absorpsi elektron.

Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa

permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari

lapisan yang tebalnya sekitar 20 um dari permukaan. Gambar permukaan yang

diperoleh merupakan tofografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada

permukaan. Gambar toforgrafi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang

dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh

detektor yang diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas

menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar di monitor dapat

dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke dalam

suatu disket.

Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai konduktifitas

yang tinggi, karena polimer mempunyai konduktifitas rendah, maka bahan perlu

dilapisi dengan bahan konduktor (bahan pengantar) yang tipis. Bahan yang biasa

digunakan adalah perak, tetapi jika dianalisa dalam waktu yang lama, lebih baik

digunakan emas atau campuran emas dan pallladium (Sunariyo, 2008).