kom posit

5/16/2018 Kom Posit - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/kom-posit 1/11

Rizki Budi Ramadhani - 2009430072

Material Komposit Tugas BKTK Semester V P2K Jurusan Teknik Kimia

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA2012



Material Komposit

Definisi Komposit

Kata komposit dalam pengertian bahan komposit berarti dua atau lebih material / bahan

yang digabung atau dicampur secara makroskopis untuk mendapatkan kekuatan yang spesifik.

Dimana pengertian makroskopis ini yaitu penggabungan material dimana masih dapat dilihat

sifat-sifat unsur-unsur pembentuknya.

Perbedaan yang mendasar antara material komposit dengan material alloy yaitu kalau

pada material alloy penggabungan materialnya dilakukan secara mikroskopis, sehingga tidak bisa dilihat sifat-sifat dasar dari unsur-unsur pembentuknya.

Sangatlah sederhana, bahwa sebuah komposit adalah bahan yang dicampurkan dua atau

lebih tahap yang berbeda (Gambar 2.1). Oleh karena itu komposit bersifat heterogen. Komposit

adalah material yang satu tahap berlaku sebagai sebuah penguatan terhadap tahap kedua. Tahap

kedua disebut matriks. Tantangannya adalah untuk mengkombinasikan serat dan matriks ke

bentuk material yang paling efisien untuk penerapan yang dimaksudkan atau diinginkan.

Page | 2



Gambar 2.1. Media Multiphase

Umumnya dalam komposit terdapat bahan yang disebut sebagai “matriks” dan bahan

“penguat”. Bahan matriks umumnya dapat berupa logam, polimer, keramik, karbon. Matriks

dalam komposit berfungsi untuk mendistribusikan beban kedalam seluruh material penguat

komposit. Sifat matriks biasanya “ulet” (ductile). Bahan penguat dalam komposit berperan

untuk menahan beban yang diterima oleh material komposit. Sifat bahan penguat biasanya

kaku dan tangguh. Bahan penguat yang umum digunakan selama ini adalah serat karbon, serat

gelas, keramik. Serat alam sebagai jenis serat yang memiliki kelebihan-kelebihan mulai

diaplikasikan sebagai bahan penguat dalam komposit polimer.

Konsep Material Komposit

Berbagai kemungkinan material komposit yang dibuat dengan menggabungkan

berbagai jenis material penyusunnya dapat dilihat pada Gambar 2.2. Dalam tulisan ini dibahasrekayasa material komposit epoxy dan serat gelas yang diterapkan pada pembuatan bejana

tekan. Susunan serat yang digunakan adalah serat yang telah dibentuk sebagai woven 0°, dan

90° fabrics preform. Geometri komponen dirancang dengan memperhatikan bentuk

aerodinamika struktur, sehingga dapat mengurangi hambatan (drag) fluida udara ketika

digunakan.

Pada umumnya konsep material komposit yang dibuat dapat dibagi kedalam tiga

kelompok utama :

Page | 3

http://4.bp.blogspot.com/_94hwoBHsxoY/S4bp83M4hwI/AAAAAAAAACE/dA62SUVISnE/s1600-h/porous_multi1b.png



1. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC)

Bahan ini merupakan bahan komposit yang sering digunakan disebut, Polimer

Berpenguatan Serat (FRP – Fibre Reinforced Polymers or Plastics) – bahan ini

menggunakan suatu polimer-berdasar resin sebagai matriknya, dan suatu jenis serat

seperti kaca, karbon dan aramid (Kevlar) sebagai penguatannya.

2. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC)

Ditemukan berkembang pada industri otomotif, bahan ini menggunakan suatu logam

seperti aluminium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida.

3. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC)

Digunakan pada lingkungan bertemperatur sangat tinggi, bahan ini menggunakan

keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek, atau serabut-serabut

(whiskers) dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitride.

Klasifikasi Komposit

Secara umum bahan komposit yang digunakan dapat diklasifikasikan berdasarkan

geometri dan jenis seratnya. Sebab sifat-sifat mekanik bahan komposit tergantung pada

geometri dan jenis seratnya. Dimana klasifikasi dari bahan komposit dapat dilihat pada gambar

dibawah.

Page | 4



Diagram 1.1 Klasifikasi bahan komposit

Secara garis besar bahan komposit dapat dibagi atas dua, yaitu :

1. Bahan komposit partikel

Secara garis besar komposit dapat diklasifikasikan menjadi empat macam, antara lain :

a. Material serat komposit (Fibrous composites materials)

Terdiri dari dua komponen penyusun yaitu matriks dan serat. Skema penyusunan

serat dapat dibagi menjadi tiga.

Gambar 2.3. Skema Penyusunan Serat

Page | 5

(a) serat berturut

(b) serat ter putus

(c) serat acak terputus

http://2.bp.blogspot.com/_94hwoBHsxoY/S4bwj9giWqI/AAAAAAAAACM/13p-OYs4AB4/s1600-h/jenis-serat.thumbnail.jpg




http://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/komposit.jpg



b. Material komposit berlapis (Laminated composites materials)

Terdiri dari dua atau lebih lapisan material yang berbeda dan digabung secara

bersama-sama. Laminated composite dibentuk dari dari berbagai lapisan-lapisan

dengan berbagai macam arah penyusunan serat yang ditentukan yang disebut lamina.

Yang termasuk Laminated composites (komposit berlapis) yaitu :

1) Bimetals

2) Cladmetals

3) Laminated Glass

4) Plastic-Based Laminates

c. Material komposit partikel (Particulate composites materials)

Terdiri dari satu atau lebih partikel yang tersuspensi di dalam matriks dari matriks

lainnya. Partikel logam dan non-logam dapat digunakan sebagai matriks.

Empat kombinasi yang digunakan sebagai matriks komposit partikel :

1) Material komposit partikel non-logam di dalam matriks non-logam

2) Material komposit partikel logam di dalam matriks non-logam

3) Material komposit partikel non-logam di dalam matriks logam

4) Material komposit partikel logam di dalam matriks logam

d. Kombinasi dari ketiga tipe di atas

Secara umum, sifat-sifat komposit ditentukan oleh :

a. Sifat-sifat serat

b. Sifat-sifat resin

c. Rasio serat terhadap resin dalam komposit (Fraksi Volume Serat – Fibre Volume

Fraction)

4. Geometri dan orientasi serat pada komposit

2. Bahan komposit serat

Page | 6





























Serat (fiber) adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongan komponen yang

membentuk jaringan memanjang yang utuh. Serat dapat digolongkan menjadi dua jenis

yaitu :

a. Serat Alami

1) Serat mineral

Serat jenis ini terbagi kedalam tiga kelompok serat, antara lain :

a) Serat Kaca atau serat gelas adalah suatu bahan sintetis yang terdiri dari

Lime, Alumina, dan Borosilicate. Sering diterjemahkan menjadi kaca cair

yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm - 0,01

mm. Bahan cair serat gelas ditekan melalui suatu lobang kecil dari suatu

dapur listrik dan ditarik menjadi sehelai serat. Serat ini dapat dipintal

menjadi benang atau ditenun menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan

resin/matriks sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi untuk

diaplikasikan.. Untuk membuat serat gelas ini mudah melekat jika diberi

resin/matriks, maka dilakukan pelapisan awal serat ini dengan resin/matriks.

Tujuan dari pelapisan awal ini selain nantinya resin mudah melekat juga

agar air dan udara tidak terserap kedalam serat gelas. Serat gelas yang

umum dipasaran terdiri dari beberapa macam antara lain Cloth, Woven

roving, Mat. Serat gelas yang paling kuat dan paling mahal harganya adalah

cloth kemudian berturut-turut moven roving dan yang paling lemah serat

jenis mat.

b) Serat Logam.

c) Serat Karbon.

b. Serat Sintetis (serat buatan manusia)

1) Serat polimer

Serat jenis ini dibuat melalui proses kimia. Bahan yang umum digunakan untuk

membuat serat polimer, yaitu :

a) Polyamida nilon

Page | 7

































b) PET atau PBT polyester; digunakan untuk membuat botol plastic

c) Fenol-formaldehid (PF)

d) Serat polivinyl alkohol (PVOH)

e) Serat polivinyl khlorida (PVC)

f) Poliolefin (PP dan PE)

g) Polyethylene (PE)

h) Elastomer; digunakan untuk membuat spandex

i) Poliuretan

Jenis-jenis Serat

Jenis-jenis serat yang banyak tersedia untuk menggunakan komposit, dan jumlahnya

hampir meningkat. Kekakuan spesifik yang tinggi (kekakuan dibagi oleh berat jenisnya) dan

kekuatan spesifik yang tinggi (kekuatan dibagi oleh berat jenisnya) serat-serat tersebut disebut

Advanced Fiber. Komposit terbuat dari serat-serat tersebut yang disebut Advanced Composite.

Pembahasan yang mendalam dari jenis-jenis serat dan cara-cara pembuatannya dapat

ditemukan dalam buku Chawla (1987).

Pada pemodelan ini serat kaca dipergunakan untuk memperkuat komposit epoxy,

dimana serat gelas tersedia dengan bentuk yang banyak : E-glass dan S-2 (Owens-Corning

Fiberglass Corporation) adalah bentuk yang paling umum untuk penggunaannya secara

struktural. E-glass digunakan dimana kekuatan dan ketahanannya pada arus listrik yang tinggi

diperlukan, dan S-2 digunakan pada penerapan stuktur komposit yang membutuhkan kekuatan

yang tinggi, modulus dan kestabilan dibawah suhu tinggi dan lingkungan yang bersifat korosif.

Sifat Serat

Nilai yang sangat beragam untuk sifat serat bisa ditemukan pada literatur tergantung

pada pembuatannya, proses pembuatan, dan cara tesnya. Nilai akhir yang tinggi disajikan untuk

menunjukkan sifat terbaik yang dapat dicapai saat sekarang. Pengalaman telah menunjukkan

bahwa nilai-nilai ini terus meningkat seperti serat baru dikembangkan. Tabel meliputi

kepekatan ρ, modulus axial EL, Ratio poisson axial VL, kekuatan tarikan axial , kekakuan

khusus dan kekuatan khusus dinormalisasikan mengenai nilai untuk aluminium, dan koefisien

Page | 8





































axial pemuaian thermal (CTE) α. Modulus dan nilai kekuatannya adalah untuk muatan tarikan

disepanjang axis serat (longitudinal).

Material Matriks

Polymer, logam, dan keramik semuanya dibuat sebagai material matriks pada serat

komposit searah, bahan matriks polymeric selanjutnya dapat dibagi-bagi kedalam thermoplastic

dan thermoset. Thermoplastik polymeric bisa dibentuk ulang dengan pemanasan dan

penekanan yang semuanya memanfaatkan suhu yang cenderung naik dari 225 °C (437 °F).

Material matriks thermoset polymeric yang paling umum adalah :

1. Polyesters, digunakan secara luas pada serat kaca. Polyester tidak mahal, ringan,

menggunakan suhu mencapai 100 °C (212 °F) agak sedikit resisten terhadap cahaya

lingkungan.

2. Epoxies, lebih mahal tapi lebih tahan terhadap kelembaban dan lebih mudah

menyusut. Suhu maksimum yang digunakan pada suhu sekitar 175 °C (347°F).

3. Polyimides, menggunakan suhu yang lebih tinggi (300 °C, 572 °F) tapi lebih

sulit untuk dibuat.

Sistem Matriks

Apapun sistem matriks yang digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat-

sifat berikut :

1. Sifat-sifat mekanis yang bagus

Gambar 2.6 dibawah memperlihatkan kurva tegangan/regangan untuk suatu sistem

matriks ideal. Kurva untuk matriks menunjukkan kekuatan puncak tinggi, kekakuan

tinggi (ditunjukkan dengan kemiringan awal) dan regangan tinggi terhadap kegagalan.

Hal ini berarti bahwa matriks pada awalnya kaku tetapi pada waktu yang sama tidak akan mengalami kegagalan getas.

Page | 9






























Gambar 2.6. Kurva Tegangan/Regangan Sistem Matriks Ideal

Matriks harus mampu berubah panjang paling tidak sama dengan serat. Gambar 2.7

memberikan regangan terhadap kegagalan yang dimiliki untuk serat kaca-E, serat kaca-

S, serat aramid, dan serat karbon berkekuatan tinggi (yaitu bukan dalam bentuk

komposit). Disini terlihat, sebagai contoh, serat kaca-S dengan perpanjangan 5,3%,

akan membutuhkan matriks dengan perpanjangan paling tidak sama dengan nilai

tersebut untuk mencapai sifat tarik yang maksimum.

Gambar 2.7. Kurva Tegangan/Regangan Terhadap Kegagalan Serat

2. Sifat-sifat daya rekat yang bagus

Daya rekat yang tinggi antara matriks dan serat penguat diperlukan untuk apapun jenis

sistem matriks. Hal ini akan menjamin bahwa beban dipindahkan secara efisiensi dan

akan menjaga pecahnya atau lepasnya ikatan serat dan matriks ketika ditegangkan.

Page | 10















http://3.bp.blogspot.com/_94hwoBHsxoY/S4b3OLg-_7I/AAAAAAAAACc/zT2_cKYQ5lU/s1600-h/images.jpg

http://3.bp.blogspot.com/_94hwoBHsxoY/S4b1FWp5-0I/AAAAAAAAACU/75rb0kxiHCk/s1600-h/teg-reg-komposit.jpg



3. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus

Ketangguhan adalah suatu ukuran dari ketahanan bahan terhadap propaganda retak,

tetapi dalam komposit hal ini akan susah untuk diukur secara akurat. Bagaimanapun

juga, kurva tegangan dan regangan yang dimiliki sistem matriks menyediakan beberapa

indikasi ketangguhan bahan. Sistem matriks dengan regangan terhadap kegagalan yang

rendah akan cenderung menciptakan komposit yang getas, dimana retak dapat mudah

terjadi.

4. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus

Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus. Ketahanan terhadap lingkungan, air

dan substansi agresif lain yang bagus, bersama-sama dengan kemampuan untuk

bertahan terhadap siklus tegangan konstan, adalah sifat yang paling esensi untuk

apapun jenis sistem matriks.

Daftar Pustaka

http://material-teknik.blogspot.com/ Minggu, 05 Feb 2012 00:28

http://yefrichan.wordpress.com/2010/05/24/bahan-teknik-komposit/ Minggu, 05 Feb 2012 01:02

Page | 11















http://material-teknik.blogspot.com/

http://yefrichan.wordpress.com/2010/05/24/bahan-teknik-komposit/

http://material-teknik.blogspot.com/

http://yefrichan.wordpress.com/2010/05/24/bahan-teknik-komposit/

kom posit

Documents