makalah kel. 5 komposit

BAB I

PENDAHULUAN

I. Latar Belakang

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.

Komposit pertama sekali dikenalkan pada zaman mesir kuno,pada saat itu raja-raja

mesir kuno telah membengun makam-makam untuk diri dan keluarganya, makam-makam

itu berupa suatu bangunan-bangunan besar piramid yang bahan bakunya dibuat dari bahan-

bahan yang berasal dari alam, di zaman sekarang ini aplikasi penggunaan komposit dapat

dijumpai pada kehidupan sehari hari, penggunaan aspal di jalan-jalan umum, bangunan-

bangunan yang menggunakan lantai keramik ataupun yang terbuat dari maineral merupakan

bahan komposit yang umum dilihat dan didapat dengan mudah (Anonimos 5). Hal yang

paling menarik bila kita memperhatikan adalah terciptanya bahan komposit alami dari alam

yaitu jaring laba-laba atau yang lebih dikenal dengan benang sutra.

Benang ini dihasilkan dari hewan laba-laba (arachnoid) yang dihasilkan dari kelenjar

yang ada didalam tubuhnya, yang menjadi keunikan dari pada komposit alami ini adalah

daya kekuatan dan elastisitasnya yang luar biasa. Bila kekuatan dari pada benang sutra

dibandingkan dengan baja yang dibentuk dengan diameter yang sama maka dari hasil

penelitian yang telah dilakukan didapat kekuatan benang sutra jauh lebih kuat 4-5x dari

pada benang baja dengan diameter yang sama, selain itu kelenturan benang sutra juga

sangat mengagumkan dimana dapat mengangkat beban yang jauh lebih berat dari pada

beratnya dengan kelenturan yang dapat mencapai 4x panjang benang dasar (Anonimos 2).

Kemudahan-kemudahana yang ditawarkan serta keunggulan dari pada bahan komposit bila

dibandingkan bahan yang bukan komposit telah membuat para ahli material untuk terus

berpikir untuk dapat menciptakan aplikasi baru dari penggunaan komposit sebagai bahan

bakunya, industri-industri yang telah menggunakan produk komposit dalam menciptakan

bahannya antara lain adalah industri pabrik pesawat terbang dimana penciptaan bahan baku

badan pesawat yang ringan, tahan terhadap kondisi suhu yang tinggi tetapi mempunyai

kekuatan yang besar telah menggeser bahan-bahan logam yang pada dasarnya mempunyai

massa jenis yang besar dan merupakan penghantar panas yang baik (Ron,A., 1999). Bukan

1

hanya pada industri pesawat terbang, didalam dunia outomotif para perancang material

bahan badan mobile berlomba-lomba menciptakan tidak hanya desain mobil yang menarik

tetapi juga kekuatan dan performa dari pada bahan baku badan mobil, toyota merupakan

salah satu produsen mobil balap F1 telah membuktikan keunggulan penggunaan material

komposit dan terus mengembangkan penggunaan komposit kebahagian-bahagian yang

lainnya. Dalam dunia pertambangan baik didaratan ataupun ditengah-tengah perairan

penggunaan selang dan mata bor yang terbuat dari campuran logam-logam tertentu telah

banyak ditinggalkan, hal ini dikarenakan bobot ataupun massa benda yang menggunakan

campuran bahan logam ini mempunyai bobot yang sangat berat dan di sisi lain bersifat

terlalu kaku, sehingga perlu dibuat suatu alternatif baru untuk mengatasi masalah-masalah

ini, dan salah satu solusi yang digunakan adalah menggunakan suatu material komposit

yang terbuat dari pada campuran karbon yang mempuyai kekerasan bahan yang luar biasa

tetapi cukup ringan sehingga memudahkan proses penggalian dan pertambangan

(Yudhanto,A.,2007)..

Dunia komposit juga telah masuk ke dalam pembuatan senjata, baik dalam

penggunaan bahan manual yang konvensional sampai dengan senjata outomatis berupa

rudal dan bom-bom balastik. Dalam dunia olah raga penciptaan bahan reket, papan tenis

meja sampai dengan cincin bola basket yang berkualitas telah membuktikan kesuksesan

material komposit sebagai suatu material unggulan. Tetapi pada saat ini yang menjadi

permasalahan dalam penggunaan komposit adalah proses pembuatan komposit yang tidak

jarang membutuhkan biaya yang relatif besar, karena itu kebanyakan dari pada industri-

industri hanya menggunakan material-material komposit pada bahagian-bahagian yang vital

ataupun penting saja untuk memperkecil biaya produksi. Untuk mengatasi masalah diatas

maka perlu dipikirkan untuk mencari suatu bahan ataupun material pembentuk komposit

alternatif, yang tidak hanya berharga murah tetapi dapat memberikan kontribusi pada sifat-

sifat material yang terbentuk dan terutama bersifat aman digunakan dan bersifat ramah

terhadap lingkungan, sehingga nantinya tidak memberikan dampak terhadap kesehatan

manuasia pada khususnya dan lingkungan pada umumnya.

2

BAB II

TINJAU PUSTAKA

2.1. Pengertian Komposit


sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang

berbeda dari material pembentuknya.

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 laporan ini penguat komposit yang digunakan yaitu dari serat alam. 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

laminat 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.

Sehingga komposit dapat disimpulkan adalah sebagai dua macam atau lebih material

yang digabungkan atau dikombinasikan dalam sekala makroskopis (dapat terlihat langsung

oleh mata) sehingga menjadi material baru yang lebih berguna.

Komposit terdiri dari 2 bagian utama yaitu :

Matriks, berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung filler (pengisi) dari kerusakan

eksternal. Matriks yang umum digunakan : carbon, glass, kevlar, dll

3

Filler (pengisi), berfungsi sebagai Penguat dari matriks. Filler yang umum digunakan :

carbon, glass, aramid, kevl`r.

2.2. Klasifikasi Bahan Komposit

Klasifikasi bahan komposit dapat dibentuk dari sifat dan sturkturnya. Bahan komposit

dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi komposit yang sering

digunakan antara lain seperti :

1. Klasifikasi menurut kombinasi material utama, seperti metal-organic atau metal anorganic.

2. Klasifikasi menurut karakteristik bult-from, seperti system matrik atau laminate.

3. Klasifikasi menurut istribusi unsure pokok, seperti continous dan disontinous.

4. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau structural (Schwartz, 1984)

Sedangkan klasifikasi menurut komposit serat (fiber-matrik composites) dibedakan

menjadi beberapa macam antara lain :

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

2. Filled composite adalah gabungan matrik continous skeletal dengan matrik yang kedua

3. Flake composite adalah gabungan serpih rata dengan metrik

4. Particulate composite adalah gabungan partikel dengan matrik

5. Laminate composite adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina (Schwartz, 1984 :

16)

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 diikat oleh matrik. Bentuk partikel ini dapat bermacam–

macam seperti bulat, kubik, tetragonal atau bahkan berbentuk yang tidak beraturan secara

acak. Sedangkan bahan komposit serat terdiri dari serat – serat yang diikat oleh matrik.

Bentuknya ada dua macam yaitu serat panjang dan serat pendek.

2.2.1. Bahan Komposit Partikel

Dalam struktur komposit, bahan komposit partikel tersusun dari partikel–partikel

disebut bahan komposit partikel (particulate composite) 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 umunya

digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan komposit keramik (ceramic matrik

composites). Bahan komposit partikel pada umunya lebih lemah dibanding bahan komposit

serat. bahan komposit partikel mempunyai keunggulan, seperti ketahanan terhadap aus, tidak

muda retak dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik.

4

2.2.2. Bahan Komposit Serat

Unsur utama komposit adalah serat yang mempunyai banyak keunggulan, oleh karena

itu bahan komposit serat yang paling banyak dipakai. Bahan komposit serat terdiri dari serat–

serta yang terikat oleh matrik yang saling berhubungan. Bahan komposit serat ini terdiri dari

dua macam, yaitu serat panjang (continous fiber) dan serat pendek (short fiberdan whisker).

Dalam laporan ini diambil bahan komposit serat (fiber composite). Penggunaan bahan

komposit serat sangat efesien 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.

Gambar 2.1. Klasifikasi bahan komposit yang umum

Sumber : www.google.co.id

Komposit serat dalam dunia industry mulai dikembangkan dari pada menggunakan

bahan partikel. Bahan komposit serat mempunyai keunggulan yang utama

yaitu strong(kuat), stiff (tangguh), dan lebi tahan terhadap panas pada saat didalam matrik

(Schwartz, 1984). Dalam penggembangan teknologi pengolahan serat, membuat serat

sekarang semakin diunggulkan dibandingkan material–material yang digunakan. Cara yang

digunakan untuk mengkombinasi serat berkekuatan tarik tinggi dan bermodulus elastisitas

tinggi dengan matrik yang bermassa ringan, berkekuatan tarik renda, serta bermodulus

elastisitas rendah makin banyak dikembangkan guna untuk memperoleh hasil yang maksimal.

Komposit pada umumnya mengunakan bahan plastik yang merupakan material yang paling

sering digunakan sebagai bahan pengikat seratnya selain itu plastic mudah didapat dan mudah

perlakuannya, dari pada bahan dari logam yang membutuhkan bahan sendiri.

2.3. Tipe Komposit Serat

Untuk memperoleh komposit yang kuat harus dapat menempatkan serat dengan benar.

Berdasarkan penempatanya terdapat beberapa tipe serat pada komposit yaitu :

1. Continuous Fiber Composite

Continuous atau uni-directional, mempunyai serat panjang dan lurus, membentuk

lamina diatara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan. Tipe ini mempunyai

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

dipengaruhi oleh matriknya.

Gambar 2.2. Continuous Fiber Composite

Sumber : http://www.technovelgy.com

5

2. Woven Fiber Composite (bi-dirtectional)

Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan

seratnya juga mengikat serat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang

tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan akan melemah.

Gambar 2.3. Woven Fiber Composite-bi-dirtectional

Sumber : http://www.technovelgy.com

3. Discontinuous Fiber Composite

Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek.

Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 ( Gibson, 1994 : 157 ) :

a. Aligned discontinuous fiber

b. Off-axis aligned discontinuous fiber

c. Randomly oriented discontinuous fiber

Gambar 2.4. Tipe Discontinuous fiber (Gibson, 1994)


4. Hybrid Fiber Composite

Hybrid Fiber Composite merupakan komposit gabungan antara serat tipe serat lurus

dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat mengganti kekurangan sifat dari kedua

tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.

Continuous Fiber Compsite Woven Fiber Composite

Randomly oriented discontinuous fiber Hybrid Fiber Composite

Gambar 2.5. Hybrid Fiber Composite (Gibson, 1994)


2.4. Bagian Utama dari Komposit

2.4.1. Reinforcement

6

http://www.google.co.id/

Salah satu bagian utama dari komposit adalah reinforcement (penguat) yang berfungsi

sebagai penanggung beban utama pada komposit.

Serat Gelas

Glass fiber adalah bahan yang tidak mudah terbakar. Serat jenis ini biasanya

digunakan sebagai penguat matrik jenis polymer. Komposisi kimia serat gelas sebagain besar

adalah SiO2 dan sisanya adalah oksida-oksida alumunium (Al), kalsium (Ca), magnesium

(Mg), natrium (Na), dan unsur-unsur lainnya.

Berdasarkan bentuknya serat gelas dapat dibedakan menjadi beberapa macam

antaralain (Santoso, 2002):

a. Roving

Berupa benang panjang yang digulung mengelilingi silinder.

Gambar 2.6. Serat gelas roving (Santoso, 2002)

b. Yarn

Berupa bentuk benang yang lekat dihubungkan pada filamen.

Gambar 2.7. Serat gelas yarn (Santoso, 2002)

c. Chopped Strand

Adalah strand yang dipotong-potong dengan ukuran tertentu kemudian digabung menjadi

satu ikatan.

Gambar 2.8. Serat gelas chopped strand (Santoso, 2002)

d. Reinforcing Mat

Berupa lembaran chopped strand dan continuous strand yang tersusun secara acak.

Gambar 2.9. Serat gelas reinforcing mat (Santoso, 2002)

e. Woven Roving

Berupa benang panjang yang dianyam dan digulung pada silinder

Gambar 2.10. Serat gelas woven roving (Santoso, 2002)

f. Woven Fabric

Berupa serat yang dianyam seperti kain tenun.

Gambar 2.11. Serat gelas woven fabric (Santoso, 2002)

Berdasarkan jenisnya serat gelas dapat dibedakan menjadi beberapa macam antara

lain (Nugroho, 2007):

a. Serat E-Glass

Serat E-Glass adalah salah satu jenis serat yang dikembangkan sebagai penyekat atau

bahan isolasi. Jenis ini mempunyai kemampuan bentuk yang baik.

7

b. Serat C-Glass

Serat C-Glass adalah jenis serat yang mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap

korosi.

c. Serat S-Glass

Serat S-Glass adalah jenis serat yang mempunyai kekakuan yang tinggi.

Tabel 2.1. Sifat-sifat serat gelas (Nugroho, 2007)

Tabel 2.2. Komposisi senyawa kimia serat gelas (Nugroho, 2007)

Keterangan:

SiO2 = Silica : NaO2 = Natrium Oksida

Al2O3 = Alumina B2O3 = Boron Oksida

Fe2O3 = Besi Oksida K2O = Kalium Oksida

CaO = Calsuim Oksida BaO = Boron Oksida

MgO = Magnesium Oksida

2.4.2. Matrik

Matrik adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume

terbesar (dominan). Matrik mempunyai fungsi sebagai berikut :

a. Mentransfer tegangan ke serat secara merata.

b. Melindungi serat dari gesekan mekanik.

c. Memegang dan mempertahankan serat pada posisinya.

d. Melindungi dari lingkungan yang merugikan.

e. Tetap stabil setelah proses manufaktur.

Sifat-sifat matrik (Ellyawan, 2008) :

a. Sifat mekanis yang baik.

b. Kekuatan ikatan yang baik.

c. Ketangguhan yang baik.

d. Tahan terhadap temperatur.

Menurut Gibson (1994) matrik dalam struktur komposit dapat dibedakan menjadi:

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

Bahan ini merupajan bahan komposit yang sering digunakan, biasa disebut polimer

berpenguat serat (FRP – Fibre Reinforced Polymers or Plastics). Bahan ini menggunakan

8

suatu polimer berbahan resin sebagai matriknya, dan suatu jenis serat seperti kaca, karbon

dan aramid (Kevlar) sebagai penguatannya.

Gambar 2.12. Komposit Matrik Polimer Polymer Matrix Composites-PMC (Gibson 1994)


Komposit ini bersifat :

1) Biaya pembuatan lebih rendah

2) Dapat dibuat dengan produksi massal

3) Ketangguhan baik

4) Tahan simpan

5) Siklus pabrikasi dapat dipersingkat

6) Kemampuan mengikuti bentuk

7) Lebih ringan.

Jenis polimer yang sering digunakan (Sudira, 1985) :

1. Thermoplastic

Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan

menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila

didinginkan. Thermoplastic akan meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan

suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali

mengeras bila didinginkan. Contoh dari thermoplastic yaitu Poliester, Nylon 66, PP, PTFE,

PET, Polieter sulfon, PES, dan Polieter eterketon (PEEK).

2. Thermoset

Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali

pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi

tidak akan melunakkan thermoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena

sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin.

Plastik jenis thermoset tidak begitu menarik dalam proses daur ulang karena selain sulit

penanganannya juga volumenya jauh lebih sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik

yang bersifat thermoplastic. Contoh dari thermoset yaitu Epoksida, Bismaleimida (BMI), dan

Poli-imida (PI).

Aplikasi PMC yaitu sebagai berikut :

9

1) Matrik berbasis poliester dengan serat gelas

a. Alat-alat rumah tangga

b. Panel pintu kendaraan

c. Lemari perkantoran

d. Peralatan elektronika.

2) Matrik berbasis termoplastik dengan serat gelas (kotak air radiator)

3) Matrik berbasis termoset dengan serat carbon

a. Rotor helicopter

b. Komponen ruang angkasa

c. Rantai pesawat terbang

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

Bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matrik dan

penguatnya dengan serat seperti silikon karbida.

Gambar 2.13. Komposit Matrik Logam Metal Matrix Composites-MMC (Gibson 1994)


1. Kelebihan MMC dibandingkan dengan PMC :

a. Transfer tegangan dan regangan yang baik.

b. Ketahanan terhadap temperature tinggi

c. Tidak menyerap kelembapan.

d. Tidak mudah terbakar.

e. Kekuatan tekan dan geser yang baik.

f. Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik

2. Kekurangan MMC :

a. Biayanya mahal

b. Standarisasi material dan proses yang sedikit

3. Matrik pada MMC :

a. Mempunyai keuletan yang tinggi

b. Mempunyai titik lebur yang rendah

c. Mempunyai densitas yang rendah

d. Contoh : Almunium beserta paduannya, Titanium beserta paduannya, Magnesium beserta

paduannya.

4. Proses pembuatan MMC :

10

a. Powder metallurgy

b. Casting/liquid ilfiltration

c. Compocasting

d. Squeeze casting

5. Aplikasi MMC, yaitu sebagai berikut :

a. Komponen automotive (blok-silinder-mesin,pully,poros gardan,dll)

b. Peralatan militer (sudu turbin,cakram kompresor,dll)

c. Aircraft (rak listrik pada pesawat terbang)

d. Peralatan Elektronik

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

Bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek,

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

Gambar 2.14. Komposit Matrik Keramik Ceramic Matrix Composites-CMC (Gibson 1994)


1. Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah :

1) Gelas anorganic.

2) Keramik gelas

3) Alumina

4) Silikon Nitrida

2. Keuntungan dari CMC :

1) Dimensinya stanil bahkan lebih stabil daripada logam

2) Sangat tanggung , bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron

3) Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus

4) Unsur kimianya stabil pada temperature tinggi

5) Tahan pada temperatur tinggi (creep)

6) Kekuatan & ketangguhan tinggi, dan ketahanan korosi

3. Kerugian dari CMC

1) Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar

11

2) Relative mahal dan non-cot effective

3) Hanya untuk aplikasi tertentu

4. Aplikasi CMC, yaitu sebagai berikut :

1) Chemical processing = Filters, membranes, seals, liners, piping, hangers

2) Power generation = Combustorrs, Vanrs, Nozzles, Recuperators, heat exchange tubes, liner

3) Wate inineration = Furnace part, burners, heat pipes, filters, sensors.

4) Kombinasi dalam rekayasa wisker SiC/alumina polikristalin untuk perkakas potong.

5) Serat grafit/gelas boron silikat untuk alas cermin laser.

6) Grafit/keramik gelas untuk bantalan,perapat dan lem.

7) SiC/litium aluminosilikat (LAS) untuk calon material mesin panas.

2.5. Bahan - bahan Pembentuk Koposit

Bahan pembuat fiberglass pada umumnya terdiri dari 11 macam bahan, 6 macam

sebagai bahan utama dan 5 macam sebagai bahan finishing. Sebagai bahan utama yaitu erosil,

pigmen, resin, katalis, talk, mat, sedangkan sebagai bahan finishing antara lain : aseton, PVA,

mirror, cobalt, dan dempul.

1. Aerosil

Bahan ini berbentuk bubuk sangat halus seperti bedak bayi berwarna putih. Berfungsi

sebagai perekat mat agar fiberglass menjadi kuat dan tidak mudah patah/pecah.

Gambar 2.15. Earosil

Sumber : http://www.indofiberglass.com

2. Pigment

Pigmen adalah zat pewarna sebagai pencampur saat bahan fiberglass dicampur.

Pemilihan warna disesuaikan dengan selera pembuatnya. Pada umumnya pemilihan warna

untuk mempermudah proses akhir saat pengecatan.

Gambar 2.16. Pigment


12

http://www.indofiberglass.com/

3. Resin

Bahan ini berujud cairan kental seperti lem, berkelir hitam atau bening. Berfungsi

untuk mencairkan/ melarutkan sekaligus juga mengeraskan semua bahan yang akan

dicampur. Biasanya bahan ini dijual dalam literan atau dikemas dalam kaleng.

Gambar 2.17. Resin

Sumber : Toko REJO AGUNG Batu Malang

4. Katalis

Zat ini berwarna bening dan berfungsi sebagai pengencer. Zat kimia ini biasanya

dijual bersamaan dengan resin, dan dalam bentuk pasta. Perbandingannya adalah resin 1 liter

dan katalisnya 1/40 liter.

Gambar 2.18. Katalis


5. Talk

Sesual dengan namanya bahan ini berupa bubuk berwarna putih seperti sagu.

Berfungsi sebagal campuran adonan fiberglass agar keras dan agak lentur.

Gambar 2.19. Talk


6. Mat

Bahan ini berupa anyaman mirip kain dan terdiri dari beberapa model, dari model

anyaman halus sampai dengan anyaman yang kasar atau besar dan jarang-jarang. Berfungsi

sebagai pelapis campuran adonan dasar fiberglass, sehingga sewaktu unsur kimia tersebut

bersenyawa dan mengeras, mat berfungsi sebagai pengikatnya. Akibatnya fiberglass menjadi

kuat dan tidak getas.

Gambar 2.20. Mat


7. Aseton

Pada umumnya cairan ini berwarna bening, fungsinya seperti katalis yaitu untuk

mencairkan resin. Zat ini digunakan apabila adonan terlalu kental yang akan

mengakibatkan pembentukan fiberglass menjadi sulit dan lama keringnya.

Gambar 2.21. Aseton

Sumber : http://www.indofiberglass.org

13

http://www.indofiberglass.org/

http://www.indofiberglass.com/

8. PVA

Bahan ini berupa cairan kimia berkelir biru menyerupai spiritus. Berfungsi untuk

melapis antara master mal/cetakan dengan bahan fiberglass. Tujuannya adalah agar kedua

bahan tersebut tidak saling menempel, sehingga fiberglass hasil cetakan dapat dilepas dengan

mudah dari master mal atau cetakannya.

9. Mirror

Sesuai namanya, manfäatnya hampir sama dengan PVA, yaitu menimbulkan efek

licin. Bahan ini berwujud pasta dan mempunyai warna bermacam macam.

10. Cobalt

Cairan kimia ini berwarna kebiru-biruan. Berfungsi sebagai bahan aktif pencampur

katalis agar cepat kering, terutama apabila kualitas katalisnya kurang baik dan terlalu encer.

Bahan ini dapat dikategorikan sebagai bahan penyempurna, sebab tidak semua bengkel

menggunakannya. Hal ini tergantung pada kebutuhan pembuat dan kualitas resin yang

digunakannya. Perbandingannya adalah 1 tetes cobalt dicampur dengan 3 liter katalis.

Apabila perbandingan cobalt terlalu banyak, dapat menimbulkan api.

11. Dempul fiberglass

Setelah hasil cetakan terbentuk dan dilakukan pengamplasan, permukaan yang tidak

rata dan berpori-pori perlu dilakukan pendempulan. Tujuannya agar permukaan

fiberglass hasil cetakan menjadi lebih halus dan rata sehingga siap dilakukan pengerjaan lebih

lanjut.

Gambar 2.22. Dempul


2.6. Karakteristik Material Komposit

2.6.1. Sifat – sifat Material Komposit

Dalam pembuatan sebuah material komposit, suatu pengkombinasian optimum dari

sifat-sifat bahan penyusunnya untuk mendapatkan sifat-sifat tunggal sangat diharapkan.

Beberapa material komposit polymer diperkuat serbuk yang memiliki kombinasi sifat-sifat

yang ringan, kaku, kuat dan mempunyai nilai kekerasan yang cukup tinggi. Disamping itu

juga sifat dari material komposit dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu material yang

digunakan sebagai bentuk komponen dalam komposit, bentuk geometri dari unsur-unsur

14

pokok dan akibat struktur dari sistem komposit, cara dimana bentuk satu mempengaruhi

bentuk lainnya

Menurut Agarwal dan Broutman, yaitu menyatakan bahwa bahan komposit

mmpunyai cirri-ciri yang berbeda dan komposisi untuk menghasilkan suatu bahan yang

mempunyai sifat dan cirri tertentu yang berbeda dari sifat dan ciri konstituen asalnya.

Disamping itu konstituen asal masi kekal dan dihubungkan melalui suatu antara muka.

Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen yang terdiri dari fasa

yang tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar selalu terdiri dari serat atau bahan

pengukuh, manakalah yang berterusannya terdiri dari matriks.

2.6.2. Jenis – jenis Material Komposit

2.6.2.1. Material Komposit Serat

Material komposit serat yaitu komposit yang terdiri dari serat dan bahan dasar yang

diproduksi secara fabrikasi, misalnya serat + resin sebagai bahan perekat, sebagai contoh

adalah FRP (Fiber Reinforce Plastic) plastik diperkuat dengan serat dan banyak digunakan,

yang sering disebut fiber glass.

2.6.2.2. Komposit Lapis (Laminated Composite)

Komposit lapis yaitu komposit yang terdiri dari lapisan dan bahan penguat, contohnya

polywood, laminated glass yang seringdigunakan sebagai bahan bangunan dan

kelengkapannya.

Gambar 2.23. Laminated Composites

(www.kemahasiswaan.its.ac.id)

2.6.2.3. Komposit Partikel (Particulate Composite)

Komposit partikel yaitu komposit yang terdiri dari partikel dan bahan penguat seperti

butiran (batu dan pasir) yang diperkuat dengan semen yang sering kita jumpai sebagai betin.

Gambar 2.24. Particulate Composite

(www.kemahasiswaan.its.ac.id)

2.6.3. Propertis Material Komposit

Kemajuan kini telah mendorong peningkatan dalam permintaan terhadap bahan

komposit. Perkembangan bidang sciences dan teknologi mulai menyulitkan bahan

konvensional seperti logam untuk memenuhi keperluan aplikasi baru. Bidang angkasa lepas,

15

http://www.kemahasiswaan.its.ac.id/

perkapalan, automobile dan industri pengangkutan merupakan contoh aplikasi yang

memerlukan bahan-bahan yang berdensity rendah, tahan karat, kuat, kokoh dan tegar. Dalam

kebanyakan bahan konvensional seperti keluli, walaupun kuat ia mempunyai density yang

tinggi dan rapuh. Sifat maupun karakteristik dari komposit ditentukan oleh :

a. Material yang menjadi penyusun komposit

Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material penyusun menurut rule

of mixture sehingga akan berbanding secara proporsional.

b. Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun

Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit.

c. Interaksi antar penyusun

Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit.

2.6.4. Kelebihan Material Komposit

Material komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan bahan

konvensional seperti logam. Kelebihan tersebut pada umumnya dapat dilihat dari beberapa

sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan fisikal dan biaya. Seperti yang diuraikan

dibawah ini :

a. Sifat-sifat mekanikal dan fisikal

Pada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan penting

dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit. Gabungan matriks dan serta dapat

menghasilkan komposit yang mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dari

bahan konvensional seperti keluli.

b. Biaya

Faktur biaya juga memainkan peranan yang sangat penting dalam membantu

perkembangan industri komposit. Biaya yang berkaitan erat dengan penghasilan suatu

produk yang seharusnya memperhitungkan beberapa aspek seperti biaya bahan mentah,

pemrosesan, tenaga manusia, dan sebagainya.

2.6.5. Kekurangan Material Komposit

a. Tidak tahan terhadap beban shock (kejut) dan crash (tabrak) dibandingkan dengan metal.

b. Kurang elastis

c. Lebih sulit dibentuk secara plastis.

16

2.6.6. Kegunaan Material Komposit

Penggunaan material komposit sangat luas, yaitu untuk :

a. Angkasa luar = Komponen kapal terbang, Komponen Helikopter, Komponen satelit.

b. Kesehatan = Kaki palsu, Sambungan sendi pada pinggang

c. Marine / Kelautan = Kapal layar, Kayak

d. Industri Pertahanan = Komponen jet tempur, Peluru, Komponen kapal selam

e. Industri Pembinaan = Jembatan, Terowongan, Rumah, Tanks.

f. Olah raga dan rekreasi = Sepeda, Stick golf, Raket tenis, Sepatu olah raga

g. Automobile = Komponen mesin, Komponen kereta

h. Angkasa luar = Komponen kapal terbang, Komponen Helikopter, Komponen satelit.

2.6.7. Contoh Material Komposit

1. Plastik diperkuat fiber:

a. Diklasifikasikan oleh jenis fiber :

1) Wood (cellulose fibers in a lignin and hemicellulose matrix)

2) Carbon-fibre reinforced plastic atau CRP

3) Glass-fibre reinforced plastic atau GRP (informally, "fiberglass")

b. Diklasifikasikan oleh matriks:

1) Komposit Thermoplastik

a. long fiber thermoplastics or long fiber reinforced thermoplastics

b) glass mat thermoplastics

2) Thermoset Composites

2. Metal matrix composite MMC:

a. Cast iron putih

b. Hardmetal (carbide in metal matrix)

c. Metal-intermetallic laminate

3. Ceramic matrix composites:

a. Cermet (ceramic and metal)

b. concrete

c. Reinforced carbon-carbon (carbon fibre in a graphite matrix)

d. Bone (hydroxyapatite reinforced with collagen fibers)

17

4. Organic matrix/ceramic aggregate composites

a. Mother of Pearl

b. Syntactic foam

c. Asphalt concrete

5. Chobham armour (lihat composite armour)

6. Engineered wood

a. Plywood

b. Oriented strand board

c. Wood plastic composite (recycled wood fiber in polyethylene matrix)

d. Pykrete (sawdust in ice matrix)

7. Plastic-impregnated or laminated paper or textiles

a. Arborite

b. Formica (plastic)

2. 7. Kompatibilitas Bahan Polimer (Kehomogenan)

Kompatibilitas dapat didefinisikan sebagai suatu besaran untuk menjelaskan hasil

pencampuran antara matrik polimer dengan matrik polimer lainnya atau antara matrik

polimer dengan bahan pengisi. Bila hasil pencampuran antara matrik polimer tersebut

tercampur secara sempurana maka matrik polimer tersebut mempunyai kompatibilitas yang

tinggi (wirjosentono 1996). Dan kompatibilitas suatu bahan polimer dengan bahan yang

lainnya juga dipengaruhi oleh komposisi masing-masing komponen bahan dalam campuran

yang dibentuk (fellahi at all.1995).

2. 8. Pembuatan Komposit Polimer

Blending merupakan suatu metode yang sering digunakan dalam proses pencampuran

antara dua jenis ataupun lebih matrik poliomer, dalam proses blending ada ketentuan-

ketentuan yang harus dilakukan yang antara lain menghomogenkan campuran yang dibentuk

sehingga dalam pemeriksaan parameter-parameter penentu sifat dari matrik polimer dapat

dilakukan dengan baik, sehingga akan didapatkan hasil yang maksimal. Dalam melakukan

18

proses blending sering mengalami kesulitan terutama dalam hal pemilihan alat blending,

sering sekali didapati hasil dari pada blending dengan menggunakan alat yang konvensional

tidak seperti yang diharapkan, seperti hasil matrik polimer yang terdegradasi pada saat proses

pencampuran polimer meskipun telah digunakan bahan tambahan sebagai penyetabil,

kemudian hasil pencampuran bahan polimer yang tidak kompatibel, sehingga perlu

digunakan suatu metode yang baru dalam membantu proses blending sehingga nantinya dapat

meningkatkan hasil secara kualitatif (hartomo A,J.,1983). Komposit merupakan suatu istilah

yang sering digunakan untuk menggambarkan setiap bahan yang direkatkan secara bersama-

sama dengan menggunakan suatu bahan polimer tertentu, atau dapat pula digambarkan

sebagai suatu campuran material yang dibauat dari 2 ataupun lebih komponen materi yang

mempunyai perbedaan sifat fisika maupun kimianya yang signifikan (Anonimos 5) . Dalam

hal ini bahan pengisi yang ditambahkan akan berinteraksi kedalam matrik polimer (bahan

polimer) yang digunakan sehingga nantinya akan terbentuk suatu komposit yang mempunyai

sifat baru yang mewakili sifat kedua bahan penyusunnya.

Penggunaan pelarut dalam proses pembuatan komposit sangatlah menguntungkan, hal

ini dikarenakan pada saat pelarut ditambahkan dalam matrik polimer maka akan terjadi

interaksi antara pelarut dan matrik polimer akibatnya terlebih dahulu matrik polimer tersebut

akan mengembang (mengembung) dengan molekul pelarut yang terdispersi disekitar rantai

bahan polimer dan bila pelarut yang digunakan berlebih maka ikatan antara bahan polimer

dengan bahan polimer yang lainnya akan semakin lemah dan pada akhirnya terputus

akibatnya akan terbentuk suatu larutan polimer yang mempunyai suatu luas permukaan yang

besar. Luasnya permukaan larutan polimer ini sangatlah menguntungkan, hal ini dikarenakan

semakin luas permukaan suatu bahan maka kemungkinan untuk terjadinya suatu interaksi

terhadap bahan tersebut semakin besar, sehingga bahan baru yang terbentuk (komposit) yang

merupakan hasil penggabungan antara matrik polimer yang telah bercampur dengan pelarut

dengan bahan pengisi (filler) dapat berupa suatu bahan yang benar-benar homogen

(kompatibel). Kompatibilitas komposit inilah nantinya yang menjadi suatu ukuran seberapa

banyak bahan pengisi dapat ditambahkan kedalam suatu matrik polimer sehingga nantinya

pada pengujian sifat-sifat mekanis bahannya dapat diketahui pengaruh besarnya penambahan

bahan pengisi yang digunakan terhadap matrik polimer (wirjosentono 1996). 2.6. Pengujian

sifat-sifat mekanis Penggunaan bahan-bahan polimer dipasaran baik dalam bidang industri,

konstruksi bangunan, transportasi ataupun pabrik sangatlah tergantung kepada sifat mekanis

yang di miliki bahan polimer itu yaitu gabungan antara sifat kekuatan bahan yang tinggi

dengan sifat elastisitas bahan yang baik, dimana sifat mekanis bahan polimer ini timbul

19

karena adanya dua interaksi yaitu pertama adanya interaksi yang kuat antara komponen-

komponen bahan pengisi dan yang kedua adanya interaksi yang lemah antara partikel-partikel

polimer. Gabungan antara kekuatan interaksi dari bahan pengisi dengan interaksi matrik

polimer ini yang dimodifikasi sehingga nantinya akan menghasilkan suatu kekuatan mekanis

yang diharapkan,untuk dapat digunakan sebagai suatu produk untuk menghasilkan bahan

polimer yang diinginkan.

2. 7. 1. Pengujian sifat kekuatan tarik (σt) dan kemuluran (ε).

Pengujian dari sifat mekanis suatu bahan polimer sering dilakukan untuk mendapatkan

data mengenai kualitas dari bahan tersebut. Dari uji tarik yang dilakukan akan didapatkan

nantinya kurva tegangan-regangan untuk suatu bahan polimer baik yang bersifat keras,

lunak, kuat, lemah, rapuh, ataupun liat. Pengukuran kekuatan tegangan-regangan ini

biasanya menggunakan alat tensometer ataupun dapat pula dengan menggunakan

dinamometer, adapun besarnya nilai kekuatan tarik adalah tergantung kepada nilai

besarnya beban maksimum (Fmaks) yang dibutuhkan untuk memutuskan suatu spesimen

bahan polimer dibagi dengan luas penampang bahan polimer tersebut, sedangkan

kemuluran merupakan pertambahan panjang dari pada bahan polimer yang diakibatkan

gaya yang diberikan kepada suatu bahan polimer. Besarnya nilai kekauatan tarik (σt) dan

kemuluran (ε) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut

F makx σt = Ao

Keterangan : σt = Kekuatan tarik bahan ( Kgf/mm2)

Fmaks = Tegangan maksimum (Kgf) Ao = Luas permukaan mula-mula (mm2 ) L

- L o

%ε= Lo

Keterangan :

%ε = Kemuluran ( % )

Lo = Panjang spesimem mula-mula(mm)

L = Panjang spesimen setelah diberi beban putus (mm)

Hubungan antara suatu tegangan dan regangan untuk beberapa bahan akan mematuhi

aturan hooke,yaitu bahan regangan dan tegangan akan berbanding lurus (Wirjosentono 1998).

20

Hukum hook telah mengilustrasikandengan sempurna elastisitas dalam suatu bahan modolus

elastisitas (E) dapat dituliskan : E = δt/ε .......... Dimana δt dan ε adalah menunjukkan

kekuatan tarik dan kemuluran . Modulus elstisitas biasanya dfiberikan dalam satuan dyne/cm2

yaitu gaya persatuan luas, selain itu dapat pula digunakan dalam satuan pascal (10 dyne /

cm2= 1 pascal ) (sperling 1986)

2.7.2. Uji Kekuatan lentur

Perlu dilakukan pengukuran terhadap suatu kekuatan tekuk bahan,kalau suatu batang

uji ditumpu pada R1 dan R2 dan suatu beban untuk menekuk (beban tekuk ) diberikan

ditengah,maka nilai tegangan maksimumnya ( σ ) pada titik nol (0 ) adalah : 3 PL

σ = 2 bd 2 Keterangan : P = Beban Patah ( Kgf ) b = Lebar Batang Uji ( mm ) d = Tebal Batang Uji ( mm ) L = Jarak antara titik tumpu

Suatu kekeuatan tekuk akan berubah sesuai dengan ukuran batang uji L/d, karena itu

untuk pengukuran besarnya kekuatan tekuk selalu dibetasi penentuan pada L/d = 15 – 17.

Nilai dari pada kekuatan tekuk lebih besar dari pada kekuatan tarik tetapi lebih kecil dari

pada kekuaatan tekan atau diantara kedua kekuatan itu. Tujuan pengujian kekuatan tekuk ini

untuk mengetahui ketahanan suatu bahan terhadap pembebanan pada titik lentur dan juga

untuk mengetahui keelastisan suatu bahan (Surdia,S,1995).

2.7.3. Analisis Termal Deferensial

Analisa termal deferensial atau lebih dikenal dengan istilah ( DTA ) merupakan salah

satu metoda yang dilakukan untuk mengetahui kekuatan dan sifat termal suatu bahan polimer.

Metode analisis ini merupakan salah satu cara untuk mengetahuiperbedaan temperatur lebur

antara sampel dan senyawa pembending,baik perbandingan itu dilakukan terhada weaktu

ataupun terhadap temperatur. Perubahan dari pada temperatur ( ΔT ) dihitung dengan

menggunakan persamaan sebagai berikuit : (rabek 1975) Jumlah skala ΔT x Total range DTA

( ΔT ) = Jumlah seluruh skala

2.7.4. Scanning Electron Mikroscopy ( SEM )

21

Scanning electron mikroscopy merupakan suatu alat yang dapat menggambarkan

bentuk suatu bayangan pada permukaan suatu benda, struktur permukaan dari pada benda

yang diuji dengan menggunakan mikroskop elelktron payaran karena lebih mudah untuk

mempelajari struktur permukaan itu secara langsung.

Pada dasarnya alat ini berkerja dengan menggunakan sinyal yang dihasilkan dari elektron

yang untuk dipantulkan atau dengan kata lain berkas sinar elektron sekunder. SEM

menggunakan prinsip scanning dengan prinsip utamanya adalah suatu berkas elektron

diarahkan pada titik-titik permukaan spesimen.

Gerakan elelktron diarahkan dari satu titik ke titik yang lain pada permukaan suatu

spesimen. Jika seberkas elektron di tembakkan pada suatu permukaan spesimen maka

sebahagian dari pada elektron itu akan dipantulkan kembali dan sebahagian yang lainnya

akan diteruskan. Jika permukaan spesimen yang ditembakkan tidak rata,banyak lekukan,

lipatan ataupun lubang-lubang maka tiap-tiap bagian permukaan itu akan memantulkan

elektron dengan jumlah dan arah yang berbeda dan jika ditangkap oleh detektor akan

diteruskan kelayar dan akan diperoleh gambaran yang jelas dari permukaan spesimen dalam

bentuk tiga dimensi. Mikroskop elektron payaran menggunakan hamburan balik elektron-

elektron (dengan E = 30 KV) yang merupakan energi datang dan elektron-elektron sekunder

(dengan E = 100cV) yang dipantulkan dari benda uji karena elektron sekunder mempunyai

energi yang rendah, maka elektron-elektron tersebut dapat dibelokkan membentuk sudut dan

menimbulkan bayangana topografi.Intensitas dari hamburan balik elektron-elektron

sebanding dengan jumlah atom tetapi berbeda dari elektron-elektron yang cenderung

tertimbun karena energi yang lebih tinggi sehingga tidak dapat dikumpulkan oleh sistem

kolektor normal seperti yang digunakan oleh mikroskop elektron payaran. Jika elektron-

elektron terkumpul maka kisi depan detektor akan mengalami kemiringan positif sekitar 200

V (Nur,C.,1997).

BAB III

PENUTUP

22

A. Kesimpulan


sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik

yang berbeda dari material pembentuknya.

Komposit adalah material alternative yang dapat di gunakan dalam kehidupan sehari

hari di karenakan banyak sifat-sifat yang menguntungkan dalam sifat-sifat komposit.

B. Daftar Pustaka

WWW. Google.com

Lampiran

23

makalah kel. 5 komposit

Documents