BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 KOMPOSIT Bahan komposit menunjukkan artian bahwa dua atau lebih material digabung pada skala makroskopis untuk membentuk material ketiga yang berbeda. Materialmaterial yang berbeda dapat digabung dalam skala mikroskopis seperti memadukan logam. Bila suatu komposit dirancang dengan baik maka akan memberikan kualitas yang bagus daripada komponen atau konstituen penyusunnya. Beberapa sifat yang dapat dikembangkan dengan membentuk bahan komposit yaitu [8]: kekuatan (strength), kekakuan (stiffness), tahanan korosi (corrosion resistance), tahanan aus (wear resistance), daya pikat (attractiveness), berat, perioda lelah (fatigue life), sifat ketergantungan suhu (temperature-dependent behavior), insulasi termal, konduktivitas termal, dan insulasi akustik (acoustical insulation). Secara umum, tidak semua sifat-sifat di atas dikembangkan pada waktu yang bersamaan karena dikhawatirkan malah akan mengganggu sifat material itu sendiri misalnya insulasi termal dan konduktivitas termal. Tujuan pembentukan bahan komposit itu sendiri yaitu untuk membentuk suatu bahan baru yang memiliki sifat khusus untuk keperluan tertentu pula. Bahan komposit memiliki sejarah penggunaan yang sangat panjang. Penggunaan komposit untuk pertama sekali tidak diketahui tetapi beberapa sejarah menunjukkan bahwa bahan komposit telah digunakan. Misalnya penggunaan jerami untuk meningkatkan kekuatan bata. Plywood yang dapat digunakan sebagai bahan pengganti kayu karena memiliki kekuatan dan tahanan termal yang baik. Dewasa ini, bahan komposit matriks-resin dengan penguat serat memiliki perbandingan kekuatan dan kekakuan terhadap berat yang sangat tinggi telah menjadi salah satu permasalahan yang dihadapi dalam industri mobil dan penerbangan [8]. Material komposit merupakan perpaduan dari dua material atau lebih yang memiliki fasa yang berbeda menjadi suatu material baru yang memiliki sifat lebih baik dari kedua material penyusunnya (matriks dan penguat) [9]. Tugas utama matriks adalah mengikat serat bersama-sama, karena sekumpulan serat tanpa matriks tidak dapat menahan gaya dalam arah tekan dan transversal. Komposit merupakan 5

2 material yang sangat berguna karena berisi susunan dari beberapa material dalam kekuatan yang tinggi, yang termasuk dalam pembentukan komposit itu. Komposit berkualitas tinggi adalah komposit yang dapat diberi gaya dari segala arah. Bahan komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis, bergantung pada geometri dan jenis seratnya. Hal ini dapat dimengerti, karena serat merupakan unsur utama dalam bahan komposit tersebut. Sifat-sifat mekanik bahan komposit, seperti kekuatan, kekakuan, keliatan dan ketahanan tergantung dari geometri dan sifat-sifat seratnya. Secara garis besar, 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 matriks. Bentuk partikel ini dapat bermacam-macam, seperti: bulat, kubik, tetragonal atau bahkan bentuk-bentuk yang tidak beraturan secara acak, tetapi secara rata-rata berdimensi sama. Sedang bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang diikat oleh matriks. Bahan komposit serat ini juga terdiri dari dua macam yaitu serat panjang (continuous fiber) dan serat pendek (short fiber atau whisker) [10] Bahan Komposit Partikel (Particulate Composite) Bahan komposit yang bahan penguatnya terdiri dari partikel-partikel disebut bahan komposit partikel (particulate composite). Partikel, secara definisi adalah bukan serat, karena tidak mempunyai ukuran panjang. Bahan komposit partikel pada umumnya lebih lemah dan keliatannya (fracture toughness) lebih rendah dibanding bahan komposit serat panjang. Tetapi dari segi lain, bahan ini sering lebih unggul, seperti ketahanan terhadap aus. Partikel partikel ini umumnya digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan komposit bermatriks keramik (ceramic matrix composite), pada jenis ini anehnya, keramik digunakan sebagai bahan matriks. Bahan komposit keramik dan metal banyak digunakan untuk perkakas potong berkecepatan tinggi (high speed cutting tool), pipa proteksi termokopel dan piranti piranti lain yang membutuhkan temperatur tinggi dan tahan aus (abrasi). 6

3 2.1.2 Bahan Komposit Serat (Fiber Composite) Bahan komposit serat adalah jenis bahan komposit yang umum dikenal, paling banyak dipakai dan dibicarakan. Karena itu pengertian bahan komposit disini adalah berarti bahan komposit serat. Komposit serat ini juga 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 (polyaramid), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa dengan bentuk yang lebih komplek seperti anyaman. Ada dua hal yang membuat serat dapat menahan gaya dengan efektif, yaitu jika [10]: a) Perekatan (bonding) antara serat dan matriks sangat baik dan kuat, sehingga serat tidak mudah lepas dari matriks (debonding). b) Kelangsungan (aspect ratio), yaitu perbandingan antara panjang dan diameter serat harus cukup besar. Hal ini disyaratkan agar tegangan geser yang terjadi pada permukaan antara serat dan matriks kecil. Biasanya disyaratkan agar kelangsungan serat lebih besar disbanding 100, agar serat dapat melaksanakan tugasnya dengan baik. 2.2 EPOKSI Resin epoksi termasuk ke dalam golongan thermosetting, sehingga dalam pencetakan perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut: 1. Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan. 2. Dapat diukur dalam temperatur kamar dalam waktu yang optimal. 3. Memiliki viskositas yang rendah disesuaikan dengan material penyangga. 4. Memiliki kelengketan yang baik dengan material penyangga. Resin epoksi mengandung struktur epoksi atau oxirene. Resin ini berbentuk cairan kental atau hampir padat, yang digunakan untuk material ketika hendak dikeraskan. Resin epoksi jika direaksikan dengan hardener yang akan membentuk polimer crosslink. Hardener untuk sistem curing pada temperatur ruang dengan resin epoksi pada umumnya adalah senyawa poliamid yang terdiri dari dua atau lebih grup amina. Curing time sistem epoksi bergantung pada kereaktifan atom hidrogen dalam senyawa amina. 7

4 Reaksi curing pada sistem resin epoksi secara eksotermis, berarti dilepaskan sejumlah kalor pada proses curing berlangsung. Laju kecepatan proses curing bergantung pada temperatur ruang. Untuk kenaikan temperatur setiap 10 o C, maka laju kecepatan curing akan menjadi dua kali lebih cepat, sedangkan untuk penurunan temperaturnya dengan besar yang sama, maka laju kecepatan curing akan turun menjadi setengah dari laju kecepatan curing sebelumnya. Epoksi memiliki ketahanan korosi yang lebih baik daripada polyester pada keadaan basah, namun tidak tahan terhadap asam. Epoksi memiliki sifat mekanik, listrik, kestabilan dimensi dan penahan panas yang baik [11]. Adapun spesifikasi dari resin epoksi dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 2.1 Spesifikasi Resin Epoksi [12] Sifat sifat Satuan Nilai Tipikal Massa jenis Gram/cm 3 1,17 Kekuatan tarik Kgf/mm 2 5,95 Kekuatan tekan Kgf/mm 2 14 Kekuatan lentur Kgf/mm 2 12 Temperatur pencetakan 0 C SERAT BUAH PINANG Sabut dari buah pinang adalah bagian berserat keras yang menutupi bagian endosperma yang komposisinya 30-45% dari total volume buah. Serat kulit pinang sebagian besar terdiri dari hemiselulosa dan bahan bukan selulosa. Serat buah pinang mengandung 13% sampai 24,6% senyawa lignin, 35% sampai 64,8% hemiselulosa, kandungan abu sebanyak 4,4%, dan sisanya sebanyak 8% sampai 25% kandungan air. Serat berdampingan dengan lapisan dalam yang merupakan kelompok sel yang mengalami lignifikasi secara tidak teratur yang disebut serat keras dan lapisanlapisan tengah yang mengandung serat lembut. 8

5 Tabel 2.2 Komposisi Kimia Dari Beberapa Serat Alam [13] Serat Kandungan Lignin Kandungan Selulosa Kandungan Hemiselulosa (%) (%) (%) Pinang 13-24, ,8 Tongkol Jagung Sabut Kelapa ,15-0,25 Sisal Pisang Tabel diatas membandingkan komposisi serat buah pinang dengan beberapa serat alam lainnya. Serat buah pinang tinggi akan hemiselulosa dan merupakan serat yang mengandung hemiselulosa paling tinggi. Serat sabut kelapa memiliki kandungan lignin yang paling besar. Dan sisal memiliki kandungan selulosa paling tinggi dibandingkan dengan sisal, pisang, dan serat lainnya. Sifat dari serat alami tergantung pada sifat tanaman, wilayah di mana tanaman itu tumbuh, umur tanaman, dan metode yang digunakan untuk mengekstraksi serat. Serat pinang merupakan serat yang keras dan menunjukkan kesamaan dengan sabut kelapa dilihat dari struktur selular [13]. 2.4 ALKALISASI Alkalisasi pada serat merupakan metode perendaman serat ke dalam basa alkali. Reaksi berikut menggambarkan proses yang terjadi saat perlakuan alkali pada serat: Fiber OH + NaOH Fiber-O-Na + + H2O Tujuan dari proses alkalisasi adalah menghilangkan komponen penyusun serat yang kurang efektif dalam menentukan kekuatan antar muka yaitu hemiselulosa, lignin atau pektin. Dengan berkurangnya hemiselulosa, lignin atau pektin, wetability serat oleh matriks akan semakin baik, sehingga kekuatan antarmuka pun akan meningkat. Selain itu, pengurangan hemiselulosa, lignin atau pektin, akan meningkatkan kekasaran permukaan yang menghasilkan mechanical interlocking yang lebih baik [14]. 9

6 2.5 PROSES PABRIKASI KOMPOSIT Material komposit dapat diproduksi dengan berbagai macam metode proses pabrikasi. Metode-metode pabrikasi ini disesuaikan dengan jenis matriks penyusun komposit dan bentuk material komposit yang diinginkan sesuai aplikasi selanjutnya, antara lain [15]: Open Molding Process (Pencetakan Terbuka) 1. Handlay-up Process Proses ini dilakukan dalam kondisi dingin dan dengan memanfaatkan keterampilan tangan. Serat bahan komposit ditata sedemikian rupa mengikuti bentuk cetakan, kemudian dituangkan resin sebagai pengikat antara satu lapisan serat dengan lapisan yang lain. Demikian seterusnya, sehingga sesuai dengan ukuran dan bentuk yang telah ditentukan. Ada dua cara aplikasi resin yaitu: a. Manual Resin Application, proses pengaplikasian antara resin dan fiber dilakukan secara manual dengan tangan. b. Mechanical Resin Application, proses pengaplikasian antara resin dan fiber menggunakan bantuan mesin dan berlangsung secara kontinu. 2. Chopped Laminate Process Proses ini menggunakan alat pemotong fiber yang biasanya serat panjang membentuk serat menjadi lebih pendek. a. Atomized Spray-Up, pada teknik pabrikasinya sistem pada metode ini tidak kontinu, biasanya digunakan untuk membuat material komposit dengan ukuran yang lebih kecil. b. Non Atomized Application, untuk metode ini pada pengaplikasiannya menggunakan mesin potong fiber, pelaminasi resin dan tekanan dari roller yang berjalan kontinu. Metode ini lebih menguntungkan bila digunakan untuk pabrikasi material komposit yang berdimensi besar mengingat prosesnya yang kontinu. 3. Filament Winding Process Proses ini melalui metode yang memanfaatkan sistem gulungan benang pada sebuah sumbu putar. Serat komposit dibuat dalam bentuk benang digulung pada sebuah mandril yang dibentuk sesuai dengan bentuk rancangan benda 10

7 teknik, misalnya berbentuk tabung, kemudian resin yang berfungsi sebagai matriks dituangkan bersamaan dengan proses penggulungan serat tersebut, sehingga keduanya merekat dan saling mengikat antara satu lapisan gulungan dengan gulungan berikutnya, sampai membentuk benda teknik yang direncanakan Close Molding Process (Pencetakan Tertutup) 1. Compression molding Metode ini menggunakan cetakan yang ditekan pada tekanan tinggi sampai mencapai 1000 Psi. Diawali dengan mengalirkan resin dan reinforcement dengan viskositas yang tinggi ke dalam cetakan dengan suhu o F, kemudian mold ditutup dan penekanan terhadap material komposit tersebut, sehingga terjadi perubahan kimia yang menyebabkan mengerasnya material komposit secara permanen mengikuti bentuk cetakan. 2. Pultrusion Pada metode ini pembentukan material komposit yang menggabungkan antara resin dan fiber berlangsung secara kontinu. Proses pultrusi digunakan pada pabrikasi komposit yang berprofil penampang lintang tetap, seperti pada berbagai macam rods, bar section, ladder side rails, tool handles dan komponen elektrikal kabel. Reinforcement yang digunakan seperti roving, mat diletakkan pada tempat yang khusus dengan menggunakan performin ghapers atau guides untuk membentuk karakteristiknya. Proses penguatan dilakukan melalui resin bath atau wet out yaitu tempat material diselubungi dengan cairan resin. Adanya panas akan mengaktifkan sistem curing sehingga akan mengubah fasa resin menjadi padat. 3. Resin Transfer Molding (RTM) Pada proses ini resin ditransfer atau diinjeksikan ke dalam suatu tempat yang berisi fiberglass reinforcement. Metode ini termasuk closed mold process dimana reinforcement diletakkan di antara dua permukaan cetakan yang terdiri dari dua bagian yang satu disebut bagian female dan yang lainnya disebut male. Pasangan cetakan tersebut lalu ditutup, diberi klem, lalu resin termoset berviskositas rendah diinjeksikan pada tekanan psi ke 11

8 dalam lubang cetakan melalui port injeksi. Resin diinjeksikan sampai memenuhi seluruh rongga cetakan hingga meresap dan membasahi seluruh material reinforcement. 4. Vacuum Bag Molding Metode ini merupakan pengembangan metode close mold yang bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanik dengan cara meminimalisasi jumlah udara yang terperangkap dalam proses pembuatannya. Selain itu dengan berkurangnya tekanan di dalam vacuum bag molding maka tekanan udara atmosferik dari luar akan digunakan sebagai gaya untuk menghilangkan kelebihan resin yang ada dalam laminasi sehingga menghasilkan kandungan fiber reinforcement yang tinggi. Bentuk cetakan yang digunakan disesuaikan dengan bentuk produk yang ingin dibuat. 5. Wet Lay-Up Metode ini reinforcement digabungkan dengan menggunakan tangan seperti metode hand lay-up untuk kemudian ditaruh ke dalam cetakan vacuum bag untuk mempercepat proses laminasi dan menghilangkan udara yang terperangkap yang dapat menimbulkan adanya void dalam produk komposit yang dicetak. 6. Prepreg Metode ini merupakan metode advance dalam pembuatan komposit dengan adanya pemanasan atau cetakan yang diletakan pada autoclave setelah campuran komposit dimasukkan. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan gaya tekan dari luar. Teknik menggunakan prepreg-vacuum bag-autoclave banyak dimanfaatkan untuk pembuatan peralatan pesawat terbang dan perlengkapan militer. 7. Vacuum Infusion Processing Metode ini adalah variasi dari vacuum bag molding dimana resin yang dituang dalam ruang hampa masuk ke dalam cetakan dan membentuk laminasi. Pada metode ini tekanan dalam rongga cetakan lebih rendah dibandingkan tekanan atmosferik udara. Setelah cetakan dipenuhi resin kemudian dilapisi dengan fiber reinforcement dapat menggunakan tangan yang disebut dengan istilah lay-up dry, kemudian resin diinfusikan kembali 12

9 ke dalam cetakan untuk menyempurnakan sistem laminasi komposit sehingga tidak terdapat ruang untuk kelebihan resin. Rasio resin yang sangat tinggi terhadap fiber glass yang digunakan memungkinkan penggunaan metode vacuum infusion yang menghasilkan sifat mekanik sistem laminasi yang sangat baik. Vacuum Infusion Processing dapat digunakan untuk pencetakan dengan struktur yang besar dan tidak dianjurkan untuk proses dengan volume yang rendah. Pada penelitian ini, digunakan metode Open Molding Process dengan metode Handlay-up Process. Metode ini digunakan karena komposit yang akan dicetak memerlukan keterampilan tangan untuk mencetaknya sesuai dengan bentuk cetakan dari masing-masing uji yang akan dilakukan. 2.6 PENGUJIAN KOMPOSIT Karakteristik 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 sidik jadi 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 [16] Pengujian Kekuatan Tarik (Tensile Strength) ASTM D 638 Uji tarik adalah salah satu uji stress-strain mekanik yang bertujuan mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Pengujian kekuatan tarik dilakukan dengan tensometer terhadap tiap spesimen dengan ketebalan 4 mm. Tensometer terlebih dahulu dikondisikan pada beban 100 kgf dengan kecepatan 50 mm/menit, kemudian dijepit kuat dengan penjepit yang ada dialat. Mesin dihidupkan dan 13

10 spesimen akan tertarik ke atas spesimen diamati sampai putus, dicatat tegangan maksimum dan regangannya. Dengan melakukan uji tarik kita mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material bertambah panjang. Bila kita terus menarik suatu bahan sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap berupa kurva. Kurva ini menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang. Gambar 2.1 Uji Tarik ASTM D 638 [17] Adapun yang menjadi perhatian dalam gambar tersebut adalah kemampuan maksimum bahan dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut Ultimate Tensile Strength disingkat dengan UTS. Untuk semua bahan, pada tahap sangat awal uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Dengan mengikuti aturan Hooke, yaitu rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan. Pengujian dilakukan sampai sampel uji patah, maka pada saat yang sama diamati pertambahan panjang yang dialami sampel uji. Kekuatan tarik atau tekan diukur dari besarnya beban maksimum (F maks ) yang digunakan untuk memutuskan/mematahkan spesimen bahan dengan luas awal A 0. Hasil pengujian adalah grafik beban versus perpanjangan (elongation) [17]. 14

11 Enginering Stess (σ) : dimana : F maks = Beban yang diberikan terhadap penampang spesimen (N) A 0 = Luas penampang awal spesimen sebelum diberikan pembebanan (m 2 ) ζ = Enginering Stress (N/m 2 ) (2.1) Enginering Strain (ε): dimana : ε = Enginering Strain l 0 Δl = Panjang mula-mula spesimen sebelum pembebanan = Pertambahan panjang Hubungan antara stress dan strain dirumuskan: (2.2) dimana : E = Modulus Elastisitas atau Modulus Young (N/m 2 ) ζ = Enginering Stress (N/m -2 ) ε = Enginering Strain (2.3) Pengujian Kekuatan Lentur (Bending Strength) ASTM D 790 Spesimen yang akan diuji kekuatan lenturnya memiliki bentuk slab dan pengujian dilakukan dengan perlakuan uji tiga titik tekuk (three point bend test). Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya kekuatan lentur dari material komposit. Pengujian dilakukan dengan jalan memberi beban lentur secara perlahanlahan sampai spesimen mencapai titik lelah. Pada perlakuan uji bending bagian atas spesimen mengalami proses penekanan dan bagian bawah mengalami proses tarik 15

12 sehingga akibatnya spesimen mengalami patah bagian bawah karena tidak mampu menahan tegangan tarik. Dimensi balok dapat kita lihat pada gambar berikut ini [18]: Gambar 2.2 Penampang Uji Bengkok [18] persamaan : Momen bending yang terjadi pada komposit dapat dihitung dengan Menentukan kekuatan bending menggunakan persamaan [18]: (2.4) (2.5) Sedangkan untuk menentukan modulus elastisitas bending menggunakan rumus sebagai berikut [15] : dimana: M = momen bending ζ b P L b d δ Eb = kekuatan bending (MPa) = beban yang diberikan (N) = jarak antara titik tumpuan (mm) = lebar spesimen (mm) = tebal spesimen (mm) = defleksi (mm) = modulus elastisitas (MPa) Sedangkan kekakuan dapat dicari dengan persamaan [18]: (2.6) (2.7) 16

13 (2.8) dimana : D : kekakuan (N/mm 2 ) E : modulus elastisitas (N/mm 2 ) I : momen inersia (mm 4 ) b : lebar (mm) d : tinggi (mm) Pengujian Kekuatan Bentur (Impact Strength) ASTM D Pengujian impact bertujuan untuk mengukur berapa energi yang dapat diserap suatu material sampai material tersebut patah. Pengujian impact merupakan respon terhadap beban kejut atau beban tiba-tiba (beban impact) [19]. Pengujian ini biasanya mengikuti dua metode yaitu metode Charpy dan Izod yang dapat digunakan untuk mengukur kekuatan impak, yang kadang juga disebut seabgai ketangguhan ketok (notch toughness). Untuk metode Charpy dan Izod, spesimen berupa dalam bentuk persegi dimana terdapat bentuk V-notch (Gambar 2.3). Gambar 2.3 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod [20] Spesimen Charpy berbentuk batang dengan penampang lintang bujur sangkar dengan takikan V oleh proses permesinan (gambar 2.4a). Mesin pengujian impact diperlihatkan secara skematik dengan (gambar 2.4b). Beban didapatkan dari tumbukan oleh palu pendulum yang dilepas dari posisi ketinggian h. Spesimen diposisikan pada dasar seperti pada (gambar 2.4b) tersebut. Ketika dilepas, ujung 17

14 pisau pada palu pendulum akan menabrak dan mematahkan spesimen ditakikannya yang bekerja sebagai titik konsentrasi tegangan untuk pukulan impact kecepatan tinggi. Palu pendulum akan melanjutkan ayunan untuk mencapai ketinggian maksimum h yang lebih rendah dari h. Energi yang diserap dihitung dari perbedaan h dan h (mgh mgh ), adalah ukuran dari energi impact. Posisi simpangan lengan pendulum terhadap garis vertikal sebelum dibenturkan adalah α dan posisi lengan pendulum terhadap garis vertikal setelah membentur spesimen adalah β. Dengan mengetahui besarnya energi potensial yang diserap oleh material maka kekuatan impact benda uji dapat dihitung [19]. Eserap = energi awal energi yang tersisa = m.g.h m.g.h = m.g.(r R.cos α) m.g.(r R.cos β) Esrp = m.g.r.(cos β cos α) (2.9) dimana : Esrp : energi serap (J) m : berat pendulum (kg) = 20 kg g : percepatan gravitasi (m/s2) = 10 m/s 2 R : panjang lengan (m) = 0,8 m α : sudut pendulum sebelum diayunkan = 30 o β : sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen Harga impact dapat dihitung dengan : (2.10) dimana : HI : Harga Impact (J/mm 2 ) Esrp : energi serap (J) Ao : Luas penampang (mm 2 ) 18

15 Gambar 2.4 Peralatan Uji Bentur (a) Spesimen yang digunakan untuk uji bentur, (b) Skematik peralatan uji bentur [19] Keretakan akibat uji bentur ada tiga bentuk, yaitu [18]: 1. Patahan getas Permukaan patahan terlihat rata dan mengkilap, kalau potongan-potongannya kita sambungkan lagi, ternyata keretakannya tidak disertai dengan deformasinya bahan. Patahan jenis ini mempunyai harga impact yang rendah. 2. Patahan liat Permukaan patahan ini tidak rata, nampak seperti buram dan berserat, tipe ini mempunyai harga impact yang tinggi. 3. Patahan campuran Patahan yang terjadi merupakan campuran dari patahan getas dan patahan liat. Patahan ini paling banyak terjadi. Semakin besar posisi sudut β akan semakin getas, demikian sebaliknya. Artinya pada material getas, energi untuk mematahkan material cenderung semakin kecil, demikian sebaliknya [19]. 19

16 2.6.5 Analisa Penyerapan Air (Water Absorption) ASTM D 570 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 [21] Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) Electron Microscopy (EM) adalah salah satu teknik yang digunakan untuk karakterisasi material komposit. Dua teknik utama EM dibedakan menjadi Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM). SEM merupakan metode yang tepat untuk mengkarakterisasi material komposit dengan batas maksimum resolusi mikroskop elektron 10 nm. Metode mikroskopi dapat secara cepat menunjukkan ukuran nominal dan bentuk serat. Permukaan spesimen yang akan diuji, di-scan dengan pancaran berkas elektron dan pantulan dari elektron ditangkap, kemudian ditampilkan diatas tabung sinar katoda. Bayangan yang tampak diatas layer menampilkan gambaran permukaan dari spesimen [22]. 2.7 APLIKASI DAN KEGUNAAN PRODUK KOMPOSIT Penggunaan serat alam (organik) seperti serat buah pinang memiliki potensi untuk digunakan sebagai pengganti fiberglass, serat karbon, ataupun pengisi lainnya pada material komposit diperkuat serat. Potensi serat alam ini didukung oleh beberapa keunggulan serat organik, antara lain : densitas yang rendah, ramah lingkungan, biodegradable, ketersediaan yang melimpah, ketangguhan yang tinggi, proses penyiapan yang relatif mudah, harga bahan baku yang relatif murah, dan 20

17 mengurangi konsumsi energi pabrikasi [23]. Dari Tabel 2.3 dapat dilihat bahwa beberapa serat alam seperti kayu dan flax memiliki harga yang jauh lebih murah dibandingkan serat gelas [24]. Tabel 2.3 Perbandingan Harga antara Serat Alam dan Serat Sintetik [24] Serat Harga Spesifik Graviti Harga $/m 3 kg/m 3 $/kg Kayu ,26 Flax ,40 Gelas ,87 Serat Buah Pinang* ,04 *Untuk penelitian ini Produk material komposit sudah digunakan sejak lama di bidang industri otomotif. Bahan ini dapat digunakan dalam sektor aksesoris otomotif, beberapa diantaranya kaca spion, pengisi jok mobil, bamper mobil, dashboard dll. Dalam proses pabrikasi aksesoris tersebut biasanya menggunakan metode hand lay up [24]. Dalam penelitian ini, komposit epoksi berpengisi serat buah pinang diaplikasikan dalam pembuatan aksesoris eksterior mobil, yaitu cover kaca spion mobil. (a) (b) Gambar 2.5 Cover Kaca Spion Mobil Dari Komposit Epoksi (a) Tampak Depan (b) Tampak Belakang 21

18 2.8 ANALISIS BIAYA Dalam penelitian ini, dilakukan suatu analisis biaya terhadap pembuatan komposit epoksi berpengisi serat buah pinang. Rincian biaya diberikan dalam Tabel 2.4 berikut. Tabel 2.4 Rincian Biaya Pembuatan Komposit Epoksi Berpengisi Serat Buah Pinang Bahan dan Peralatan Jumlah Harga (Rp) Total (Rp) Resin Epoksi dan Hardener 1 kg Rp /kg ,- Lilin Cetakan (Malam) 4 buah Rp 5.000/buah ,- Serat buah pinang 1 kg Rp 500/kg 500,- Plastik Transparan 10 lembar Rp 500/lembar 5.000,- Analisa Fourier Transform 3 sampel Rp /sampel ,- Infra-Red (FTIR) Analisa Sifat Mekanik 117 sampel Rp /sampel ,- Analisa Scanning Electron 2 sampel Rp /sampel ,- Microscopy (SEM) Total ,- Dari rincian biaya yang telah dilakukan di atas maka total biaya yang diperlukan untuk membuat komposit epoksi-serat buah pinang yaitu sebesar Rp ,-. Produk yang akan dihasilkan dari komposit epoksi berpengisi serat buah pinang yaitu cover kaca spion mobil. Adapun dimensi cover spion mobil yang akan diproduksi, yaitu : Panjang = 20 cm Lebar = 13 cm Tebal = 5 mm Volume resin epoksi dan hardener yang diperlukan untuk membuat 1 unit cover kaca spion adalah : v = p l t = ,5 = 130 cm 3. 22

19 Adapun perkiraan biaya pembuatan 1 set produk (cover spion mobil sebelah kanan dan kiri) antara lain : Tabel 2.5 Perkiraan Rincian Biaya Pembuatan Produk Bahan dan Peralatan Jumlah yang Biaya Total (Rp) diperlukan Resin Epoksi dan Hardener 184 gram ,- Serat daun nanas 130 gram 100,- Cetakan 2 buah ,- Biaya Analisa Produk 3 sampel ,- Biaya Tambahan ,- Total Rp ,- Total biaya yang diperkirakan untuk membuat 1 set produk (cover kaca spion mobil sebelah kanan dan kiri) yaitu sebesar Rp ,-. Harga produk sejenis di pasaran memiliki rentang harga Rp ,- s/d Rp ,-. Oleh karena itu, produk ini memiliki potensi untuk dipasarkan dan bersaing dengan produk lainnya yang sejenis. 23