BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komposit Orang-orang telah membuat komposit selama ribuan tahun. Salah satu contoh adalah lumpur batu bata. Lumpur dapat dikeringkan menjadi bentuk batu bata yang dapat digunakan sebagai bahan bangunan. Batu bata ini cukup kuat jika kita mencoba untuk memukulnya (memiliki kuat tekan yang baik) tapi akan patah dengan cukup mudah jika kita mencoba untuk menekuknya (memiliki kekuatan tarik rendah). Jerami tampaknya sangat kuat jika kita mencoba untuk meregangkan itu, tetapi kita dapat meremas itu mudah. Dengan mencampurkan lumpur dan jerami bersama-sama adalah mungkin untuk membuat batu bata yang tahan terhadap kedua sifat ini dan membuat blok bangunan yang sangat baik. [24]. Komposit adalah material yang terdiri dari dua atau lebih bahan yang terpisah dikombinasikan dalam unit struktural makroskopik yang terbuat dari berbagai kombinasi dari tiga bahan [25]. Dari pencampuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat yang berbeda dari material yang umum atau biasa digunakan [26]. Tujuan pembuatan komposit yaitu sebagai berikut [27] : - Memperbaiki sifat mekanik dan/atau sifat spesifik tertentu - Mempermudah design yang sulit pada manufaktur - Keleluasaan dalam bentuk/design yang dapat menghemat biaya - Menjadikan bahan lebih ringan 2.2 Konstituen Komposit Pada prinsipnya, komposit dibentuk berdasarkan kombinasi antara dua atau lebih material seperti bahan logam, organik ataupun nonorganik. Meskipun ada terdapat kombinasi bahan yang tidak terbatas, tetapi bentuk konstituen lebih terbatas. Bentuk konstituen yang umum digunakan dalam bahan komposit yaitu serat, partikel, laminae (lapisan), serpihan (flakes), pengisi, dan matriks. Matriks merupakan konstituen utama yang melindungi dan memberikan bentuk pada komposit. Serat, 7

2 partikel, laminae, serpihan, dan pengisi merupakan konstituen struktural. Hal ini berarti bahwa mereka menentukan struktur internal dari komposit. Secara umum, meskipun tidak selalu konstituen struktural dianggap sebagai fasa tambahan. Jenis komposit yang paling umum dijumpai adalah jenis dimana konstituen struktural dikelilingi dalam matriks, tetapi ada banyak komposit juga yang tidak memiliki matriks dan tersusun dari satu atau lebih bentuk konstituen yang merupakan gabungan dua atau lebih bahan. Sebagai contoh istilah sandwich dan laminates merupakan susunan dari beberapa lapis yang bila digabung akan memberikan bentuk komposit. Banyak barang tenunan tidak memiliki matriks konstituen tetapi terdiri dari serat dengan sejumlah komposisi dengan atau tanpa ikatan fasa [28] Matriks Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut [27]. : 1. Mentransfer tegangan ke serat. 2. Membentuk ikatan koheren. 3. permukaan matrik/serat. 4. Melindungi serat. 5. Memisahkan serat. 6. Melepas ikatan. 7. Tetap stabil setelah proses manufaktur Berdasarkan jenis matrik yang digunakan komposit dapat dibagi kedalam tiga kelompok utama yaitu: 1. Komposit matrik logam (Metal Matrix Composites/MMC), Komposit matrik logam (Metal Matrix Composites) ditemukan berkembang pada industri otomotif, Metal Matrix Composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam. Bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun Pada mulanya yang diteliti adalah continous filamen MMC yang digunakan dalam aplikasi aerospace. Contoh : alumunium, titanium, magnesium. 8

3 Kelebihan MMC dibandingkan dengan komposit polimer yaitu : a. Transfer tegangan dan regangan yang baik. b. Ketahanan terhadap suhu 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 Kekurangan MMC : a. Biayanya mahal b. Standarisasi material dan proses yang sedikit c. Mempunyai keuletan yang tinggi d. Mempunyai titik lebur yang rendah e. Mempunyai densitas yang rendah 2. Komposit matrik keramik (Ceramic Matrix Composites/CMC) Komposit matrik keramik (ceramic matrix composites) digunakan pada lingkungan bertemperatur sangat tinggi, CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai penguat dan 1 fasa sebagai matrik, dimana matriksnya terbuat dari keramik. Bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek, atau serabut-serabut (whiskers) dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitrida. Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah : a. Gelas anorganic. b. Keramik gelas c. Alumina d. Silikon Nitrida Keuntungan dari CMC : a. Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam b. Sangat tanggung, bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron c. Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus d. Unsur kimianya stabil pada temperature tinggi e. Tahan pada temperatur tinggi f. Kekuatan & ketangguhan tinggi, dan ketahanan korosi 9

4 Kerugian dari CMC : a. Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar b. Relatif mahal dan non-cot effective c. Hanya untuk aplikasi tertentu 3. Komposit matrik polimer (polymer matrix composites/pmc) Komposit ini menggunakan bahan polimer sebagai matriknya. Secara umum, sifat-sifat komposit polimer ditentukan oleh sifat-sifat penguat. Sifat-sifat polimer,rasio penguat terhadap polimer dalam komposit (fraksi volume penguat), geometri dan orientasi penguat pada komposit. Apapun komposit polimer yang digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat-sifat berikut: a. Sifat-sifat mekanis yang bagus b. Sifat-sifat daya rekat yang bagus c. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus d. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus sifat-sifat mekanis yang bagus. Komposit matriks polimer merupakan komposit yang paling sering digunakan karena komposit polimer memiliki beberapa keunggulan yaitu biaya pembuatan lebih rendah, ketangguhan baik, tahan simpan, siklus pabrikasi dapat dipersingkat, kemampuan mengikuti bentuk, lebih ringan [27] Resin Polyester Tak Jenuh Matriks yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin poliester. Resin poliester merupakan resin yang paling banyak digunakan dalam berbagai aplikasi yang menggunakan resin termoset, baik itu secara terpisah maupun dalam bentuk materal komposit. Walaupun secara mekanik, sifat mekanik yang dimiliki oleh poliester tidaklah terlalu baik atau hanya sedang sedang saja. Hal ini karena resin ini mudah didapat, harga relatif terjangkau serta yang terpenting adalah mudah dalam proses fabrikasinya. Jenis dari resin poliester yang digunakan sebagai matriks komposit adalah tipe yang tidak jenuh (unsaturated polyester) yang merupakan termoset yang dapat mengalami pengerasan (curing) dari fasa cair menjadi fasa padat saat mendapat perlakuan yang tepat. Berbeda dengan tipe polister jenuh (saturated polyester) seperti Terylene, yang tidak bisa mengalami curing dengan cara seperti ini. Oleh karena itu merupakan hal yang biasa untuk menyebut resin poliester tidak 10

5 jenuh (unsaturated polyester) dengan hanya menyebutnya sebagai resin poliester. Ada dua prinsip dari resin poliester yang digunakan sebagai laminasi dalam industri komposit. Yaitu resin poliester orthopthalic, merupakan resin standar yang digunakan banyak orang, serta resin poliester isopthalic yang saat ini menjadi material pilihan pada dunia industri seperti industri perkapalan yang membutuhkan material dengan ketahanan terhadap air yang tinggi [1]. Struktur kimia poliester tak jenuh [29]: [ O C C O CH 2 CH 2 O C CH C O] n Gambar 2.1 Struktur Kimia Poliester Tak Jenuh Tabel 2.1 Spesifikasi Resin Poliester Tak Jenuh Yukalac BQTN 157 [1] No Spesifikasi Satuan Nilai Tipikal 1 Berat Jenis Gr/cm 3 1,215 2 Kekerasan Suhu Dispersi Panas o C 70 4 Penyerapan Air (Suhu Ruangan) % % 0,188 0,446 5 Kekuatan Flestural 9,4 6 Modulus Flestural Kg/mm Daya Rentang Modulus Rentang Elongasi Kg/mm Kg/mm 2 % 5, Katalis Metil Etil Keton Peroksida Katalis yang digunakan untuk resin polyester ini adalah katalis Methyl Ethyl Keton Peroksida (MEKPO) dengan bentuk cair, berwarna bening. Fungsi dari katalis adalah mempercepat proses pengeringan (curing) pada bahan matriks suatu komposit. Semakin banyak katalis yang dicampurkan pada cairan matriks akan mempercepat proses laju pengeringan, tetapi akibat mencampurkan katlis terlalu banyak adalah membuat komposit menjadi getas. Penggunaan katalis sebaiknya diatur berdasarkan kebutuhannya. Pada saat mencampurkan katalis ke dalam matriks maka akan timbul reaksi panas ( o C). Proses pengerasan resin diberi bahan tambahan yaitu, katalis jenis Methyl Ethyl Keton Peroksida (MEKPO), katalis digunakan untuk mempercepat proses pengerasan cairan resin pada suhu yang lebih tinggi. Pemakaian katalis dibatasi sampai1% dari volum resin [30]. 11

6 Banyak penelitian yang telah menggunakan bahan poliester tak jenuh sebagai matriks dan metil etil keton peroksida sebagai katalis dalam pembuatan komposit diantaranya adalah : 1. Sudarsono, 2012, menggunakan resin unsaturated polyester dengan merek Yukalak (R) sebagai matriks dan metil etil keton peroksida (MEKP) sebagai hardener / curing agent yang dicampur dengan pengisi bahan kayu sengon laut dan serat alam jenis rami. Dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, didapat nilai tegangan tekuk komposit terbaik sebesar 45,663 MPa, dengan modulus young 1,244 GPa dan regangan 1,795 %. 2. Kartini, dkk., 2002, menggunakan resin poliester yang bermerek dagang Yukalac tipe 2252 BW-EX dan sebagai pengeringnya digunakan katalis MEKPO (metil etil keton peroksida). Pengisi yang digunakan berupa serat ijuk yang diambil dari pohon enau (Arenga pinnata) di daerah Sukabumi dengan diameter 0,1-0,5 mm; serat pisang yang diperoleh dari daerah Bogor dengan ketebalan 2 mm. Dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, didapat nilai kekuatan tarik terbaik sebesar 56,47 MPa dengan nilai kekerasan diperoleh 94,6. 3. Azwar, 2009, menggunakan resin poliester tak jenuh dan katalis MEKPO sebagai katalis dengan perbandingan fraksi volume pengisi 10%, 15% dan 20%. Pengisi yang digunakan adalah serbuk kayu. Dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, didapat bahwa dengan ukuran pengisi 0,40 mm dengan komposisi 10 % fraksi volume memiliki sifat mekanik yang paling baik yaitu 0,0722 kn/mm 2 untuk pengisi kayu lunak dan 0,0657 kn/mm 2 untuk pengisi kayu keras. 4. Carli, dkk., 2012, menggunakan fiber glass berjenis E-Glass (Woven Roving) berupa benang panjang yang dianyam sebagai bahan pengisi dan resin epoksi dan poliester sebagai bahan perekatnya. Dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, didapat bahwa dengan perekat resin epoksi, tegangan tarik ratarata sebesar 112,8 MPa, regangan 5,1%, modulus elastisitas 2,2 Gpa, tegangan bending rata-rata 119,2 MPa, dan momen bending 2324,97 N/mm. Sedangkan dengan perekat resin poliester, didapat tegangan tarik rata-rata 12

7 118,8 MPa, regangan 9,1%, modulus elastisitas 1,3 Gpa, tegangan bending rata-rata 79,92 MPa, dan momen bending 1540,17 N/mm Pengisi Berdasarkan sifat penguatannya, maka komposit dibagi menjadi dua, yaitu: Komposit Isotropik Komposit isotropik adalah komposit yang penguatannya memberikan penguatan yang sama untuk berbagai arah (dalam arah transversal maupun longitudinal) sehingga segala pengaruh tegangan atau regangan dari luar akan mempunyai nilai penguatan yang sama. Berikut adalah Gambar 2.4 yang menunjukkan arah penguatan komposit isotropik. Gambar 2.2 Gambar Komposit Arah Penguatan Isotropik [34] Komposit Anisotropik Komposit anisotropik adalah komposit yang matriksnya memberikan penguatan tidak sama terhadap arah yang berbeda, misalnya nilai penguatan untuk arah transversal tidak sama dengan penguatan arah longitudinal. Berikut adalah Gambar 2.5 yang menunjukkan arah penguatan komposit anisotropik. Anisotropik Gambar 2.3 Gambar Komposit Arah Penguatan Anisotropik [34] 13

8 Ada beberapa cara untuk mengklasifikasikan bahan komposit. Klasifikasi yang disebutkan di sini yaitu berdasarkan bentuk konstituen struktural. Hal ini memberikan pembagian lima kelas dari komposit, yaitu [28]: 1. Komposit serat (fiber composite), terdiri dari serat dengan atau tanpa matriks. Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai penguat. Serat yang digunakan biasanya berupa serat gelas, serat karbon, serat aramid dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit, sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit. 2. Komposit serpihan (flake composite), terdiri dari serpihan datar dengan atau tanpa matriks. Komposit serpihan terdiri atas serpihan-serpihan yang saling menahan dengan mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam matriks. Pengertian dari serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya. Sifat- sifat khusus yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas penampang lintang tertentu. Pada umumnya serpihan-serpihan saling tumpang tindih pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang dapat mengurangi kerusakan mekanis karena penetrasi atau perembesan. 3. Komposit partikulat (particulate composite), terdiri dari partikel dengan atau tanpa matriks. Komposit Partikel merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks. Komposit partikel merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel-partikel dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama-sama dengan satu atau 14

9 lebih unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lainlain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik. Keuntungan dari komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel yaitu kekuatan lebih seragam pada berbagai arah, dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan kekerasan material dan cara penguatan dan pengerasan oleh partikulat adalah dengan menghalangi pergerakan dislokasi. 4. Komposit berpengisi (skeletal) (filled composite), terdiri dari matriks skeletal kontinu yang diisi dengan material kedua. Filled composite adalah komposit dengan penambahan material ke dalam matriks dengan struktur tiga dimensi dan biasanya filler juga dalam bentuk tiga dimensi. 5. Komposit laminar (laminar composite), terdiri dari lapisan konstituen. Komposit Laminar merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik khusus. Komposit laminar ini terdiri dari empat jenis yaitu komposit serat kontinyu, komposit serat anyam, komposit serat acak dan komposit serat hibrid. Berikut ini adalah Gambar 2.4 yang menunjukkan kelas komposit FIBER COMPOSITE PARTICULATE COMPOSITE LAMINAR COMPOSITE FLAKE COMPOSITE FILLED COMPOSITE Gambar 2.4 Kelas Komposit [28] 15

10 Kulit Kerang Pada penelitian ini, jenis pengisi yang digunakan adalah berbentuk serbuk yaitu kulit kerang. Kerang merupakan nama sekumpulan moluska dwicang kerang daripada famili cardiidae yang merupakan salah satu komoditi perikanan yang telah lama dibudidayakan sebagai salah satu usaha sampingan masyarakat pesisir. Teknik budidayanya mudah dikerjakan, tidak memerlukan modal yang besar dan dapat dipanen setelah berumur 6 7 bulan. Hasil panen kerang per hektar per tahun dapat mencapai ton kerang utuh atau sekitar ton daging kerang [14]. Cangkang biasanya terdiri dari tiga lapisan, yaitu: a) lapisan luar tipis, hampir berupa kulit dan disebut periostracum, yang melindungi b) lapisan kedua yang tebal, terbuat dari kalsium karbonat; dan c) lapisan dalam terdiri dari mother of pearl, dibentuk oleh selaput mantel dalam bentuk lapisan tipis. Lapisan tipis ini yang membuat cangkang menebal saat hewannya bertambah tua [35]. Adapun klasifikasi kerang darah yang digunakan sebagai pengisi adalah [36]: Fillum : Mollusca Kelas : Pelecypoda (Lamellibranchiata) Subkelas : Fillibranchiata Ordo : Eutaxodontida Super Famili : Arcacea Famili : Arcidae Subfamili : Anadarinae Genus : Anadara Spesies : Maculosa Berikut ini adalah Gambar 2.5 yang menunjukkan gambar kerang dan serbuknya Gambar 2.5 Gambar Kerang Darah dan Serbuk Kulit Kerang Darah 16

11 Dari gambar 2.5 diatas, dapat dilihat struktur kerang yang terlihat keras dan warna serbuk kulit kerang yang putih keabuan. Hal ini tampak pada Tabel 2.2 yang menunjukkan komposisi kimia serbuk kulit kerang. Tabel 2.2 Komposisi Kimia Serbuk Kulit Kerang [14] Komponen Kimia Komposisi (%) CaO 66,70 SiO 2 7,88 Fe 2 O 3 0,03 MgO 22,28 Al 2 O 3 1,25 Dari Tabel 2.2 di atas, dapat dilihat bahwa serbuk kulit kerang mengandung kalsium oksida (CaO) dan magnesium oksida (MgO) yang relatif cukup tinggi dan berpotensi dijadikan sebagai filler komposit untuk meningkatkan sifat mekanik dari komposit yang akan dihasilkan. Banyak peneliti juga menggunakan kulit kerang sebagai pengisi untuk memperbaiki sifat komposit diantaranya adalah : 1. Mei, dkk., 2014, menggunakan kulit kerang yang dimodifikasi sebagai pengisi yang akan disubstitusi dengan kalsium karbonat dalam polipropilen dengan variasi komposisi tertentu dan dicampur dalam twin-screw extruder, dimana dari hasil penelitian didapat rasio pengisi optimal kulit kerang termodifikasi adalah 15% (wt) untuk mencapai keseimbangan yang baik antara kekuatan dan ketangguhan dari komposit polipropilen. Penambahan kulit kerang termodifikasi pada komposit polipropilen menyebabkan peningkatan yang tinggi terhadap kekuatan bentur, elongation at break, dan kekuatan lentur [20]. 2. Othman, dkk., 2013, menggunakan kulit kerang abu kulit kerang sebagai bahan pengisi dan pengganti semen pada pembuatan beton, dimana dari hasil penelitian yang dilakukan secara keseluruhan didapat struktur morfologi beton yang tampak lebih padat adalah 5% dan 10% (wt) dimana memengaruhi kekuatan, modulus elastisitas, permeabilitas air dan porositas konkrit [21]. 3. Yao, dkk., 2014, menggunakan limbah kulit kerang yang modifikasi dengan furfural dan asam klorida sebagai pengisi FCS (furfural clam shell) dan ACS 17

12 (acid clam shell) yang kemudian digunakan dalam polipropilen dan kalsium karbonat, dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, menunjukkan bahwa modifikasi kulit kerang menjadi FCS dapat meningkatkan kompatibilitas dan afinitas antara partikel FCS dan matriks polipropilen sehingga meningkatkan stabilitas termal komposit tersebut [22]. 4. Yusof dan Amalina, 2013, menggunakan pengisi kalsium karbonat dari kulit kerang yang digunakan dalam polyester tak jenuh (UP), dimana dari hasil penelitian yang dilakukan, didapat bahwa untuk pengisi berukuran mikro yaitu 574,81 µm, modulus lentur meningkat seiring penambahan pengisi ke dalam komposit bermatriks UP [23]. 2.3 Papan Partikel Komposit Papan partikel adalah lembaran hasil pengempaan panas campuran partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya dengan perekat organik dan bahan lainnya. Papan partikel merupakan produk panel yang dihasilkan dengan memanpatkan partikel-partikel kayu sekaligus mengikatnya dengan suatu perekat. Sifat-sifat papan partikel antara lain penyusutan dianggap tidak ada, keawetan terhadap jamur tinggi karena adanya bahan pengawet, merupakan bahan akustik yang baik dan isolasi panas yang baik. Selain itu keuntungan dari papan komposit antara lain [37]: Papan partikel merupakan bahan konstruksi yang cukup kuat Bahan isolasi dan akustik yang baik. Dapat menghasilkan bidang yang luas. Pengerjaan mudah dan cepat. Tahan api. Mudah difinishing, dilapisi kertas dekor, dilapis finil dan lain sebagainya. Memiliki kestabilan dimensi. Sifat dan keunggulan dari papan partikel sangat tergantung dari tipe atau jenis dari papan partikel yang dihasilkan. Tipe-tipe papan partikel yang banyak itu sangat berbeda dalam hal ukuran dan bentuk partikel, jumlah resin (perekat) yang digunakan dan kerapatan panel yang dihasilkan. Pada penelitian yang akan dilakukan, akan dihasilkan jenis papan partikel biasa berkerapatan tinggi dengan ketentuan ketebalan 15 mm. 18

13 2.4 Metoda Penyediaan Papan Komposit Metoda penyediaan komposit yang umum dilakukan, yaitu [38]: 1. Metoda Vacuum Bagging yang menggunakan kombinasi ruang vakum dan sebuah film penyerap resin. 2. Metoda Vacuum Resin Transfer Moulding (RTM) menggunakan pemanasan dan proses pemvakuman. 3. Metoda Filament Winding menggunakan sebuah mesin pemintal untuk membentuk jaringan filament. 4. Metoda Pultrusi menggunakan peralatan untuk membentuk komposit menjadi bentuk-bentuk struktural. Metoda ini banyak digunakan untuk produksi dalam skala besar. 5. Metoda Hand Lay-Up menggunakan cetakan yang telah diberi gel coat pada permukaannya kemudian ditambahkan resin dan pengisi kedalam cetakan tersebut dan dibiarkan mongering (curing) 6. Metoda Compression Molding menggunakan cetakan yang ditekan pada tekanan tinggi sampai mencapai 1000 psi, diawali dengan mengalirkan resin dan zat pengisi dengan viskositas tinggi ke dalam cetakan, kemudian mold ditutup dan dilakukan penekanan terhadap material komposit tersebut, sehingga mengakibatkan mengerasnya material komposit secara permanen mengikuti bentuk cetakan. Pada penelitian yang akan dilakukan digunakan metode Compression Molding yang menggunakan alat Hot Press, karena: a) Penyebaran komposit lebih merata b) Meminimalkan adanya void 2.5 Pengujian/Karakterisasi Papan Partikel Uji Kerapatan dengan JIS A Pada uji ini, contoh uji berukuran 200 mm x 50 mm x 15 mm dalam keadaan kering udara dan kemudian diukur panjang, lebar dan tebalnya untuk menentukan volume contoh uji (panjang, lebar, tebal). Kerapatan papan partikel dihitung dengan menggunakan rumus [32]: 19

14 2.5.2 Uji Kadar Air dengan JIS A Contoh uji berukuran 200 mm 50 mm 15 mm ditimbang untuk mendapatkan berat awal (BA), kemudian dioven pada suhu 103±2 C selama 24 jam kemudian didiamkan sampai mencapai suhu kamar dan ditimbang. Selanjutnya dimasukkan ke dalam oven kembali selama ± 3 jam, kemudian didiamkan kembali sampai mencapai suhu kamar dan ditimbang. Tahap ini dilakukan sampai mencapai berat konstan, yaitu perbedaan hasil penimbangan terakhir dan sebelumnya maksimum 1%. Nilai kadar air dihitung dengan rumus [32]: Keterangan: BA = Berat awal (kering udara) BKO = Berat kering oven Uji MOR (Modulus of Rapture) dan MOE (Modulus of Elastisitas) dengan JIS A Material papan komposit mempunyai sifat tekan lebih baik dibanding tarik, pada perlakuan uji lentur spesimen, bagian atas spesimen terjadi proses tekan dan bagian bawah terjadi proses tarik sehingga kegagalan yang terjadi akibat uji bending yaitu mengalami patah bagian bawah karena tidak mampu menahan tegangan tarik [33]. Gambaran secara umum mengenai uji MOE dan MOR ditunjukkan pada Gambar 2.6 berikut. Sampel Arah Tekanan Gambar 2.6 Gambaran Umum Uji MOE dan MOR [31] 20

15 Contoh uji berukuran 100 mm 100 mm 15 mm pada kondisi kering udara dibentangkan dengan jarak sangga 8 cm. Pembebanan dilakukan di tengah-tengah jarak sangga dengan kecepatan pembebanan sebesar 10 mm/menit. Kemudian ukur besarnya beban yang mampu ditahan oleh contoh uji tersebut sampai batas proporsi. Nilai MOE dihitung dengan rumus[32]: Keterangan : MOE = Modulus of Elasticity (kg/cm 2 ) ΔP = perubahan beban yang digunakan (kg) L = jarak sangga (cm) Δy = perubahan defleksi setiap perubahan beban (cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm) nilai MOE dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0,098 Sedangkan untuk uji MOR, pembebanan pada pengujian MOE dilanjutkan sampai contoh uji mengalami kerusakan (patah). Nilai MOR dihitung dengan rumus [32]: Keterangan : MOR = Modulus of Rupture (kg/cm2) P = berat beban sampai patah (kg) L = jarak sangga (cm) b = lebar contoh uji (cm) h = tebal contoh uji (cm) Nilai MOR dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0, Uji Pengembangan Tebal dengan JIS A Contoh uji berukuran 50 mm 50 mm 15 mm, direndam dalam air dingin selama 24 jam. Selanjutnyan bahan uji diukur tebalnya. Perhitungan sampel uji melalui pengukuran tebal sebelum perendaman air (t 1 ) dan tebal setelah perendaman selama 24 jam(t 2 ). Rumus untuk menghitung pengembangan tebal [34]: 21

16 Keterangan : PT = Pengembangan tebal (%) t 1 = Tebal bahan uji sebelum perendaman (cm) t 2 = Tebal bahan uji setelah perendaman (cm) Uji Keteguhan Rekat Internal (Internal Bond) dengan JIS A Ukuran papan partikel pada uji ini berukuran 50 mm 50 mm 15 mm direkatkan pada dua buah median (balok aluminium) menggunakan perekat epoxy merk Araldite dan dibiarkan mengering selama selama 24 jam. Kedua median ditarik lurus permukaan contoh uji sampai beban maksimum. Gambar 2.7 Pengujian Internal Bond [32] Nilai keteguhan rekat internal dihitung dengan rumus[33]: Keterangan: IB = keteguhan rekat internal (kg/cm 2 ) P = beban saat ikatan partikel lepas (kg) A = luas permukaan contoh uji (cm 2 ) Nilai IB dikonversi ke N/mm2 dengan faktor konversi 0, Uji Kekuatan Bentur (Impact Strength) dengan JIS A Pada uji kekuatan bentur, contoh uji berukuran 100 mm x 50 mm 15 mm. Pengujian impak dilakukan untuk mengetahui karakteristik patah dari bahan. Pengujian ini biasanya mengikuti dua metoda yaitu metoda Charpy dan Izod yang 22

17 dapat digunakan untuk mengukur kekuatan impak, yang kadang juga disebut seabgai ketangguhan ketok (notch toughness). Untuk metoda Charpy dan Izod, spesimen berupa bentuk persegi dimana terdapat bentuk V-notch, berikut adalah gambar specimen V-notch metoda Charpy dan Izod [35]. Gambar 2.8 Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod Peralatan untuk melakukan kekuatan impak spesimen V-notch ditunjukkan pada Gambar 2.8. Beban didapat dari tumbukan pendulum yang dilepas dari ketinggian h. Spesimen diletakkan di dasar seperti pada Gambar 2.8. Ketika dilepas ujung pisau pada pendulum akan menghantam dan mematahkan spesimen pada titik ketoknya (notch) yang bekerja sebagai titik tegangan untuk benturan kecepatan tinggi. Pendulum terus berayun, naik sampai ketinggian maksimum h' yang lebih rendah dari h. Energi yang diserap, yang diukur dari perbedaan ketinggian h dan h' merupakan pengukuran kekuatan impak. Perbedaan antara metoda Charpy dan Izod yaitu bergantung pada peletakan support spesimen seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9 berikut [35]. Gambar 2.9 Skema Pengujian Impak 23

18 Perbedaan antara metoda Charpy dengan Izod selain perbedaan peletakan spesimen, pengujian dengan menggunakan Izod tidak seakurat pada pengujian Charpy, karena pada Izod pemegang spesimen juga turut menyerap energi, sehingga energi yang terukur bukanlah energi yang mampu di serap material seutuhnya dan juga pada metode Izod umumnya hanya dilakukan pada temperatur ruang. 24