PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME, TEMPERATUR DAN WAKTU POST-CURING TERHADAP KARAKTERISTIK TARIK KOMPOSIT POLYESTER PARTIKEL HOLLOW GLASS MICROSPHERES

Transkripsi

1 PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME, TEMPERATUR DAN WAKTU POST-CURING TERHADAP KARAKTERISTIK TARIK KOMPOSIT POLYESTER PARTIKEL HOLLOW GLASS MICROSPHERES Irwan Nugraha Saputra Dosen Pembimbing : Putu Suwarta ST, MSc

2 Latar Belakang

3 Aplikasi

4 Rumusan Masalah Bagaimana pengaruh penambahan variasi vol. fraksi HGM pada polyester terhadap kekuatan tarik komposit Bagaimana pengaruh perbedaan temperatur dan waktu penahanan pada proses post-curing terhadap karakteristik tarik komposit dalam fraksi volume tetap

5 Tujuan Menganalisa pengaruh penambahan variasi vol. fraksi HGM pada polyester terhadap kekuatan tarik komposit Menganalisa pengaruh perbedaan temperatur dan waktu penahanan pada proses post-curing terhadap karakteristik tarik komposit dalam fraksi volume tetap

6 Batasan masalah Temperatur pada proses pembuatan dan pengujian dianggap konstan yaitu 27⁰C Spesimen yang dihasilkan dari proses pencetakan dianggap baik (porositasnya < 2%) Holow Glass Microsphere yang digunakan memiliki komposisi dan dimensi yang sama

7 Dasar Teori Matriks Penguat Komposit

8 Matriks Polymer matrix composite Ceramic matrix composite Metal matrix composite

9 Penguat Serat serat pisang, serat bambu Partikel hollow glass, calcium carbonat Laminate karbon fiber Whisker aluminium borate

10 Polyester Hollow Glass Microspheres Komposit partikel dengan matriks polymer

11

12 Polyester HGM Penambahan 25% fraksi berat HGM Katalis MEKP 0,85% dan Cobalt 0,03 % Post curing 52 C 4 jam, 63 C 5 jam Variasi dimensi butir HGM Hasil Modulus Young meningkat R. J. Cardoso dan A. Shukla, tahun 2002

13 HGM-polyester J. S. Huang dan L. J. Gibson pada tahun 1992

14 Polyester-HGM D HGM 20µm, Dow Corning Z %, katalis 1%, post-curing 40 C 2 hari Hasil kekuatan tarik optimal 10 % HGM, diatas 10% turun Daniel Jung pada tahun 1997

15 Epoxy-HGM Post curing 40 C 16 jam, 50 C 16 jam,60 8 jam Hasil kekuatan tarik optimal 5 % HGM, diatas 10% turun Modulus Young naik pada 5% & 25% Peter Wong pada tahun 2012

16 Post Curing Kurang sempurna pada temperatur kamar Post curing meningkatkan ikatan cross-linking komposit sehingga sifat mekanik meningkat (sebelum Tg) SP-Systems

17 Diagram alir penelitian

18

19 Bahan

20 Alat 1. Timbangan digital 2. Gelas ukur + sendok pengaduk 3. Cetakan kaca 4. Lilin malam 5. Gerinda pemotong 6. Plat baja 7. Lem Epoxy 8. Jangka sorong 9. Heater (furnace) 10. Mesin Uji Tarik 11. Scanning Electron Microscope Zeiss EVO MA Alat uji DSC

21 Variabel penelitian Kode nomor Fraksi Vol. Temper atur jumlah Resin HGM Spesimen HGM Curing (gram) (gram) % % % % 27⁰C % % % Kode nomor Fraksi Vol. Temperat ur Waktu jumlah Spesimen HGM Curing ( C) Curing (jam) %

22 Proses pembuatan Persiapan cetakan kaca Pelapisan permukaan kaca dengan wax Pengadukan campuran selama 30 menit Penuangan ke dalam cetakan Proses curing selama 24 jam Proses pemotongan komposit sesuai dimensi ASTM D

23 Data Hasil Penelitian

24 No 01 Fraksi vol. HGM P (KN) Δl (mm) berat (g) σ UTS (MPa) ε (%) Mod. Young Hasil Rerata Hasil % % % % % % % Rerata (GPA) Skala 60 KN

25 21,22 26,52 Mpa 24,59 %

26 Peningkatan kekuatan - HGM berbentuk bulat - Fungsi matriks polyester

27 HGM

28 Hasil foto makro

29 Hasil foto makro Crack Initiation Pola patahan Getas 5% polyester

30 Hasil foto makro Pola patahan getas Pola patahan ulet 10% 15%

31 Hasil foto makro Pola patahan Ulet Crack Initiation Pola patahan Getas 20% 25%

32 Hasil foto makro Pola patahan Ulet 30%

33 Hasil SEM POLYESTER 35x 200x

34 Hasil SEM Matrix Cracking Penambahan 15% HGM debonding Void HGM yang rusak 35x 500x

35 Hasil SEM Penambahan 25% HGM debonding Void HGM yang rusak 35x 500x

36 Pengujian DSC Polyester Tg 76,98 C HGM Tg 132,79 C

37 Pengujian DSC Tg 96,29 C Komposit dengan penambahan 15% fraksi volume HGM Tg Komposit dapat bekerja pada temperatur lebih tinggi dibandingkan polyester

38 Hasil Komposit 15% HGM dengan perlakuan post-curing No Fraks i vol. HGM temp ( C) waktu P (KN) Δl (mm) σ UTS (MPa) ε (%) Hasil Rerata Hasil jam jam jam % jam jam jam Rerata Mod. Young (GPA)

39

40 Hasil foto makro komposit dengan perlakuan post-curing Crack Initiation Pola patahan Getas Pola patahan Ulet Pola patahan Getas Pola patahan Ulet 60 selama 3 jam 60 selama 5 jam

41 Hasil foto makro komposit dengan perlakuan post-curing Crack Initiation Pola patahan Getas Pola patahan Ulet Pola patahan Getas Pola patahan Ulet 90 selama 3 jam 90 selama 5 jam

42 Hasil foto makro komposit dengan perlakuan post-curing Crack Initiation Pola patahan Ulet Pola patahan Ulet 110 selama 3 jam 110 selama 5 jam

43 Pengujian DSC Komposit 15% HGM 60-3 jam Tg 98,07 C Komposit 15% HGM 60-5 jam Tg 99,59 C

44 Pengujian DSC Komposit 15% HGM 90-3 jam Tg 103,88 C Komposit 15% HGM 90-5 jam Tg 104,72 C

45 Pengujian DSC Komposit 15% HGM jam Tg 105,06 C Komposit 15% HGM jam Tg 107,01 C

46 Grafik pengaruh temperatur dan waktu post-curing terhadap temperatur transisi (Tg) Temperatur post-curing Tg - Wu, C. S, Influence of Post Curing and Temperature Effects on Bulk Density, Glass Transition and Stress-Strain Behavior of Imidazole-Cured Epoxy Network, Journal of Materials Science 27, 1992: pp

47 Tg Crosslink Polymer Science Learning Center, The Macrogalleria, Department of Polymer Science, The university of Southern Mississippi, 2005 Clinton, - Tensile strength - Ketahanan terhadap abrasi - Meningkatkan modulusnya MA, Polymer Cross-Link, Rockbestos-Surprenant Cable, East Granby, 2003.

48 Grafik pengaruh temperatur dan waktu post-curing terhadap Percentage of Cure (%) Enthalpy Percentage cure

49 KESIMPULAN 1. Penambahan fraksi volume HGM 5%, 10%, dan 15% pada polyester dapat meningkatkan kekuatan tariknya. Kekuatan tarik maksimum sebesar 26,52 MPa didapatkan pada penambahan fraksi volume HGM sebesar 15%. 2. Penambahan fraksi volume HGM sebesar 15% pada komposit meningkatkan temperatur transisinya menjadi 96,29 C. 3. Post-Curing pada komposit dapat meningkatkan kekuatan tarik dan modulus elastisitasnya apabila sebelum melewati temperatur transisinya (Tg). Temperatur post-curing 90 C menghasilkan kekuatan tarik maksimum sebesar 31,92 MPa. 4. Waktu penahanan post-curing berpengaruh pada kekuatan tarik komposit. Waktu penahanan 5 jam menghasilkan kekuatan tarik yang lebih tinggi dibandingkan dengan waktu penahanan 3 jam apabila sebelum melewati temperatur transisinya (Tg).

50 SARAN 1. Perlunya peningkatan ikatan adhesi antara matriks dengan HGM untuk meningkatkan sifat mekaniknya. 2. Penelitian lebih lanjut bisa dikembangkan dengan menggunakan HGM dengan ukuran butir yang bervariasi.

51 TERIMA KASIH