PENGARUH FRAKSI VOLUME DAN UKURAN PARTIKEL KOMPOSIT POLYESTER RESIN BERPENGUAT PARTIKEL GENTING TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN BENDING Siswanto 1, Kuncoro Diharjo 2. 1. Mahasiswa Pasca Sarjana Teknik Mesin UNS. 2. Dosen Pasca Sarjana Teknik Mesin UNS ABSTRACT Composite polyester resin and particles with a variable critical particle volume fraction 30%, 40% and 50% and the variable mesh size 40-60,60-80,80-100. It uses composite materials BQTN Polyester Resin 157 and MEKP catalyst. Particles get with smooth tiles on tiles with a crusher machine and sifted until it reaches the mesh size particles that have been determined. Research done at the Laboratory of Materials University of Surakarta Eleven March. From the results of research that has been done that the composite with particle volume fraction 30% of the resulting value of bending strength and higher tensile strength compared with composites with particle volume fraction 40% and 50%. While the composite with particle size 80-100 mesh generated bending strength values and higher tensile strength compared with 40-60 and 60-80 mesh. Key words: Composite, precarious particles, volume fraction, tensile strength and bending strength. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi material telah melahirkan suatu material jenis baru yang dibangun secara menggabungkan dua unsure atau dikombinasikan dalam skala makroskopis ( dapat terlihat langsung oleh mata). Material inilah yang disebut material komposit. komposit banyak dikembangkan karena memiliki sifat yang diinginkan karena tidak didapat dari material lain apabila berdiri sendiri. Pengaruh Fraksi Volume... 91
lempung adalah segumpal tanah liat yang plastis dan mudah dibentuk. Sifat tanah liat yang sangat menurut itu memberikan potensi pendayagunaan berbagai aplikasi keramik yang sangat luas, mulai dari pembuatan batu bata, genting yang kaku hingga pada benda-benda rumah tangga. keramik memiliki sifat dan karakteristik yang baik, Sifat khas yang di miliki keramik yaitu kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah,tahan korosi, Sifat listriknya dapat insulator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor, Sifatnya dapat magnetik dan nonmagnetik,keras, dan kuat. Sedangkan kelemahan keramik adalah rapuh. Berdasarkan sifat keramik yang sangat baik tersebut maka peneliti tertarik untuk membuat rekayasa material komposit menggunakan Matrik Polyester Resin BQTN 157 berpenguat partikel genting. Selanjutnya komposit akan di uji terhadap sifat mekaniknya dengan pengujian tark dan pengujian lentur. Dalam penelitian ini, masalah yang akan di teliti di batasi pada pengaruh fraksi volume partikel genting 30%, 40% dan 50% dan ukuran butiran partikel mesh 40-60, mesh 60-80 dan mesh 100-120 terhadap Kekuatan tarik dan kekuatan lentur. METODOLOGI. Spesimen yang di buat adalah specimen pengujian tarik ( standard ASTM D 638 ) dan spesimen pengujian lentur ( standard ASTM D 790). Bahan komposit adalah Polyester Resin BQTN 157 ( yang di beli dari PT. Justus Semarang ), Katalis MEKP. Sebagai penguat dalam komposit digunakan dari partikel genting. Partikel didapatkan melalui menghaluskan genting dengan menggunakan mesin crhuser. Pelaksanaan penelitian dan pengujian material dilakukan di Laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin Pengujian Material menggunakan Ultimate Tensile Strengh Machine. TINJAUAN PUSTAKA. Hasil Penelitian Sebelumnya (Qomarul Hadi, dkk,2010 ) meneliti metal komposit AL 6061 berpenguat abu terbang ( fly ash) limbah batu bara. Metal matrik Komposite Al6061-Fly ash yang telah dihasilkan melalui metode strir casting. partikel penguat dipilih serbuk Fly ash dengan variasi fraksi volume 5%, 10%, 15%, dan 20%, sedangkan Pengaruh Fraksi Volume... 92
untuk pembasahannya digunakan Mg sebanyak 10%. Putaran Pengadukan 700 Rpm, dengan waktu pengadukan 60 menit yang dilakukan dengan dua tahap dengan holing time 20 menit. Dari hasil pengujian didapat bahwa sifat mekanik meningkat seiring dengan peningkatan fraksi volume abu terbang. sedangkan sifat fisik densitas menurun seiring peningkatan fraksi volume abu terbang. ( Suarjono, 2001 ) meneliti komposit polyester dengan berpenguat partikel kelas soda gamping. Variasi yang di gunakan berdasakan ukuran butir dan fraksi volume partikel. Vasiasi ukuran butir yang di gunakan adalah ukuran mesh 100, mesh 150 dan mesh 200. Sedangkan variasi fraksi volume partikel gelas menggunakan volume 5%, 10%, 15%, 20% dan 25%. Dari data pengujian di dapat bahwa semakin kecil ukuran butiran partikel memiliki kekuatan tarik, impak dan densitas yang lebih tinggi. Fraksi Volume. Untuk menghitung fraksi volume, parameter yang harus diketahui adalah berat jenis resin, berat jenis serat, berat komposit dan berat serat. Adapun fraksi volume yang ditentukan dengan persamaan (Harper, 1996) : wf ρf. Vf ρf Wf = ------ = ---------- = ----- wc ρc. Vc ρc ρc Vf = ---------. wf = 1 Vm ρf Jika selama pembuatan komposit diketahui massa fiber dan matrik, serta density fiber dan matrik, maka fraksi volume dan fraksi massa fiber dapat dihitung dengan persamaan (Shackelford, 1992) : wf ρf Vf = ----------------------- wf ρf + wm ρm Kekuatan Bending Menentukan kekuatan bending menggunakan persamaan (Standart ASTM D790-02) : M. Y σ = ------------- I 3. P. L = -------------- 2. b. d 2. Kekuatan Tarik Pengujian tarik dilakukan dengan mesin uji tarik atau dengan universal testing standar.(standar ASTM D 638-02). Pengaruh Fraksi Volume... 93
Tegangan tarik ditentukan dengan rumus sebagai berikut (Surdia, 1995) P = σ. A atau σ = P / A Sedangkan besarnya regangan hasi pengujian tarik komposit.(surdia,1995) L ε = ------- Lo Besarnya nilai modulus elastisitas komposit (Surdia, 1995) σ E = ------- ε Pengaruh Fraksi Volume... 94
HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Patahan Spesimen uji Tarik. 2. Patahan Spesimen Uji Bending. 1. Pengaruh Fraksi Volume... 95
3. Data Hasil Pengujian Tarik. MESH Partikel 30 % Partikel 40% Partikel 50% A rata2. ( mm 2 ) σ t rata2. A rata2. ( mm 2 ) σ t rata2. A rata2. ( mm 2 ) σ t rata2. 40-60 60-80 80-100 40,09 40,28 40,83 11,39 17,23 22,32 40,13 38,15 41,50 11,13 16,88 20,44 41,00 41,01 40,38 10,86 18,13 19,50 4. Data Hasil Pengujian Bending MESH Partikel 30 % Partikel 40% Partikel 50% P rata2. ( N) σ b rata2. P rata2. ( N) σ b rata2. P rata2. ( N) σ b rata2. 40-60 112,43 54,44 90,45 49,03 85,38 43,39 60-80 144,85 75,10 107,55 63,26 92,25 47,82 80-100 156,68 86,87 107,55 63,26 92,25 54,20 5. Grafik Pengujian tarik. Tegangan Tarik ( Mpa) 30 25 20 15 10 5 0 40-60 60-80 80-100 Partikel 30% Partikel 40% Partikel 50% Ukuran Mesh partikel Pengaruh Fraksi Volume... 95
30 Tegangan Tarik ( Mpa) 25 20 15 10 5 0 40-60 60-80 80-100 30% 40% 50% Fraksi Volume partikel 6. Grafik Pengujian Bending. Tegangan bending ( Mpa) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 40-60 60-80 80-100 Partikel 30% Partikel 40% Partikel 50% Ukuran Mesh Partikel Pengaruh Fraksi Volume... 97
Tegangan bending ( Mpa) 100 80 60 40 20 0 30% 40% 50% Fraksi Volume Partikel Mesh 40-60 Mesh 60-80 Mesh 80-100 Pembahasan. Dari data hasil pengujian bending dan pengujian tarik menunjukkan bahwa komposit dengan fraksi volume partikel 30% memiliki kekuatan bending dan tarik lebih tinggi di banding dengan komposit fraksi volume partikel 40% dan 50%. Komposit dengan fraksi volume partikel 30 % menghasilkan ikatan matrik terhadap partikel lebih kuat, matrik memiliki keleluasaan untuk mengisi daerah antara butir., sedangkan semakin tinggi fraksi volume partikel akan menyebabkan keleluasaan kemampuan matrik untuk mengisi daerah antar butir semakin kecil yang menyebabkan menurunya daya ikatan yang di hasilkan. Ukuran partikel juga berpengaruh terhadap kekuatan komposit. Komposit dengan partikel mesh 80-100 memiliki tegangan bending dan tarik yang lebih tinggi di banding dengan ukuran mesh 40-60 maupun mesh 60-80. Hal ini di sebabkan bahwa ukuran partikel butir semakin kecil akan semakin besar luasan area parikel yang akan di ikat oleh matrik, sehingga berpengaruh pada meningkatnya kekuatan bending. KESIMPULAN. Komposit Polyester Resin dengan partikel genting variable fraksi Volume 30%, 40% dan 50% yang di uji dengan pengujian Tarik dan pengujian lentur menghasilkan kesimpulan: 1. Fraksi Volume partikel 30% dan ukuran mesh 80-100 menghasilkan kekuatan lentur dan kekuatan tarik lebih besar dari fraksi volume 40% dan 50%. Pengaruh Fraksi Volume... 98
2. Ukuran partikel mesh 80-100 menghasilkan kekuatan ikatan /bonding antar partikel lebih tinggi, hal tersebut di sebabkan luasan area bonding lebih luas di abndingkan dengan ukuran mesh 40-60 dan 60-80. DAFTAR PUSTAKA. ASTM. D 790 02 Standard test methods for flexural properties of unreinforced and reinforced plastics and electrical insulating material. Philadelphia, PA : American Society for Testing and Materials. ASTM. D 638-02 Standart test method for tensile properties of plastics. Philadelphia, PA : American Society for Testing and Materials. Callister, W. D., 2007, Material Science and Enginering, An Introduction 7ed, Department of Metallurgical Enginering The University of Utah, John Willey and Sons, Inc. Diharjo, K., dan Triyono, T., 2003, Buku Pegangan Kuliah Material Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Gibson, 1994.Principle Of Composite Material Mechanics. New York : Mc Graw Hill,Inc. Nurkholis., 2008, Analisis Sifat Tarik dan Impak Komposit Serat Rami Dengan Perlakuan Alkali Dalam Waktu 2, 4, 6, dan 8 jam, Fraksi Volume Serat 10% Dengan Matrik Poliester BQTN 157. Junaedi, 2008, Penelitian Kekuatan Tarik dan Impak Komposit Serat Rami Dengan Variasi Panjang Serat 25mm, 50mm, dan 100mm, Dengan Fraksi Volume Serat 10% Dengan Matrik Poliester BQTN 157. Saprudin, 2004, Penelitian Kekuatan Bending dan Impak Komposit Serat Kenaf Tanpa Perlakuan Alkali Dengan Fraksi Volume Serat 30% dan 40%. Surdia, 1992, Pengetahuan Bahan Teknik, FT, Pradnaya Paramita, Jakarta. http://www.kemahasiswaan.its.a c.id.pdf : 15 Januari 2008 Pengaruh Fraksi Volume... 99