Top Banner
5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komposit Komposit didefinisikan sebagai jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat fisika maupun kimianya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut. Bahan baru (komposit) ini memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda dari material penyusunnya (Jones, 1975). Komposit pada tingkat struktur mikro didefinisikan sebagai material yang terdiri dari gabungan dua atau lebih kristal, dengan struktur molekul atau fase yang berbeda (Schwartz, 1984). Komposit pada tingkat stuktur makro hanya berhubungan dengan bentuk atau unsur pokok dari struktur yang besar, seperti matrik dan partikel atau serbuk sehingga pemikiran mengenai komposit adalah sebagai sistem material yang berasal dari campuran unsur pokok makro yang berbeda (Schwartz, 1984) Komposit hibrid merupakan komposit yang terbuat dari gabungan dua atau lebih pengisi dan matrik yang membentuk satu kesatuan struktur dalam skala makroskopik. Efek hibrid menentukan apakah campuran serat penguat yang dipilih sesuai dengan jenis matrik yang digunakan dalam pembuatan komposit hibrid. Efek hibrid positif berarti penggabungan kedua jenis serat memberikan kontribusi pada sifat mekanik dan campuran serat penguat yang dipilih sesuai dengan matrik yang dipilih. Jika efek hibrid negatif berarti campuran serat yang dipilih tidak memberikan kontribusi terhadap sifat mekanik. Terdapat kecenderungan hanya satu jenis serat saja yang dominan memberikan kontribusi terhadap sifat mekanik (Sulaiman, 2007). 2.1.1 Material penyusun komposit Dalam sistem komposit diperlukan dua macam material yang digunakan sebagai penyusun. Komponen penyusun komposit tidak saling melarutkan ataupun bergabung satu sama lain dengan sempurna, akan tetapi bertindak bersama-sama (Schwartz, 1984).
16

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

Dec 14, 2020

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit

Komposit didefinisikan sebagai jenis bahan baru hasil rekayasa

yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing

bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat fisika maupun kimianya

dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut. Bahan baru

(komposit) ini memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda dari

material penyusunnya (Jones, 1975).

Komposit pada tingkat struktur mikro didefinisikan sebagai

material yang terdiri dari gabungan dua atau lebih kristal, dengan

struktur molekul atau fase yang berbeda (Schwartz, 1984).

Komposit pada tingkat stuktur makro hanya berhubungan

dengan bentuk atau unsur pokok dari struktur yang besar, seperti

matrik dan partikel atau serbuk sehingga pemikiran mengenai

komposit adalah sebagai sistem material yang berasal dari campuran

unsur pokok makro yang berbeda (Schwartz, 1984)

Komposit hibrid merupakan komposit yang terbuat dari

gabungan dua atau lebih pengisi dan matrik yang membentuk satu

kesatuan struktur dalam skala makroskopik. Efek hibrid menentukan

apakah campuran serat penguat yang dipilih sesuai dengan jenis

matrik yang digunakan dalam pembuatan komposit hibrid. Efek hibrid

positif berarti penggabungan kedua jenis serat memberikan kontribusi

pada sifat mekanik dan campuran serat penguat yang dipilih sesuai

dengan matrik yang dipilih. Jika efek hibrid negatif berarti campuran

serat yang dipilih tidak memberikan kontribusi terhadap sifat

mekanik. Terdapat kecenderungan hanya satu jenis serat saja yang

dominan memberikan kontribusi terhadap sifat mekanik (Sulaiman,

2007).

2.1.1 Material penyusun komposit

Dalam sistem komposit diperlukan dua macam material yang

digunakan sebagai penyusun. Komponen penyusun komposit tidak

saling melarutkan ataupun bergabung satu sama lain dengan

sempurna, akan tetapi bertindak bersama-sama (Schwartz, 1984).

Page 2: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

6

a. Penguat (filler)

Material penguat atau filler pada komposit berperan sebagai

penahan bahan jika pada sistem komposit dikenai bahan kerja.

Penguat mempunyai sifat kurang elastis tetapi lebih kuat. Fungsi dari

bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002):

1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit.

2. Memberikan kekuatan, kekakuan dan sifat struktur lainnya dalam

komposit.

Terdapat tiga jenis komposit berdasarkan material penguatnya yaitu:

a. Komposit dengan penguat berbentuk partikel (particulate

composite).

b. Komposit dengan penguat berbentuk serat (fiber composite).

c. Komposit struktur, yakni cara penggabungan material komposit

berbentuk laminat atau panel (structural composite).

partikel fiber struktur

Berdasarkan ketiga kelompok tersebut, jenis komposit yang akan

dibuat pada penelitian ini adalah komposit dengan material penguat

(filler) fiber atau serat (fiber composite). Serat yang digunakan adalah

serat alam yaitu serat kenaf dan serat pisang jenis abaka.

Gambar 2. 1 Ilustrasi komposit berdasarkan jenis

penguat (Pramono, 2008)

Page 3: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

7

Gambar 2. 2 Pembagian komposit berdasarkan jenis penguat

(Pramono, 2008)

Komposit fiber adalah komposit yang terdiri dari fiber dalam

matrik. Komposit fiber merupakan jenis komposit yang hanya terdiri

dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa

serat atau fiber. Serat bisa disusun secara acak maupun dengan

orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks

seperti anyaman. Serat merupakan material yang mempunyai

perbandingan panjang terhadap diameter sangat tingi serta

diameternya berukuran mendekati kristal. Serat juga mempunyai

kekuatan dan kekakuan terhadap densitas yang besar (Jones, 1975).

Fungsi utama serat dalam komposit adalah sebagai penopang

kekuatan dari komposit, sehingga tingkat kekuatan komposit sangat

tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang

dikenakan pada komposit awalnya diterima oleh matrik akan

diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai

beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai modulus

elastisitas dan tegangan tarik yang lebih tinggi dari pada matrik

penyusun komposit (Diharjo, 2003).

Fungsi dari serat diantaranya:

a. Sebagai pembawa beban, dalam struktur komposit 70% - 90%

beban dibawa oleh serat.

Page 4: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

8

b. Memberikan sifat kekakuan, kekuatan, stabilitas panas dan

sifat-sifat lain dalam komposit.

c. Memberikan insulasi kelistrikan (konduktivitas) pada

komposit, tetapi ini tergantung dari serat yang digunakan .

(Diharjo, 2003).

Fiber atau serat yang digunakan harus memiliki syarat sebagai berikut:

a. Mempunyai diameter yang lebih kecil dari diameter bulknya

(matriknya), namun harus lebih kuat dari bulknya.

b. Harus mempunyai tensile strength yang tinggi.

Parameter fiber atau serat dalam pembuatan komposit, diantaranya:

a. Distribusi

b. Konsentrasi

c. Orientasi

d. Bentuk

e. Ukuran

Komposit fiber diperkuat serat dibedakan lagi menjadi beberapa

bagian berdasarkan penempatan dan arah serat diantaranya:

1) Continous fiber composite (komposit diperkuat dengan serat

kontinyu).

Gambar 2. 3 Continous fiber composite (Gibson, 1994)

2) Woven fiber composite (komposit diperkuat dengan serat

anyaman).

Gambar 2. 4 Woven fiber composite (Gibson, 1994)

Page 5: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

9

3) Chopped fiber composite (komposit diperkuat serat pendek).

Gambar 2. 5 Chopped fiber composite (Gibson, 1994)

4) Hybrid composite (komposit diperkuat dua atau lebih jenis

serat).

Gambar 2. 6 Hybrid fiber composite (Gibson, 1994)

Berdasarkan keempat kelompok tersebut, pembuatan komposit pada

penelitian ini adalah Chopped fiber composite yaitu komposit yang

diperkuat serat pendek. Komposit dengan tipe serat pendek dibedakan

lagi menjadi:

1) Aligned discontinues fiber

2) Off-axis aligned discontinuous fiber

3) Randomly oriented discontinuous fiber

(b)aligned (b) Off-axis Aligned (c) Randomly

discontinuous fibers discontinuous fibers oriented

Gambar 2. 7 Tipe Chopped fiber composite (Gibson, 1994)

Pada penelitian ini, pembuatan komposit Randomly oriented

discontinuous fiber dimana komposit dengan serat pendek yang

tersebar secara acak diantara matriknya. Serat dibuat menjadi halus

dengan beberapa variasi ukuran. Tipe acak sering digunakan pada

Page 6: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

10

produksi dengan volume besar karena faktor biaya manufakturnya

yang lebih murah.

b. Matrik

Matrik adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian

atau fraksi volume terbesar (dominan) yang fungsinya mentransfer

tegangan ke serat secara merata, melindungi serat dari gesekan

mekanik, mempertahankan serat pada posisinya dan melindungi dari

lingkungan yang merugikan. Matrik umumnya lebih ductile tetapi

mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih rendah (Putradi, 2011).

Syarat utama matrik sebagai material penyusun dalam komposit

adalah matrik harus bisa meneruskan beban, sehingga serat harus bisa

melekat pada matrik dan compatible antara serat dan matrik. Pada

komposit, fungsi dari matrik adalah sebagai berikut:

1) Matrik memegang dan mempertahankan serat pada

posisinya.

2) Pada saat pembebanan, merubah bentuk dan mendistribusikan

tegangan ke unsur utamanya yaitu serat.

3) Memberikan sifat tertentu, misalnya ductility, toughnes dan

electrical insulation.

Berdasarkan jenis matrik yang digunakan komposit dapat dibagi

kedalam tiga kelompok utama yaitu:

1) Komposit matrik logam (metal matrix composites/MMC)

2) Komposit matrik keramik (ceramic matrix composite/CMC)

3) Komposit matrik polimer (polymer matrix composite/PMC)

Dari ketiga kelompok tersebut, dalam penelitian ini dibuat komposit

dengan matrik polimer (polymer matrix composite/PMC) dimana

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.

Adapun komposit polimer yang digunakan dalam bahan komposit

akan memerlukan sifat-sifat berikut:

• Sifat-sifat mekanis yang bagus dan sifat-sifat daya rekat

yang baik.

• Sifat-sifat ketangguhan yang baik.

• Ketahanan terhadap degradasi lingkungan yang baik.

Page 7: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

11

Komposit polimer memiliki beberapa sifat yaitu biaya pembuatan

lebih rendah, dapat dibuat dengan produksi massal, ketangguhan baik,

tahan simpan, siklus pabrikasi dapat dipersingkat, kemampuan

mengikuti bentuk, lebih ringan. Adapun kelebihan dari PMC adalah

ringan, specific stiffness tinggi, specific strength tinggi dan anisotropy.

2.1.2 Faktor yang mempengaruhi kekuatan komposit

a. Pengaruh komposisi campuran filler terhadap sifat komposit

Rianto (2011) melakukan penelitian tentang komposit dengan

filler ampas tebu dan serbuk kayu dengan matrik poliester menyatakan

bahwa terdapat pengaruh komposisi campuran filler terhadap

kekuatan bending pada komposit. Hal tersebut disebabkan ampas tebu

dan serbuk kayu yang berperan sebagai filler dalam komposit

mempunyai karakteristik yang berbeda sehingga jika komposisi

campuran ampas tebu dan serbuk kayu berbeda, maka akan

menghasilkan kekuatan bending komposit yang berbeda. Kekuatan

bending tertinggi terdapat pada komposit dengan campuran filler

dengan komposisi yang sama yakni ampas tebu 20 % dan serbuk kayu

20 %. Volume ampas tebu dan serbuk kayu yang sama membuat

adanya ikatan yang baik pada komposit. Sementara itu kekuatan

bending yang rendah terjadi pada campuran filler dengan komposisi

ampas tebu 10 % dan serbuk kayu 30 %. Hal tersebut dikarenakan

kedua komposisi campuran filler tidak terjadi keseimbangan sehingga

tidak terjadi ikatan yang baik yang menyebabkan kekuatan bending

menjadi lebih rendah.

Filler dalam bahan komposit berperan sebagai bagian utama

yang menahan beban, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan

komposit sangat tergantung dengan kekuatan pembentuknya.

Orientasi dan kandungan serat akan menentukan kekuatan mekanik

dari komposit. Untuk komposit yang terdiri dari lebih dari satu serat,

perbandingan antara serat yang satu dengan serat yang lain menjadi

faktor yang sangat menentukan dalam memberikan karakteristik

mekanik produk yang dihasilkan karena masing-masing serat yang

berfungsi sebagai filler dalam komposit tentunya memiliki sifat

karakteristik yang berbeda. Perbandingan komposisi campuran serat

Page 8: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

12

yang sama akan membuat adanya ikatan yang baik pada bahan

komposit (Rianto, 2011).

b. Pengaruh ukuran serbuk serat terhadap sifat komposit

Beberapa penelitian menunjukkan semakin kecil ukuran serat

maka semakin tinggi sifat mekanik komposit yang dihasilkan. Ukuran

serat yang lebih kecil mempunyai kemampuan untuk mengisi bagian-

bagian kosong atau rongga dalam komposit. Berkurangnya jumlah

rongga yang dihasilkan akan menyebabkan kekuatan bending semakin

meningkat. Keberadaan rongga yang semakin berkurang akan

berpengaruh pada berkurangnya peluang terjadinya retakan awal yang

akan berkembang menjadi perpatahan sehingga akan menghasilkan

nilai kekuatan bending yang tinggi (Rianto, 2011).

Sebelumnya telah dilakukan penelitian tentang kekuatan tarik

serat ijuk dengan diameter 0,25-0,35 (mm), 0,35-0,45 (mm), 0,46-0,55

(mm) yang direndam dalam larutan NaOH selama 2 jam kemudian

dioven dengan suhu 80 °C selama 15 menit. Hasilnya menunjukkan

bahwa semakin kecil ukuran diameter serat, kekuatan tariknya

semakin tinggi yakni sebesar 208,22 Mpa. Hal tersebut disebabkan

karena rongga pada serat kecil dan ikatan antar molekul banyak

sehingga kekuatannya kuat. Semakin besar diameter serat, maka

kekuatan tariknya kecil, karena rongga pada serat besar dan ikatan

antar molekulnya sedikit sehingga kekuatan tariknya rendah.

Penelitian ini juga menunjukkan hasil bahwa serat dengan diameter

yang paling kecil yakni 0,25-0,35 (mm) memiliki modulus elastisitas

yang paling besar (Munandar dkk, 2013).

Gunawan dkk, (2016) melakukan penelitian tentang pengaruh

diameter serat tangkai sagu terhadap sifat mekanik material komposit

menyatakan bahwa ukuran diameter serat berpengaruh terhadap sifat

mekanik (kekuatan bending dan kekuatan tarik) pada komposit.

Kekuatan tarik terbesar terdapat pada komposit dengan ukuran

diameter serat yang paling kecil. Hal tersebut disebabkan kerapatan

susunan antar serat dengan diameter terkecil lebih tinggi dibandingkan

dengan serat yang ukuran diameternya lebih besar sehingga rongga

antar serat dengan ukuran diameter terkecil yang terjadi pada susunan

lebih rendah. Dengan demikian mengurangi kemampuan material

komposit dalam menerima beban, sebab ikatan antar unsure penyusun

komposit melemah. Demikian juga dengan kekuatan bending

Page 9: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

13

komposit berbanding terbalik dengan variasi ukuran diameter serat.

Semakin kecil ukuran diameter serat maka semakin besar kekuatan

bending yang dihasilkan. Meningkatnya kekuatan bending disebabkan

serat penyusun komposit dengan ukuran diameter paling kecil

meningkatkan kerapatan massa komposit sehingga kecil kemungkinan

terdapat rongga atau ruang kosong yang terdapat didalamnya. Oleh

karena itu jika komposit menerima beban maksimum (tekanan) maka

komposit mengalami reaksi perlawanan terhadap beban yang

diberikan sampai titik batas kemampuannya.

2.1.3 Pembuatan komposit dengan metode hand lay up

Pada penelitian ini, metode yang digunakan dalam pembuatan

komposit adalah metode hand lay up yang merupakan metode

pencetakan terbuka dengan cara manual. Proses dilakukan pada suhu

ruangan dengan memanfaatkan ketrampilan tangan. Pada proses

pengerjaannya cetakan komposit yang digunakan harus bersih dan

mempunyai permukaan yang halus. Pada metode ini dilakukan

pengerjaan lapisan sehingga diperoleh ketebalan yang diinginkan.

Setiap lapisan terdiri dari matrik yang telah dicampur dengan serat dan

katalis. Kelebihan metode hand lay up adalah dapat digunakan untuk

serat pendek maupun panjang, peralatan yang digunakan sederhana,

dan mudah dikerjakan.

Gambar 2. 8 Metode hand lay-up (Schwartz, 1984)

Page 10: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

14

2.3 Resin Poliester

Dalam penelitian ini, matrik yang digunakan adalah resin

poliester 157. Resin poliester adalah resin yang terbentuk oleh reaksi

asam organik dan polihidrik dibasa alkohol. Poliester berupa resin cair

dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar

dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu

pengesetan seperti banyak resin termoset lainnya.

Tabel 2. 1 Spesifikasi resin poliester 57

Item Satuan Nilai Tipikal Catatan

Berat jenis g/𝑐𝑚3 1,2 – 1,5

Suhu distorsi

panas ℃ 70

Penyerapan air % 0,188 24 jam

Suhu ruang % 0,466 7 hari

Kekuatan

Fleksural kg/𝑚𝑚2 9,4

Modulus

Fleksural kg/𝑚𝑚2 300

Daya rentang kg/𝑚𝑚2 5,5

Elongasi % 2,1

2.4 Katalis

Katalis merupakan suatu zat yang dapat mempercepat reaksi

dimana mengubah laju suatu reaksi kimia tanpa mengalami perubahan

secara kimiawi pada akhir reaksi. Katalis yang digunakan dalam

penelitian ini adalah katalis MEKPO (Metil Etil Katon Peroksida)

yang berfungsi sebagai zat curing, mempersingkat waktu curing pada

bahan matrik suatu komposit. Katalis ini termasuk senyawa polimer

dengan bantuk cair, berwarna bening. Semakin banyak katalis yang

dicampurkan pada cairan matrik akan mempercepat proses laju

pengeringan, tetapi akibat mencampurkan katalis terlalu banyak akan

membuat komposit menjadi getas (Putradi, 2011).

Page 11: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

15

2.5 Serat Kenaf

Kenaf (Hibiscus cannabinus L) merupakan tanaman penghasil

serat yang tergolong dalam tanaman serat batang (bast fibre crops).

Serat kenaf mampu menyerap fosfor dan nitrogen di dalam tanah dan

air yang terbuang. Tingkat rata-rata absorpsi kenaf untuk fosfor 0,11

g/𝑚2 per hari dan untuk nitrogen 0,81 g/𝑚2 per hari (Abe dan Ozaki,

1998).

Gambar 2. 9 Serat kenaf

Serat kenaf diambil dari kulit batang setelah melalui proses

perendaman dan penyesetan. Keunggulan dari serat kenaf diantaranya

dapat diperbaharui, non abrasif, ringan, dapat terbiodegradasi dan

ketersediaannya berlimpah di Indonesia (Peijs, 2012). Produksi serat

kenaf di Indonesia mencapai 6.800 ton per tahun (FAO, 2010).

Dengan jumlah produksi serat kenaf tersebut, serat kenaf sangat

berpotensi untuk digunakan dalam pengembangan teknologi komposit

berbasis serat alam.

Tabel 2. 2 Data karakteristik kandungan kimia dan sifat mekanik serat

kenaf

Item Nilai Tipikal

Kandungan selulosa 45 – 57 %

Kandungan holoselulosa 83, 65 %

Kandungan lignin 8 – 13 %

Kekuatan tarik 295 – 1191 (N/m2)

Modulus elastisitas 22 – 60 (GPa)

Densitas 1,5 (g/cm3)

Sumber : Mwaikambo (2012) Suwinarti,dkk. (2007).

Page 12: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

16

2.6 Serat Abaka

Abaka (Musa textiles) adalah tanaman penghasil serat dari

pelepah batang. Termasuk famili Musaceae atau jenis pisang-

pisangan. Keunggulan serat abaka adalah kekuatan tarik dan porositas

tinggi, tahan terhadap kerusakan dari air garam dan panjang serat

hingga 3 m.

Gambar 2. 10 Serat abaka

Ketersediaan serat abaka melimpah di Indonesia, dimana

salah satu negara penghasil dan pengekspor serat abaka dan satu-

satunya kebun pengembangan abaka. Sentra produksi abaka di

Indonesia berada di Sumatera Selatan, Jawa, kepulauan Sangihe dan

Kalimantan. Serat abaka diambil terutama dari bagian batang pisang,

dimana merupakan batang semu yang terdiri dari lembaran pelepah

daun yang menyatu. Dalam satu batang abaka berdiameter 30-40 cm

diperoleh 12 sampai 25 lembar pelepah daun (Vijayalakshmi dkk,

2014). Serat abaka mempunyai kandungan selulosa, hemi selulosa,

lignin dan memiliki sifat mekanik yang baik dengan nilai tipikal pada

Tabel 2.3.

Tabel 2. 3 Data karakteristik kandungan kimia dan sifat mekanik serat

abaka

Item Nilai Tipikal

Kandungan selulosa 68,32 %

Kandungan hemi selulosa 19,00 %

Kandungan lignin 12-13 %

Page 13: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

17

Kekuatan tarik 980 (N/m2)

Modulus elastisitas 41 (GPa)

Pemanjangan 1,1 %

Densitas 1,35 (g/cm3)

Sumber : Vijayalakshmi, dkk. (2014).

2.7 Pengujian

2.7.1 Uji ketangguhan impak

Pengujian impak bertujuan untuk mengukur berapa energi yang

dapat diserap suatu material sampai material tersebut patah. Dan

merupakan respon terhadap beban kejut atau beban tiba-tiba (beban

impak) (Calliester,2007). Pengujian impak bertujuan untuk

mengetahui penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang

berayun pada ketinggihan tertentu dan menumbuk benda uji sehingga

benda uji mengalami deformasi (Yuwono, 2009).

gambar 2. 11 Ilustrasi skematis pengujian impak dengan benda uji

charpy

Alat uji impak charpy XJJ-5 digunakan untuk menentukan

ketahanan impak bahan non logam. Benda uji charpy memiliki luas

penampang bujur sangkar (80 x10 mm) dan memiliki takik (notch)

berbentuk V dengan sudut 45º dengan jari-jari dasar 0,25 mm dan

kedalaman 1 mm. Takik dalam benda uji standar ditujukan sebagai

suatu konsentrasi tegangan sehingga perpatahan diharapkan akan

Page 14: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

18

terjadi di bagian tersebut. Selain berbentuk V dengan sudut 45º, takik

dapat pula dibuat dengan bentuk lubang kunci (key hole).

Beban didapatkan dari tumbukan oleh pendulum yang dilepas

dari posisi ketinggian h. spesimen diposisikan pada support anvil.

Ketika dilepas, ujung palu pendulum akan menabrak dan mematahkan

spesimen pada titik konsentrasi tegangan untuk pukulan impak

kecepatan tinggi. Pendulum akan melanjutkan ayunan untuk mencapai

ketinggian maksimum ℎ′yang lebih rendah dari h. Posisi simpangan

lengan pendulum sebelum dibenturkan adalah α dan posisi lengan

pendulum setelah membentur spesimen adalah β. Pengoperasian

ketika tidak ada sampel akan didapatkan sebuah sudut (konstan)

disebut proses dry run, dimana sudut dry run adalah sudut α-β.

Besarnya energi yang diserap oleh spesimen dapat dihitung

dengan persamaan:

E=Pd[(cosβ − cosα) − (cosα′ − cosα)(α − (β

α) + α′)] (2.1)

Keterangan:

Pd = Pendulum moment Nm (konstan); 2,67949 Nm

α = Sudut awal (konstan)

β = Sudut akhir setelah specimen patah

𝛼 ′ = Sudut dry run (konstan)

Menghitung nilai energi impak dengan persamaan:

ak = E

b x dkx 103 (2.2)

Keterangan:

ak = Ketangguhan impak (kJ/m2)

E = Energi impak (joule)

dk = ketebalan dibawah takik (m)

b = Lebar specimen (m)

2.7.2 Kerapatan

Penentuan kerapatan merupakan karakterisasi sifat fisis yang

bertujuan untuk mengetahui nilai kerapatan massa dari komposit yang

diuji. Kerapatan pada suatu komposit merupakan perbandingan antara

Page 15: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

19

berat dan volume dari komposit tersebut (George, 2003). Nilai

kerapatan komposit dapat dihitung menggunakan persamaan:

ρ = 𝑚

𝑉 (2.3)

dimana: ρ = Kerapatan (g/cm3)

m = Massa (g)

V = Volume (cm3)

2.7.3 Daya serap air

Daya serap air komposit merupakan kemampuan suatu

komposit untuk menyerap air dalam waktu tertentu. Kemampuan ini

menjadi masalah dalam penggunaan komposit di luar ruangan.

Kemampuan daya serap air komposit juga berpengaruh terhadap

kemampuannya dalam jangka waktu yang lama dan penurunan secara

perlahan dari ikatan interface komposit tersebut. Penurunan ikatan

interface komposit menyebabkan penurunan sifat mekanik dari

komposit (Lokantara dan Suardana, 2009).

Besarnya daya serap air komposit dapat dihitung dengan persamaan:

Daya serap air (%) = m2 – m1

m1 x 100% (2.4)

Dimana: m1 = Massa awal komposit sebelum direndam (g)

m2 = Massa setelah perendaman selama 24 jam (g)

Page 16: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kompositrepository.ub.ac.id/3781/2/BAB II.pdf · Fungsi dari bahan penguat adalah (Mazumdar, 2002): 1. Sebagai penanggung beban utama pada komposit. 2.

20

(Halaman ini sengaja dikosongkan)