6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komposit 2.1.1 Definsisi Komposit Menurut Widodo (2008) didalam Silitonga (2015) komposit merupakan suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing - masing material pembentuknya berbeda. Dari penggabungan tersebut menghasilkan material komposit yang memiliki sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material penyusunnya. Fahmi, H. (2014) dalam Pradica (2015) mengatakan komposit menjadi alternatif pengganti logam, hal ini dipengaruh oleh sifat komposit serat yang kuat dan mempunyai berat yang relatif ringan bila dibandingkan dengan logam. Menurut Oroh (2013) untuk meningkatkan kekuatan mekanik diberikan bahan pengisi (filler) berupa serat ataupun serbuk. Komposit yang sering digunakan atau paling banyak digunakan adalah komposit dengan berpenguat (filler) serat. Hal ini dikarenakan serat sebagai penguat memiliki keuntungan diantaranya adalah sebagai berikut : 1. Perbandingan ukuran panjang dan diameter yang besar. Hal ini menggambarkan bila digunakan sebagai penguat (filler) komposit, maka serat (fiber) akan memiliki luas dengan matrik dibandingkan bila dengan menggunakan penguat lain; 2. Densitas serat yang rendah sehingga memiliki sifat mekanik spesifik yang tinggi; dan
17
Embed
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komposit 2.1.1 Definsisi Kompositeprints.umm.ac.id/38993/3/BAB II.pdf · 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komposit 2.1.1 Definsisi Komposit Menurut Widodo
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
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Komposit
2.1.1 Definsisi Komposit
Menurut Widodo (2008) didalam Silitonga (2015) komposit merupakan
suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya
melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing - masing
material pembentuknya berbeda. Dari penggabungan tersebut menghasilkan
material komposit yang memiliki sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari
material penyusunnya.
Fahmi, H. (2014) dalam Pradica (2015) mengatakan komposit menjadi
alternatif pengganti logam, hal ini dipengaruh oleh sifat komposit serat yang kuat
dan mempunyai berat yang relatif ringan bila dibandingkan dengan logam.
Menurut Oroh (2013) untuk meningkatkan kekuatan mekanik diberikan bahan
pengisi (filler) berupa serat ataupun serbuk.
Komposit yang sering digunakan atau paling banyak digunakan adalah
komposit dengan berpenguat (filler) serat. Hal ini dikarenakan serat sebagai
penguat memiliki keuntungan diantaranya adalah sebagai berikut :
1. Perbandingan ukuran panjang dan diameter yang besar. Hal ini
menggambarkan bila digunakan sebagai penguat (filler) komposit, maka
serat (fiber) akan memiliki luas dengan matrik dibandingkan bila dengan
menggunakan penguat lain;
2. Densitas serat yang rendah sehingga memiliki sifat mekanik spesifik
yang tinggi; dan
7
3. Pengaruh ukuran serat, ukuran serat yang relatif kecil sehingga cacat
persatuan volume serat (fiber) relatif kecil bila dibandingkan dengan
material lain, dengan begitu serat memiliki sifat mekanik yang baik dan
konsisten.
Material komposit memiliki keunggulan apabila dibandingkan dengan
material lain yaitu terletak pada penggabungan unsur - unsur yang unggul dari tiap
unsur pembentuknya, sifat material komposit dari hasil penggabungan bahan
diharapkan untuk dapat saling menutupi kekurangan pada tiap masing - masing
material pembentuknya. Jones (1975) dalam Pratiwi (2015) menyebutkan sifat -
sifat yang dapat diperbaharui diantaranya adalah :
• Kekakuan (Stiffness);
• Kekuatan (Strenght);
• Ketahanan gesek (Wear Resistance);
• Ketahanan Korosi (Corrosion Resistance);
• Berat (Weight); dan
• Ketahanan Lelah (Fatique Life)
2.1.2 Jenis-jenis Material Komposit
Ada lima jenis material komposit yang dibedakan menurut bentuk dan
struktur penyusunnya.
1. Particulate Composite
Particulate Composite adalah material komposit yang bahan
penguatnya (filler) berbentuk partikel atau butiran.
8
Gambar 2.1 : Particulate Composite (Pradica, 2015)
2. Flake Composite
Flake Composite merupakan komposit dengan penambahan material
berupa serpihan pada kompositnya seperti mika, glass, dan metal. Komposit
ini pada umumnya menggunakan bahan penguat yang di distribusikan ke
dalam matrik, sehingga komposit yang dihasilkan cenderung lebih bersifat
isotropis dari pada anisotropis.
Gambar 2.2 : Flake Composite (Pradica, 2015)
3. Filled Composite
Filled Composite adalah komposit yang didalamnya terdapat partikel
dengan tujuan hanya untuk memperbesar volume material dan bukan untuk
digunakan sebagai penguat. Di dalam filled composite biasanya diberi
tambahan material atau filler pada matriknya.
Gambar 2.3 : Filled Composite (Pradica, 2015)
9
4. Laminate Composite
Laminate Composite merupakan komposit dengan jumlah susunan
lamina dua atau lebih lamina (lapisan), dimana pada tiap lapisan dapat
berbeda - beda dalam hal material, bentuk, dan orientasi penguatnya.
Komposit serat lamina adalah jenis yang banyak digunakan dalam
pengaplikasiannya terutama dalam lingkup otomotif dan industri.
Gambar 2.4 : Laminate Composite (Pradica, 2015)
5. Fibrous Composite
Fibrous Composite merupakan komposit yang terdiri dari satu lapisan
yang menggunakan penguat (filler) berupa serat, dan serat yang pada
umumnya digunakan adalah serat glass, serat karbon, serat alam. Serat dapat
disusun random ataupun secara orientasi tertentu.
Gambar 2.5 : Fibrous Composite (Pradica, 2015)
Fibrous Composite merupakan jenis komposit yang sangat sering dan
sangat banyak digunakan dalam pengaplikasian. Hal tersebut dikarenakan
pada komposit jenis ini memiliki sifat kekuatan mekanik yang baik.
10
2.1.3 Penempatan Serat
Ada 3 tipe serat pada komposit berdasarkan penempatan diantaranya :
1. Continous Fiber Composite
Memiliki susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara
matrik. Kekurangan pada jenis komposit ini terdapat pada lemahnya
kekuatan antar lapisan.
2. Woven Fiber Composite
Komposit jenis ini tidak mudah terpengaruh pemisahan antar lapisan
dikarenakan susunan pada seratnya juga mengikat lapisan.
3. Hybrid Fiber Composite
Hybrid Fiber Composite merupakan gabungan antara serat lurus dan serat
acak, dengan tujuan untuk dapat mengeliminir kekurangan sifat dari kedua
tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.
2.1.4 Pengaplikasian Komposit
Piatti (1978) dalam Silitonga (2015) mengatakan penggunaan material
komposit dalam bidang keteknikan mengalami perkembangan yang pesat.
Perkembangan ini yang menyebabkan perubahan pada bahan yang memiliki sifat
yang lebih unggul, beberapa pemakaian komposit serat :
1. Kapal laut yaitu pada badan kapal;
2. Pada badan mobil seperti bamper mobil, interior mobil, tempat duduk;
3. Alat penunjang kesehatan yaitu seperti kaki palsu, pelindung dada,
sambungan sendi pada pinggang, dll;
4. Perabot dan perlengkepanya seperti kursi, meja, lemari, dll; dan
5. Kimia yaitu seperti pipa, tangki, selang.
11
2.2 Komponen Penyusun Komposit
Komposit sendiri terdiri dari beberapa komponen penyusun, dimana
komponen - komponen tersebut merupakan hal utama yang ada di dalam komposit.
Komponen tersebut terdiri dari matrik, penguat (filler), dan katalis (hardener).
2.2.1 Matrik Polyester
Resin Polyester adalah resin yang banyak digunakan dalam pengaplikasian
yang menggunakan resin thermoset, baik itu secara terpisah maupun dalam
pembuatan material komposit. Secara mekanik sifat mekanik yang dimiliki
polyester tidaklah terlalu baik atau bisa disebut hanya sedang – sedang saja. Hal ini
dikarenakan resin jenis ini mudah didapatkan, harga relatif murah, dan terjangkau,
dan yang terpenting adalah mudah dalam proses fabrikasi. Jenis dari resin polyester
yang digunakan sebagai matriks komposit adalah tipe tidak jenuh (unsurated
polyester) yang merupakan thermoset yang dapat mengalami pengerasan (curing)
dari cair ke padat saat mendapat perlakuan yang tepat (Winarno, 2015).
Tabel 2.1 : Sifat Mekanik Resin Yukalac 157 (Pradica, 2015)
(Sumber : Justus, 2001)
12
2.2.2 Pengisi atau Filler
Filler merupakan material dapat yang ditambahkan pada polymer dan
biasanya dalam bentuk partikel atau serat untuk mengubah sifat - sifat mekaniknya
atau untuk mengurangi harga material. Alasan yang lain dalam penggunaan filler
adalah untuk memperbaiki stabilitas bentuk dan panas. Contoh pengisi yang
digunakan dalam polymer yaitu : serat selulosik dan bedak (powder), bedak silica
dan kalsium karbonat.
2.2.3 Katalis (Hardener)
Katalis (hardener) adalah zat kimia yang membantu mempercepat proses
curing. Tanpa tambahan katalis, reaksi antara komponen - komponen resin yang
membentuk hubungan silang (cross link) yang membuat resin mengeras dapat
berlangsung selama bertahun tahun dalam lingkup suhu kamar. Katalis (hardener)
yang digunakan dalam penelitian ini adalah katalis methyl ethyl ketone peroxide.
Katalis yang ditambahkan pada resin polyester sejumlah 0,5% - 1% per volume
dapat memicu terjadinya reaksi sehingga cross linking cepat terjadi dan
menghasilkan panas yang dapat mengkatalis reaksi sehingga selanjutnya resin akan
menjadi gel dalam waktu sekitar 10 menit. Reaksi cross linking terus berlanjut
hingga sampai pada kekuatan penuh dicapai resin setelah 24 jam.
2.3 Serat (Fiber)
Serat (fiber) terdiri dari dua jenis yaitu serat alam (natural fibers) dan serat
sintetis (synthetic fibers). Serat alam (natural fibers) merupakan serat yang
diperoleh dari alam. Serat yang digunakan biasanya dapat langsung diperoleh dari
tumbuh – tumbuhan. Serat alam (natural fibers) memiliki kelemahan yaitu ukuran
serat yang relatif tidak seragam, kekuatan serat dipengaruhi oleh usia. Serat sintetis
13
(synthetic fibers) merupakan serat yang terbuat dari bahan - bahan anorganik
dengan komposisi kimia tertentu. Serat jenis ini memiliki kelebihan diantaranya
sifat serta ukurannya yang relatif seragam, kekuatan serat tidak dipengaruhi oleh
usia. Jenis serat sintetis yang sering digunakan yaitu serat glass (fiber glass), serat
karbon, nylon (Silitonga, 2015).
Starks dan Rowlands (2002) dalam Silitonga (2015) mengatakan komposit
dengan penguat (filler) serat , maka sifat mekanisnya akan mengalami peningkatan
seiring bertambahnya variasi persen serat (fiber). Kekuatan mekanik yang
mengalami meningkat diantaranya adalah kekuatan tarik, kekuatan bending,
kekuatan impact, dan lain lain. Serat (fiber) berfungsi sebagai penyangga kekuatan
dari struktur material komposit, beban yang awalnya diterima oleh matrik kemudian
diteruskan ke serat (fiber) maka dari itu serat harus memilki kekuatan tarik dan
elastisitas yang lebih tinggi dari pada matriks.
Silitonga (2015) menyebutkan beberapa syarat yang harus terpenuhi oleh
serat (fiber) sebagai penguat (filler) dalam struktur komposit diantaranya :
1. Kekuatan patah yang relatif tinggi;
2. Modulus elasitisas tinggi;
3. Kekuatan yang seragam diantara serat (fiber);
4. Stabil saat penanganan proses pembuatan; dan
5. Diameter serat (fiber) relatif seragam.
Menurut teori komposit dengan serat panjang akan memberikan nilai
kekuatan yang efisien dan seragam bila dibandingkan dengan serat pendek.
14
2.3.1 Serat Alam
Serat alam yang digunakan terdiri dari :
1. Serat Nabati : Jenis serat ini sangat banyak digunakan, dikarenakan jumlah
yang cukup melimpah di alam serta biaya tidak mahal. Sebagai contoh
katun, rami, goni dan serat lain yang berasal dari tumbuhan.
2. Serat Hewani : Jenis serat ini masih kurang dimanfaatkan, namun memiliki
potensi yang cukup baik. Sebagai contoh serat hewani yang dapat
dimanfaatkan ialah sutra, dan wool.
Surdia (1985) menyebutkan ada beberapa kelebihan dari komposit serat alam
diantaranya :
1. Bisa dicat, poles, dan dilaminasi;
2. Kuat terhadap penyerapan air; dan
3. Biaya relatif murah karena bahan baku serat tersedia di alam serta proses
pengerjaan yang relatif mudah sehingga mengurangi biaya.
2.3.2 Pandan Wangi (Pandanusamaryllifolius Roxb)
Menurut sentra iptek (2009) dalam Sari (2012), pandan wangi
(pandanusamaryllifolius roxb) merupakan tanaman perdu yang biasa kita jumpai
sebagai pengharum masakan. Pandan Wangi tumbuh di daerah tropis dan banyak
ditanam dihalaman atau bahkan tumbuh liar.
Gambar 2.6 : Wangi (Pandanusamaryllifolius Roxb)
15
Menurut sentra iptek dalam Sari (2012), untuk menentukan serat sebagai
bahan pengisi (filler) komposit harus melalui pengujian tarik serat yang akan
digunakan berikut adalah hasil data pengujian :
Tabel 2.2 : Hasil Pengujian Serat Pandan Wangi Tanpa Perendaman NaOH
No. F
Gaya (N)
Diameter Serat
(mm)
Luas
Penampang
(mm)
Kekuatan
Tarik (M.Pa)
1 5,8 0,88 0,60 9,64
2 2,1 0,63 0,31 6,84
3 4,4 0,72 0,41 10,84
4 2,9 0,69 0,37 7,81
5 1,8 0,53 0,22 8,12
Rata – rata 8,69
(Sumber : Emmy dkk, 2012)
Tabel 2.3 : Hasil Pengujian Serat Pandan Wangi Dengan Perendaman NaOH
No. F
Gaya (N)
Diameter Serat
(mm)
Luas
Penampang
(mm)
Kekuatan
Tarik (M.Pa)
1 23,6 0,81 0,52 45,50
2 19,4 0,69 0,37 52,24
3 10,3 0,66 0,34 30,44
4 17,5 0,78 0,48 36,49
5 8,5 0,59 0,28 30,69
Rata – rata 39,072
(Sumber : Emmy dkk, 2012)
2.4 Sekam Padi
Padi (Oryza Sativa) merupakan salah satu sumber makanan pokok yang
utama dan terbesar dikonsumsi di Indonesia. Beras merupakan hasil olahan padi
melalui proses penggilingan ataupun penumbukan padi (gabah). Sekam padi
merupakan kulit padi yang dihasilkan dari pengupasan biji padi (gabah) menjadi
beras. Sekam padi (rice husk) merupakan limbah padat yang saat ini belum
dimanfaatkan secara optimal, selama ini sekam padi biasanya hanya dibenamkan
16
disawah, dibakar, dan dijadikan bahan campuran pembuatan batu bata terutama
didaerah pedesaan (Maryono, 2008).
Gambar 2.7 : Sekam Padi (Oryza Sativa)
Khoerul Muslim (2012) melakukan penelitian komposit berbahan dasar
sekam padi dengan menggunakan pengujian tarik, dan hasil yang diperoleh dari
penelitian tersebut menunjukan kekuatan tarik tidak mengalami perubahan yang
signifikan. Berikut merupakan hasil kekuatan tarik yang didapatkan dalam
penelitian tersebut yang disajikan dalam bentuk tabel.
Tabel 2.4 Kekuatan Tarik Bahan Komposit Sekam Padi
Fraksi Berat Sekam Padi Kekuatan Tarik Rata – Rata
(Mpa)
30% 0,11
40% 0,12
50% 0,25
60% 0,28
(Sumber : M. Khoerul Muslim FS, 2012)
Sekam padi (rice husk) dikategorikan sebagai bahan biomassa yang dapat
dimanfaatkan untuk kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak, dan bahan
bakar, bahan kompos sebagai bahan pupuk organik. Sekam padi mengandung