1487-1416964187

Pengaruh Perendaman terhadap Sifat Mekanik Komposit PolyesterBerpenguat Serat Glass

1)Jusuf B. Tododjahi, 2)Kristomus Boimau, 3)Ishak S. limbong1,2,3)Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana

Jl. Adisucipto, Penfui-Kupang NTTEmail : [email protected]

ABSTRAKModel analisis perilaku mekanik komposit polimer yang sering disajikan oleh peneliti didasarkan pada

asumsi kondisi lingkungan (hygrothermal) yang konstan. Namun dalam kenyataannya, aplikasi materialkomposit sering kali berada pada kondisi lingkungan yang tidak konstan atau selalu berubah seperti pada bladeturbin angin, panel cool box ikan dan perahu berbahan fiber glass yang selalu bekerja pada kondisi kelembabandan temperatur yang berubah. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perendaman terhadap sifattarik dan sifat bending komposit serat glass dengan fraksi volume serat (Vf) sebesar 40 %. Bahan yangdigunakan pada penelitian ini adalah serat glass dan resin poliester. Spesimen uji tarik dibuat sesuai standarASTM D638 sedangkan spesimen uji bending sesuai standar ASTM D790. Spesimen uji dicetak denganmetode hand lay up diikuti dengan penekanan dan dibiarkan selama 24 jam. Selanjutnya komposit hasilcetakan dipotong sesuai standar uji tarik dan bending, kemudian spesimen uji tersebut diberi perlakuan yangberbeda yakni perendaman dalam air dan air laut serta dibiarkan di lingkungan terbuka (di atap rumah) selama30 hari. Proses pengujian tarik dan bending dilakukan sesaat setelah spesimen dikeluarkan dari dalam air,dengan terlebih dahulu ditimbang sehingga dapat diketahui persentase penyerapan air. Hasil persentase kadarair komposit cenderung meningkat seiring dengan semakin lamanya waktu perendaman namun kenaikanhanya 0,0145 % untuk spesimen uji bending dan 0,0166 % untuk spesimen uji tarik. Sedangkan hasilpengujian tarik menunjukkan bahwa spesimen yang direndam dalam air selama 30 hari memiliki kekuatantarik terendah yakni sebesar 84,47 MPa, sedangkan kekuatan tarik tertinggi sebesar 176,80 MPa yangdiperoleh pada spesimen uji tanpa perlakuan perendaman. Hasil uji bending pun menunjukkan bahwaspesimen direndam dalam air selama 30 hari memiliki kekuatan bending terendah yakni sebesar 113,77 MPa,sedangkan kekuatan bending tertinggi sebesar 279,40 MPa yang diperoleh pada spesimen uji tanpa perlakuan.Hasil foto makro menunjukkan adanya patahan getas, debonding, dan delaminasi pada spesimen uji bending,begitu pula pada spesimen uji tarik terlihat adanya patahan getas, debonding dan delaminasi.

Kata Kunci: Komposit, Serat Glass, Kekuatan Tarik, Kekuatan Bending, perendaman

ABSTRACTAnalysis model of the mechanical behavior of polymer composite materials- are often by theresearchers on the adoption of environmental conditions (hygrothermal) shown are constant. But inreality, the application of composite materials are often in constant environmental conditions or theever-changing as the wind turbine blade, the plate and the fish cooler made of fiber glass boat thathas always under the conditions of humidity and temperature changes Worked. The aim of thisstudy is of to determine the effect of the immersion of the tensile properties and bending propertiesof the glass fiber composites with 40 % fiber volume fraction (Vf). In this study, the materials usedare glass fibers and polyester resin. Tensile tests were according to ASTM D638, while the standardASTM D790 for bending test. The test specimen molded by hand lay-up method, followed bypressure and left for 24 hours. In the following, the combined term average on standard train andbending test, the test samples were different treatments that immersion in water and sea water for30 days and in an open environment (on the roof of the house) left. Tensile and bending testingprocess conducted shortly after the specimen are remove from the water, weighed know by bendingtests first to determine the percentage of water absorption. The results of the composite percentageof water content tends to increase with the long of immersion time, but the increase only 0.0145 %for the bending test and 0.0166 % for the tensile specimens. While the test results show that thetrain - samples were soaked in water for 30 days had the lowest tensile strength of 84.47 MPa,while the highest tensile strength of 176.80 MPa obtained on the test specimens without immersiontreatment. The results also show that the bending test specimen is immersed in water for 30 days

Jusuf B. Tododjahi, Pengaruh Perendaman terhadap Sifat Mekanik Komposit Polyester Berpenguat SeratGlass

9

had the lowest flexural strength, receive equal 113.77 MPa, while the highest bending strength of279.40 MPa to specimens with out treatment. The results show a macro photo facture brittledebonding and delamination in the bending specimens, as well as the tensile test specimens,seen abrittle facture, debonding and delamination

Keywords : Composites, Fiber Glass, Tensile Strength, Bending Strength, submersion

PENDAHULUAN

Pemanfaatan serat sintetis masih banyakdigunakan karena terbuat dari bahansintetis/bahan modern yang diproduksi denganindustri manufaktur, komponen-komponennyadiproduksi secara terpisah kemudiandigabungkan dengan teknik tertentu agardiperoleh struktur, sifat dan geometri yangdiinginkan. Salah satu contoh serat sintetisyang paling popular dalam penggunaanstruktur-struktur karena selain kerapatannyarendah (terutama digunakan untuk pesawat luarangkasa) juga harganya yang relatif murahadalah serat glass (Harbrian, 2007). Serat glassacak (chop strand mat) mempunyai bentukseperti acak (random), serat glass yangteranyam dibuat bertindih secara tidak teraturke segala arah (undirectional). Serat glassyang teranyam mempunyai panjang serat yangrelatif lebih pendek dari panjang serat WovenRoving (WR). Pemakaiannya dalam konstruksiCSM ini lebih fleksibel, sehingga mudahdibentuk dan mudah digunakan untuk bagianberlekuk tajam.

Material teknik pada umumnya dankomposit khususnya selalu mengalamiperubahan sifat mekanik (kekuatan danketangguhan) akibat pengaruh lingkungan(kelembaban) sehingga sangat penting untukdianalisis. Efek yang paling banyakmempengaruhi perilaku mekanik kompositadalah perubahan temperatur dan kadar air.Dan analisis perilaku mekanik kompositpolimer yang sering disajikan oleh penelitididasarkan pada asumsi kondisi lingkungan(kelembaban) yang konstan. Namun dalamkenyataannya, aplikasi material kompositsering kali berada pada kondisi lingkunganyang tidak konstan atau selalu berubah-ubahseperti pada blade turbin angin, panel cool boxikan dan perahu berbahan serat glass yangselalu bekerja pada kondisi kelembaban dan

temperatur yang berubah-ubah. Apalagiwilayah NTT memiliki kondisi iklim tropisdengan curah hujan dari bulan Desembersampai bulan Februari. Hal ini tentu akanmempengaruhi kekuatan material kompositpolimer.

Berdasarkan uraian di atas, penulistertarik untuk meneliti kekuatan tarik danbending akibat pengaruh perendaman padakomposit polyester serat glass.

TINJAUAN PUSTAKA

Pengertian Komposit

Kata komposit berasal dari kata tocompose yang berarti menyusun ataumenggabung. Secara sederhana bahankomposit berarti bahan gabungan dari dua ataulebih bahan yang berlainan. Jadi kompositadalah suatu bahan yang merupakan gabunganatau campuran dari dua material atau lebihpada skala makroskopis untuk membentukmaterial ketiga yang lebih bermanfaat.Komposit memiliki perbedaan dari carapenggabungannya yaitu komposit digabungsecara makroskopis sehingga masih kelihatanunsur-unsur pembentuknya sedangkan padapaduan digabung secara mikroskopis sehinggatidak kelihatan lagi unsur-unsur pendukungnya(Jones,1975).

Kekuatan Bending Komposit

Uji lengkung (bending test) merupakansalah satu bentuk pengujian untuk menentukanmutu suatu material secara visual. Selain itu ujibending digunakan untuk mengukur kekuatanmaterial akibat pembebanan dan kekenyalan.Untuk mengetahui kekuatan bending satukomposit dapat dilakukan dengan pengujianbending terhadap material komposit tersebut.Kekuatan bending atau kekuatan lengkungadalah tegangan bending terbesar yang dapat

LONTAR Jurnal Teknik Mesin Undana, Vol. 01, No. 02, Oktober 2014

10

diterima akibat pembebanan luar tanpamengalami deformasi atau kegagalan.

Kekuatan bending dapat dirumuskansebagai berikut (Gibson,1994):

b= ..........(1)

b= ......(2)

b=Pada perhitungan kekuatan bending ini,

digunakan persamaan yang ada pada standarASTM D790. Sama seperti pada persamaan diatas yaitu :

b = ..(3)dimana:b = Tegangan bending ( MPa )P = Beban ( N )L = Panjang Span ( mm )b = Lebar ( mm )d = Tebal ( mm )

Kekuatan Tarik komposit

Dalam desain atau perencanaan suatukonstruksi mesin, kekuatan bahan mutlakdiperoleh sebagai desain menjadi aman.Kekuatan tarik (tensile strength) adalahtegangan maksimum yang bisa ditahan olehmaterial benda uji sebelum patah atau rusak,besarnya maksimum dibagi luas penampanglintang awal benda uji. Ilmu kekuatan bahan,mengisyaratkan bahwa desain akan amanapabila kekuatan bahan yang dipakai adalahkekuatan yield (yield strenght). Dan olehkarena itu, dalam tulisan Salah satu jenispengujian mekanik pada komposit adalahpengujian tarik. Dari pengujian ini dapatdiketahui sifat mekanik material yang sangatdibutuhkan dalam desain rekayasa. Hasilpengujian ini dapat ditampilkan dalam grafiktegangan regangan. Perhitungan beban danelongation dapat dirumuskan sebagai berikut(Harbrian,2007) :

0A

F .................................................(4)

Dimana : = Tegangan (MPa).F = Beban diberikan dalam arah tegak

lurus terhadap penampang spesimen (N)A0 = Luas penampang mula-mula

spesimen sebelum diberikan pembebanan(mm2)

Penyerapan Air (Water Absorption)

Ketahanan material komposit padalingkungan yang berair sangat ditentukan olehkemampuan komposit untuk menyerap air darilingkungan. Semakin banyak air yang diserapmenunjukkan ikatan interfacial serat danmatriks yang kurang kuat, begitu jugasebaliknya. Pengujian water absorptiondilakukan untuk mengetahui penyerapan airoptimum yang dimiliki komposit yang seratnyamengalami perlakuan alkali maupun seratkomposit yang tidak mengalami perlakuan.Dengan merendam komposit dalam air denganwaktu tertentu, dapat diketahui besaran jumlahair yang terserap ke dalam komposit.

Selanjutnya pertambahan beratkomposit dicatat kemudian dihitungpersentasenya dengan menggunakan persamaansebagai berikut:= 100%

Dimana :WA = Water Absorption (%)

Ba = Berat akhir (gram)Bm = Berat mula-mula (gram)

METODOLOGI PENELITIAN

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang dipergunakan dalampenelitian ini adalah : Serat yang digunakandalam penelitian ini adalah serat glass, ResinPolyester, Katalis atau hardener,Waxmirrorglass. Peralatan pendukung lainnya.

Prosedur Penelitian

Proses-proses yang dilakukan dalampenelitian ini yaitu sebagai berikut

Prosedur pencetakan spesimen

Langkah-langkah pembuatan spesimenadalah:

Langkah pertama dimulai dari prosespenimbangan serat acak E-Glass dan resinmenggunakan timbangan digital. Sesuai denganfraksi volume 40%


11

Langkah berikutnya adalah bagian dalamcetakan diberi isolasi dan dilapisi dengan waxmirrorglass agar resin polyester tidak merekatpada cetakan.

Langkah berikutnya campuran resinpolyester dan katalis dituang ke dalam cetakanbersama serat glass sesuai denganperbandingan fraksi volume serat dan resin.

Selanjutnya komposit dicetak denganteknik hand lay up, kemudian komposit diberitekanan agar tidak adanya gelembung-gelembung udara, dan untuk mendapatkantebal spesimen yang diinginkan (7 mm).Cetakan dibiarkan selama 1 x 24 jam,kemudian dibuka.

Prosedur pembuatan spesimen uji tarik danbending

Untuk pengujian tarik, hasil cetakankomposit tersebut dipotong dengan gergajidengan ukuran panjang 165 mm dan lebar 19mm kemudian dibentuk dengan pola sesuaistandar pengujian tarik.

Sedangkan untuk pengujian bending,hasil cetakan komposit dipotong dengan ukuranpanjang 112 mm dan lebar 12,7 mm sesuaistandar pengujian bending

Spesimen yang selesai dibentukkemudian diberi pengkodean, kode TP untukpengujian tarik tanpa perlakuan, kode ALuntuk pengujian tarik dengan perlakuanperendaman pada air laut dan kode BL untukspesimen bending dengan perendaman pada airlaut. Kemudian kode AA untuk pengujian tarikdengan perlakuan perendaman pada air dankode BA untuk spesimen bending denganperendaman pada air. Sedangkan kode AUuntuk pengujian tarik dengan perlakuandibiarkan pada udara terbuka dan kode BUuntuk spesimen bending dengan perlakuandibiarkan pada udara terbuka, selain itu kode10, 20, 30 menunjukkan lamanya waktuperlakuan.

Prosedur perlakuan kelembaban

Langkah pertama spesimen uji tarik danbending yang sudah dibentuk atau dipotong,kita timbang untuk mengetahui berat spesimenawal sebelum di rendam.

Langkah kedua, kita rendam spesimenyang sudah ditimbang ke dalam wadah yang

telah berisi air, air laut dengan variasi waktumasing masing 10 hari, 20 hari, dan 30 hari,dan khusus untuk udara bebas spesimendibiarkan di lingkungan terbuka.

Langkah ketiga setelah direndam selamawaktu yang ditentukan spesimen diambilkemudian di timbang ulang untuk mengetahuikadar air yang diserap oleh spesimen. Setelahitu spesimen siap diuji.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian Penyerapan Air (WaterAbsorption)

Dari hasil pengujian water absorptionterhadap spesimen komposit dimana kompositdirendam dalam air, air laut dan dibiarkan padaudara terbuka selama variasi waktu yaitu 10hari, 20 hari, 30 hari dan ditimbang setelah hariyang ditentukan, sehingga diperoleh data-datamengenai kemampuan komposit menyerap air,baik pada air, air laut dan pada udara bebas.

Penyerapan Air (water absorption) untukspesimen uji tarik dan uji bending.

Persentase penyerapan air untukspesimen uji tarik dan uji bending padaperlakuan perendaman selama 30 hari padakomposit dengan perlakuan perendaman padaair dan air laut, menunjukkan tingkatpenyerapan air yang cukup tinggi dibandingdengan perlakuan dibiarkan pada udara bebasselama 30 hari tidak ada penyerapan bahkanberat spesimen menjadi berkurang. Dataselengkapnya seperti pada Tabel 1 dan 2 dibawah ini.

Tabel 1. Persentase penyerapan air (waterabsorption) pada spesimen uji tarik untuksemua perlakuan dengan variasi waktu

Dari Tabel 1 di atas dapat digambarkanpersentase penyerapan air seperti pada Gambar1 di bawah ini

persentase penyerapan air Lama perlakuan (Hari) ( % ) 10 20 30

Air 0,0056 0,0145 0,0167Air Laut 0,003 0,0033 0,013


12

Gambar 1. Grafik hubungan antara persentasepenyerapan air dengan lama perlakuan pada

spesimen uji tarik

Tabel 2. Persentase penyerapan air (waterabsorption) pada spesimen uji bending padasemua perlakuan dengan variasi waktu

Dari Tabel 2 di atas dapat digambarkanlaju persentase rata-rata penyerapan air sepertipada Gambar 2 di bawah ini

Gambar 2. Grafik hubungan persentase penyerapanair dengan lama perlakuan pada spesimen uji

bending

Dari Gambar 1 dan 2 di atas dapatdijelaskan bahwa persentase penyerapan airpada komposit polimer yang diperkuat seratglass di atas menunjukkan bahwa spesimen ujitarik dan uji bending yang diberi perlakuanperendaman dalam air dan air laut mengalamipenambahan berat, sedangkan yang dibiarkanpada udara terbuka mengalami penurunanberat. Penambahan berat tersebut disebabkanoleh karena adanya void pada spesimensehingga air terdifusi ke dalam spesimen,

namun persentase penyerapan air tidak terlalubesar yakni pada spesimen uji tarik hanya0,0167 % untuk air dan 0,0119 % untukspesimen yang direndam dalam air laut, danuntuk spesimen uji bending persentasepenyerapan untuk air 0,0081 % dan air laut0,0119 %, sedangkan spesimen uji tarik dan ujibending yang dibiarkan di udara terbuka dalamhal ini ditempatkan di atap rumah ternyatamengalami degradasi berat. Hal ini disebabkankarena kadar air atau minyak yang terkandungdalam spesimen berkurang akibat panasmatahari pada siang hari. Keragaman datapenyerapan air disebabkan karenaketidakseragaman kerapatan spesimen saatdicetak, sehingga tingkat penyerapan punberbeda. Namun dari gambar terlihat bahwasemakin lama waktu perendaman makapenyerapan air pun semakin tinggi.

Kekuatan tarik komposit

Hasil pengujian tarik dilakukan terhadapspesimen uji yang direndam didalam air, airlaut dan udara bebas selama 10, 20, 30 hari.Proses pengujian dilakukan sesaat setelahspesimen uji dikeluarkan dari dalam air.

Data hasil pengujian tarik yang dilakukanterhadap spesimen uji komposit setelahmendapat perlakuan selama 30 hari padalingkungan yang berbeda menunjukkan bahwakekuatan tarik cenderung menurun sepertitampak pada Gambar 3 berikut.

Gambar 3. Grafik hubungan antara lama perlakuandengan kekuatan tarik maksimum komposit

Dari Gambar 3 di atas, terlihat bahwakomposit yang direndam dalam air dan air lautmengalami penurunan kekuatan tarik sebesaryakni dari 176 MPa menurun hingga 84,47MPa sedangkan komposit yang dibiarkan pada

0.0056

0.0145

0.0167

0.0030

0.0033

0.0130

-0.0003 -0.0013 -0.0016

-0.005

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0 10 20 30 40per

sen

tase

pen

yera

pan

(%

)

Lama Perlakuan (Hari)

Air

Air Laut

Udara

0.0081

0.0135 0.0145

0.00790.0092

0.0119

0.0003 -0.0005

-0.0069-0.01

-0.005

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0 10 20 30 40

per

sen

tase

pen

yer

apa

n (

%)


Air

Air Laut

Udara

0.0020.0040.0060.0080.00

100.00120.00140.00160.00180.00200.00

0 10 20 30 40

Kek

uata

n T

arik

Mak

sim

um(M

Pa)


udara bebas

air laut

air biasa

Persentase penyerapan air Lama perlakuan (Hari) ( % ) 10 20 30

Air 0,0081 0,0135 0,0145Air Laut 0,0079 0,0092 0,0119Udara -0,0003 -0,0005 -0,0069


13

udara terbuka menurun dari 176 MPa menjadi129,82 MPa. Data ini menggambarkan bahwalingkungan air dapat menyebabkan kekuatantarik menurun akibat terdifusinya air ke dalamkomposit sehingga ikatan interfacial seratmatriks menjadi lemah. Hal ini disebabkankarena air membasahi interface antar serat danmatriks. Sedangkan pada komposit yangdibiarkan di udara terbuka, menyebabkankomposit semakin berkurang kadar airnyasehingga mudah retak saat dikenai beban. Dandari gambar juga dapat dilihat selisih nilaikekuatannya ada yang tinggi dan ada juga yangrendah nilainya, hal ini terjadi karena padawaktu pencetakan komposit campuran seratdan matriks tidak tercampur secara merata danukuran tebal dan lebar spesimen tidak samasehingga menyebabkan kekuatan kompositbervariasi.

Hasil Pengujian Bending

Hasil pengujian bending dilakukanterhadap spesimen uji yang direndam didalamair, air laut dan udara bebas selama 10, 20, 30hari. Proses pengujian dilakukan sesaat setelahspesimen uji dikeluarkan dari dalam air, air lautdan udara bebas.

Data-data hasil pengujian bending yangdiperoleh di atas, kemudian dimasukkan dalampersamaan-persamaan sehingga diperolehkekuatan bending, dan modulus elastisitasbending, yang selanjutnya ditampilkan dalambentuk grafik.

Tegangan Bending

Pengujian bending yang dilakukanterhadap komposit dengan perlakuanperendaman pada air, air laut dan dibiarkanpada udara bebas, diperoleh data yangditampilkan pada contoh tabel di atas terlihatbahwa kekuatan bending komposit dari masingmasing perlakuan cenderung menurun setelah30 hari, seperti halnya pada pengujian tarik.Data ini juga menggambarkan bahwalingkungan air dapat menyebabkan kekuatanbending menurun akibat terdifusinya air kedalam komposit sehingga ikatan interfacialserat matriks menjadi lemah. Sedangkan padakomposit yang dibiarkan di udara terbuka,menyebabkan komposit semakin berkurangkadar airnya sehingga mudah retak saat dikenai

beban.Data hasil pengujian bending yang

dilakukan terhadap spesimen uji kompositsetelah mendapat perlakuan selama 30 haripada lingkungan yang berbeda menunjukkanbahwa kekuatan bending cenderungan menurunseperti tampak pada Gambar 4 berikut.

Gambar 4. Grafik hubungan antara lama perlakuandengan kekuatan bending komposit

Dari gambar di atas tampak bahwa nilaikekuatan bending sebelum mendapat perlakuansebesar 279,4 MPa, namun setelah 30 haridirendam dalam air menurun menjadi 133,8MPa dan pada air laut menurun menjadi 165,6MPa. Demikian juga dengan komposit yangdibiarkan di udara terbuka mengalamipenurunan kekuatan menjadi 226,2 MPa. Padagambar di atas menunjukkan bahwa, nilaikekuatan bending untuk semua jenis perlakuan10, 20 dan 30 hari terjadi penurunan yangsignifikan. Kondisi seperti ini juga terjadi padahasil uji tarik, yang mana nilai kekuatan tarikmenurun untuk ke tiga jenis perlakuan. Hal inidisebabkan karena terdifusinya air ke dalamkomposit sehingga ikatan interfacial seratmatriks menjadi lemah dan jugaketidakseragaman spesimen uji dari berbagaiaspek terutama hasil cetakan yang dapatterlihat dengan jelas dari hasil foto makropatahan akibat uji tarik.

Modulus Elastisitas Bending

Besarnya pertambahan panjang suatubenda ketika meregang berbeda antara satudengan yang lainnya, tergantung dari elastisitasbahannya. Bila semakin besar moduluselastisitas sebuah benda, maka akan semakinsulit bagi bahan untuk mengalami pemanjangan

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

0 10 20 30 40K

eku

ata

n B

end

ing

(M

Pa

)


udara bebas

air laut

air biasa


14

atau pemendekan, dan apabila semakin kecilnilai modulus sebuah benda, maka akansemakin mudah bagi bahan untuk mengalamiperpanjangan atau perpendekan.

Gambar 5. Grafik hubungan antara moduluselastisitas bending dengan lama perlakuan

Dari Gambar 5 di atas tampak bahwasemakin cepat waktu perendaman, makamodulus elastisitas bending nya juga semakintinggi. Hal ini disebabkan karena nilai modulusbending berbanding lurus dengan nilai bebansehingga dengan meningkatnya besar bebanpengujian seperti terlihat pada tabel makamodulus pun ikut meningkat. Selain itusemakin lama perendaman maka, moduluselastisitas bending semakin menurun, hal inidisebabkan karena terdifusinya air ke dalamkomposit sehingga ikatan interfacial seratmatriks menjadi lemah. Sedangkan padakomposit yang dibiarkan di udara terbuka,menyebabkan komposit semakin berkurangkadar airnya sehingga mudah retak saat dikenaibeban.

Momen Bending

Selain nilai tegangan dan modulusbending, dari data hasil pengujian bendingterhadap spesimen uji komposit serat glassdapat dihitung pula momen bending.

Dari Gambar 6 terlihat bahwa padakomposit serat glass tanpa perlakuan memilikinilai momen paling tinggi yaitu 28,988 N/mmdan sedangkan yang terendah pada perlakuanperendaman pada air selama 30 hari dengannilai sebesar 13,472 N/mm.

Gambar 6. Grafik hubungan antara momen bendingdengan lama perlakuan

Dan juga tampak bahwa momen bendingcenderung naik seiring dengan semakin singkatwaktu perendaman. Hal ini diakibatkan olehsemakin sedikit penyerapan air maupunsemakin sedikit komposit terkena sinarmatahari, sehingga beban yang dibutuhkanuntuk melendutkan spesimen uji pun semakinbesar.

LendutanAkibat pembebanan yang diberikan

terhadap spesimen uji dengan metodepembebanan three point bending, makaspesimen uji mengalami lendutan yangbesarnya berbeda-beda, seperti pada Gambar 7di bawah ini.

Gambar 7. Grafik hubungan antara lendutan denganlama perlakuan

Dari gambar perbandingan lendutan diatas, terlihat bahwa komposit dengan perlakuanselama 30 hari memiliki lendutan yang lebihbesar dibandingkan dengan komposit tanpaperlakuan. Hal ini disebabkan karena komposittanpa perlakuan memiliki nilai moduluselastisitas yang lebih tinggi sehinggalendutannya lebih kecil. Dan dari gambar jugadapat dilihat selisih nilai kekuatannya ada yang

02,0004,0006,0008,000

10,00012,00014,00016,00018,00020,000

0 10 20 30 40

Mo

du

lus E

lasti

sit

as B

en

din

g(G

Pa

)


udara bebas

air laut

air biasa

0

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

0 10 20 30 40

Mo

men

t (N

mm

)


udara bebas

air laut

air biasa

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0 10 20 30 40

Len

duta

n (m

m)


udara bebas

air laut

air biasa


15

tinggi dan ada juga yang rendah nilainya, halini terjadi karena pada waktu pencetakankomposit campuran serat dan matriks tidaktercampur secara merata dan ukuran tebal danlebar spesimen tidak sama sehinggamenyebabkan kekuatan komposit bervariasi.

Foto Makro Patahan

Foto makro spesimen uji tarik

Gambar 8. Patahan spesimen akibat pengujian tarik

Menurut clyne dan jones (2001), ikataninterfacial antara serat dan matriks merupakanunsur yang sangat penting dalam mencapaisifat mekanik komposit yang baik. Kekuataninterface sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat mekanik komposit, dimana interfacelemah menyebabkan komposit mudah rusak.Ikatan interfacial antara serat dan matriksdipengaruhi oleh moisture absorption danwettability (keterbasahan) dimana debondingdapat terjadi dengan mudah apabila seratmemiliki moisture absorption yang tinggi,wettability yang jelek dan daya ikat yangkurang antara serat dan matriks polimer (wangdkk, 2002).

Dari foto penampang patahan padagambar di atas, tampak bahwa pada Gambar 8aspesimen tanpa perlakuan dan Gambar 8bspesimen dengan perlakuan di udara bebasselama 30 hari terlihat jelas patahan getas inidikarenakan ikatan serat dan matriks sangat

kuat sehingga serat dan matriks tercabut secaramerata, ini ditandai dengan tidak ada serabut-serabut serat sebaliknya pada gambar 4.8c dan4.8d pada perlakuan perendaman di air laut dandi air selama 30 hari terlihat dengan jelasadanya serat yang terlepas dari matriks(debonding). Hal ini disebabkan karena adanyavoid sehingga air terserap masuk membasahiinterface serat dan matriks yang menyebabkaninterface serat dan matriks menjadi lemahsehingga kekuatannya menjadi berkurang.Selain itu patahan spesimen didominasi adanyapatahan delaminasi, Hal ini disebabkan karenaproses pencetakan komposit dibuat menyerupailepengan (Laminated), sehingga terjadidelaminasi pada spesimen uji.

Foto makro patahan untuk spesimen ujibending

Gambar 9. Foto makro patahan untuk spesimen ujibending

Pada umumnya kelemahan kompositterletak pada bagian bawah, ketika diberi bebanbending lapisan paling bawah tidak mampumenahan beban sehingga akan terjadikegagalan paling awal. Dari foto penampangpatahan pada Gambar 9a spesimen tanpaperlakuan dan Gambar 9b spesimen denganperlakuan di udara bebas selama 30 hari di atas,tampak jenis patahan getas. ini dikarenakanikatan serat dan matriks sangat kuat sehinggaserat dan matriks tercabut secara merata, ini

a) Tanpa perlakuan b)Perlakuan di udara bebas 30 hari

c) Perlakuan di air laut 30 hari d) Perlakuan di air 30 hari

Gambar 4.8. Patahan spesimen akibat pegujian tarik

Patah getas

Debonding dan delaminasi

Patah getas

Debonding dan delaminasi

a) Tanpa Perlakuan b) Perlakuan di udara bebas selama 30 hari

c) Perlakuan di air laut selama 30 hari d) Perlakuan di air selama 30 hari

Gambar 4.9. Foto makro patahan spesimen setelah diuji bending


16

ditandai dengan tidak ada serabut-serabut seratsebaliknya pada Gambar 9c dan 9d padaperlakuan perendaman di air laut dan di airselama 30 hari terlihat dengan jelas adanyaserat yang terlepas dari matriks (debonding)Hal ini disebabkan karena adanya voidsehingga air terserap masuk membasahiinterface serat dan matriks yang menyebabkaninterface serat dan matriks menjadi lemahsehingga kekuatannya menjadi berkurang.Selain itu patahan spesimen didominasi adanyapatahan delaminasi, hal ini disebabkan karenaproses pencetakan komposit dibuat menyerupailepengan (Laminated), sehingga terjadidelaminasi pada spesimen uji.

KESIMPULAN

Dari data-data hasil perhitungan yangdiperoleh dari pengujian tarik dan bendingkomposit polyester berpenguat serat glass,dapat disimpulkan sebagai berikut:- Kadar air komposit cenderung meningkat

seiring dengan semakin lamanya waktuperendaman, namun naiknya kadar air hanya0,0145 % untuk spesimen uji bending dan0,0166 % untuk spesimen uji tarik

- Hasil uji tarik menunjukkan bahwa spesimenyang direndam dalam air selama 30 harimemiliki kekuatan tarik terendah yaknisebesar 84,47 MPa, sedangkan kekuatan tariktertinggi sebesar 176,80 MPa yang diperolehpada spesimen uji tanpa perlakuanperendaman.

- Hasil uji bending pun menunjukkan bahwaspesimen direndam dalam air selama 30 harimemiliki kekuatan bending terendah yaknisebesar 133,77 MPa, sedangan kekuatanbending tertinggi sebesar 279,40 MPa yangdiperoleh pada spesimen uji tanpa perlakuan.

SARAN

Adapun beberapa saran yang perludiperhatikan dari proses pencetakan komposit,antara lain :- Proses pembuatan komposit serat harus

benar-benar diperhatikan, sehingga akanmenghasilkan komposit dengan kekakuandan kekuatan yang tinggi.

- Bagi mahasiswa yang ingin melakukan

penelitian lanjutan bisa meneliti tentangmetode pencetakan dan meneliti tentangperbandingan jumlah katalis atau hardeneryang akan dicampurkan bersama resin,sehingga dapat meningkatkan ikatan antarmatriks yang baik, Kerena jumlah katalis,cukup menetukan kekuatan dari komposit.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Abdalla A. Ab. Rashdi., Mohd SapuanSalit., Khalina Abdan., dan MegatMohamad Hamdan Megat. 2010, WaterAbsorption Behaviour of KenafReinforced Unsaturated PolyesterComposites and Its Influence on TheirMechanical Properties, Pertanika J. Sci. &Technol. Vol. 18 (2)., ISSN: 0128-7680Universiti Putra Malaysia Press

[2] ASTM D 790-02, Standard Test Methodsfor Flexural Properties of Unreinforcedand Reinforced Plastic ElectricalInsulating Materials, Philadelphia, 2002.

[3] ASTM D 638-02, Standard Test Methodsfor Tensile Strength of Plastic,Philadelphia, 2002.

[4] Billmeyer, F. W., 1984.,Textbook ofPolymer Science, Ed-3 New York: JohnWiley & Sons

[5] Boimau, K., 2010, Karakterisasi SifatTarik Komposit Hibrid (Serat Lontar-Serat Glass Poliester) dengan VariasiFraksi Volume Serat,Jurnal TeknologiVolume 7, No. 2, Hal 37 41,ISSN 1693-9522

[6] Budijono P. A., 2005,Pengaruh PanjangSerat Dan Komposisi Volume FiberglassReinforced Plastic (FRP) Terhadap SifatMekaniknya,Teknik Mesin FT UNESA

[7] Berthelot, J. M, 1999, CompositeMaterials, New York, USA.

[8] Carli, S. A. Widyanto, Ismoyo H.,2012,Analisis kekuatan tarik dan lenturkomposit serat gelas jenis woven denganmatriks epoxy dan polyester berlapissimetri dengan metoda manufaktur handlay- up ,Teknik Mesin, Politeknik NegeriSemarang dan Teknik Mesin, UniversitasDiponegoro Semarang


17

[9] Clyne, T. W., Jones F. R.,2001,Composites Interfaces, an Encyclopaediaof Materials, Elsevier

[10] Gibson, F, R., 1994, Principle ofComposite Material Mechanics,Departemen of Mechanical Engineering,Wayne State University Detroit, McGraw-Hill, Inc. New York.

[11] Harbrian,V., 2007, Pengaruh KetebalanInti (Core) Terhadap Kekuatan BendingKomposit Sandwich Serat E-GlassChopped Strand Mat-UnsaturatedPolyester Resin Dengan Inti (core) Spon.Program Studi Teknik Mesin S1, JurusanTeknik Mesin, Fakultas Teknik,Universitas Negeri Semarang.

[12] Hendri,N.,2008, Zona Teknik issn 1978-1742. Pengaruh penggunaan jenis seratpada komposit polimer terhadap kekuatantarik, volume 3 no 2 : 143-150.

[13] http://blog.uin-malang.ac.id/nurun/files/2013/3/teknologi-komposit.pdf diakses 30 Maret 2013,

[14] http://duribuncit.wordpress.com/2008/03/11/komposit-idiakses 28 Maret 2013,

[15] http://kadarsah.wordpress.com/2007/06/29/tiga-daerah-iklim-indonesia/diakses 13mei 2013,

[16] Jones, M. R.,1975, Mechanics ofComposite Material,Mc Graww HillKogakusha, Ltd.

[17] Justus Sakti Raya Corporation,2001 -, PT. Pengenalan Fiber Glass ReinforcedPlastics ( FRP ) Technical Information,Jakarta Indonesia

[18] Lokantara I. P., Suardana, P. G. N.,Karohika, G,M ., 2009, Efek FraksiVolume Serat dan Penyerapan Air TawarTerhadap Kekuatan Bending Komposit

Tapis Kelapa / Polyester, Jurnal IlmiahTeknik Mesin CakraM Vol. 3 No.2. (138 -143)

[19] Mathews F.L dan Rawling R.D, 1994,Composite Materials Engineering andScience, chapman dan hall., London

[20] Marlin d., Sugiyanto, dan Zulhanif.,2013,Perilaku creep pada komposit polyesteryukalac 157 bqtn-ex dengan filler seratgelas, Teknik Mesin, Fakultas TeknikUniversitas Lampung

[21] Perdana M (2013) Pengaruh MoistureContent Dan Thermal Shock TerhadapSifat Mekanik Dan Fisik Komposi HibridBerbasis Serat Gelas Dan Coir JurnalTeknik Mesin Vol.3, no. 1, April 2013: 1-7. Jurusan Teknik Mesin, FakultasTeknologi Industri, Institut TeknologiPadang.

[22] Rusmiyatno, F., 2007, Pengaruh fraksivolume serat terhadap kekuatan tarik dankekuatan bending komposit nylon/epoxyresin serat pendek random. Skripsi tidakditerbitkan. Jurusan Teknik MesinFakultas Teknik Universitas NegeriSemarang.

[23] Santoso B dan Diharjo K., (2002) Pengaruh Berat Serat Chooped StrandTerhadap Kekuatan Tarik, Bending danImpak Komposit GFRP Kombinasi SeratGelas Chooped Strand dan WovenRoving, Skripsi Teknik Mesin FT UNS,Surakarta.

[24] Surdia,T., 1995, Pengetahuan BahanTeknik, Pradnya Paramita, Jakarta

[25] Wang B., Panigrahi S., Tabil., CrerarW.J., Kolybaba M., dan Sokhansanj S.,2002. Flax Fiber-ReinforcedThermoplastic Composites, Canada

1487-1416964187

Documents

Transcript of 1487-1416964187