5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Terdahulu

Pada tahun 2014 Syahrinal Anggi Daulay melakukan penelitian tentang

dampak ukuran partikel dan komposisi dari serat nanas. Dari penelitian tersebut

diperoleh bahwa komposit dengan bahan pengisi serat daun nanas mampu

meningkatkan kekuatan bentur (impak) komposit. Hasil pengujian menunjukkan

kekuatan bentur maksimal diperoleh pada variasi ukuran partikel 100 mesh pada

rasio matriks dan pengisi 90/10 yaitu sebesar 12,3425 KJ/𝑚2 yang berada di atas

kekuatan lentur epoksi murni yaitu sebesar 9,5061 KJ/𝑚2. Melalui hasil analisa

SEM menunjukkan penyebaran serat dengan ukuran partikel 100 mesh memiliki

pendistribusian fasa pengisi yang lebih baik.

Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Purwanto tahun 2006 yang

meneliti tentang komposit serat rami jawa dan matriks jenis poliyester resin. Dari

hasil pengujian didapat bahwa dengan bertambahnya serat dapat meningkatkan

tegangan bending dan kekuatan.

Pada tahun 2003, Mohammad Romi melakukkan penelitian tentang

membandingkan arah serat kontinyu dan serat acak dengan material pengikat

yaitu matriks poliyester kemudian memperoleh hasil bahwa serat kontinyu

memiliki kekuatan tarik lebih baik. Pengujian ini dilakukan untuk mencari

6

perbedaan dari serat alami dan serat sintetis. Selain itu matriks yang

digunakan juga berbeda karakteristiknya antara satu resin dengan resin yang lain.

2.2 Kajian Teori Komposit

2.2.1.Komposite

Material komposit yaitu material yang tercipta oleh 2 atau lebih material yang

digabungkan untuk mendapatkan material baru yang lebih baik. Menurut

Schwartz komposit terdiri dari campuran unsur makro dan unsur tersebut tidak

bisah dipisah.

Fiber Resin+katalis Komposit serat

Gambar.2.1. Komposisi komposit.

2.2.2.Kelebihan Material Komposit.

1. Bobotnya ringan karena memiliki densitas rendah.

2. Bahan penyusun material sangat melimpah.

3. Tahan terhadap korosi karena bahan tidak tercampur dengan material

logam.

2.2.3 Kekurangan Material Komposit

1. Sensitive suhu

2. Gampang terbakar

7

3. Perbaikan bila terjadi kerusakan lebih sulit karena bahan penyusun apabila

rusak lebih muda didaur ulang daripada diperbaiki.

2.2.4 Klasifikasi Komposit

Material komposit terdiri dari unsur-unsur pengikat dan pengisi. Unsur-unsur

tersebut meliputi bahan metal, organic, atau anorganik. Menurut bentuk

penyusunnya, ada komposit lapisan, serbuk, dan serat. Ketiga kelompok tersebut

dapat dilihat dibawah ini :

1. Komposit Partikel.

Bentuk serat dalam bentuk partikel atau serbuk yang dihasilkan dari proses

penggilingan sebagai penguatnya dan memiliki kelebihan lebih mudah

terdistribusi secara merata dalam matriks dibandingkan serat dalam bentuk

lainnya. Partikel serat dibentuk dengan beberapa perlakuan seperti

pressure, suhu, katalisator. Dalam penelitian ini menggunkan perlakuan

suhu kamar ± 270𝐶.

Gambar.2.2.Komposit Partikel. (Hartanto, 2009).

8

2. Komposit laminat (Laminate Composites)

Komposit laminat (Laminate Composites) merupakan komposit dengan

banyak lapisan komposit dan tiap lapisan memiliki sifat yang berbeda

pula, bisa dari arah serat atau bahkan dari bentuknya.

Gambar.2.3.Komposit laminate. (Hartanto, 2009).

3. Komposit serat (Fibre Composites)

Komposit serat terdiri oleh 1 layer saja dan berpenguat berupa serat

didalamnya. Arah orientasinya bisa kompleks atau bahkan acak. Komposit

ini bisa terbuat dari serat carbon, fiberglass, serat alam/hewan dan

sebagainya.

Gambar.2.4 Komposit serat (Hartanto, 2009).

9

Pada komposit serat, ketangguhan komposit tergantung serat yang dipakai

karena serat disini berfungsi sebagai penerima tegangan yang utama. Komposit

serat ada 2 macam, yaitu:

A. Komposit serat pendek

Serat pendek dibagi 2 lagi yakni serat pendek 1 arah dan acak. Tipe acak

sering digunakan karena lebih muda dalam pembuatannya dan cocok

untuk material besar.

B. Komposit serat panjang

Keunggulan serat panjang yaitu arah serat mudah diatur disbanding

dengan serat pendek. Secara teori serat panjang memiliki keuntungan

dalam transfer tegangan yang lebih baik dibandingkan serat pendek. Serat

yang pendek memiliki kelemahan pada material matriksnya (surdia,1995).

Komposit ini dibagi menjadi 2 yaitu:

1. Continous fibre composites

Komposit yang tercipta dari penggabungan serat panjang dengan arah serat

lurus. Serat juga tampak seperti laminate didalam matriks.

Gambar.2.5. Continous Fibre Composites (Schwartz, 1984)

10

2. Woven Fibre Composites

Tipe yang memiliki kelebihan pada pemisahan lapisan karena dengan

susunan serat seperti ini akan memberikan ikatan yang lebih kuat

disbanding tipe yang lain, tetapi memiliki kelemahan pada daerah

anyaman.

Gambar.2.6 Woven Fibre Composites (Schwartz, 1984)

2.3.Serat

Serat merupakan salah satu material yang digunakan dalam material

pembangunan yang paling tua. Contoh serat yang sering digunakan adalah rami,

pisang, kelapa dan lainnya. Pemanfaatan serat dalam kehidupan dapat dilihat pada

jarring, pakaian dan tali. Fungsi dari serat yaitu untuk bahan penguat dari sebuat

material apabila menerima sebuah pembebanan. Untuk menghindari cacat pada

material biasanya proses pembuatan dibuat dari material partikel/serbuk (Triyono

& Diharjo, 2003).

Sebagai penguat komposit serat terdapat 2 macam yaitu serat buatan dan serat

alami. Serat alam dan sitetis banyak jenis dan klasifikasinya. Serat alam yang

11

sering digunakan adalah kapas, wol, serat nanas, serat rami dan serat sabut kelapa.

Sedangkat serat sintetis diantaranya adalah nylon, acrylic, dan rayon. Serat

sentetis lebih sulit dalam proses mendaur ulang dan tidak ramah terhdapap

lingkungan.

2.3.1.Serat Alami

Serat alami merupakan bahan yang didapat dari alam baik dari tumbuhan

atau dari hewan. Dari tumbuhan seperti nanas, kelapa, pisang kapok. Keunggulan

serat dari alam adalah:

1. Memiliki densitas yang kecil sehingga lebih ringan.

2. Karena didapat dari alam maka proses produksinya lebih murah. Selain itu

daerah jawa timur menurut BPS merupakan provinsi yang memiliki

jumlah panen terbesar diindonesia.

2.3.2 Tanaman Pisang

Tanaman pisang dengan nama latin musa paradisiiaca L adalah tumbuhan

terrna monokotil yang memiliki batang semu dan seperti pohon. Pohon ini

memiliki daun yang lanset panjang dengan panjang hamper 40 cm (suyanti dan

Satuhu,1992). Pohon pisang diperoleh didarah Gempol, Pasuruan di sebuah

perkebunan pisang.

Tabel.2.1. Spesifikasi mekanik pohon pisang kepok (Lokantara, 2007).

Panjang serat 309,2 mm-409,2 mm

lignin 5 %

12

Massa jenis 1,35 gr/𝑐𝑚3

Diameter serat Hingga 5,8 µm

Kekuatan Tarik 600 MPa

Selulosa Sampai 64%

Modulus 17 GPa

2.4.Matriks

Matriks merupakan penyusun komposit yang sangat penting. Bahan penyusun

matriks dapat berupa baja, polimere, keramik, atau dari carbon. Matrik harus

cocok dengan serat karena disini matrik harus bisa meneruskan beban sehingga

serat dapat terlindung dari beban yang diberikan. Beberapa manfaat matriks dalam

komposit antara lain (Dorel. Hal:33). :

1) Menghubungkan serat dan melindungi permukaan serat.

2) Tidak ada perambatan retakan/kegagalan.

3) Efisien memindahkan tegangan keserat dengan perekatan dan/atau

gesekan bila komposit terbebani.

4) Suhu sesuai dengan serat yang dipakai.

5) Susunan kimia cocok dengan serat.

2.4.1. Polyester Resin

Polyester Resin merupakan jenis dari resin thermoset yang merupan jenis

resin yang tidak terpengaruh oleh perubahan suhu. Dengan viskositas rendah,

resin jenis ini dapat mengeras di suhu kamar ± 270 C dan dalam pencampuran

katalis resin jenis ini tidak mengeluarkan gas dibanding yang lain. Didalam

13

poliyester terdapat monomer stiren yang menyebabkan mampu bertahan pada

suhu sampai 1400𝐶. Hal tersebutlah yang menyebabkan dalam penelitian ini

menggunakan jenis resin polyester.

Poliyester dalam proses pembuatan biasanya menggunakan metode hand lay-

up atau injeksi dan pultrusi. Proses curing menggunakan katalis MEKPO dengan

persentase 1 % sesuai standart yang diijinkan.(surdia dan saito,1985).

Tabel.2.2 Sifat resin 157 BQTN-EX.

Nama Nilai Satuan Keterangan

Densitas 1,2 gr/𝑐𝑚3 250𝐶

Absorpsi air (suhu ruang) 0,188 % 1 hari

Kekerasan 40

Tensile strength 9,4 Kg/𝑚𝑚2

Tensile modulus 300 Kg/𝑚𝑚2

Flexural 5,5 Kg/𝑚𝑚2

Perubahan dalam suhu 70 0𝐶

Sumber: www.justus.co.id, 2011.

2.5.Perhitungan fraksi Volume (Vf)

Rumus dalam perhitungan fraksi volume dapat dilihat dibawah ini:

✓ Volume cetakan (Vctk)

Vctk = p x l x t ...........................................................................(2.1)

✓ Volume serat (Vf) :

14

Vf = 0% x Vctk .........................................................................(2.2)

✓ Massa serat (mf) :

mf = ρf x Vf ...........................................................................(2.3)

✓ Volume resin (Vr) :

Vr = 100% x Vctk ......................................................................(2.4)

✓ Massa resin (mr) :

mr = ρr x Vr ............................................................................(2.5)

✓ Massa katalis (mk):

mk = 1% x mr ...........................................................................(2.6)

Dimana :

p = Panjang spesimen (cm)

l = Lebar spesimen (cm)

t = Tinggi spesimen (cm)

2.6.Mesh

Dalam penelitian ini menggunakan variasi ukuran partikel, Oleh sebab itu

satuan yang digunakan adalah satuan Mesh. Mesh merupakan sebuatan untuk

menentukan lubang dari ayakan mesh. Ukuran mesh yang digunakan adalah

ukuran mesh 30 dan 12. Ukuran mesh 30 berarti ada 30 lubang setiap per inci

kuadrat. Ukuran mesh 30 sama dengan 0,595 mm dan 12 mesh sama dengan

1,680 mm.

15

Tabel.2.2. Nomor Ayakan mesh Dan Lubang Ayakan.

Mesh Milimeter

10 2

12 1,6

16 1,1

20 0,8

30 0,5

40 0,4

50 0,2

2.7.Metode Hand Lay-up

Metode ini dipilih karena disesuaikan dengan standart ASTM dan

memudahkan dalam proses pencetakan. Metode hand lay-up menggunakan proses

pencetakan dengan perlapisan berulang hingga diperoleh dimensi yang

diinginkan.Tempat cetakan yang digunakan adalah cetakan kaca yang memiliki

permukaaan yang rata.

Metode hand lay-up dilakukan dengan pengerjaan lapisan sehingga

diperoleh ketebalan yang diinginkan. Setiap lapisan terdiri dari matriks yang telah

dicampur dengan serat dan katalis. Pada aat dimensi sudah dianggap cocok maka

permukaan diratakan dengan kuas, roll atau spatula. (Dorel. Hal:32).

✓ Keuntungan :

1. Teknik Sederhana

16

2. Biaya murah

3. Dapat dibuat bentuk rumit

4. Ukuran cetakan tak terbatasi oleh proses

✓ Kekurangan:

1. Ada biaya tenaga kerja

2. Laju produksi lambat

3. Mutu tergantung keterampilan dalam pembuatan

4. Hanya satu sisi cetakan yang berpermukaan halus

2.8.Pengujian Impak

Pengujian impak merupakan pengujian yang melakukan pembebanan

terhadap spesimen uji secara tiba-tiba. Prinsip dari pengujian impak yaitu

menghitung nilai energy yang diserap oleh pendulum dan spesimen. Pengujian

impak kali ini menggunakan pembebanan 150 J dan arah pendulum 450 sesuai

dengan standart ASTM D6110-04 tahun 2004.

Gambar.2.7.pengujian impak.

17

Nilai harga impak merupakan pembagian dari energy terserap dengan luas

penampang spesimen. Rumus untuk mencari harga impak sebagai berikut :

HI = 𝐸

𝐴=

𝑚.𝑔(ℎ1−ℎ2)

𝐴

Keterangan :

m = massa bandul pemukul (Kg)

g = percepatan gravitasi 9,81 𝑚/𝑠2

h1 = tinggi pusat bandul sebelum pemukulan (m)

h2 = tinggi pusat bandul setelah pemukulan (m)

2.8.1. Jenis-Jenis Metode Impact

Secara umum metode pengujian impact terdiri dari 2 jenis,yaitu :

1. Metode Charpy

Pengujian impact Charpy banyak digunakan di Amerika Serikat dan

Indonesia. Posisi spesimen adalah horizontal dan takik membelakangi arah

pembebanan. Penyerapan energy lebih baik dibandingkan metode izod.

Standar pengujian metode Charpy sesuai dengan ASTM ada bebrapa, yaitu :

a. ASTM D 6110 -02

b. ASTM D 6110 -04 tahun 2004

18

Gambar.2.8.Metode Pengujian Impak Charpy (George,1987).

2. Metode Izod

Benda uji Izod sering digunakan di Inggris, namun saat ini jarang

digunakan karena posisi spesimen vertical dan penjapit menahan setengah

dari bagian spesimen, sehingga apabila diberi beban energy yang terserap

tidak sempurna.

Standart pengujian metode Izod sesuai dengan ASTM ada beberapa, yaitu :

a. ASTM D 256 – 00

b. ASTM D 256 – 01

c. ASTM D 256 – 02

d. ASTM D 256 – 03

e. ASTM D 256 – 04

19

Gambar.2.9.Metode Pengujian Impak Izod (George,1987).