The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 72

BAJU TAHAN PELURU EKONOMIS TERBUAT DARI KOMPOSIT POLIMER DIPERKUAT BUTIRAN SILIKON KARBIDA DAN SERAT KARBON

Tjokorda Gde Tirta Nindhia1 , Daud Simon Anakottapary2, 1Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,Universitas Udayana

E-mail: nindhia@yahoo.com2Teknik Mesin, Politeknik Negeri Bali

ABSTRACT

The price for bullet proof body armor is found very expensive, therefore only special force in Indonnesia is completed with facility of bullet proof body armor. The research to obtain bullet proof material with reasonable price should be promoted to increase the national security and also able to contribute to the international peace. This research is intended to develop ballet proof material made from composite polymer reinforced silicon carbide particulate and carbon fi ber. The carbon fi ber with variations: 3.5%, 4.5%, 5.5% and 6.5% in weight is added to composit of silicon carbide particulate and polyester matrix with 20 mm in thickness and 115 mm in diameter in vacuum chamber with addition of catalyst as a hardener. The chopped carbon fi ber is added since it will result in isotropic reinforcement. The magnum 38 special is used for ballistic test with 10 m in distance. In general material with addition 6.5% carbon fi ber was found reach the level II in National Institute of Justice NIJ Standard-0101.06.

Keywords: Bullet proof body armor, silicon carbide, polymer, carbon fi ber

PENDAHULUAN

Bahan tahan peluru sebagai pelindung berupa rompi tahan peluru yang digunakan oleh petugas penjaga keamanan, Militer, Kepolisian maupun Satuan Penjaga Keamanan (satpam) pada umumnya menggunakan bahan serat dengan nama dagang kevlar. bahan tahan peluru dari kevlar ini masih di impor dari luar dan harganya sangat mahal. Penelitian-penelitian yang telah dilakukan untuk bahan tahan peluru menggunakan bahan lokal oleh lembaga penelitian di Indonesia[1]. Balai besar keramik bekerjasama dengan Departemen Hankam telah melakukan penelitian pembuatan panel bahan tahan peluru dari bahan dasar keramik dengan serat kevlar. Penggunaan tujuh dan sembilan lapis anyaman serat abacca, setelah diuji balistik, ternyata semua dapat menahan peluru level I, tetapi tidak dapat menahan peluru level II [2]. Selanjutnya supaya dapat menahan peluru level II, dibuat komposit dengan menambah satu keramik pada bahan komposit[3]. Dalam beberapa dekade terakhir penggunaan keramik sebagai bahan tahan peluru terus meningkat seperti boron karbida dan silikon karbid namun dalam proses pengerjaan perlu di sintering dan varietas panas dan tekanan yang tinggi sehingga membutuhkan harga yang

mahal[4].

Penggunaan polimer komposit dengan penguat butiran silikon karbid mengingat bahan ini memiliki kekerasan, ketangguhan dan getas yang baik sehingga dapat menahan laju proyektil. Namun, ketangguhan facture rendah dari keramik dan karakteristik respon di bawah tingkat ketegangan yang tinggi menyebabkan pengembangan bahan keramik tahan peluru tidak berdiri sendiri sehingga perlu penambahan bahan penguat serat [5]. Komposit merupakan material yang dibuat dari pencampuran dua bahan atau lebih yang secara struktural akan memiliki sifat-sifat terbaik dari elemen-elemen penyusunnya. Dalam suatu proses teknik tertentu, komposit akan lebih kuat dan lebih kaku dibandingkan logam. Komposit memiliki berat yang lebih ringan dan ketahanan terhadap korosi yang lebih tinggi. Material pembentuk komposit ada dua yaitu, matriks dan penguat. Matriks merupakan bahan dasar yang berperan sebagai penyangga dan pengikat penguat. Matriks memiliki karakteristik lunak, ulet, berat persatuan volume yang rendah dengan modulus elastisitas yang rendah. Matriks harus memiliki kemampuan mengikat dan atau memberikan ikatan antar muka (interface bonding) yang kuat antara matriks dan penguat-nya. Penguat berperan sebagai efek penguatan terhadap komposit. Penguat ini bersifat kurang ulet, tetapi kaku dan lebih kuat, karena modulus elastisitasnya lebih tinggi daripada matriks. Komposit partikulat termasuk komposit isotropik karena partikel penguatnya tersebar merata pada matrik, sehingga distribusi penguatannya sama kesegala arah. Komposit partikulat pada umumnya keuletan (ductililty) dan ketangguhannya (failure thoughness) menurun dengan semakin tingginya fraksi volume penguatnya[6]. Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit, sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit[7].

Resin sebagai matriks yang digunakan tipe resin polyester dimana Resin polyester mempunyai harga yang murah, mudah digunakan dan sifat versalitasnya.

The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 73

Gambar 1. Mekanisme kerusakkan retak pada bahan penguat serat pendek

Gambar 2 Pistol Revolver dan Peluru

Penggunaan pistol revolver dan peluru yang digunakan seperti gambar berikut

Gambar 1 Instalasi Penelitian

Selain itu polyester mempunyai daya tahan terhadap impak, tahan terhadap segala cuaca, transparan dan efek permukaan yang baik. Kerugian dari penggunaan resin polyester adalah daya rekat yang kurang baik dan sifat inhibisi dari udara dan fi ller. Jenis hardener pada sistim curing untuk resin polyester kebanyakan adalah peroksida seperti benzoil peroksida atau peroksida metil etil keton yang lebih dikenal dengan nama MEKPO. Sedangkan fi ller yang banyak digunakan adalah kalsium karbonat karena harganya yang murah dan kemampuannya yang tinggi dalam kekuatan terhadap tekanan [8]. Adapun dengan menggunakan serat pendek dapat menahan bahan polimer komposit setelah mendapatkan hantaman proyektil mula-mula pada bagian (A), menunjukkan kerusakkan serat kemudian pada bagian (B) diperlihatkan bahan komposit yang mengalami serat pullout dan lebih mendekat kepada bagian akhir dari retak yang diperlihatkan pada bagian (C) akan mengalami delamination dan serat bridging berikut pada bagian (D) diperlihatkan matriks fl ow seperti Gambar 1 berikut ini[9].

METODELOGI PENELITIAN

Metode penelitian yang digunakan adalah metode penelitian eksperimental (experimental research). Pada penelitian ini dicari penguatan bahan polimer komposit dengan penambahan variasi berat serat karbon dengan ketebalan bahan 20 mm dan diameter 110.5 mm terhadap pengujian balistik yang . Selanjutnya dibandingkan sehingga diperoleh suatu pola kejadian yang saling

berhubungan.Variabel yang Diteliti1. Variabel bebas

Dalam penelitian ini variabel bebas yang digunakan adalah variasi persentasi berat serat karbon yaitu 3.5%, 4.5%, 5.5% dan 6.5% dengan senapan yang digunakan adalah pistol revolver .38 spesial.2. Variabel terikat

Dalam penelitian ini variable terikat yang digunakan adalah kecepatan peluru dan jarak tembak.

Manifold gauge

Timbangan

Tempat Vakum

Pompa Vakum

Prosedur PenelitianUrutan pelaksanaan penelitian dan pengambilan

data adalah sebagai berikut:

Mulai

Butiran Silikon Karbid

+ Resin Polyester

Serat karbon

Pencampuran + Katalis Bahan

Pemadatan diruang vakum

Pengujian Balistik

Ya

Tidak Tembus

+

Tidak Pecah

Tidak

Penambahan 1% berat serat karbon

Studi penelitian penambahan serat karbon

Ditemukan komposit tahan peluru dengan matriks polimer diperkuat

Selesai

Dari skema penelitian diatas dapat diberi penjelasan percobaan sebagai berikut: Setelah proses penimbangan untuk mendapatkan persentasi berat variasi serat karbon dan pencampuran dengan butiran

The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 74

silikon karbid dilakukan sekaligus dengan resin polyester sehingga mengurangi iritasi karena serat karbon menimbulkan gatal bila mengenai kulit, setelah pencampuran ditambahkan katalis sebagai pengeras di cetak dan dimasukkan ke ruang vakum.setelah proses

Variasi Serat Photo bahan Photo proyekti l Kerusakkan

3.5% Pecah

4.5% Pecah

5.5% Tidak pecah

6.5% Tidak pecah

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel 1. Hasil pengujian balistik

Berikut ini adalah pembahasan dari hasil penelitian

pengeringan bahan di uji tembak proses diatas diulangi untuk masing-masing variasi berat serat karbon dari 3.5%, 4.5%, 5.5% dan 6.5% sebagai langkah terakhir dianalisa dengan photo makro untuk mendapatkan visualisasi dari bahan tahan peluru.

Variasi serat Photo makro Tipe perubahan penguat serat

3.5% Fiber pullout

The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011 75

4.5% Fiber pullout

5.5% Fiber defl ecti on

6.5% Fiber bridging

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Kekuatan bahan tahan peluru diuji menggunakan senapan pistol revolver magnum .38 spesial pada jarak tembak 10 meter. Secara umum hasil uji menunjukkan bahwa panel dari serat karbon dapat mencapai level II pada National Institute of Justice NIJ Standard-0101.06. persentasi berat serat karbon yang terbaik adalah 6.5%.

Saran

Penelitian ini menghasilkan baju tahan peluru yang layak untuk dipasarkan dengan harga yang terjangkau di Indonesia, karena itu disarankan dapat digunakan oleh seluruh penjaga keamanan di Indonesia dan dunia untuk dapat menjaga keamanan dengan baik

UCAPAN TERIMAKASIH

Pengamatan foto makro dari penelitian ini menggunakan fasilitas yang dimiliki oleh Microphotolab, Jimbaran, Bali, Indonesia. Penulis menguccapkan banyak terimakasih.

DAFTAR PUSTAKALaporan Teknik Pembuatan Keramik Anti Peluru,

Proyek Penelitian dan Pengembangan Balai Besar Keramik, Jalan Jenderal A. Yani 392, Bandung 2003

Silalahi, P. (2008) Kinerja komposit berbahan dasar serat pisang abacca dan resin epoksi dengan keramik untuk panel rompi tahan peluru. FT UI,

Karandikar, P.G., Evans, G., Wong, S. dan Aghajanian, M. K. 2008, A Review Of Ceramics For Armor Applications, Advances in Ceramic Armor IV, John Wiley and Sons, Inc., USA.

Morris B. dan Anderson C., 1991. “The Ballistic Performance of Confi ned Ceramic Tiles”, Ground Vehicle Survivability Symposium.

Jones, P.M, 1975, Mechanics Of Composite Materials, Institute Of Technology, Southern Methodist University, Mc Graw-Hill, Dallas.

Froyen L., Verlinden B., 1994. Aluminium Powder Metallurgy. Belgium, European Aluminium Associations (EAA),

Callister, W. D. 2007. Material Science and Enginering, An Introduction 7ed, Department of Metallurgical Enginering The University of Utah, John Willey and Sons, Inc.

Langenheim, J. H., 2003 Plant resins chemistry evolution ecology, and ethnobotany, Hongkong.

Hearle, J.V.S, Lomas, B.,Cooke, W.D., dan Duerdon I.J. 1989. Fiber Failure and wear of Materials; An Atlas of fracture, and Durability, Wiley, New York