ISO 179 http://www.ides.com/property_descriptions/iso179.asp

pukul 01.22 WIB, 24 Juni 2012

Kekuatan impak

Kekuatan impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui kegetasan bahan polimer. Pengujian impak Charp, Izod dst, dalam hal ini umum dipakai. Untuk melihat pengaruh takikan ada cara pengujian dengan takikan pada batang uji.

Karena dalam beberapa kasus laju pembebanan tidak dapat ditetapkan dengan baik, maka perlu hati-hati dalam membandingkan hasil satu sama lain.

Umumnya kekuatan impak bahan polimer lebih kecil dari pada kekuatan impak logam. Kalau ikatan antar molekul kuat, atau berat molekul besar, kekuatan impak biasanya besar. Tetapi tidaklah sesederhana itu terjadi pada bahan sesungguhnya. Sebagai contoh, polietilen, yang berkristal dan mempunyai tarik menarik lemah antar molekulnya tidak patah pada pengujian impak, hanya sekedar bengkok. Polisteren bersifat getas dan mudah patah karena berbentuk amorf dan tarik menarik yang lemah antara molekulnya. Bahan yang kaku dan ketahan impaknnya rendah banyak terdapat pada bahan termoplastik yang mempunyai titik transisi gelas tinggi. Sebagai contoh, polivinil khlorid sendiri tidak kuat, tetapi apabila dikopolimerkan dengan vinilasetat, dikopolimerkan atau dicampur dengan bahan serupa karet mempunyai titik transisi gelas rendah, kekuatan impaknya lebih baik. Pada poliamid, poliasetal dan lainnya yang disebut plastik industri, kekuatan impak berada pada daerah 5-33(kekuatan impak izod, kgf.cm/cm2 ; ditakik), sedangkan polikarbonat mempunyai kekuatan impak 65-95, kuat dan sangat kental. Keramik umumnya mempunyai kekuatan impak rendah kira-kira 0,2-0,7 sangat mudah patah, terkenal karena pengalaman sehari-hari. Bahan polimer kadang-kadang menunjukan jugapenurunan besar pada kekuatan impak kalau diberi regangan dan pencetakannya. Selanjutnya pada umumna sifat-sifat yang diperlukan dapat diperbaiki kalau ditambahkan pengisi (filler) yang cocok kedalam resin. Macam dan bentuk pengisi memberikan pengaruh banyak. Sedangkan pengaruh temperatur lebih rumit, yang menunjukan harga maksimum pada temperatur tertentu, atau suatu peningkatan harga kalau temperatur itu naik. Harga impak itu menjadi besar dengan meningkatkan absorpsi kadar air dan menjadi kecil karena pengeringan. Kadang-kadang kadar air dapat memberikan pengaruh pemlastisan. Selanjutnya dalam bahan yang yang sangat mungkin menbentuk sperulit atau bahan dengan butir kristal besar biasanya mempunyai harga impak kecil. Bahan dapat juga diperiksa dengan pengujian impak bola jatuh. Setiap hasil pengujian tidak selalu menunjukan hubungan yang sama dengan kekuatan impak praktis, hal ini menyebabkan kerumitan cara-cara pengujian tersebut. Oleh karena itu perlu memilih cara mana agar memenuhi maksud pengujian masing-masing, baik pengujian Charphy, Izod atau dengan bola jatuh.

Resin

Resin yang dipakai sebagai bahan untuk memproduksi barang-barang yang diperlukan sehari-hari, berbagai barang kecil, kotak alat-alat listrik, film dan lembaran tipis pada umumnya, seharusna mudah dicetak dan murah.

Resin poliester termoplastik jenuh

Ini adalah resin termoplastik berantai lurus dengan ikatan ester -O-C- dalam rantai utama. Polietilen tereftalat (PET) adalah yang paling umum.

Disamping itu dikenal pula polibutilen tereftalat (PBT). Jenis ini adalah resin untuk penggunaan umum.

Sifat-sifat

Dengan permukaan yang halus mengkilat, titik leleh yang relatif tinggi, maka bahan ini unggul dalam kestabilan dimensi karena serapan airnya dan koefisien ekspansi termalnya rendah. Bahan mempunyai kekakuan tinggi, kekuatan mekanik yang unggul, tinggi dalam: ketahanan impak, ketahanan abrasi, koefisien gesek, ketahanan melar, ketahanan retak tegangan, ketahanan cuaca juga baik. Sifat-sifat tersebut di atas tampaknya seimbang dengan baik.

Film PET unggul dalam kekuatan dan kestabilan dimensi, kuat dalam: impak, pengobyekan dan penekukan, menguntungkan dalam sifat tembus cahayanya dan dapat digunakan dalam daerah perubahan yang lebih luas bagi temperatur dan kelembaban.

Bahan mempunyai sifat termal yang baik, memunyai ketahanan terhadap panas dan dingin, tetapi setelah melewati titik transisi gelas (Tg =780C) diharapkan ada beberapa perubahan yang harus diperhatikan. Bila diperkuat dengan serat gelas, ketahanan panas akan lebih baik.

Dalam sifat-sifat listriknya, mempunyai tahanan volum ang relatif rendah, demikian juga tan ᵟ , dan ketahanan busur listrik. Untuk frekuensi tinggi, faktor dayanya menjadi agak lebih tinggi.

Mengenai ketahanan kimianya, bahan tersebut mudah membentuk atau larut asam trifluoroasetat, fenol, m-kresol dan tetrakloroetan. Secara khusus terurai baik dalam asam sulfat pekat maupun dalam asam asam nitrat. Bila dipanaskan pada suhu tinggi dengan adanya air, bahan akan terhidrolisasi. Kepermeabelan gasnya pada umumnya rendah.

Kemampuan pemrosesan

Zat penginti, dsb., diguakan bersama-sama. Cara pemrosesan adalah dengan pencetakan injeksi pada 250-2900 C., pada temperatur cetakan 1400 C. Film berorientasi secara biaksal oleh proses ekstrusi. Dengan menggunakan PET yang dikeringkan mula secukupnya untuk menghilangkan lembaban, maka bahan dapat diekstrusi dan diorientasi secara biaksial pada temperatur yang cocok.

Penggunaan

Bahan ini kebanyakan digunakan untuk serat dan film maupun untuk botol, pada masing-masing bahan dinyatakan sifat-sifat unggulnya. Keperluan dalam setiap bidang meningkat sangat besar. Film digunakan untuk komputer, video, kaset, fotografi, bahan pengemas, isolasi listrik, kondensor, hiasan ang dilapisi logam, isolasi panas, dsb. Produksi tertinggi yang tercatat adalah serat sintetik. Benda cetakan digunakan untuk menggantikan benda coran logam, tetapi benda tersebut kurang bila dibandingkan dengan serat, film dan botol.

Resin poliester tak jenuh

Dalam kebanyakan hal ini disebut poliester saja. Karena 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, maka tak perlu diberi tekanan untuk pencetakan. Berdasarkan karakteristik ini, bahan dikembangkan secara luas sebagai plastik penguat serat (FRP) dengan menggunakan serat gelas.

Produksi

Seperti dinyatakan pada Tabel 3.47, suatu asam dibasa (B) bereaksi secara kondensasi dengan alkohol dihidrat (A) untuk mendapatkan poliester. Karena asam tak jenuh digunakan dengan berbagai cara sebagai bagian dari asam dibasa, yang menyebabkan terdapatnya ikatan tak jenuhdalam rantai utama dari polimer ang dihasilkan, maka disebut poliester tak jenuh. Kemudian, monomer vinil seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.48 dicampur, yang bereaksi dengan gugus tak jenuh pada saat pencetakan untuk mengeset. Sebagai contoh standar digunakan 1 mol (98 g) anhidrida maleat, 1 mol (148 g) anhidrid ftalat, 1 mol (62 g) etilen glikol dan 1 mol (76 g) propilen glikol. Sebagai monomer pengikat silang untuk poliester, stiren bersifat unggul dalam keaktifannya dan lebih murah.

Untuk pengesetan termal, digunakan benzoil peroksida (BPO) sebagaui katalis. Temperatur optimal adalah 80-1300 C, namun demikian, kebanyakan pengesetan dingin yang digunakan. Sebagai katalis digunakan metil etil keton periksida (MEKPO) dan sebagai pemercepat digunakan kobal naftenat. Bahan ini baik digunakan bila diencerkan 10 kali dengan monomer stiren. Katalis ditambahkan pada 1-2%. Suatu zat pengental dan zat anti pengerutan digunakan juga.

Sifat-sifat

Ada banyak jenis poliester. Bila zat tersebut juga dimodifikasi menurut suatu cara, sifat-sifatnya cukup bervariasi. Mengenai kekuatannya dibahas dalam bentuk komposit karena digunakan bersama-sama dengan serat gelas. Resinnya sendiri kaku dan rapuh.

Mengenai sifat termalnya, karena banyak mengandung monomer stiren, maka suhu deformasi termal lebih rendah dari pada resin termoset lainnya dan ketahanan panas jangka panjangnya adalah kira-kira 110-1400C. Ketahanan dingin adalah baik secara relatif. Sifat listriknya lebih baik diantara resin termoset, tetapi diperlukan penghilangan lembaban yang cukup pada saat pencampuran dengan gelas.

Mengenai ketahanan kimianya, pada umumnya kuat terhadap asam kecuali asam pengoksid, tetapi lemah terhadap alkali. Bila dimasukkan dalam air mendidih untuk waktu yang lama (300 jam), bahan akan pecah dan retak-retak. Bahan ini mudah mengembang dalam pelarut, yang melarutkan polimer stiren. Kemampuan terhadap cuaca sangat baik. Tahan terhadap kelembababn dan sinar U.V bila dibiarkan diluar, tetapi sifat tembus cahaya permukaan rusak dalam beberapa tahun. Secara luas digunakan untuk konstruksi sebagai bahan komposit, khususnya dengan serat gelas.

Serat

Seperti ditunjukkan dalam Tabel 3.51, banyak jenis serat baik serat alam maupun serat sintetik. Serat alam yang utama adalah kapas, wol, sutra dan rami (hemp). Sedangkan serat sintetik adalah rayon, poloester, akril dan nilon. Masih banyak jenis lainnya dibuat untuk memenuhi keperluan seperti ditunjukkan dalam tabel, sedangkan yang disebut di atas adalah jenis yang paling dikenal. Setiap serat sintetik terdiri dari rantai polimer, dan kebanyakan merupakan polimer berkristal. Oleh karena itu sifat kimianya tergantung pada struktur rantai polimer tersebut. Serat mempunyai bentuk tipis dan panjang, dan mempunyai ciri-ciri cukup pada struktur dalamnya. Berkenaan dengan molekul komponen bahan yang telah dijelaskan terdahulu, orientasi bukanlah sesuatu yang khusus, tetapi dalam molekul rantai serat, semua tersusun dalam arah memanjang, yaitu bahwa arah rantai molekul adalah menurut arah panjang serat, ini merupakan suatu aturan yang tetap. Dilihat dari kenyataan, kekuatan tarik, modulus elastik pada arah memanjang (modulus Young), keduanya menunjukkan harga yang sangat besar. Sebagai contoh, kalau sepotong nilon cetakan dibandingkan dengan serat nilon, kekuatan tarik dan modulus Young dari serat, jauh lebih besar. Kekuatan melar dari serat adalah cukup baik.

Satuan yang berhubungan dengan ketebalan serat merupakan sifat spesifik. Satuan yang biasa dipergunakan sekarang adalah satuan denier. Satu denier (d atau D) adalah berat dalam gram dari serat sepanjang 9000 m. Kalau berat 9000 m serat adalah 5 gram, disebut 5d. Karena adanya berbagai satuan yang menyatakan ketebalan serat dan benang memberikan kesukaran, maka organisasi standar internasionalmenyarankan untuk mempergunakan satuan teksyaitu berat sepanjang 1000 m, 10 teks berarti bahwa berat 1000 m serat tersebut adalah 10 gram. Maka satuan ini biasa dipakai untuk semua macam benang dan serat.

Tabel 3.52 (A)-(E) menunjukkan sifat-sifat khas serat. Disamping sifat-sifat tersebut, ketahanan abrasi dan ketahanan lelah bagi nilon dan poliester adalah sangat baik sedangkan bagi asetat dan rayon agak buruk. Serat yang diinginkan dapat dipilih dari tabel-tabel tersebut..

Bahan Komposit

Sudah umum bahwa resin fenol, resin urea, resin melamin dan resin termoset lainnya yang sukar dicetak dan kurang kuat pada penggunaan tunggalnya, dipakai untuk menjenuhkan bubuk kayu, pulp, kertas, kain kapas, dan seterusnya., untuk memperkuat dan secara praktis dipergunakan untuk pelapisan bahan dalam penggunaan yang luas. Sebagai bahan komposit dan plastik yang diperkuat yang sekarang banyak dipakai adalah: sereat gelas, serat karbon, whisker, asebes dan seterusnya; merupakan komposit yang diperkuat antara resin dan serat. Dalam hal ini hampir semua bahan polimer dipergunakan dari mulai resin termoset yaitu poliester, epolsi, fenol, dan seterusnya, sampai resin termoplastik, yaitu poliamid, polikarbonat, polietilen tereftalat, dan seterusnya.

Pada umumnya yang disebut plastik diperkuat serat (FRP) adalah resin termoset diperkuat oleh serat, dan termoplastikdiperkuat serat (FRTP) adalah yang mempergunakan resin termoplastik. Yang diperkuat dengan serat gelas disebut plastikdiperkuat gelas (GRP) atau termoplastik diperkuat gelas (GRTP). CFRP adalah plastik diperkuat serat karbon.

Pada umumna bahan komposit adalah kombinasi antara dua atau lebih dari tiga bahan yang memiliki sejumlah sifat yang tidak mungkin dimiliki oleh masing-masing komponennya. Dalam pengertian ini sudah barang tentu kombinasi tersebut tidak perlu terbatas kepada bahan polimernya, tetapi mencakup bahan logam dan keramik.

Sumber

PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK

Prof. Ir. TATA SURDIA MS. Met. E.

Prof. DR. SHINROKU SAITO

PRADNYA PARAMITA