LAPORAN PERKULIAHAAN KOMPOSIT
PEMBUATAN DAN PENGUJIAN TARIK PELAT KOMPOSIT MATRIKS POLIMER DIPERKUAT SERAT KACA
OLEH:
NAMA NIM
: AGUSWANDI : 1107111861
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2015
DAFTAR ISI DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang..........................................................................................1
1.2
Tujuan........................................................................................................2
1.3
Manfaat......................................................................................................2
BAB II TEORI DASAR 2.1
Komposit...................................................................................................3
2.1.1
Penyusun Komposit...........................................................................3
2.1.2
Properties Komposit...........................................................................5
2.2
Metode Pembuatan Komposit...................................................................5
2.2.1
Proses Cetakan Terbuka (Open Mold Process)..................................5
2.2.1.1
Contac Molding/Hand Lay Up...................................................5
2.2.1.2
Vaccum Bag................................................................................6
2.2.1.3 Pressure Bag....................................................................................6 2.2.1.4 2.2.2
Spray Up.....................................................................................6
Proses Cetakan Tertutup (Closed Mold Process)...............................7
2.2.2.1
Proses Cetakan Tekan (Compression Molding)..........................7
2.2.2.2
Proses Injection Molding............................................................7
2.2.2.3 Continous Pultrosion.......................................................................7 2.3
Polimer......................................................................................................8
2.4
Pengujian Uji Tarik....................................................................................8
BAB III METODOLOGI 3.1
Tahap Kegiatan........................................................................................11
3.2
Alat dan Bahan........................................................................................12
3.2.1
Alat...................................................................................................12
3.2.2
Bahan...............................................................................................12
3.3
Prosedur Pembuatan................................................................................12
3.4
Prosedur Pengujian..................................................................................15
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil.........................................................................................................16
4.2
Pembahasan.............................................................................................17
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan..............................................................................................20
5.2
Saran........................................................................................................20
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBA Gambar 2. 1 Ilustrasi Matriks Pada Komposit.......................................................4 Gambar 2. 2 Klasifikasi Komposit Berdasarkan bentuk Matriksnya....................4 Gambar 2. 3 Ilustrasi Reinforcement ada Komposit...............................................4 Gambar 2. 4 Pembagian Komposit berdasarkan Bentuk Dari Penguatnya............5 Gambar 2. 5 Ilustrasi komposit Berdasarkan Penguatnya......................................5 Gambar 2. 6 Kurva Tegangan Regangan................................................................9 Gambar 2. 7 Bentuk Spesimen Uji tarik ASTM D638......................................10Y Gambar 3. 1 Tahapan Kegiatan Pembuatan dan Pengujian..................................11 Gambar 3. 2 Proses Pembuatan Cetakan..............................................................12 Gambar 3. 3 Proses Pengadukan Resin dan Katalis.............................................13 Gambar 3. 4 Proses Pengadukan Adonan Komposit............................................14 Gambar 3. 5 Pelat Komposit Yang Sudah Kering................................................14 Gambar 3. 6 Proses Pembuatan Sampel Uji Tarik 1 Gambar 4. 1 Hasil Pembuatan Sampel A Uji Tarik Dengan Komposisi 93.5% Resin, dan 6.5% Serat Fiberglass..........................................................................16 Gambar 4. 2 Hasil Pembuatan Sampel B Uji Tarik Dengan Komposisi 93% Resin, dan 7% Serat Fiberglass.............................................................................16 Gambar 4. 3 Hasil Pembuatan Sampel C Uji Tarik Dengan Komposisi 89.8% Resin, dan 10.2% Serat Fiberglass........................................................................17
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk manciptakan berbagai produk yang terdiri dari gabungan lebih dari satu bahan untuk menghasilkan suatu bahan yang lebih kuat, contohnya penggunaan jerami pendek untuk menguatkan batu bata di Mesir, panah orang Mongolia yang menggabungkan kayu, otot binatang, sutera, dan pedang samurai Jepang yang terdiri dari banyak lapisan oksida besi yang berat dan liat. Seiring dengan kemajuan zaman, untuk mengoptimalkan nilai efisiensi terhadap suatu produk maka dimulailah suatu pengembangan terhadap material, dan para ahli mulai menyadari bahwa material tunggal (homogen) memiliki keterbatasan baik dari sisi mengadopsi desain yang dibuat maupun kondisi pasar. Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan dengan kombinasi sifat-sifat yang luar biasa yang tidak boleh dicapai oleh bahanbahan biasanya seperti logam besi, keramik, dan bahan polimer. Komposit merupakan teknologi rekayasa material yang banyak dikembangkan dewasa ini karena material komposit mampu mengabungkan beberapa sifat material yang berbeda karakteristiknya menjadi sifat yang baru dan sesuai dengan disain yang direncanakan. Bahan komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang terpisah dan berbeda level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal. Bahan komposit memiliki banyak keunggulan diantaranya berat yang ringan, kekuatan yang tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah karena berkurangnya jumlah komponen penyambung seperti baut-baut. Salah satu penggunaan komposit ialah pada pembuatan body mobil, permainan anak-anak, kursi platik dan lain sebagainya. Pada proses pembuatan itu biasanya material komposit yang digunakan dengan bahan penguatnya ialah serat kaca atau fiberglass dan sendangkan matriksnya ialah resin. Dalam pembuatan komposit perlu adanya perbandingan volume ataupun perbandingan berat didalam pembuatan komposit tersebut. Perbandingan volume ataupun berat akan mempengaruhi nilai kekuatan dari komposit tersebut. Pada mata kuliah komposit telah diajarkan bagaimana menentukan nilai kekuatan komposit, akan tetapi nilai kekuatan teori tidak akan sama dengan nilai kekuatan yang diuji, ini disebabkan oleh faktor-faktor yang mempengaruhi nilai kekuatan komposit tersebut. Oleh karena itu di dalam perkuliahan pembuatan komposit, penulis diarahkan oleh dosen pembimbing untuk melakukan penelitian kecil dalam pembuatan dan pengujian uji tarik pelat komposit matrik polimer diperkuat serat kaca, sehingga penulis dapat mengetahui nilai kekuatan tarik komposit matrik polimer diperkuat serat kaca, dan apa saja faktor yang mempengaruhi nilai kekuatan tarik komposit, dan juga penulis dapat mengetahui bagaimana proses pembuatan komposit dengan metode hand lay up.
1
1.2
Tujuan Adapun tujuan laporan perkuliahan ini ialah: 1. Mengetahui proses pembuatan komposit dengan metode hand lay up. 2. Mengetahui nilai kekuatan tarik pada proses pembuatan pelat komposit matriks polimer resin dengan diperkuat serat kaca.
1.3
Manfaat Adapun manfaat laporan perkulahan ini ialah: 1. Penulis dapat mengetahui proses pembuatan komposit dengan metode hand lay up. 2. Penulis mengetahui nilai kekuatan tarik pada proses pembuatan pelat komposit matriks polimer resin dengan diperkuat serat kaca dengan berbagai variasi perbandingan volume.
2
BAB II TEORI DASAR 2.1
Komposit Komposit adalah 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 campuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat dari material konvensional pada umumnya dari proses pembuatannya melalui percampuran yang tidak homogen, sehingga kekuatan material komposit yang diinginkan dapat direncanakan dengan jalan mengatur komposisi dari material pembentuknya. Komposit merupakan sejumlah sistem multi fasa sifat dengan gabungan, yaitu gabungan antara bahan matriks atau pengikat dengan penguat. Jika perpaduan ini terjadi dalam skala makroskopis, maka disebut sebagai komposit. Sedangkan jika perpaduan ini bersifat mikroskopis (molekular level), maka disebut sebagai alloy (paduan). Komposit berbeda dengan paduan, alloy (paduan) adalah kombinasi antara dua bahan atau lebih dimana bahan-bahan tersebut terjadi peleburan sedangkan komposit adalah kombinasi terekayasa dari dua atau lebih bahan yang mempunyai sifat-sifat seperti yang diinginkan dengan cara kombinasi sistematik pada kandungan-kandungan yang berbeda tersebut. Berikut ini adalah tujuan dari dibentuknya komposit, yaitu sebagai berikut : 1) Memperbaiki sifat mekanik dan/atau sifat spesifik tertentu 2) Mempermudah design yang sulit pada manufaktur 3) Keleluasaan dalam bentuk/design yang dapat menghemat biaya 4) Menjadikan bahan lebih ringan 2.1.1
Penyusun Komposit Penyusun komposit pada umumnya terdiri dari 2 fasa yaitu: 1) Matriks Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (Dominan). Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut: a) Mentransfer tegangan ke serat b) Membentuk ikatan koheren permukaan matrik/serat c) Melindungi serat d) Memisahkan serat e) Melepas ikatan f) Tetap stabil setelah proses manufaktur
3
Gambar 2. 1 Ilustrasi Matriks Pada Komposit Berdasarkan bentuk dari matriksnya, komposit dapat dibedakan menjadi: a) Ceramic Matrix Composite (CMC) b) Metal Matrix Composite (MMC) c) Polimer Matrix Composite (PMC)
Gambar 2. 2 Klasifikasi Komposit Berdasarkan bentuk Matriksnya 2) Reinforcement atau Filler Salah satu bagian utama komposit adala reinforcement (penguat) yang berfungsi sebagai penanggung beban utama pada komposit.
Gambar 2. 3 Ilustrasi Reinforcement ada Komposit Berdasarkan bentuk dari penguatnya, komposit dapat dibedakan menjadi:
4
Gambar 2. 4 Pembagian Komposit berdasarkan Bentuk Dari Penguatnya Ilistrasi dari komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat pada gambar 2. 5:
Gambar 2. 5 Ilustrasi komposit Berdasarkan Penguatnya 2.1.2
Properties Komposit Sifat maupun karakteristik dari komposit dapat ditentukan oleh:
1) Material yang menjadi penyusunnya. Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material penyusun menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara proposional. 2) Bentuk dan penyusunan strukural dari penyusun. Bentuk dan cara penyusun komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit. 3) Interasksi antar penyusun. Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit. 2.2
Metode Pembuatan Komposit Secara Garis besar metoda pembuatan material komposit terdiri dari atas dua cara,yaitu : 1) Proses cetakan terbuka (Open Mold Process) 2) Proses cetakan tertutup (Closed Mold Process) 2.2.1 Proses Cetakan Terbuka (Open Mold Process) 2.2.1.1 Contac Molding/Hand Lay Up Hand lay‐up adalah metode yang paling sederhana dan merupakan proses dengan metode terbuka dari proses fabrikasi komposit. Adapun proses dari pembuatan dengan metode ini adalah dengan cara menuangkan resin dengan
5
tangan kedalam serat berbentuk anyaman, rajuan atau kain, kemudian memberi takanan sekaligus meratakannya menggunakan rol atau kuas. Proses tersebut dilakukan berulangulang hingga ketebalan yang diinginkan tercapai. Pada proses ini resin langsung berkontak dengan udara dan biasanya proses pencetakan dilakukan pada temperatur kamar. Kelebihan penggunaan metoda ini: Mudah dilakukan Cocok di gunakan untuk komponen yang besar Volumenya rendah Pada metoda hand lay up ini resin yang paling banyak di gunakan adalah polyester dan epoxies. Aplikasi pembuatan komposit menggunakan metode ini biasanya digunakan pada material atau komponen yang sangat besar, seperti pembuatan kapal, bodi kendaraan, bilah turbin angin, bak mandi, perahu. 2.2.1.2 Vaccum Bag Proses vacuum bag merupakan penyempurnaan dari hand lay up, penggunaan dari proses vakum ini adalah untuk menghilangkan udara terperangkap dan kelebihan resin. Pada proses ini digunakan pompa vacuum untuk menghisap udara yang ada dalam wadah tempat diletakkannya komposit yang akan dilakukan proses pencetakan. Dengan divakumkan udara dalam wadah maka udara yang ada diluar penutup plastik akan menekan kearah dalam. Hal ini akan menyebabkan udara yang terperangkap dalam spesimen komposit akan dapat diminimalkan. Dibandingkan dengan hand lay‐up, metode vakum memberikan penguatan konsentrasi yang lebih tinggi, adhesi yang lebih baik antara lapisan, dan control yang lebih resin / rasio kaca. Aplikasi dari metode ini ialah pembuatan kapal pesiar, komponen mobil balap, perahu. 2.2.1.3 Pressure Bag Pressure bag memiliki kesamaan dengan metode vacuum bag, namun cara ini tidak memakai pompa vakum tetapi menggunakan udara atau uap bertekanan yang dimasukkan malalui suatu wadah elastis Wadah elastis ini yang akan berkontak pada komposit yang akan dilakukan proses. Biasanya tekanan basar tekanan yang di berikan pada proses ini adalah sebesar 30 sampai 50 psi. Aplikasi metode ini ialah pembuatan tangka, wadah, turbin angina, vessel.
2.2.1.4 Spray Up Spray up merupakan metode cetakan terbuka yang dapat menghasilkan bagian-bagian yang lebih kompleks ekonomis dari hand lay up. Proses spray up dilakukan dengan cara penyemprotan serat (fibre) yang telah melewati tempat
6
pemotongan (chopper). Sementara resin yang telah dicampur dengan katalis juga disemprotkan secara bersamaan Wadah tempat pencetakan spray up telah disiapkan sebelumnya. Setelah itu proses selanjutnya adalah dengan membiarkannya mengeras pada kondisi atsmosfer standar. Teknologi ini menghasilkan struktur kekuatan yang rendah yang biasanya tidak termasuk pada produk akhir. Aplikasi metode ini ialah panel-panel, bodi caravan, bak mandi, perahu. 2.2.2 Proses Cetakan Tertutup (Closed Mold Process) 2.2.2.1 Proses Cetakan Tekan (Compression Molding) Proses cetakan ini menggunakan hydraulic sebagai penekannya. Fiber yang telah dicampur dengan resin dimasukkan ke dalam rongga cetakan, kemudian dilakukan penekanan dan pemanasan. Resin termoset khas yang digunakan dalam proses cetak tekan ini adalah poliester, vinil ester, epoxies, dan fenolat. Aplikasi dari proses compression molding ini adalah alat rumah, container besar, alat listrik, untuk panel bodi kendaraan rekreasi seperti ponsel salju, kerangka sepeda dan jet ski. 2.2.2.2 Proses Injection Molding Metoda injection molding juga dikenal sebagai reaksi pencetakan cairan atau pelapisan tekanan tinggi. Fiber dan resin dimasukkan kedalam rongga cetakan bagian atas, kondisi temperatur dijaga supaya tetap dapat mencairkan resin. Resin beserta fiber akan mengalir ke bagian bawah, kemudian injeksi dilakukan oleh mandrel ke arah nozel menuju cetakan. Pada proses ini resin polimer reaktif yang di gunakan seperti poliol, isosianat, poliuretan, dan poliamida menyediakan siklus pencetakan cepat cocok untuk aplikasi otomotif dan furnitur. Aplikasi secara umum meliputi bumper otomotif, komponen fender dan panel, alat rumah, dan komponen mebel. 2.2.2.3 Continous Pultrosion Fiber jenis roving dilewatkan melalui wadah berisi resin, kemudian secara kontinu dilewatkan ke cetakan pra cetak dan diawetkan (cure), kemdian dilakukan pengerolan sesuai dengan dimensi yang diinginkan. Atau juga bisa di sebut sebagai penarikan serat dari suatu jaring atau creel melalui bak resin, kemudian dilewatkan pada cetakan yang telah dipanaskan. Fungsi dari cetakan tersebut ialah mengontrol kandungan resin, melengkapi pengisian serat, dan mengeraskan bahan menjadi bentuk akhir setelah melewati cetakan. Aplikasi penggunaan proses ini digunakan untuk pembuatan batang digunakan pada struktur atap, jembatan. Adapun contohnya adalah Round Rods, Rectangles, Squares, ‘I’ sections, ‘T’ sections, Angles, Channels, Dog Bone Profiles, Dove Tail Sticks and Spacers, Corner Profiles, Hallow Sections.
7
2.3
Polimer Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana. Polimer mempunyai berat molekul di atas 10.000. Bahan dengan berat molekul yang besar ini, mempunyai struktur dan sifat yang rumit disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang lebih besar dibandingkan senyawa yang berat atomnya rendah. Umumnya polimer dibangun oleh satuan struktur tersusun secara berulang diikat oleh gaya tarik-menarik yang disebut ikatan kovalen, dimana ikatan setiap atom dari pasangan menyumbangkan satu electron untuk membentuk sepasang elektron. Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut : 1) Mampu cetak baik. Pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ekstrusi dan seterusnya sehingga ongkos pembuatan relatif rendah dibandingkan dengan material logam dan keramik. 2) Produk ringan dan kuat. Berat jenis polimer rendah dibandingkan dengan logam dan keramik, yaitu sekitar 1,0 – 1,7 gr/cm 3 yang memungkinkan membuat barang kuat dan ringan. 3) Sebagai isolator listrik yang baik. Banyak diantara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. Polimer mungkin juga dibuat konduktor dengan jalan mencampurnya dengan serbuk logam, butiran karbon dan sebagainya. 4) Tahan terhadap air dan zat kimia. 5) Produk dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya. 6) Umumnya bahan polimer lebih murah harganya. 7) Kurang tahan terhadap panas sehingga perlu cukup diperhatikan pada penggunaannya. 8) Kekerasan permukaan yang sangat kurang kekerasan bahan polimer masih jauh dibawah bahan logam dan keramik. 9) Kurang tahan terhadap pelarut. Bahan polimer mudah larut dalam zat pelarut tertentu. 10) Mudah termuati listrik secara elektrostatis. Kecuali beberapa bahan yang khusus dibuat agar menjadi hantaran listrik, kurang higroskopik dan dapat dimuati listrik. 11) Beberapa bahan tahan abrasi atau mempunyai koefisien gesek yang kecil. 2.4
Pengujian Uji Tarik Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan. Hubungan tegangan-regangan pada tarikan memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada laju tegangan, temperatur, lembaban, dan seterusnya. Kekuatan tarik diukur dengan menarik sekeping sampel dengan dimensi yang seragam. Kemampuan maksimum bahan dalam menahan beban disebut "Ultimate Tensile Strength" disingkat dengan UTS. Untuk semua bahan, pada tahap sangat
8
awal uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke, yaitu rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan.
Gambar 2. 6 Kurva Tegangan Regangan Kurva pada Gambar 2.6 menunjukkan bahwa, bila sebuah bahan diberi beban sampai pada titik A, kemudian bebannya dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke kondisi semula (tepatnya hampir kembali ke kondisi semula) yaitu regangan nolpada titik O. Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A, hukum Hooke tidak lagi berlaku dan terdapat perubahan permanen dari bahan tersebut. Terdapat konvensi batas regangan permamen (permanent strain) sehingga disebut perubahan elastis yaitu kurang 0.03%, tetapi sebagian referensi menyebutkan 0.005% . Titik Luluh atau batas proporsional merupakan titik dimana suatu bahan apabila diberi suatu beban memasuki fase peralihan deformasi elastis ke plastis, yaitu titik sampai di mana penerapan hukum Hook masih bisa ditolerir. Dalam praktek, biasanya batas proporsional sama dengan batas elastis. Bentuk sampel uji secara umum digambarkan seperti Gambar 2.7 berikut
9
Gambar 2. 7 Bentuk Spesimen Uji tarik ASTM D638 Tegangan tarik σ, adalah gaya yang diaplikasian F, dibagi dengan luas penampang A, Yakni: F σ= A Perpanjangan tarik ε adalah perubahan panjang sampel dibagi dengan panjang awal: ∆L ε= Lo Perbandingan tegangan terhadap perpenjangan disebut modulus elasitas E. Modulus elasitas E menggambarkan ukuran ketahanan material terhadap tegangan. σ E= ε
10
BAB III METODOLOGI
11
3.1
Tahap Kegiatan Mulai
Studi literatur
Penyiapan alat dan bahan pembuatan komposit: Penyiapan bahan yang digunakan Pembuatan cetakan pelat komposit
Penyiapan Sampel A Resin 93.5% Serat 6.5%
Penyiapan Sampel B Resin 93% Serat 7%
Penyiapan sampel C Resin 89.8% Serat 10.2%
Penuangan campuran komposit ke dalam cetakan
Tidak
Sesuai Ya
Pembuatan sampel uji tarik dan Pengujian uji tarik dengan standar ASTM D638
Pengolahan data dan analisis Pembuatan laporan
Selesai
Gambar 3. 1 Tahapan Kegiatan Pembuatan dan Pengujian
12
3.2 3.2.1 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 3.2.2 1) 2) 3) 4) 5) 6)
3.3
Alat dan Bahan Alat Alat yang digunakan ialah: Kaca ukuran 40 x 40 cm sebagai cetakan pelat komposit. Kuas, sebagai perata pelat komposit. Timbangan digital, untuk mengukur berat serat. Gelas ukur untuk mengukur volume resin. Gunting untuk memotong serat dengan ukuran 30 x 30 cm. Rol untuk meratakan komposit. Wadah sebagai tempat pengadukan resin Mesin uji tarik universal Bahan Bahan yang digunakan ialah: Serat kaca atau Fiber glass sebagai bahan penguat. Resin sebagai matriks. Wax sebagai pelumas komposit agar tidak lengket pada cetakan Katalis. Acetone sebagai pembersih resin pada gelas ukur. Lilin sebagai pelapis pada cetakan agar adonan komposit tidak keluar pada cetakan.
Prosedur Pembuatan Prosedur pembuatan papan komposit ialah: 1) Siapkan bahan dan alat yang digunakan. 2) Buat cetakan pelat komposit dengan ukuran 40 x 40 cm, lalu cetakan diberikan lilin pada bagian tepi cetakan agar ketika resin masuk dan berada di dalam cetakan resin tidak merembes pada celah-celah cetakan sehingga ukuran resin tidak berkurang pada saat pengeringan, selanjutnya cetakan diberikan wax agar ketika resin kering, resin tidak lengket ke cetakan,
Gambar 3. 2 Proses Pembuatan Cetakan 3) Cetakan pelat komposit sudah selesai, langkah selanjutnya ialah, menyiapkan sampel pengujian. Sampel pengujian dibagi menjadi 3 bagian berdasarkan jumlah serat yang digunakan, jumlah serat yang digunakan
13
jumlah per lembar serat dengan ukuran 30 x 30 cm. lembaran serat yang diguanakan ialah 1 lembar serat dinamakan sebagai sampel A (93.5% resin, 6.5% serat), 2 lembar serat dinamakan sebagaia sampel B (93% resin, 7% serat), dan 3 lembar serat dinamakan sampel C (89.8% resin, 10.2% serat). Perbandingan komposisi yang digunakan ialah perbandingan volume. Setiap sampel diukur berdasarkan volume dari persentase yang telah ditentukan. Sampel serat sebelumnya ditimbang menggunakan timbangan digital, setelah diketahui berat dari serat lalu dihitung berapa volume per sampel serat. Setelah volume serat diketahui, lalu resin dapat diukur volumenya dengan cara menghitung volume cetakan dikurangi dengan volume serat, setelah volume resin didapatkan, resin diukur menggunakan gelas ukur dengan persentasi volume yang telah ditentukan. Setelah volume resin di ukur menggunakan gelas ukur, resin diletakkan di dalam wadah untuk dilakukan pengadukan dengan katalis. Ssetelah resin dimasukkan ke dalam wadah, masukkan katalis dengan kira-kira 1% dari volume resin, setelah katalis di massukkan ke dalam wadah, resin diaduk sehingga resin berubah warna. Setelah resin berubah warna masukkan resin ke dalam cetak untuk proses pengadukan.
Gambar 3. 3 Proses Pengadukan Resin dan Katalis 4) Alat, bahan, dan cetakan telah dipersiapkan, langkah selanjutnya ialah melakukan pengadukan dengan metode hand lay up. Resin sebagiannya dituangkan kedalam cetakatan lalu resin diratakan di dalam cetakan menggunakan kuas, setelah rata serat dimasukkan lalu serat diratakan dengan resin, ketikan serat diratakan dengan resin yang ada di dalam cetakan tuangkan semua resin yang tersisa didalam wadah secara perlahanlahan sambal meratakan serat dengan resi. Setelah resin semuanya tertuang ke dalam cetakan, ratakan serat dan resin sehingga tidak tampak gelembung udara.
14
Gambar 3. 4 Proses Pengadukan Adonan Komposit 5) Setelah resin telah diratakan, tutup pelat komosit ditutup degan kaca sehinga pada saat pelat kering, pelat komposit tidak melengkung. 6) Tunngu adonan mengering sehingga menjadi pelat komposit selama 1 – 2 hari. Setelah ditunggu waktu pengeringan pelat komposit dibuka.
Gambar 3. 5 Pelat Komposit Yang Sudah Kering 7) Setelah pelat komposit telah mongering, pelat komposit dipotong menjadi sampel uji tarik, sampel uji tarik sesuai dengan standar ASTM D638. Setiap sampel pelat komposit dibagi menjadi lima bagian sampel uji. Sehingga jumlah keseluruhan sampel sebanyak 15 sampel uji.
Gambar 3. 6 Proses Pembuatan Sampel Uji Tarik
15
8) Setelah pelat komposit menjadi sampel uji tarik, lalu kerjaan pengujian uji tarik, untuk mengetahui tegangan tiap sampel. 3.4
Prosedur Pengujian Pengujian yang digunakan ialah pengujian uji tarik. Adapun prosedur pengujiannya ialah: 1) Bentuk pelat komposit seperti sampel uji tarik ASTM D638 2) Ukurr panjang, tebal, dan lebar uji dan diameter specimen uji tarik 3) Perkirakan beban tertinggi yang dapat diberikan sebagai tahanan atau reaksi dari pelat komposit terhadap beban luar 4) Siapkan mesin uji tarik yang akan digunakan Catat skala beban pada mesin uji tarik 5) Catat kecepatan grafik dan kecepatan penarik 6) Jalankan mesin uji tarik dengan kecepatan penarikan konstan 7) Tunggu dan amati spesimen uji tarik sehingga spesimen putus 8) Setelah spesimen putus, ukur ketebalan pada bagian yang putus dan ukur panjang spesimen setelah putus.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
16
4.1
Hasil
Gambar 4. 1 Hasil Pembuatan Sampel A Uji Tarik Dengan Komposisi 93.5% Resin, dan 6.5% Serat Fiberglass.
Gambar 4. 2 Hasil Pembuatan Sampel B Uji Tarik Dengan Komposisi 93% Resin, dan 7% Serat Fiberglass.
17
Gambar 4. 3 Hasil Pembuatan Sampel C Uji Tarik Dengan Komposisi 89.8% Resin, dan 10.2% Serat Fiberglass. 4.2
Pembahasan Proses pembuatan komposit dengan metode hand lay up merupakan proses pembuatan komposit yang paling tua. Serat dan resin ditempatkan pada cetakkan dan udara yang terperangkap pada dihilangkan dengan dengan roller. Metode pembuatan komposit ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan pada motode ini ialah biaya produksi yang sangat murah, sendangkan kekurangannya ialah produk yang dihasilkan dengan metode ini kualitas produknya rendah. Metode ini paling banyak digunakan pada pengeraji-pengerajin, karena metode ini sangat mudah dan murah tidak memerlukan alat yang terlalu kompleks dibandingkan dengan metode yang lainnya. Proses pembuatan komposit ini metode yang digunakan ialah metode hand lay up. Proses pembuatan yang pertama dilakukan ialah proses penyiapan alat dan bahan yang akan digunakan pada saat pembuatan komposit. Setelah alat dan bahan yang digunakan dipersiapkan, cetakan komposit dibuat dengan ukuran 40 cm x 40 cm, pada bagian pingir cetakan diberikan lilin agar pada saat resin di masukkan ke dalam cetakan resin tidak merembes keluar cetakan sehingga volume resin yang telah ditentukan tidak berkurang. Selain diberi lilin, pada cetakan komposit diberi wax agar ketika adonan komposit kering dan dibongkar maka komposit tidak lengket pada cetakan. Setelah cetakan sudaah selesai pembuatannya, proses selanjutnya penyiapan bahan dasar komposit, sebelumnya bahan komposit ditentukan persentase komposisi setiap bahan dasar komposit, pada pembuatan komposit ini acuan persentase komposisi didasarkan oleh pada serat fiberglass yang digunakan, serat fiberglass yang didapat berupa lembar kain yang berukuran 1 m x 1m, sehingga serat harus dipotong dengan ukuran 35 cm x 35 cm, setelah dipotong serat ditimbang dengan mengguakan timbangan digital, setelah berat serat didapat maka volume untuk pada serat diketahui, dengan 18
membaginya dengan densitas serat. Volume serat diketahui maka volume resin diketahui dengan cara volume cetakan dikurangi dengan volume serat. Pada pembuatan komposit ini sampel pembuatan dibagi menjadi tiga bagian yaitu menggunakan satu serat, dua serat, dan tiga serat. Setelah proses pembagian komposisi dilakukan selanjutnya yang dilakukan ialah proses pengadukan resin, resin diukur volumenya sesuai yang telah ditentukan, resin di ukur digunakan menggunakan gelas ukur, lalu dituangkan ke wadah, setelah dituangkan ke wadah masukkan katalis kira-kira 1% dari resin yang ada, pada pembuatan komposit ini katalis yang digunakan ukurannya mengggunakan tutup botol dari wadah katalis, jumlah katalis yang digunakan ialah dua tutup botol. Setelah katalis dimasukkan ke dalam wadah resin, resin dan katalis diaduk hingga warna dari reins berubah. Setelah warna resin berubah, serat diletakkan pada cetakan dan resin dimasukkan ke dalam cetakan. Pada saat resin dimasukkan ke dalam cetakan resin diratakan ke seluruh serat dengan menggunakan kuas dan roller. Setelah resin rata pada serat, pastikan tidak ada gelembung udara yang ada pada adonan komposit. Setelah itu adonan komposit ditutup, lalu tunggu hingga mongering. Adonan komposit ditunggu hingga mengering selam empat hari, setelah empat hari komposit dibuka lalu proses selanjutnya ialah proses finishing. Komposit yang telah mengering dipotong dengan ukuran 30 cm x 30 cm, lalu komposit dibentuk sesuai dengan sampel uji tarik, ukuran sampel uji tarik sesuai dengan standar ASTM D638. Pada sampel uji tarik bagian reduce section di haluskan, sehinggal pada saat pengujian tarik hasil yang didapatkan pada saat pengujian maksimal. Pada saat pembuatan komposit, banya sekali prosedur kerja yang dilakukan tidak sesuai dengan prosedur kerja yang telah ditentukan, ini dapat dilihat pada adonan komposit yang tidak kering, komposit masih terdapat gelembung-gelembung udara, bentuk komposit yang melengkung. Adonan komposit yang tidak kering ini disebabkan karena katalis yang diberikan pada resin kurang atau tidak sesuai dengan takaran yang ditentukan, sehingga fungsi dari katalis tidak berfungsi secara maksimal dan sebagian komposit saja yang mongering sendangkan bagian lainnya tidak mongering. Gelembung udara pada komposit ini terjadi dikarenakan pada saat proses memasukkan resin ke dalam cetakan yang sudah ada serat, udara yang terdapat pada celah-celah serat terjebak oleh resin, udara yang terjebak pada sresin ini disebabkan oleh viskositas dari resin yang kental sehingga resin tidak secara merata menutupi serat, ada bagianbagian kecil yang tidak tertutupi oleh resin, seharusnya gelembung udara dapat diminimalisir dengan menggunakan kuas atau roller sehingga resin dapat merata pada serat, akan tetapi jumlah gelembung udara yang cukup banyak yang membuat pemerataan resin ke seluruh serat dan cetakan tidak maksimal, selain itu ukuran dari gelembung udara sangat kecil sekali sehingga gelembung-gelembung kecil ini lolos dari pengamatan sehingga terjadi gelembung udara. Gelembung udara ini akan merusak dari sifat-sifat mekanik dan fisik dari komposit tersebut. Betuk komposit yang melengkung ini terjadi akibat dari pada saat proses
19
pengeringan adonan komposit, komposit tidak ditutup, sehingga pada saat proses pengeringan adonan komposit melengkung ke atas. Kesalahan –kesalahan diatas diakibatkan dari tidak mengikuti prosedur kerja yang telah ditentukan. Gelembung udara terjadi akibat dari penggunaan fungsi dari kuas atau roller yang tidak maksimal, bentuk ukuran yang melengkung keatas akibat dari tidak menutup adonan komposit, adonan komposit yang tidak kering disebabkan oleh penggunaan katalis yang tidak sesuai dengan prosedur kerja.
20
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 1)
2)
3)
4)
5.2 1) 2) 3) 4) 5)
Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil pada pembuatan komposit ini ialah: Proses pembuatan metode hand lay up merupakan proses metode pembuatan komposit yang paling sederhana dan murah, akan tetapi kualitas produk komposit yang dihasilkan kurang. Sehingga metode ini banyak digunakan oleh masyarakat umum untuk pembuatan komposit. Kualitas produk komposit dengaan metode hand lay up tergantung dari ketelitian dan kecermatan pembuat komposit. Ketelitan dan kecermatan pembuat komposit tergantung dari prosedur kerja pembuat komposit. Jika pembuat komposit melakukan sesuai dengan prosedur kerja, maka kulitas produk komposit akan maksimal. Gelembung udara pada komposit merupakan cacat yang sering terjadi dengan mengggunakan metode hand lay up, gelembung udara ini terjadi disebabkan dari terperangkapnya udara di dalam resin, karena resin tidak tersebar merata pada serat dan cetakan sehingga terjadi gelembung udara. Gelembung udara pada metode pembuatan compost dengan cara hand lay up tidak akan bias dihingkan, akan tetapi dapat diminimalisir dengan cara memaksimalkan fungsi dari kuas ataupun roller dan juga ketelitian dan kecermatan pembuat. Saran Saran yang diberikan untuk pembuatan kedepannya ialah: Dalam pembuatan komposit diperlukan kecermatan dan ketelitian dalam proses pembuata komposit. Sebelum melakukan pembuatan komposit, tentukan prosedur kerja dan bahan-bahan yang akan digunakan secara matang. Keselamatan dan kesehatan kerja dalam pembuatan komposit dijaga. Perlu adanya pengujian sifat mekanik sehingga dapat diketahui nilai sifat mekanik komposit dengan variasi serat. Kedepannya serat tidak dibatasi dengan serat buatan, akan tetapi menggunakan serat alam atau gabungan dari serat alam dan serat buatan. Selain itu juga adanya variasi arah serat.
21
DAFTAR PUSTAKA http://faisalpupa.blogspot.com/2011/09/metodapembuatankomposit. Html, diakses pada tanggal 31 Mei 2015 http://deidarmaakatsuki.blogspot.com/2013/11/materiprosesproduksikomposit. Html, diakse pada tanggal 31 Mei 2015 https://kerajinan2fiber.wordpress.com/, diakses pada tanggal 31 Mei 2015 ASTM Designation D 638-02a, Standard test Method for Tensile Properties of Plastic, USA:Author Callister., 2007. Material Science And Engineering : An Introduction. New York: John Wiley & Sons, Inc.
22
