Perlakuan Serat Komposit

LAPORAN PRESENTASI
KOMPOSIT
“PERLAKUAN SERAT”



DOSEN : DR.-ING H. HAIRUL ABRAL














OLEH :
M. FADLI WAHYUDI 06171076
FAUZI FAZZIRINSHAH S 07171006
RIKI JOSE SATRIA 07171008





JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG, 2011

DAFTAR ISI


1.1 Tujuan dan manfaat perlakuan serat................................................. .. 1
1.2 Teori Tentang Komposit..................................................................... 1
1.3 Perlakuan Serat Sintetis....................................................................... 2
1.4 Perlakuan Serat Alam ....................................................................... 4

























PERLAKUAN SERAT


1.1 Tujuan dan manfaat perlakuan serat
Tujuan perlakuan serat :
Meningkatkan ikatan antara fiber dan matriks sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik komposit seperti kekuatan tarik, kekuatan bending, dan modulus elastik
Manfaat :
Mendapatkan komposit yang memiliki sifat mekanik yang lebih baik

1.2 Teori Tentang Komposit
Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana merupakan susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang bekerja bersama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap sifat-sifat unsur bahan penyusunnya. Dalam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik – matrix) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fibre, fiber).
Secara umum, sifat-sifat komposit ditentukan oleh:
1. Sifat-sifat serat
2. Sifat-sifat resin
3. Rasio serat terhadap resin dalam komposit (Fraksi Volume Serat – Fibre Volume Fraction)
4. Geometri dan orientasi serat pada komposit
Serat kaca (glass fibre) adalah material yang umum digunakan sebagai serat. Namun, teknologi komposit saat ini telah banyak menggunakan karbon murni sebagai serat. Serat karbon memiliki kekuatan yang jauh lebih baik dibanding serat kaca tetapi biaya produksinya juga lebih mahal. Komposit dari serat karbon memiliki sifat ringan dan juga kuat. Komposit jenis ini banyak digunakan untuk struktur pesawat terbang, alat-alat olahraga, dan terus meningkat digunakan sebagai pengganti tulang yang rusak.
Selain serat kaca, polimer yang biasanya menjadi matriks juga dapat dipakai sebagai serat atau penguat. Contohnya, kevlar merupakan serat polimer yang sangat kuat dan dapat meningkatkan toughness dari material komposit. Kevlar dapat digunakan sebagai serat dari produk komposit untuk struktur ringan yang handal, misalnya bagian kritis dari struktur pesawat terbang. Sebenarnya, material komposit bukanlah pengguaan asli dari kevlar. Kevlar dikembangkan untuk pengganti baja pada ban radial dan untuk membuat rompi atau helm antipeluru.
1.3 Perlakuan Serat Sintetis
1. Glass fiber
Tujuan :
 meningkatkan kekuatan ikatan fiber dan matriks melalui ikatan fisik dankimia
 melindungi permukaan serat dari kelembaban dan fluida reaktif.
Perlakuan permukaan serat dengan menggunakan silane dalam larutan, dimana silane dilarutkan ke dalam air, dan terjadi hidrolisis :
R’-Si(OR)3 + 3H2O R’-Si(OH)3 + 3HOR
Silane Air

Sebelum dimasukkan ke dalam larutan silane, permukaan serat harusdibersihkan dan dipanaskan sampai temperatur 340oC selama 15-20 jam.
Berikut contoh bentuk serat kaca :

Gambar 1. Serat kaca
2. Carbon fiber
Meningkatkan ikatan dengan matriks serta meningkatkan surface area dengan menciptakan micropores (lubang2 kecil) sehingga jumlah contact point dari ikatan fiber-matriks lebih banyak.
Contoh aplikasi pada gambar:



Gambar 2. Aplikasi serat karbon
Perlakuan serat karbon terdiri atas 2 tipe :
 Oksidatif, menghasilkan kelompok fungsional asam seperti carboxylic, phenolic dan hydroxylic pada permukaan serat karbon. Dengan menggunakan oksigen atau yang mengandung gas dengan melalui fase oksidasi yang dipanaskan sampai temperatur 250oC
 Non oksidatif, serat dilapisi dengan polimer organik yang memiliki kemampuan bereaksi dengan matriks resin. Contoh polimer coating adalah stryrene-maleic anhydride copolymer dan polyamides, dll.
3. Kevlar fiber
Tujuan : meningkatkan ikatan fiber-matriks
Terdapat 2 metode untuk meningkatkan ikatan Kevlar 49 dengan resin epoxy :
 Filament surface oxidation atau plasma etching, dengan mengurangi kekuatan tarik serat tetapi cendrung meningkatkan kekuatan aksial komposit yang tergantung pada kekuatan interfacial fiber-matriks
 Formation of reactive groups seperti amina (-NH2) pada permukaan serat dimana membentuk ikatan kovalen dengan epoxide group pada bidang permukaan
1.3 Perlakuan Serat Alam
Tujuan dari perlakuan serat alam adalah untuk meningkatkan ikatan antara serat dengan matriks dengan cara menghilangkan lapisan pada serat alam yaitu berupa selulosa, hemiselulosa dan lignin.
1. Serat kelapa sawit
Berikut adalah metodologi pelaksanaan perlakuan alkali terhadap serat komposit.

Pada grafik di bawah ini menunjukkan pengaruh dari perlakuan alkali terhadap kekuatan tarik, regangan serta modulus elastis komposit. Hasilnya menunjukkan bahwa komposit serat sawit yang direndam dengan NaOH selama 2 jam memiliki kekuatan tarik paling tinggi dibandingkan perendaman NaOH 0, 4, 6 dan 8 jam.




2. Serat Rami
a. Perlakuan perendaman serat
 Serat rami yang masih mengandung lignin dan kotoran tersebut dibersihkan dengan menggunakan air. Serat yang sudah bersih direndam di dalam larutan alkali (5% NaOH) dengan variasi waktu perendaman 0, 2, 4, dan 6 jam.
 Selanjutnya serat dinetralkan dari efek NaOH dengan perendaman menggunakan air bersih. Setelah PH rendaman netral (PH = 7), serat ditiriskan hingga kering tanpa sinar matahari.
 Bahan matrik yang digunakan adalah unsaturated poliester (UPRs) 157 BQTN. Hardener yang dipakai adalah MEKPO (metil etil keton peroksida) dengan kadar 1% (v/v). Komposit dibuat dengan metode cetak tekan untuk fraksi volume serat (Vf) sekitar 35%.
Berikut hasil pengujian sifat mekanik komposit rami yang diberi perlakuan bahwa kompsit serat rami yang direndam selama 2 jam memiliki kekuatan dan regangan paling tinggi dibandingkan perendamaan 0, 4, 6 jam.


b. Pengaruh variasi volume serat
Jumlah masing-masing sampel uji sebanyak 6 buah dengan fraksi volume serat, Vf: (10%, 20%, 30%, 40%, 50%). Serat rami yang digunakan berupa serat kontinyu.
Hasil Pengujian menunjukkan bahwa semakin banyak volume serat maka kekuatan tarik dan modulus elastis komposit semakin tinggi. Perbandingan antara komposit yang ditarik secara longitudinal dan transversal memperlihatkan bahwa komposit yang ditarik secara longitudinal memiliki kekuatan tarik dan modulus elastic yang lebih tinggi dibandingkan secara transversal. Hal ini dapat dilihat pada grafik di bawah ini :


3. Serat Pandan dan Batang Pisang
Serat batang pisang dan pandan dicelupkan pada larutan Polipropilena dengan konsentrasi 10, 20, 30 % (%berat) selama 30 menit. Lalu dibiarkan kering dalam udara terbuka. Setelah kering dimasukkan ke dalam hot press pada temperature 170 oC.
Hasil pengujian kekuatan tarik menunjukkan bahwa kekuatan tarik komposit serat pandan lebih tinggi dibanding komposit serat batang pisang.














DAFTAR PUSTAKA
Diharjo, Kuncoro. 2006. Pengaruh Perlakuan Alkali Terhadap Sifat Tarik Bahan Komposit. Universitas Kristen Petra : Jakarta
Wahono, Bambang. 2008. Pengaruh Perlakuan Alkali Terhadap Karakteristik Komposit Serat Buah Kelapa Sawit-Poliester. LIPI : Jakarta
http://www.google.com/komposit/perlakuan serat