Pengaruh waktu perendaman pada sifat mekanik komposit unsaturated polyester yang diperkuat serat cantula

Pengaruh waktu perendaman pada sifat mekanik komposit unsaturated polyester yang diperkuat serat cantula. Tujuan penelitian ini adalah mengamati pengaruh waktu perendaman pada sifat mekanik komposit unsaturated polyester yang diperkuat serat cantula. Sifat mekanik yang dipelajari difokuskan pada modulus tarik dan kekuatan tarik komposit lamina dengan serat serba-searah dibawah pembebanan longitudinal dan variasi waktu perendaman. Pengaruh waktu perendaman terhadap permukaan patah tarik juga dievaluasi. Sifat mekanik diamati dengan servo pulser dan permukaan patah tarik dianalisa dengan stereo zoom microscope. Kekuatan tarik dan modulus tarik diukur sebagai fungsi waktu perendaman didalam air yang sudah dimurnikan(destilasi). Hasil eksperimen memperlihatkan bahwa kadar air bertambah dengan bertambahnya waktu perendaman dan hal ini mengakibatkan sifat mekanik komposit berkurang. Setelah perendaman selama 500 jam kekuatan tarik dan modulus tarik komposit berturut-turut berkurang 21 % dan 32.8%.

Kata Kunci : Komposit unsaturated polyester, serat cantula, waktu perendaman, sifat mekanik

Pendahuluan

Serat alam sebagai bahan penguat komposit polimer mulai banyak digunakan sebagai pengganti serat buatan dalam kehidupan sehari-hari, mengingat serat alam ini mempunyai beberapa keuntungan dibanding serat buatan. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk menyelidiki kemampuan komposit polimer dengan penguatan serat alam, (Sanadi dkk, 1986) melakukan penelitian mengenai sifat tarik dan impak pada komposit polyester yang diperkuat serat sunhemp, hasil penelitian ini memperlihatkan
sunhemp berpotensi sebagai penguat plastik agar dihasilkan material murah dengan ketangguhan tinggi. Menurut (Roe dkk, 1985) serat jute sebagai serat penguat mempunyai kelebihan dibanding serat gelas dilihat dari segi berat dan harga.

Sifat komposit dapat diwakili oleh rata-rata sifat komponen penyusunnya. Untuk komposit lamina dengan serat serba searah dibawah pembebanan longitudinal gambar 1, besarnya modulus longitudinal komposit dapat ditulis,

E_L= E_f, V_f + E_m, V_m                      (1)

Dimana,

 E_f, E_m=Modulus elastis serat, matrik

 v_f, v_m= Fraksi volume serat, matrik

Beberapa kondisi lingkungan seperti kadar air akan menyebabkan ketidaksetabilan dimensi dan pengurangan sifat mekanik. Menurut (George dkk, 1997) sifat mekanik komposit Polyethylene densitas rendah yang diperkuat dengan serat daun nanas akan berkurang sesudah kontak dengan air, karena penambahan kadar air akan menurunkan ikatan antarmuka serat/matrik dalam komposit. Penambahan waktu perendaman akan menyebabkan pengurangan kekuatan tarik komposit polypropylene diperkuat serat jute, karena penambahan kadar air akan mengakibatkan pembengkakan serat yang menyebabkan matrik retak (Joseph dkk, 1995). Kekuatan dan kekakuan komposit akibat adanya perubahan kadar air dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut,

E_L= E_f, V_f + F_m E_mo V_m                              (9)

Dimana,           E_mo = modulus matrik pada kondisi kering.

F_m = P/P_o = perbandingan sifat mekanik matrik.

P = kekuatan/kekakuan matrik sesudah perendaman.

Po = kekuatan/kekakuan matrik sebelum perendaman

II. CARA PENELITIAN.

A. Bahan penelitian

Resin Unsaturated polyester Yukalac ^157 BTQN-EX yang digunakan dalam penelitian diperoleh dari PT. Justus Supply Corporation Semarang. Sedangkan serat cantula diperoleh dari Koperasi Rami Lestari Sidomulyo Pengasih Kulonprogo. Untuk proses perendaman digunakan air yang sudah dimurnikan (aquades).

B. Alur Penelitian.

Penelitian diawali dengan proses pengidentifikasian nama ilmiah serat cantula di laboratorium Dendrologi Fakultas Kehutanan UGM yang dilanjutkan dengan proses perlakuan awal serat Cantula sebelum pengujian dilakukan untuk menghilangkan pengaruh pengerjaan/perlakuan sebelumnya. Proses perlakuan awal serat cantula dilakukan dengan memanaskan dalam dapur pemanas pada temperatur 110⁰C selama 45 menit.

Pembuatan spesimen komposit dilakukan secara manual, serat yang sudah mendapat perlakuan awal dipotong sesuai dengan cetakan dan fraksi volume yang diinginkan (v_f = 0.35), kemudian ditaruh pada dasar cetakan. Campuran resin dan katalis dituang diatas serat sampai semua serat terendam. Kaca penutup dipasang diatas spesimen dan tekanan rendah diterapkan, serta serat ditarik. Spesimen dibekukan pada temperatur ruang selama 24 jam, dan dibekukan lanjut (post cure) pada temperatur 60^oC selama 4 jam.

Gambar.3 Alur penelitian

Spesimen uji rendam komposit dibuat berbentuk balok ukuran 15 mm x 25 mm x 2 mm. Pada spesimen uji perendaman komposit kedua ujung spesimen ditutup dengan lem silikon (lihat gambar 4). Pertambahan kadar air ditentukan dengan menimbang berat spesimen sebelum dan sesudah proses perendaman.

Gambar 4. Spesimen uji perendaman komposit

Pengujian tarik komposit dilakukan pada mesin servo pulser model EHF ED 20. Bentuk, dimensi serta standar pengujian tarik spesimen komposit mengacu pada ASTM D3039. Perilaku perpatahan komposit Unsaturated polyester yang diperkuat dengan serat Cantula sebelum dan sesudah proses perendaman dianalisa melalui permukaan patah tarik dengan Stereo Zoom Microscope. Proses terakhir yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pengolahan data, dimana seluruh data yang diperoleh selama pengujian dicatat dan diolah yang kemudian hasilnya ditampilkan dalam bentuk tabel dan gambar berupa grafik. Kesimpulan penelitian dibuat berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan