4 komposit

17
IV. KOMPOSIT PENDAHULUAN Komposit adalah material yang terdiri dari dua atau lebih komponen penyusun yang berbeda (multi phase material) yang digabung menjadi satu kesatuan. Termasuk di dalamnya adalah bahan yang diberi lapisan, bahan yang diperkuat, beton bertulang, dan sebagainya. Pada umumnya komposit terdiri dari dua komponen yaitu komponen matriks yang menerus , dan komponen penguat yang biasanya berbentuk batangan , serat ataupun lembaran. Beton bertulang merupakan komposit yang terdiri dari besi beton dalam matriks beton. Selain itu badan perahu layar dibuat dari plastik diperkuat dengan serat, yaitu serat gelas dan plastik jenis poliester. Tetapi baja yang merupakan campuran ferit dan karbida tidak dapat dianggap sebagai komposit karena kedua komponen itu tidak terbentuk secara terpisah melainkan merupakan produk suatu proses tertentu. Sama halnya dengan aspal beton yang dianggap berasal dari satu tempat, yaitu kilang panas. A. Konsep Dasar Komposit to copose = menyusun, menggabung composite (adj) = bersifat susunan/gabungan Bahan komposit = bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Gabungan makro bisa dibedakan/di lihat lebih secara fisis, mekanis, chemis bisa dipisahkan lagi secara fisis, mekanis Gabungan mikro tidak dapat dibedakan/dilihat lebih secara khemis pemisahan sulit dilaksanakan secara mekanis Contoh : logam paduan

Upload: irfan-mahyunis

Post on 06-Aug-2015

39 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: 4  KOMPOSIT

IV. KOMPOSIT

PENDAHULUAN

Komposit adalah material yang terdiri dari dua atau lebih komponen penyusun

yang berbeda (multi phase material) yang digabung menjadi satu kesatuan. Termasuk di

dalamnya adalah bahan yang diberi lapisan, bahan yang diperkuat, beton bertulang, dan

sebagainya. Pada umumnya komposit terdiri dari dua komponen yaitu komponen matriks

yang menerus , dan komponen penguat yang biasanya berbentuk batangan , serat ataupun

lembaran.

Beton bertulang merupakan komposit yang terdiri dari besi beton dalam matriks

beton. Selain itu badan perahu layar dibuat dari plastik diperkuat dengan serat, yaitu

serat gelas dan plastik jenis poliester. Tetapi baja yang merupakan campuran ferit dan

karbida tidak dapat dianggap sebagai komposit karena kedua komponen itu tidak

terbentuk secara terpisah melainkan merupakan produk suatu proses tertentu. Sama

halnya dengan aspal beton yang dianggap berasal dari satu tempat, yaitu kilang panas.

A. Konsep Dasar Komposit

to copose = menyusun, menggabung composite (adj) = bersifat susunan/gabungan Bahan komposit = bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Gabungan makro • bisa dibedakan/di lihat • lebih secara fisis, mekanis, chemis • bisa dipisahkan lagi secara fisis, mekanis Gabungan mikro • tidak dapat dibedakan/dilihat • lebih secara khemis • pemisahan sulit dilaksanakan secara mekanis Contoh: logam paduan

Page 2: 4  KOMPOSIT

49

Bila komposit dibuat dengan maksud untuk mendapatkan peningkatan kekuatan

dari gabungan masing-masing komponen penyusunnya, dan peningkatan kekuatan yang

menjadi tujuan utama , ada dua hal yang harus diperhatikan untuk mendapatkan produk

yang efektif yaitu :

1. Komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih besar dari pada

modulus elastisitas komponen matriksnya .

2. Alat sambung yang digunakan harus mampu menahan gaya geser antara kedua

permukaan komponen .

Di dalam menggabungkan masing-masing komponen penyusun, yang terdiri dari

dua atau lebih bahan dalam suatu bahan komposit akan didapat sifat-sifat dari bahan baru

yang lebih baik dari yang dimiliki bahan penyusunnya. Sifat-sifat yang dapat diperbaiki

antara lain:

• Kekuatan

• Kekakuan

• Ketahanan korosi

• Ketahanan aus

• Keindahan

• Berat

• Sifat lelah (umur lelah)

• Sifat-sifat pada temperatur tinggi/rendah

• Isolasi panas

• Konduktifitas panas/listrik

• Isolasi akustik

Perlu diketahui pula bahwa dalam setiap pembuatan bahan komposit tidak semua sifat

dapat diperbaiki secara bersamaan.

Page 3: 4  KOMPOSIT

50

B. Prinsip-prinsip Campuran

Prinsip-prinsip campuran sederhana berlaku untuk sifat skalar seperti berat jenis

atau kapasitas panas. Berat jenis campuran, ρm adalah

ρm = f1ρ1 + f2ρ2 + …………

atau

ρm =Σ fiρi,

dengan f adalah fraksi volume tiap unsur, sama halnya dengan kapasitas panas, c,

Cm = Σ fi cI

Dalam rumus ini, f adalah fraksi volume, dan kapasitas panas dinyatakan dalam

J/°C per satuan volume. Bila kapasitas panas dinyatakan dalam J/°C per satuan massa,

maka f adalah fraksi massa.

Konduktivitas memiliki gradien dalam arah tertentu. Oleh karena itu, geometri

campuran pelu diperhitungkan. Dua kondisi ekstrem digambarkan dalam Gambar 4-1.

Lihatlah koefisien konduktivitas termal k. Pada Gambar 4-1(a), konduksi sejajar dengan

struktur; maka berlaku persamaan :

k|| =f1k1 + f2k2 + ………

(4-1a)

(4-1b)

(4-2)

(4-3)

Page 4: 4  KOMPOSIT

51

Gambar 4-1 Konduktivitas versus distribusi fasa (keadaan idial). (a) konduktivitas paralel (pers. 4-3). (b) Konduktivitas seri (pers. 4-4). (c) Konduktivitas

melalui bahan dengan fasa terdispersi (pers. 4-8) dan (4-9), kedua fasa memiliki konduktifitas yang berlainan.

Pada Gambar 4-1 (b) struktur mempunyai arah seri dengan arah konduksi, jadi aliran

panas tegak lurus pada lapisan. Maka berlaku kaidah campuran terbalik sebagai berikut:

1/k1 = f1/k1 + f2/k2 + …

f adalah fraksi volume.

Untuk konduktivitas listrik, σ, persamaan untuk susunan seri adalah

1/σ1 = f1/σ1 + f2/σ2 + … (4-5a)

atau untuk resistivitas ρ, persamaan menjadi

ρ1 = f1ρ1 + f2ρ2 + … (4-5b)

Hubungan ini berkaitan pula dengan persamaan hubungan seri resistasi R.

Struktur mikro yang sering dijumpai adalah dispersi dua atau lebih fasa (Gambar

4-1b dan Gambar 4-1c). Selain itu, struktur lamel seperti perlit memiliki orientasi koloni

perlit yang acak. Sebagai pendekatan pertama, konduktivitas struktur mikro ini dianggap

(4-4)

(a) (b) ©

Alir

an p

anas

Page 5: 4  KOMPOSIT

52

bervariasi secara linear dengan fraksi volume. Bila salah satu diantara kedua fasa tadi

kontyinu, c, dan yang satu terdispersi, d, perlu dilakukan modifikasi.

Bila kc << kd,

km ≈ kc (1 + 2 fd) / (1 – fd) (4-6)

Bila kc >>kd,

km ≈ kc (1 - 2 fd) / (1 + fd) (4-7)

Pada persamaan ini, fc dan fd adalah fraksi volume fasa kontinu dan terdispersi.

Peran dominan dari fasa kontinu cukup jelas, meskipun dapat dianggap kecil.

Konduktivitasnya tinggi dan merupakan sarana untuk transpor panas (atau listrik). Bila

fasa kontinu bersifat isolasi, traspor terbatas, meski jumlah fasa terdispersi yang bersifat

penghantar cukup banyak.

Kaidah campuran yang disederhanakan ini tidak dapat diterapkan begitu saja

terhadap semua sifat dan jenis komposit. Sebagai contoh, lebih mudah menguji campuran

resin fenol-formaldehida dan serbuk kayu (tahi gergaji yang halus ) dari pada

merumuskan kaidah campuran untuk kekuatan tekannya (Gambar 4-1)

Contoh soal 4-1

Serbuk SiO2 (serbuk kuarsa halus) sebanyak 50% (berat) ditambahkan pada resin

fenol-formaldehida sebagai pengisi. (a) Tentukan berat jenis campuran. (b) Hitung pula

konduktivitas termalnya.

Prosedur, Tentukan besar fraksi volume kedua unsur tadi. Dari tabel C dapat diketahui

berat jenis dan konduktivitas termalnya.

ρSiO2 = 2.65 g/cm3; ρPF = 1.3 g/cm3.

kSiO2 = 0.012 W/mm.K; kPF = 0.00016 W/mm.K.

Gunakan 100 g (= 50 g SiO2 + 50 g PF) sebagai dasar perhitungan,

Page 6: 4  KOMPOSIT

53

a) 50 g SiO2 = 18.8 cm3 SiO2 ; f SiO2= 0.33

50 g PF = 38.4 cm3/57.2 cm3 PF ; f PF = 0.67/1.0

ρSiO2 = 100 g/57.2 cm3

= 1.75 g/ cm3

atau pers 4-1:

ρm = (0.33)(2.65) + (0.67)(1.3)

= 1.75 g/ cm3

b) Karena kPF << kSiO2,

km ≈ kc (1 + 2 fd) / (1 – fd)

km ≈ 0.00016 [ (1 + 2 (0.33)) / (1 – 0.33)]

= 0.0004 W/mm

C. Serat Penguat Komposit

Bahan penguat jenis bahan komposit yang paling sering dipakai adalah serat

gelas. Sebagai bahan baku serat, umumnya dipakai gelas non-alkali (gelas jenis E). Serat

gelas ini memiliki kekuatan tarik yang tinggi, kira-kira seribu kali lebih kuat dari kawat

baja (90 kgf/mm2). Selanjutnya massa jenisnya kira-kira 2,5 adalah rendah dibandingkan

dengan baja (7,9) sedangkan modulus elastiknya agak rendah.

0C

Page 7: 4  KOMPOSIT

54

Serat karbon dibuat dari serat akrilik disinter dan digrafitkan. Serat ini

kekuatannya lebih rendah dari pada serat gelas tetapi hal ini dapat diabaikan, sedangkan

modulus elastiknya baik sekali. Massa jenisnya kira-kira 1,8 – 1.9 lebih rendah dari

gelas, jadi lebih ringan. Karena memiliki sifat yang lebih baik dalam kekuatan per massa

jenis dan modulus elastiknya, dibandingkan dengan bahan lainnya, maka produksinya

meningkat pesat yang dipergunakan sebagai bahan bagi pesawat terbang, mobil, tongkat

golf, tangkai pancing, dan banyak lagi penggunaan lainnya dari barang industri sampai

barang-barang untuk kesenangan dimana diperlukan sifat ringan tetapi kuat dan elastis.

Bahan kevlar (poliparafenilen-tereftalamid) salah satu dari amid aromatik

dikembangkan secara besar-besaran sebgai penguat untuk bahan komposit yang memiliki

sifat ringan (massa jenis 1,4) dan kekuatan tariknya tinggi. Disamping itu dipakai juga

whisker, silikon karbida (Si C), boron. Tetapi apabila diurutkan dari mulai yang paling

banyak dipakai adalah pertama serat gelas, kemudian serat karbon dan kevlar, baru serat

organik.

Bahan Resin Termoset yang cocok menurut sifat-sifatnya dapat memperkuat

matriks dari komposit. Persyaratan dibawah ini perlu dipenuhi untuk pencetakan

komposit, yaitu:

1) Resin yang dipakai perlu memiliki viskositas rendah, dapat sesuai dengan bahan

penguat dan permeabel.

2) Dapat diukur pada temperatur kamar dalam waktu yang optimal.

3) Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan.

4) Mempunyai kelengketan yang baik dengan bahan penguat.

5) Mempunyai sifat baik dari bahan yang diawetkan.

Beberapa sifat serat yang sangat baik untuk ditambahkan pada jenis bahan resin

termoset sebagaimana tertera pada tabel 4-1 dibawah ini:

Page 8: 4  KOMPOSIT

55

Tabel 4-1 Beberapa serat dengan matrik bahan termoset

Serat

Kekuatan tarik

(GN/mm2)

Perpanjang-

an patah

(%)

Masa jenis

(g/cm3)

Modulus

Young

(GN/m2)

Modulus

Jenis

(MJ/kg)

Karbon

Karbon

Gelas

Baja

Kevlar

Nilon 66

Poliester

2,0

1,8

3,2

3,5

3,2

0,9

1,1

0,6

0,5

2,3

2,0

6,5

14,0

9,0

1,66

1,99

2,54

7,80

1,44

1,14

1,38

350

400

75

200

57

7

15

210

200

30

26

40

6

11

Resin Termoplastik, setelah resin termoset berbagai resin dipergunakan tetapi

peningkatan kekuatan tidak dapat diharapkan. Hal-hal yang perlu diperbaiki adalah:

1) Supaya memiliki penyusutan cetakan lebih kecil dan ketelitian yang lebih baik.

2) Agar temperatur deformasi termal dengan bahan berkristal dapat dinaikkan.

3) Agar kekuatan tarik dan kekuatan lentur dapat diperbaiki.

Salah satu hubungan yang paling sederhana antara penguat dan panjang serat

adalah:

dengan:

δc : Kekuatan tarik barang yang dicetak

Vf : Kadar serat dalam volum

VR : Kadar resin dalam volum

δδδ RRffc VV LL c +

−= 1

τδ2 y

f

f

c

DL =

(4-8)

(4-9)

Page 9: 4  KOMPOSIT

56

L : Panjang serat

δR : Kekuatan tarik resin

Df : Diameter serat

δf : Kekuatan tarik serat

Lc : Panjang kritis dari serat

τγ : Kekuatan mulur geser pada antar muka serat dengan resin

Pada tabel 4-2 beberapa daftar keadaan komposisis gelas yang dipakai untuk serat

penguatan. Masing-masing adalah hasil subtansial perkembangan yang mempunyai

peranan penting dalam penggunaan yang spesifik. Sebagai contoh, biasanya komposisi

serat kaca yang dipakai adalah E – Glass, dalam pembentukannya berasal dari daya

konduksi listrik yang rendah.

Tabel 4-2 Komposisi dari beberapa bahan gelas memperkuat serat

Komposisi (berat %)

Model Sifat SiO2 (Al2O3 + Fe2 O3 ) CaO MgO Na2O K2O B2O3 TiO2 ZrO3

Gelas-A soda biasa-kapur silika 72 <1 10 14 Gelas-AR Alkali resistansi (untuk 61 <1 5 <1 14 3 7 10 Memperkuat beton) Kaca-C Resistansi korosi secara 65 4 13 3 8 2 5 Kimia Kaca-E Komposisi elektris 54 15 17 5 <1 <1 8 Kaca-S Kekuatan tinggi dan 65 25 10 modulus

Sumber : Data dari J. G. Mohr dan W. P. Rowe, Fiber Glass, Van Nonstran Reinhold Company, Inc., New York, 1978 Kepopuleran ini dalam struktur komposit adalah berhubungan dengan daya tahan kimia

dari komposisi borosilicate. Tabel 4-3 adalah daftar beberapa keadaan normal dari

material matrik polimer . Tiga bentuk serat yang biasa, digambar di dalam Gambar 4-2.

Bagian (a) dan (b) memperlihatkan pemakaian yang terus menerus (bersambung) dan

serat yang di cacah berturut-turut. Bagian (c) memperlihatkan sebuah konfigurasi yang

disusun seperti anyaman yang mana pelapisan dengan matrik polimernya untuk terbentuk

yang berlapis-lapis.

Page 10: 4  KOMPOSIT

57

( a ) ( b ) ( c )

Gambar 4-2 Tiga konfigurasi serat yang biasa untuk memperkuat komposit

(a) serat yang bersambung, (b) serat dengan ciri yang khusus, (c) struktur anyaman, yang di pakai untuk membuat struktur yang belapis-lapis.

Tabel 4-3 Beberapa bahan matrik polimer biasa untuk serat kaca Polimer sifat dan penggunaannya

Thermosetting Epoxies Berkekuatan tinggi Polister Untuk struktur yang umum Phenolics Aplikasi pada temperatur tinggi Silikon Aplikasipada kelistrikan Thermoplastik Nylon 66 Polykarbonat kurang lazim, kususnya kekenyalan yang baik Polystyrene

Tabel 4-4 adalah daftar bermacam-macam material yang memperkuat. Hal ini

memasukkan beberapa dari sebagian besar material yang memperkuat oleh manusia

untuk beberapa dari sebagian besar aplikasi. Carbon dan kevlar adalah serat yang

memperkuat melambangkan kemajuan-kemajuan yang lebih baik dari bahan tambah

tradisional. Besarnya kemajuan ini penting untuk diketahui terutama dalam pembuatan

bahan polimer termoplastik tiap tahun. Serupa itu pollyetheretherketone (PEEK) dan

polyphenylene sulfide (PPS). Material ini mempunyai sebuah keuntungan untuk

Page 11: 4  KOMPOSIT

58

meningkatkan kekerasan dan dapat didaur ulang. Logam – komposisi matrik penting

didalam perkembangannya untuk dipakai di dalam temperatur tinggi, konduktifitas dan

kondisi beban yang melebihi dari kemampuan polimer sistem matrik. Secara relatif

diterima tetapi penyusun di dalam sebuah komposit dasar adalah bagian dari keramik

matrik komposit. Pokok penggerak tenaga, untuk itu mereka memebangun daya tahan

yang tinggi dan unggul. Komposit ini berdiri sendiri sebagai keramik tradisional,

mewakili janji terbesar untuk mendapatkan syarat kekerasan untuk struktur penggunaan

yang demikian tinggi desain efisiensinya.

Tabel 4-4 Berbagai Serat-memperkuat sistem komposit

Kelas serat / matrik

Polimer-matriks

Para-aramid (kevlar)/epoxy Para-aramid (kevlar)/epoxy C(graphit)/polyster C(graphit)/polyetheretherketone (PEEK) C(graphit)/polyphenylene sulfide (PPS)

Matriks-Logam

B /Al Al 2O3/Al Al 2O3/Mg SiC/Al SiC/Ti (campuran)

Matriks-keramik

Nb/MoSi2 C/C C/SiC SiC/Al2O3 SiC/SiC SiC/Si3N4 SiC/Li-Al-Silikat (keramik-kaca)

Sumber : Data dari K.K. Chawla, New Mexico Institut of Mining and Teknology, A. K. Dhirgra, the Du Pont Company,and A. J. Klein, ASM International.

Page 12: 4  KOMPOSIT

59

Contoh soal :

Suatu campuran serat kaca dengan komposisi berisi 70% volume E-glass serat dalam

matrik epoxy.

(a). Hitunglah persen berat dari serat di dalam komposit

(b). Tentukan berat jenis komposit jika berat jenis E-glass adalah 2.54 Mg/mm3

(= g/cmc3) dan untuk epoxy adalah 1,1 Mg/m3

Jawab :

(a). Untuk 1 m3 komposit, kita memerlukan 0.70 m3 E-glass dan (1.00 – 0.70) m3 =

0.30 m3 dari epoxy

massa dari tiap komponen adalah :

mE-glass = ( 2,54 Mg / m3m3 ) x 0,70 m3 = 1,77 Mg

mepoxy = ( 1,1 Mg / m3 ) x 0.30 m3 = 0,33 Mg

diberikan :

%berat kaca = )33,077,1(

77,1

+ x 100 = 84.3 Mg

(b). berat jenis yang diberikan :

ρm = v

m =

3m

Mg)33.077,1( + = 2.10 Mg/m3

D. Kayu –Memperkuat Komposit

Komposit-komposit jenis ini dapat dilihat pada tabel 4-4 yang menggambarkan

suatu dari sebagian besar yang di susun dari material teknik. Biasanya kayu merupakan

sebuah komposit , yang mana struktur materialnya sangat baik. dalam kenyataannya

banyak kayu yang dipakai setiap tahunnya di Amerika serikat, dapat kita lihat dalam tabel

4-5, pada tabel dibuat dalam dua kategori yaitu kayu lunak dan kayu keras. Ini adalah

Page 13: 4  KOMPOSIT

60

relatif dalam hal pembatasannya, walaupun kayu lunak biasanya memiliki kekuatan yang

kurang baik.

Tabel 4-5 Beberapa jenis kayu di Amerika Serikat

Kayu lunak Kayu keras

Cedar Douglas fir Hemlock Pine Redwood Spruce

Ash Birch Hickory Maple Oak

Ciri-ciri dominan dari mikrostruktur adalah jumlah yang besar dari sel tabung

yang berarah vertikal. Dan yang selnya membujur akan bergabung dengan sumbu vertikal

pada pohon tersebut. Disana beberapa sel radial tegak membujur satu-satu. Sel yang

radial menyediakan makanan untuk pohon melalui dinding sel yang tersusun dari jenis

kayu selulosa.

Sel yang berbentuk pipa mendistribusikan penguatan batang yang dijalankan

dengan serat kaca dalam campuran “serat kaca”. Kekuatan sel tersebut dalam arah

membujur adalah fungsi dari penjajaran serat. Dalam susunan tersebut semua sel saling

berikatan bersama oleh sebuah matrik dari lignin dan hemiselulosa. Lignin adalah sebuah

jaringan polimer phenol-propane, dan hemiselulosa adalah sebuah polimer selulosa yang

secara relatif mempunyai kadar rendah dari polimerisasi .

E. Agregat Komposit

Serat kaca adalah tepat dan lazim sebagai contoh dari serat yang memperkuat

suatu komposit. Biasanya, beton adalah sebuah contoh yang unggul dari “agregat

komposit”. Seperti dengan kayu biasanya susunan materialnya adalah dipakai di dalam

qualitas yang bagus. Luas dari beton dipakai melebihi dari semua perpaduan dari logam.

Page 14: 4  KOMPOSIT

61

Untuk beton masa “agregat” yang berhubungan dengan perpaduan pada pasir (ditemukan

agregat) dan krikil kersik.

Komponen beton ini adalah sebuah “dasar” di dalam material yang hampir sama

dengan kayu. Biasanya material ini dipilih untuk secara relatif yang tinggi kepekatan dan

kekuatannya. Sebuah tabel dari bahan komposisi agregat yang mungkin gabungan dan

tak terlalu berarti. Umumnya material agregat merupakan geologikal batu pasir (batu

kerikil) yang dipilih dari simpanan lokal yang tersedia.

F. Bahan Yang Diperkuat

Bila peningkatan kekuatan menjadi tujuan utama komponen penguat harus

mempunyai rasio aspek yang besar, sehingga beban diteruskan melintasi perpatahan

potensial. Jadi batang baja ditanamkan dalam konstruksi beton. Demikian pula serat

gelas dikombinasi dengan resin menghasilkan plastik yang diperkuat serat.

Agar bahan penguat dapat memikul beban, penguat harus memiliki modulus

Young yang tinggi dari pada matriks. Umumnya sekarang digunakan serat gelas anyaman

untuk mencegah timbulnya anisotropi dalam lembaran kompisit. Serat gelas dalam

anyaman penguat memiliki distribusi acak sehingga didapatkan modulus elastisitas yang

merata, oleh karena itu distribusi beban juga merata dalam dua dimensi.

H. Tegangan Antar Permukaan

Diketahui bahwa pada permukaan antara besi beton dan beton timbul tegangan

geser. Oleh karena itu dipernyaratkan besi beton bersirip sesuai ASTM (American

Society for Testing and Material) A305. Tegangan geser setara juga timbul pada

permukaan antara serat penguat dan matriks plastik di sekitarnya.

Tegangan geser pada ujung serat sangat tinggi, dan matriks yang lebih lemah

harus memikul beban. Oleh karena itu serat yang panjang dan kontinu sangat baik untuk

komposit yang harus menanggung beban. Serat halus dalam jumlah banyak lebih baik

daripada serat kasar dalam jumlah kecil, karena semakin halus serat semakin luas

permukaan antara yang dapat menanggung beban geser dan semakin kecil kemungkinan

menyebabkan cacat dalam matriks. Akhirnya matriks yang ulet lebih mudah

Page 15: 4  KOMPOSIT

62

menyesuaikan diri dengan konsentrasi tegangan pada ujung serat dibandingkan dengan

matriks yang rapuh.

I. Komposit dengan Kekakuan yang Tinggi

Komposit merupakan polimer ringan. Meskipun komposit memiliki kekuatan

tarik Su yang lebih rendah dari pada logam, rasio kekuatan / kerapatan, Su/ρ, tinggi.

Namun fungsi penguat pada beban tarik dan beban tekan berbeda. Pada kompresi, rasio

modulus elastisitas / kerapatan, E/ρ, merupakan kriteria desain yang lebih baik. Beberapa

jenis komposit dengan modulus yang sangat tinggi masih memerlukan teknik produksi

serat khusus. Serat boron dan karbon sangat baik, tetapi biaya proses tinggi sehingga

penggunaannya masih terbatas.

Beberapa serat dan matriks yang masih banyak dijumpai dalam industri komposit

antara lain:

Bahan-bahan serat:

1. Serat gelas: silika (Si O2)

Bahan serat ini banyak dipakai banyak dipakai dalam pembuatan komposit

dalam kualitas kekuatan sedang

2. Serat grafit/karbon

Bahan serat ini lebih kuat dari bahan serat gelas, harga lebih mahal, biasanya

dipakai untuk keperluan tertentu dalam advanced Composite.

3. Silicon Carbide (Si C)

Bahan ini dipakai untuk keperluan komposit yang berkenaan dengan

temperatur tinggi.

4. Dalam penelitian-penelitian banyak dikembangkan serat-serat yang berasal

dari: kevlar, spectra, dan dari jenis-jenis bahan metal.

Bahan Matriks:

1. Polimer (plastik)

- Termoset, yaitu plastik yang tidak berubah karena panas, tidak dapat di

recycle.

- Termoplastik, yaitu plastik yang dapat berubah karena panas, dapat di

recycle.

Page 16: 4  KOMPOSIT

63

2. Keramik

Bahan ini getas, banyak dipakai karena ketahanannya terhadap temperatur

tinggi, untuk Si C san Si N tahan sampai temperatur 1650.

3. Logam ( Aluminium, Timah, Magnesium, Baja, dlsb)

5. Beton, Karet, Kayu dan lain sebagainya.

Nama-nama Komposit yang banyak dipasarkan antara lain:

1. FRP (Fiber Reinforced Plastics)

Komposit ini dapat dikelompokkan lagi dalam:

Plastik + gelas plastik yang diperkuat dengan serat gelas

(Glass fiber reinforced plastics = GFRP)

Plastis + karbon plastik yang diperkuat dengan serat karbon

(Carbon fiber reinforced plastics = CFRP)

2. FRM (Fiber Reinforced Metal)

3. FRR (Fiber Reinforced Rubber)

4. FRCer (Fiber Reinforced Ceramics)

5. MMC (Metal Matrix Composite)

Evaluasi

a. Jelaskan sifat-sifat mekanik bahan komposit dibawah ini:

1) Kayu

2) Akrilik

3) Karet

4) Aluminium

5) Serat gelas

b. Serbuk SiO2 sebanyak 60% (berat) ditambahkan pada resin fenol-formadehide

sebagai pengisi.

1) Tentukan berat jenis campuran

2) Hitunglah konduktivitas termalnya.

Page 17: 4  KOMPOSIT

64

Daftar Pustaka

Shackelford, James F..1992. Introcduction to Materials Science for Engineers, New York: Macmillan Publishing Company

Smallman, R. E.. 1991. Metalurgi Fisik Modern, Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. Surdia, Tata, dkk. 1992. Pengetahuan Bahan Teknik,Jakarta: PT Pradnya Paramita