tkimia-hendra2

8/7/2019 tkimia-Hendra2

1/5

PENGENDALIAN BAHAN KOMPOSIT

M. HENDRA S. GINTING, ST

Fakultas Teknik

Jurusan Teknik KimiaUniversitas Sumatera Utara

1. Pengenalan

Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk manciptakan berbagai produk yangterdiri 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.Kebanyakan teknologi modern memerlukan bahan dengan kombinasi sifat-sifat yang

luar biasa yang tidak boleh dicapai oleh bahan-bahan lazim seperti logam besi,

keramik, dan bahan polimer. Kenyataan ini adalah benar bagi bahan yang diperlukanuntuk penggunaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan, perkapalan, kendaraan

dan industri pengangkutan. Karena bidang-bidang tersebut membutuhkan density yangrendah, flexural, dan tensile yang tinggi, viskosity yang baik dan hentaman yang baik.

2. Definisi Bahan Komposit

Perkataan komposit memberikan suatu pengertian yang sangat luas dan berbeda-beda

mengikut situasi dan perkembangan bahan itu sendiri. Gabungan dua atau lebih bahanmerupakan suatu konsep yang diperkenalkan untuk menerangkan definisinkomposit.

Walaupun demikian defenisi ini terlalu umum karena komposit ini merangkumi semuabahan termasuk plastik yang diperkuat dengan serat, logam alloy, keramik, kopolimer,

plastik berpengisi atau apa saja campuran dua bahan atau lebih untuk mendapatkan

suatu bahan yang baru.

Kita bisa melihat definisi komposit ini dari beberapa tahap seperti yang telah digariskanoleh Schwartz :

1. Tahap/Peringkat AtasSuatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda bolehlah dikatakan

sebagai bahan komposit. Ini termasuk alloyr polimer dan keramik. Bahan-bahanyang terdiri dari unsur asal saja yang tidak termasuk dalam peringkat ini.

2. Tahap/Peringkat MikrostrukturSuatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih struktur molekul atau fasa merupakan

suatu komposit. Mengikuti definisi ini banyak bahan yang secara tradisional dikenalsebagai komposit seperti kebanyakan bahan logam. Contoh besi keluli yang

merupakan alloy multifusi yang terdiri dari karbon dan besi.

3. Tahap/Peringkat Makrostruktur

Merupakan gabungan bahan yang berbeda komposisi atau bentuk bagi mendapatkansuatu sifat atau ciri tertentu. Dimana konstituen gabungan masih tetap dalam bentuk

2002 digitized by USU digital library 1


2/5

asal, dimana dapat ditandai secara fisik dan melihatkan kesan antara muka antarasatu sama lain.

Kroschwitz dan rekan telah menyatakan bahwa komposit adalah bahan yang terbentuk

apabila dua atau lebih komponen yang berlainan digabungkan. Rosato dan Di Matitia

pula menyatakan bahwa plastik dan bahan-bahan penguat yang biasanya dalambentuk serat, dimana ada serat pendek, panjang, anyaman pabrik atau lainnya. Selainitu ada juga yang menyatakan bahwa bahan komposit adalah kombinasi bahan tambah

yang berbentuk serat, butiran atau cuhisker seperti pengisi serbuk logam, serat kaca,karbon, aramid (kevlar), keramik, dan serat logam dalam julat panjang yang berbeda-

beda didalam matriks.

Definisi yang lebih bermakna yaitu menurut Agarwal dan Broutman, yaitu menyartakan

bahwa bahan komposit mempunyai ciri-ciri yang berbeda untuk dan komposisi untukmenghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan ciri tertentu yang berbeda dari

sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itu konstituen asal masih kekal dandihubungkan melalui suatu antara muka. Konstituen-konstituen ini dapat dikenal pasti

secara fisikal.

Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen yang terdiri dari darifasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar selalunya terdiri dari serat atau

bahan pengukuh, manakala yang berterusannya terdiri dari matriks.

3. Kepentingan Bahan KompositKemajuan kini telah mendorong peningkatan dalam permintaan terhadap bahan

komposit. Perkembangan bidang sciences dan teknologi mulai menyulitkan bahan

konvensional seperti logam untuk memenuhi keperluan aplikasi baru. Bidang angkasalepas, perkapalan, automobile dan industri pengangkutan merupakan contoh aplikasi

yang memerlukan bahan-bahan yang berdensity rendah, tahan karat, kuat, kokoh dantegar (5,10). Dalam kebanyakan bahan konvensional seperti keluli,walaupun kuat

ianya mempunyai density yang tinggi dan rapuh.

Oleh sebab itu bahan komposit yang mempunyai gabungan sifat yang diperlukan

seperti yang tertera pada tabel di bawah ini yang mulai mendapatkan perhatian untukmenggantikan bahan konvensional.

Tabel 1.Perbandingan sifat-sifat mekanikal antara bahan konvensional dan komposit

Bahan Spesifik Kekuatan Kekuatan Modulus Modulus

Grafity Tensile Spesifik Tensile Spesifik

(Mpa) (MNm/kg) (Gpa) (MNm/kg)

Keluli 7,2 103,4-206,8 14,4-28,7 82,7 11,5

Allumenium 2,7 55,2-179,3 20,4 68,9 25,5Epoksi 1,2 41,0 34,2 4,5 3,8

Epoksi/Kevlor46(60%)

1,4 650,0 646,3 40,0 28,6

Nylon 1,1 70,0 61,4 2,0 1,8Nylon/Serat Kaca

(25%)

1,5 207,0 138,0 14,0 9,3



3/5

4. Kelebihan Bahan KompositBahan komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan bahan

konvensional seperti logam. Kelebihan tersebut pada umumnya dapat dilihat dari

beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan fisikal, keupayaan(reliability), kebolehprosesan dan biaya. Seperti yang diuraikan dibawah ini :

a. Sifat-sifat mekanikal dan fisikalPada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan penting

dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit.

Gabungan matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yang mempunyaikekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dari bahan konvensional seperti keluli.

- Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah berbanding denganbahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang penting dalam konteks

penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan spesifikyang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi kedua ialah produk komposit

yang dihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam. Pengurangan

berat adalah satu aspek yang penting dalam industri pembuatan seperti automobiledan angkasa lepas. Ini karena berhubungan dengan penghematan bahan bakar.

- Dalam industri angkasa lepas terdapat kecendrungan untuk menggantikankomponen yang diperbuat dari logam dengan komposit karena telah terbukti

komposit mempunyai rintangan terhadap fatigue yang baik terutamanya komposityang menggunakan serat karbon.

- Kelemahan logam yang agak terlihat jelas ialah rintangan terhadap kakisa yang

lemah terutama produk yang kebutuhan sehari-hari. Kecendrungan komponenlogam untuk mengalami kakisan menyebabkan biaya pembuatan yang tinggi.

Bahan komposit sebaiknya mempunyai rintangan terhadap kakisan yang baik.- Bahan komposit juga mempunyai kelebihan dari segi versatility (berdaya guna)

yaitu produk yang mempunyai gabungan sifat-sifat yang menarik yang dapat

dihasilkan dengan mengubah sesuai jenis matriks dan serat yang digunakan.Contoh dengan menggabungkan lebih dari satu serat dengan matriks untuk

menghasilkan komposit hibrid.-

b. Sifat-sifat mekanikal dan fisikalKebolehprosesan merupakan suatu kriteria yang penting dalam penggunaan suatu

bahan untuk menghasilkan produk. Ini karena dikaitkan dengan produktivitas danmutu suatu produk. Perbandingan antara produktiviti dan kualiti adalah penting

dalam konteks pemasaran produk yang dipabrikasi. Selain dari itu kebolehprosesan

juga dikaitkan dengan keberbagai teknik fabrikasi yang dapat digunakan untukmemproses suatu produk.

Adalah jelas bahwa bahan komposit dibolehprosesan dengan berbagai teknik

fabrikasi yang merupakan daya tarik yang dapat membuka ruang luas bagipenggunaan bahan komposit. Contohnya untuk komposit termoplastik yang

mempunyai kelebihan dari segi pemrosesan yaitu ianya dapat diproses dengan

berbagai teknik fabrikasi yang umum yang biasadigunakan untuk memprosestermoplastik tanpa serat.



4/5

c. BiayaFaktur biaya juga memainkan peranan yang sangat penting dalam membantu

perkembangan industri komposit. Biaya yang berkaitan erat dengan penghasilansuatu produk yang seharusnya memperhitungkan beberapa aspek seperti biaya

bahan mentah, pemrosesan, tenaga manusia, dan sebagainya.

5. Kegunaan Bahan KompositPenggunaan bahan komposit sangat luas, yaitu untu :

a. Angkasa luar

- Komponen kapal terbang

- Komponen Helikopter- Komponen satelit

- Dan lain-lain

b. Automobile- Komponen mesin

- Komponen kereta- Dan lain-lain

c. Olah raga dan rekreasi- Sepeda

- Stick golf- Raket tenis

- Sepatu olah raga- Dan lain-lain

d. Industri Pertahanan- Komponen jet tempur

- Peluru

- Komponen kapal selam- Dan lain-lain

e. Industri Pembinaan- Jembatan- Terowongan- Rumah- Dan lain-lain

f. Kesehatan- Kaki palsu- Sambungan sendi pada pinggang- Dan lain-lain

g. Marine / Kelautan- Kapal layar- Kayak- Dan lain-lain

h. Dan lain-lain



5/5

DAFTAR PUSTAKA

1. Hull,D, An Introduction to Composite Material, Cambridge University Press,Cambridge, 1985

2. Reinhard, T.J, Linda, L.C,Engineer Materials Handbook Composite Vol.1 ASMInternational, Ohio.1987.

3. Kroschwitz, J.I, Grestle< F.P, Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,

2 nd ed ., John Wiley and Sons Inc., New York, 1987.4. Richardson, T.L., Composite A design Guide, Industrial Technology

Departemant, Northen State College, South Dakota, Industrial Press Int, 1987.5. Schwartz, M.M, Composite Materials Handbook:, 2 nd ed., Mc. Graw Hill Inc.,

1992.6. Rosato, D.V, Di Matitia, D.P, Disigning with Plastic and Composite : A Handbook,

Van Nostrand Reinhold, New York, 1991.

7. Agarwal, B.D, Broutman. L,J, Analysis and Performance of Fubre Composite,Wiley Interscience, New York, 1990.


tkimia-hendra2

Documents