STUDI SIFAT MEKANIS KOMPOSIT HIBRID UNSATURATED POLYESTER/SERAT KARBON/CLAY

Buzat Faizal Nur, Prof. Dr. Ir. Kusmono., S.T., M.T., IPM., ASEAN Eng

2013 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Komposit telah menjadi pilihan utama dalam aplikasi material dengan high performance. Berbagai penelitian telah dikembangkan untuk mendapatkan komposit dengan sifat mekanis yang optimal. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan clay pada kekuatan mekanis dan struktur dari komposit hibrid unsaturated polyester (UP), serat karbon dan clay. Pada penelitian ini digunakan variasi kandungan berat clay sebesar 0, 2, 4 dan 6%. Pengujian yang dilakukan adalah analisa struktur dengan XRD (x-ray diffraction), pengujian tarik, bending, impak dan densitas. Pembuatan komposit dilakukan dengan metode hand lay-up. Tahapan pembuatan dimulai dengan mempersiapkan bahan utama sesuai komposisi yang diinginkan. Serat karbon yang digunakan dalam penelitian dipotong sebanyak 4 lembar dengan ukuran 190 x 220 mm dan dijahit pada bagian pinggirnya. Resin UP dan clay dicampur dengan mixer kecepatan 800 RPM selama 2 jam pada suhu 60°C. Campuran resin dan clay kemudian didinginkan, lalu dicampur dengan katalis methyl ethyl ketone peroxide (MEKPO) dan dicampur dengan mixer selama 2 menit. Campuran resin tersebut kemudian dimasukkan dalam mesin vacuum agar menghilangkan udara yang mungkin terperangkap didalamnya. Campuran resin dibagi menjadi lima bagian, kemudian dituangkan dalam cetakan komposit yang sebelumnya telah diolesi mirror glaze pada permukaannya. Serat karbon kemudian diletakkan diatas campuran resin dan diroll sampai serat dapat terendam rata dalam campuran, sampai seluruh campuran dan serat habis. Komposit yang sudah selesai dicetak didiamkan dalam suhu ruangan selama 24 jam untuk proses curing. Setelah mengeras, komposit kemudian dipotong sesuai ukuran spesimen pengujian untuk dilakukan pengujian. Hasil pengujian XRD yang dilakukan menunjukkan bahwa spesimen komposit hibrid dengan kandungan clay 2 dan 4 wt% akan memiliki struktur eksfoliasi dan pada kandungan clay 6 wt% akan memiliki struktur interkalasi. Hasil pengujian mekanis menunjukkan bahwa penambahan clay dalam jumlah yang relatif kecil dapat meningkatkan kekuatan mekanis komposit hibrid UP/serat karbon/clay. Berdasarkan pengujian yang dilakukan kekuatan tarik, kekuatan bending dan modulus elastisitas bending komposit hibrid mencapai nilai tertinggi pada kandungan clay 4 wt%. Kekuatan impak dan nilai densitas komposit hibrid mencapai nilai tertinggi pada kandungan clay 2 wt%.

Composites have become the main choice in the application of high performance materials. Various research had been developed to obtain a composite with optimal mechanical properties. This research was aimed to find the effect of the addition of clay on mechanical properties and structure of the hybrid composite unsaturated polyester (UP) and carbon fiber. This research used clay content variation of 0, 2, 4 and 6 %. The test that was conducted is structure analysis by XRD (x-ray diffraction), tensile test, bending, impact and density. Composite is created by hand lay-up methods. The composite making phase started with the preparation of main ingredient according to the desired composition. Carbon fiber that used in the research was cut into four sheet with size of 190 x 220 mm and sutured on the edges. UP resin and clay mixed with a mixer speed of 800 rpm for 2 hours at 60 ° C. Resin and clay mixture is then cooled, then mixed with the catalyst methyl ethyl ketone peroxide (MEKPO) and mixed with a mixer for 2 minutes. Resin mixture is then placed in the vacuum machine that removes the air that may be trapped inside. Resin mixture is divided into five sections, then poured into a mold that had previously been smeared by mirror glaze on the surface. Carbon fiber is then placed above the mixture of resin and then fibers is rolled flat in the mix in order to make the fiber submerged in the mix, until all the fibers is out. The molded composite is placed at room temperature for 24 hours for curing. Once hardened, the composite is sliced to the size of the composite test specimens for testing. XRD test results conducted indicates that the hybrid composite specimen with clay content of 2 and 4 wt% have exfoliation structure and clay content of 6 wt% have the intercalation structure. The result of mechanical testing indicates that the addition of clay in relatively small amounts can increase the mechanical strength of the hybrid composites UP/carbon fiber/clay. Based on testing conducted tensile strength, bending strength and modulus of elasticity bending of composite hybrid reach the highest point on the clay content of 4 wt%. And impact strength of hybrid composite density values reached the highest point on the clay content of 2 wt%.

Kata Kunci : clay, unsaturated polyester, serat karbon, sifat mekanis, struktur