Pengaruh perlakuan serat dan perendaman air laut terhadap sifat fisik dan mekanik komposit serat melinjo-resin epoksi

UMAR, Kifli, Prof. Ir. Jamasri, Ph.D

2009 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Mechanical bonding interface antara serat-matrik pada material komposit dapat ditingkatkan dengan proses perlakuan permukaan serat. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh perlakuan permukaan serat dan pengaruh perendaman media air laut terhadap sifat-sifat mekanis material komposit berpenguat serat melinjo-epoksi serta mengamati pengaruh perlakuan permukaan serat dan perendaman media air laut terhadap perilaku patahan komposit serat melinjo (gnetum gnemon) dengan matrik epoksi. Perlakuan serat melinjo bervariasi meliputi serat direbus air dan larutan NaOH dengan perbandingan 5 wt % berat NaOH pada temperatur 1000 C dengan variasi waktu masing-masing 1, 2 dan 3 jam dan serat tanpa perlakuan (green). Serat yang mengalami perlakuan kemudian dicuci menggunakan air bersih hingga pH 7 dan serat di keringkan mengacu ASTM D629 yaitu dioven pada temperatur 1100 C selama 2 jam untuk mengurangi kandungan air, selanjutnya serat di pintal/anyaman. Matrik yang digunakan pada penelitian ini adalah resin epoksi dengan perbandingan hardener 1:1 (wt/wt). Pembuatan komposit menggunakan metode Hand-Lay-Up cetak tekan dengan Vf ≈ 3 0% . S pesimen uji t arik, impak dan bending dibuat mengacu standar ASTM D638, ASTM D256 dan ASTM D790 dan Pengujian perendaman media air laut dilakukan pada komposit dengan variasi waktu antara 1 sampai 3 minggu, untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dilakukan pengujian tarik, impak dan bending dan pengamatan petahan komposit menggunakan SEM. Hasil penelitian menunjukkan : Pertama; Pengaruh perlakuan permukaan serat dapat meningkatkan sifat-sifat mekanis. Peningkatan sifat-sifat mekanis tertinggi diperoleh masingmasing ; kekuatan tarik tertinggi 79,025 MPa atau 33% terdapat pada perebusan selama 3 jam, kekuatan impak 21,029 MPa atau 63% pada perebusan 3 jam dan kekuatan bending 78,371 MPa atau 40 % pada perlakuan 5 % NaOH selama 3 jam. Kedua; Pengaruh perlakuan perendaman air laut dapat menurunkan sifat-sifat mekanis. Penurunan terendah diperoleh pada perendaman 3 minggu dengan persentase masing-masing; tegangan tarik sebesar 15%, Impak 23% dan bending 55% dibandingkan tanpa perlakuan. Ketiga; Hasil pengamatan SEM pada penampang patahan komposit yang mengalai perlakuan permukaan dan perendaman air laut memperlihatkan terjadi pull out yang diklasifikasikan jenis patah kombinasi yaitu serat mengalami fiber pull out dan memiliki model perilaku patahan serat tunggal berbentuk brittle fracture.

Gnetum gnemon natural fiber-matrix composite mechanical bonding interface can be increased by fiber treatment as reinforcement material. The effect of the fiber treatment on mechanical strength and the effect of the sea water environment of the Gnetum gnemon fiber surface and fracture modes of the fiber embedded in epoxy matrix had been investigated. The fiber was treated in two ways (1) boiling water treatment in 1, 2 and 3 hour and (2) 5% weight NaOH in 100 C for 1, 2 and 3 hour. The effect of sea water invironment also conducted for time periode varied 1, 2 and 3 weeks to examined environment degradation during the treatment. After treatment, the fiber then prepared for making composite system combined to 1:1 epoxy/hardener matrix to make specimens for tensile, bending and impact composite according to ASTM test procedures for each treatment that were ASTM D629, D638, D256 and D790 and also SEM for fracture mode characterization in each speciment tested. The result showed (1) tensile strength increased for 3 hour in boiling water (79,025 MPa or 33%) likewise impact toughness (21,029 MPa or 63%), and bending strength increased in 5% NaOH in 3 hour (78,371 MPa or 40%), (2) decreasing mechanical properties was almost in all specimen of the composite for 3 week in sea water environment with each percentage, tensile strength 15%, impact strength 23% and bending strength 55% and (3) SEM photograps showed pull-out and brittle fracture mode occured in all composite groups.

Kata Kunci : Perlakuan permukaan,Gnetum gnemon,Epoxy resin,Sifat,sifat mekanik, gnetum gnemon, surface treatment, epoxy, mechanical properties