Artikel Komplit Kain Tahan Peluru Desember 2011 Moekarto Moeliono

Jurnal Riset Industri, Vol. VI No.1, 2012, Hal. 1-12

REKAYASA BAHAN BAKU SUTERA DAN LIMBAH KOKONUNTUK ROMPI TAHAN PELURU

THE ENGINEERING OF SILK MATERIAL AND COCOON WASTE FOR BALLISTIC PROOF

Moekarto Moeliono1, Yusniar Siregar1

1Balai Besar [email protected]

[email protected]

ABSTRAK

Penelitian pembuatan komposit baru untuk kain tahan peluru telah dilaksanakan, yaitu dengan cara menggabungkan hasil benang sutera yang telah direkayasa baik secara mekanik maupun kimia dengan hasil rekayasa kokon sutera. Mesin yang digunakan untuk pembuatan kain rajut menggunakan mesin rajut datar (MRD) gauge 5 merek Tristar buatan Cina, sedangkan bahan sutera dan kokonnya berasal dari Makasar. Bahan sutera hasil rekayasa ada 3 (tiga) kelompok, tekanan pengepresan ada 3 (tiga ) macam, setelan skala stitch cam ada 5 (lima) macam A, B, C, D, dan E yang dikombinasikan menjadi 16 variasi : AB, AC, AD, AE,BC, BD, BE, CD, CE, ABC, ABD, ABE, BCD, BCE, BDE, dan ABCD; sistem fabrikasi ada 2 (dua) macam. Dengan demikian total contoh uji menjadi 64 x 3 x 2 = 384 unit, dengan ukuran ketebalan hasil fabrikasi berkisar antara 1,30 cm s/d 4,10 cm dan dari semua ini diuji tahan tembaknya. Hasil penelitian menunjukkan, bahwa hamparan bahan pengisi mengunakan kokon yang disusun dengan 4 (empat) variasi, menunjukkan hasil yang cukup baik kekuatannya pada saat ditembak dengan senapan M16 pada jarak 100 peluru tidak tembus (TT) , peluru bersarang pada jarak 50 dan 25 meter dan ini lebih nyata lagi kekuatan tersebut pada variasi ke IV yang khususnya yang proses fabrikasinya dengan peresinan terpisah dan besar pengepresan tekanannya 70 PSI, jadi yang kain rajutnya tidak kena resin, tetapi untuk yang diresin secara simultant hanya pada jarak 100 meter ditembak yang masih bersarang pelurunya

Kata kunci: komposite, sutera, kokon, kain tahan peluru, PSI, dan resin

ABSTRACT

A research on making new composite for bullet proof vest has carried out by combined proceed silk yarns which have been engineered either mechanically or chemically together with proceed engineered silk cocoon. The machine that was used to make knitting fabric is Flat Knitting Machine 5 Gauge trade mark Tristar made in China, while silk materials and the cocoons derives from Makasar. There are three groups of proceed engineered silk materials, three variations of pressure in pressuring process, and five variations of stitch cam scales A, B, C, D, and E that were combined into 16 variations : AB, AC, AD, AE, BC, BD, BE, CD, CE, ABC, ABD, ABE, BCD, BCE, BDE, and ABCD, using two kinds of fabrication system. Thus totally, there are 64 x 3 x 2 = 384 samples, with the thickness of fabrication proceed is between 1.30 cm until 4.10 cm and all of those samples were tested for their bullet proof.The result shows that the overlay of filler materials using four variations cocons arrangements showed good enough result. The endurance when shot by M16 gun in 100 meters distance the bullet did not perforated (TT), the bullet only emplacement when shot on 50 and 25 meters, and there was more evidently in forth variation that was specially fabrication process with separated resin, and pressure 70 PSI, so that for knitting fabric without resin, but for fabric with simultaneous resin only when shot on 100 meters distance the bullet will be emplacement

Keywords: composite, silk, cocoon, bullet proof vest, PSI, and resin

PENDAHULUAN

Perekayasaan serat sutera untuk perlengkapan militer ini merupakan suatu usaha alternatif pemberdayaan sumber daya dalam negeri dalam rangka peningkatan kemampuan perlengkapan dan peralatan militer nasional. Visi dan misi juga target

yang akan dikerjakan sesudah terwujud benang sutera siap pakai ini, selanjutnya akan dibuat kain melalui proses rajut yang dalam hal ini daya lenturnya yang akan dimanfaatkan dari kondisi variasi tinggi jeratan (stitch) rajut tersebut, selain itu dilakukan proses kombinasi bahan pengisi (filler) yang terbuat juga dari Limbah Kokon

1

mailto:[email protected]

Rekayasa Bahan Baku Sutera ..…(Moekarto Moeliono)

sutera. Penelitian ini merupakan lanjutan dari hasil penelitian pertama pada tahun 2006 tentang rekayasa benang sutera baik secara mekanik maupun kimia yang selanjutnya digabung dengan penelitian tahun 2011 yang merekayasa pembuatan filler-nya dari kokon sutera sebagai komposit alam yang cukup kuat melengkapi rompi anti peluru.

Serat sutera memiliki karakteristik yang sangat mungkin untuk dikembangkan (sifat fisik maupun kimia) menjadi bahan baku produk unggulan selain untuk sandang, dalam hal ini dapat dimanfaatkan menjadi bahan kain untuk perlengkapan militer seperti bahan baku rompi anti peluru (1). Selain itu masih banyak kokon yang rusak tidak diolah secara baik, kokon ini merupakan salah bahan komposit alam yang dapat dijadikan bahan pengisi (filler) rompi tahan peluru yang akan menyempurnakan proses bahan anti peluru untuk pengembangan teknologi masa depan.

Penetrasi peluru dapat diperlihatkan seperti Gambar 1 berikut.

Gambar 1. Penetrasi peluru

Secara konsep dan prinsip kerja dari rompi , adalah dengan mengurangi dan menyerap sebanyak mungkin lontaran energi kinetik peluru saat terjadi penetrasi oleh peluru pada tubuh, yaitu dengan cara menggunakan hasil fabrikasi lapisan-lapisan (layer) kain rajut dan layer kokon untuk menyerap energi laju peluru tersebut dan memecahnya ke penampang baju yang luas, sehingga energi kinetik tersebut tidak cukup lagi untuk membuat peluru dapat menembus baju.

Rompi anti peluru akan mengalami deformasi yang menekan ke arah dalam (shock wave) pada saat menyerap laju energi peluru, dan tekanan kedalam ini akan diteruskan sehingga mengenai tubuh pengguna. Batas maksimal penekanan kedalam tidak boleh lebih dari 4,4 cm (44 mm). Jika batasan tersebut dilewati, maka pengguna baju akan mengalami luka dalam (internal organs injuries), yang tentunya akan membahayakan keselamatan jiwa (2).

Sistem persenjataan yang telah dimiliki TNI ternyata lebih dari 50% masih bergantung kepada produk dari luar negeri, diantaraanya rompi anti peluru . TNI juga defisit rompi anti peluru dan baju ini masih diimport juga untuk memproduksi kain tersebut di dalam negeri masih sulit, karena bahan yang dipakai adalah Kevlar atau Spectra yang sangat mahal, belum lagi penggunaannya sangat diawasi oleh pihak produsen (3). Rompi anti peluru merupakan salah satu alat pendukung militer yang mempunyai peranan sangat penting dalam rangka tugas operasi di Bidang Peranti Keamanan. Pada dasarnya rompi anti peluru sangat dibutuhkan dalam rangka penumbuhan daya psikologis dan moral tempur, di samping rompi itu sendiri mampu berfungsi melindungi pemakai dari senjata tajam, pecahan granat, pukulan, benturan dan hantaman akibat tembakan senjata khususnya AK-47, SS1/FNC dengan amunisi kaliber 6.62 mm FMJ/AP dan 5.56 mm FMJ/AP.

Selanjutnya rompi level III yang kedudukan dan fungsinya telah digantikan dengan level IV, namun proses pencapaian yang tepat guna, praktis dan efisien masih memakan waktu panjang serta memerlukan rekayasa serta uji lapangan. Untuk menghindari terjadinya salah tafsir terhadap beberapa pokok pengertian utama, maka berikut ini dikemukakan terlebih dahulu beberapa konsep pokok. Rompi anti peluru adalah baju berupa rompi terbuat dari kain dilengkapi bahan penahan kejut (kevlar) didalamnya dan berfungsi sebagai penahan bacokan benda tajam, pecahan granat, tekanan/kejut dari pistol dan senjata laras panjang. Rompi taktis adalah rompi yang berfungsi memberikan daya kebal bagi si

2


pemakai terhadap serangan lawan yang bersenjata antara lain senapan, pecahan granat serta pecahan munisi kaliber besar didaerah serbuan/pertempuran. Jenis rompi di lingkungan militer di kelompokkan menurut level/tipenya yaitu level I, II, III A sebagai rompi Intel, WAL/VIP, untuk level III dan level IV digolongkan sebagai rompi taktis dan di dalamnya harus ada bahan pengisi (filler) (4).

Klasifikasi komposit dapat dibagi menjadi :- Komposit matrik polimer (PMC)- Komposit matrik logam (MMC)- Komposit matrik keramik (CMC)- Karbon karbon komposit (CCComposit)- Komposit hybrid (HC)- Kombinasi matrik atau kombinasi gentian.

Bahan komposit dapat didefinisikan sebagai bahan yang merupakan gabungan lebih dari satu bahan dan masing-masing bahan tersebut masih memiliki sifatnya sendiri (Chawla 1987) atau bahan komposit terdiri dari dua atau lebih bahan yang dikombinasikan membentuk suatu bahan kejuruteraan dan akan menghasilkan sifat tertentu yang berbeda dengan sifat bahan asalnya dan bahan tersebut tidak saling melarutkan (5).

Salah satu komposit yang akan dikembangkan sebagai bahan rompi anti peluru modern, adalah serat sutera dan kokon sutera yang direkayasa sebagai bahan pengisi (filler). Mengapa serat sutera, karena serat sutera memiliki karakteristik kuat, dan ringan. Selain itu dapat diproduksi dengan investasi rendah, prosesnya mudah, tidak memerlukan alat khusus, tidak menyebabkan iritasi kulit dan ramah lingkungan. Hanya saja serat sutera juga memiliki kelemahan seperti keantian panas yang lebih rendah serta daya serap air tinggi dibandingkan kevlar. Namun kekurangan ini dapat diperbaiki dengan menambahkan crosslink agent untuk membuatnya anti panas sekaligus anti terhadap kelembaban dengan cara peresinan. Secara umum kita dapat melihat posisi serat alam termasuk didalamnya serat sutera (Gambar 2) dibandingkan dengan serat-serat lain yang digunakan untuk bahan kain anti peluru (6).

Gambar 2. Posisi serat alam secara umum

Selanjutnya dapat dilihat sifat-sifat mekanik serat sutera termasuk kelompok serat alam (lihat Tabel 1) dibanding dengan serat-serat lain, dan kekurangan yang dipunyai oleh serat sutera diperbaiki dengan perlakuan (treatment) khusus pada saat pelaksanaan penelitian.

Tabel 1. Sifat mekanik serat

Dengan melihat sifat mekanik dan karakteristik dari serat sutera, maka adanya perlakuan (treatment) khusus atas item young’s modulus dan elongation at failure –nya selanjutnya diharapkan dapat digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan rompi anti peluru.

Tujuan dari penelitian ini, adalah untuk meningkatkan nilai guna serat sutera selain untuk sandang biasa dikembangkan menjadi bahan baku untuk kain militer khususnya kain tahan peluru serta mendukung peningkatan kemampuan ketersediaan

3


perlengkapan kain militer nasional yang mandiri.

Sasaran yang ingin dicapai dari penelitian dan kegiatan ini adalah : Untuk uji coba lanjutan hasil rekayasa

benang sutera sebagai bahan baku rompi anti peluru dengan kombinasi limbah kokon.

Diversifikasi produk sutera dalam rangka mendukung peningkatan kemampuan nasional berbasis sumber daya alam, khususnya pemanfaatan sutera dan limbah kokon (serat sutera kualitas ke-dua) untuk menjadi tekstil militer.

Kegiatan yang dilakukan mencakup identifikasi dan penyediaan serat dan benang sutera dari beberapa sentra penghasil sutera di Indonesia, kemudian dilakukan perekayasaan terhadap serat dan benang sutera secara kimia sebelumnya dan dilanjutkan secara fisika sehingga diharapkan benang sutera yang dihasilkan dari proses penelitian ini dapat mampu juga cukup handal sebagai bahan baku siap pakai untuk rompi anti peluru. Adapun unit kerja yang terkait terdiri dari :

1. Kementrian Perindustrian2. Dephamkam R.I. (C/Q PT. Pindad)3. Industri Kecil dan Menengah yang

bergerak dalam bidang Sutera

Dalam rangka rekayasa ini dilakukan kajian atas pembuatan gabungan layer kain rajut dan filler dari kokon sutera yang sekaligus dilakukan proses peresinan. Dengan adanya penelitian ini diharapkan kekuatan benang sutera dan kokon yang digabungkan akan mampu mendekati kekuatan kain tahan peluru yang dibuat dari benang kevlar seperti yang beredar di pasaran saat ini.

BAHAN DAN METODA PENELITIAN

Metoda penelitian yang dilakukan merupakan Experiment Research yang menggunakan 5 (lima) variasi penyetelan skala stitch cam untuk pembuatan kain rajut, 4 (empat) variasi model penghamparan kokon untuk filler-nya, variasi jarak tembak dalam uji peluru, dan variasi lamanya pengepresan.

Benang yang digunakan untuk layer kain anti peluru, adalah benang sutera dengan rangkapan 238 helai dan twist 651 yang berasal dari proses degumming 50 menit. Hal ini dipakai berhubung kekuatan yang dihasilkan 19,4 kg dan ini mendekati kekuatan benang kevlar sebesar 25,0 kg (catatan : Pengujian dilakukan di lab.Evaluasi BBT). Perlu diketahui benang sutera ini dibuat layer 19 lapis dan telah diuji tembak pada jarak 100 meter pada penelitian tahun 2006 dengan menggunakan Senapan M16 di lab-Bengkel Tembak PT. PINDAD (7). Dampak tembakan dapat menahan peluru, tapi masih menonjol keluar sebesar 4,5 mm.

Oleh karena itu pada penelitian 2011 dilanjutkan dengan penambahan filler dari kokon yang dibentuk layer –layer dan dikombinasikan dengan proses peresinan; dari kondisi ini diharapkan dalam pengujian tembak ulang lebih mampu menahan lagi daya impact dari peluru.

Gambar 3. Susunan kokon satu jajar Mesin yang digunakan, adalah Mesin Rajut Datar (MRD) Gauge 5 merek Tristar , sedangkan dalam penyetelan skala stitch cam ada 5 (lima) variasi yaitu E (11), D (13), C (15), B (17) dan A (20) (pada Gambar 15 ) dapat dilihat hasil dan bentuk lengkung jeratan dari masing masing penyetelan skala stitch) (8).

Istilah komposit memberikan suatu pengertian yang sangat luas dan berbeda-beda mengikuti situasi perkembangan bahan itu sendiri. Gabungan dua atau lebih bahan merupakan suatu konsep yang diperkenalkan untuk menerangkan definisi komposit. Struktur komposit menjanjikan keuntungan khusus, selain kekuatan, juga mempunyai nilai ekonomi dan keantian korosi. Sejarah perkembangan teknologi

4


komposit mencatat berbagai temuan yang bersifat inovatif, bahkan ide yang menakjubkan. Akhirnya pada skala yang lebih halus, kita mempertimbangkan penerapan prinsip komposit terhadap konstituan mikro struktur (nanokomposit). Di sini digunakan model mekanika yang relatif sederhana tetapi cukup memadai untuk memperkenalkan kaidah dasar untuk desain dan menjelaskan komposit.

Kekuatan komposit sebenarnya ada pada serat dang benangnya, daya rekat suatu serat justru meningkat bila diameter mengecil, misalnya kekuatan tariknya, juga modulusnya. Serat seperti silika, alumina, aluminium silika, titania, zirkonia, boron, boron karbida, silikon karbida, silikon nitrida, dipakai pada komposit dengan media matriks berupa polimer, logam, keramik juga termasuk jenis keramik yang sama dengan seratnya (9). Tiap serat mempunyai kemampuan tersendiri sehingga dalam pembuatan komposit sangat penting untuk memperhatikan spesifikasi dari serat tersebut untuk menyesuaikan dengan perlakuan yang diberikan.

Alur Proses Penelitian

RENCANA PENELITIAN

PEMBUATAN BAHAN BAKU(BENANG SUTERA 30 D)

PEMBUATAN KAIN(ROMPI)

KAIN RAJUT

LAYER KOKON

GINTIR

RANGKAP

Gambar 4. Alur proses penelitian Metoda penelitian yang dilakukan merupakan Experiment Research yang menggunakan 5 (lima) variasi penyetelan skala stitch cam untuk pembuatan kain rajut, 4 (empat) variasi model penghamparan kokon untuk filler-nya, variasi jarak tembak dalam uji peluru, dan variasi lamanya pengepresan.

Variasi Penyusunan (Layer) Kokon

Variasi I (vertikal), Variasi II (vertikal dan horizontal), Variasi III (vertikal, horizontal,

dan diagonal kiri 450), dan Variasi IV (vertikal, horizontal, diagonal kiri 450, dan diagonal kanan 450 )

Gambar 5. Variasi penghamparan kokon yang dipress

Desain Penelitian

Skala stitch cam : A, B, C, D, E sehingga jumlah kombinasi 16 variasi : AB, AC, AD, AE,BC, BD, BE, CD, CE, ABC, ABD, ABE, BCD, BCE, BDE, dan ABCD; pengepresan 3 variasi tekanan (60, 70 dan 80 PSI); fabrikasi 2 variasi (dicetak sekaligus dan terpisah). Dengan demikian total contoh uji menjadi 64 x 3 x 2 = 384 unit, dengan ukuran ketebalan hasil fabrikasi 1,30 cm; 2,20 cm; 4,10 cm dan dari semua ini diuji tahan tembaknya (10).

Proses Fabrikasi

Dalam proses fabrikasi, sebelumnya kain rajut diberi treatment tahan api terlebih dahulu dan pada waktu pengepresan dilakukan dengan 2 (dua ) model , yaitu sekaligus dicetak baik kokon dan kain rajutnya dan layer kokon dicetak masing-masing yang kemudian disatukan dengan kain rajut (11).

Peresinan

Untuk proses peresinan (pembuatan panel kain anti peluru) ini dapat dijelaskan melalui tampilan Gambar 6 sebagai berikut :

PENYUSUNAN LAYER KOKON

PENGEPRESAN

PERESINAN SEKALIGUS DAN TERPISAH

FINISHING

5


Gambar 6. Proses peresinanAlat Cetak dan Pengepres

Gambar 7. Alat cetak dan pengepres

HASIL DAN PEMBAHASAN

Data pengujian benang yang digunakan untuk membuat kain rajut sebagai layer-layer kain anti peluru dapat dilihat seperti pada Tabel 2 berikut.

Tabel 2. Hasil Kekuatan benang sutera (filamen) gintiran (Twist) 651 (Average Twist)

Variasi Waktu

Degumming

(Jam)

Kekuatan Benang Rata-Rata (Kg)(Rangkapan- Helai)

24 48 100 192 238 KV (%)

Range

0,50 4,050 5,950 8,150 12,050 19,400 2,35s/d

3,06

0,75 3,500 4,900 7,680 10,925 18,450 2,38s/d

3,20

1,00 3,100 4,855 7,593 10,851 18,100 2,49s/d

3,21

Data hasil pengujian uji tembak yang ditampilkan dari 384 contoh uji , adalah data hasil Uji Tembak variasi IV Layer kokon dengan penekanan 60 PSI, 70 PSI dan 80 PSI baik yang dicetak sekaligus maupun yang terpisah , sedangkan untuk variasi –variasi lain secara keseluruhan tembus semua dan hancur pada jarak 100 meter

Tabel 3. Hasil uji tembak (fabrikasi terpisah) Variasi IV Layer kokon dengan penekanan 60 PSI

No Variasi StitchCam

VariasiLayer Kokon(Variasi IV)

Jarak UjiTembak (meter)

100 50 25

1 AB T T T

2 AC T T T

3 AD T T T

4 AE T T T

5 BC T T T

6 BD T T T

7 BE T T T

8 CD T T T

9 CE T T T

10 ABC TS T T

11 ABD TS TS T

12 ABE TS TS TS

13 BCD TS TS TS

14 BCE TS TS TS

15 BDE TS TS TS

16 ABCD TS TS TS

Catatan T : Tembus (Peluru masih nonjol)TS : Peluru terlihat sejajar lapisan luar panelB : Bersarang, peluru ada di dalam panelTT : Tidak Tembus


No Variasi Stitch Cam

VariasiLayer Kokon(Variasi IV)

Jarak Uji Tembak(meter)

100 50 25

1 AB T T T

2 AC T T T

3 AD T T T

4 AE T T T

5 BC T T T

6 BD T T T

7 BE T T T

8 CD TS T T

9 CE TS TS T

10 ABC TS TS TS

11 ABD TS TS TS

12 ABE TS TS TS

13 BCD TS TS TS

14 BCE TS TS TS

15 BDE TS TS TS

16 ABCD TT B B

6




VariasiLayer Kokon

(Variasi IV)


100 50 25

1 AB T T T

2 AC T T T

3 AD T T T

4 AE T T T

5 BC T T T

6 BD T T T

7 BE T T T

8 CD T T T

9 CE T T T

10 ABC T T T

11 ABD T T T

12 ABE T T T

13 BCD T T T

14 BCE TS T T

15 BDE TS TS T

16 ABCD TS TS T

Tabel 6. Hasil uji tembak (fabrikasi sekaligus) Variasi IV Layer kokon dengan penekanan 60 PSI


VariasiLayer Kokon

(Variasi IV)


100 50 25

1 AB T T T

2 AC T T T

3 AD T T T

4 AE T T T

5 BC T T T

6 BD T T T

7 BE T T T

8 CD T T T

9 CE T T T

10 ABC T T T

11 ABD T T T

12 ABE T T T

13 BCD T T T

14 BCE TS TS T

15 BDE TS TS TS

16 ABCD TS TS TS



VariasiLayer Kokon

(Variasi IV)


100 50 25

1 AB T T T

2 AC T T T

3 AD T T T

4 AE T T T

5 BC T T T

6 BD T T T

7 BE T T T

8 CD T T T

9 CE T T T

10 ABC T T T

11 ABD T T T

12 ABE T T T

13 BCD TS T T

14 BCE TS TS T

15 BDE TS TS T

16 ABCD B TS T



VariasiLayer Kokon

(Variasi IV)


100 50 25

1 AB T T T

2 AC T T T

3 AD T T T

4 AE T T T

5 BC T T T

6 BD T T T

7 BE T T T

8 CD T T T

9 CE T T T

10 ABC T T T

11 ABD T T T

12 ABE T T T

13 BCD T T T

14 BCE T T T

15 BDE T T T

16 ABCD TS TS T

Pengujian

7


Semua contoh uji jumlahnya ada 192 unit panel, yang selanjutnya diuji tembak dengan menggunakan senapan M16. Adapun jarak tembak diatur 3 ukuran, yaitu 100 m, 50 m dan 25 m.

Hasil Kain Penelitian

Berikut ini merupakan contoh hasil panel kain anti peluru dari penelitian

Gambar 8. Contoh Panel kain tahan peluru

Kain Penelitian yang Ditembak

Gambar 9. Kain anti peluru ditembak dengan Senapan M16 (Jarak 100 Meter)

Gambar 10. Hasil pengujian kain daya tahan impact (Simulasi dengan Senapan M16 jarak 100 Meter)

PEMBAHASAN

Mesin Rajut Datar

Untuk membuat kain rajut tidak menggunakan mesin rajut bundar (MRB), tapi menggunakan mesin rajut datar (MRD) gauge 5. Penggunaan mesin ini, karena dalam mengatur tinggi jeratan atau panjang lengkung jeratan tiap jeratan (loop) yang diatur dengan pergeseran stitch cam lebih mudah dan cukup panjang juga memungkinkan pencapaian panjang jeratan mendekati diameter peluru. Sebagai ilustrasi hubungan pengaturan cam dengan diameter peluru dapat dijelaskan seperti pada Gambar 11 berikut (12).

PANJANG

LENGKUNGJERATAN

Gambar 11. Hubungan tinggi jeratan dengan diameter peluru

Gintiran dan Gaya Torque

Pengaruh gintiran meningkatkan kekuatan benang, tapi ini terjadi sampai pada batas gintiran tertentu. Sebagai contoh untuk benang filamen mulai menurun pada twist 782. Dari data ini terlihat bahwa seandainya gintiran tersebut terus ditambah justru akan menurunkan kekuatan benangnya seperti dapat dilihat. Hal ini karena adanya gaya Torque (Ť) dari dalam bagian benang yang akan memberikan reaksi menahan kekuatan yang terjadi, sehingga kekuatan benang menjadi turun. Untuk kepentingan proses kain rajut, maka gaya ini akan dimanfaatkan melalui pembuatan benang gintir dengan 2 jenis twist (S dan Z twist).Gambar 12 memperlihatkan tampilan hubungan gaya torque dan twist.

8


Gambar 12. Tampilan gaya torque dan twist

Tabel 9. Hasil kekuatan benang sutera (filamen) gintiran (Twist 651) (Average Twist)

Variasi Waktu

Degumming

(Jam)


24 48 100 192 238KV (%)

Range

0,50 4,05 5,950 8,150 12,050 19,40 2,35s/d

3,06

0,75 3,50 4,900 7,680 10,925 18,45 2,38s/d

3,20

1,00 3,10 4,855 7,593 10,851 18,10 2,49s/d

3,21

Tabel 10. Hasil Kekuatan Benang Sutera (Filamen) Gintiran (Twist 782) (Average Twist)

Variasi Waktu

Degumming

(Jam)


24 48 100 192 238KV (%)

Range

0,50 3,490 5,25 7,960 11,971 17,45 2,45s/d

3,21

0,75 3,750 5,10 7,710 11,850 17,30 2,53s/d

3,25

1,00 3,190 4,95 7,471 11,730 16,75 2,40s/d

3,20

Jenis Gintiran (Twist) Benang

Gintiran (twist) yang dibuat 2 (dua) jenis , yaitu S-Twist dan Z-twist. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat seperti pada Gambar 13 berikut

Gambar 13. Benang dengan Twist S dan Twist Z

Gaya torque yang terjadi akan menurunkan kekuatan benangnya. Oleh karena itu dalam penelitian tahun 2010 dibuat benang gintir dengan 2 (dua) macam, yaitu twist S dan Z. Dengan memanfaatkan sifat elastis kain rajut dan benang yang digunakan 2 macam twist maka diharapkan akan dihasilkan kain untuk anti peluru yang harmonis (Gambar 14 c).

(a)Tidak ada gaya

torque

(b)Terjadi gaya torque

satu arah (Twist satu macam)

(c)Gaya Torque

bolak balik (Twist 2 macam)

Gambar 14. Benang gintir pada kain rajut dan gaya torque

Keseimbangan Gaya dengan Energi Kinetik Peluru

Hasil gintiran benang sutera dapat mengimbangi kekuatan benang Kevlar, dan adanya gaya-gaya yang terjadi pada benangnya juga sifat dari kain rajut yang elastis ini diharapkan dapat mengabsorpsi dengan mengurangi sebanyak mungkin lontaran energi kinetik peluru saat terjadi penetrasi oleh peluru pada tubuh.

Penggunaan Kain Rajut

Penggunaan layer kain rajut dari berbagai kain hasil proses stitch cam (5 variasi) dan menghasilkan tinggi jeratan-jeratan 5 (lima)

9


macam dari yang kecil sampai dengan yang besar. Dengan adanya 5 (lima) macam ini diharapkan dapat meredam Energi Potensial dan benan gintir rajutnya dapat menahan Energi Kinetik (menyerap penyebaran energi) karena pada kain rajut terdapat daya lentur dan gaya torque (torque force) yang tersimpan pada benang rajut gintir yang diharapkan mampu menetralisir energi-energi tersebut (13).

Skala 20 Skala 17 Skala 15

Skala 13 Skala 11

Gambar 15. Hasil kain rajut (jeratan hasil penyetelan) dengan variasi skala stitch

Selain adanya 5 (lima) macam bentuk lengkung jeratan yang berbeda ini yang daya lentur, juga adanya gaya torque pada lengkung (loop) benang rajut yang tersimpan karena pengaruh puntiran pada benangnya diharapkan dapat menangkap lajunya peluru dan mampu mengimbangai gaya impact dari peluru. Sebagai ilustrasi bagaiman peluru menembus ataupun menghantam panel kain anti peluru dapat ditampilkan seperti pada Gambar 15 berikut.

Gambar 16. Ilustrasi peluru menembus kain anti peluru

Dari hasil pengujian dapat dilihat, bahwa kain rajut dan kokon yang dipisah (kain rajutnya tidak kena peresinan, lihat Tabel 4) menunjukkan kemampuan menyerap energi kinetis dan daya impact peluru yang lebih baik. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut : Lengkung jeratan kain rajut yang

disusun secara berurut dari yang besar ke yang terkecil dapat menyerap energi kinetik yang timbul.

Gaya torque (torque force) yang tersimpan pada benang rajut menetralisir daya impact dari peluru.

Dengan demikian gabungan dari gaya torque secara sinerji membentuk resultante gaya dan menetralisir gaya-gaya yang timbul akibat benturan dan penetrasi peluru ke dalam kain anti peluru (ballistic fabrics) (14).

Gambar 17 memperlihatkan tampilan peluru yang terjerat oleh kain rajut (terjaring), sedang ujung peluru yang tertahan oleh bahan pengisi (filler).

A,B,C : Lengkung JeratanD : Filer

Gambar 17. Tampilan peluru yang terjerat oleh kain rajut (Terjaring)

Penetralan energi kinetik oleh gaya torque

Penetralan energi kinetik ( Ek) dapat dijelaskan sebagai berikut : Pada saat terjadi tumbukan gaya Ek-O

terurai menjadi EK-M dan EK-N. Benang rajut sebelum putus saat

menahan tumbukan, gaya torque (O-C) dilepas yang terurai menjadi O-b dan O-d.

Selanjutnya terjadi penetralan, yaitu Ek-O = O-C; O-b = EK-N; dan O-d = EK-M (lihat Gambar 18), dan perlu diketahui disini Ek terjadi karena adanya tumbukan peluru kecepatan V dengan kain anti peluru seperti sudah dijelaskan sebelumnya.

Gambar 18. Penetralan energi kinetik oleh gaya torque

10


Penggunaan kokon sutera

Hamparan bahan pengisi mengunakan kokon yang disusun dengan 4 (empat) variasi, menunjukkan hasil yang cukup baik kekuatannya dan ini lebih nyata lagi kekuatan tersebut pada variasi ke IV. Kekuatan yang dipunyai kokon tersebut karena adanya reaksi gabungan antara komposit alam yang dipunyai oleh kokon dan pengaruh dari fabrikasi campuran dengan polimer sintetis. Jadi kekuatan tersebut merupakan gabungan komposit alam dan buatan yang menghasilkan resultante gaya yang menahan gaya impact dari peluru pada saat menembus ballistic fabrics.

Selain itu dengan susunan layer kokon yang diatur saling bersilang khususnya lagi dengan variasi IV (horizontal, vertikal dan 2 diagonal), dalam hal ini seolah olah layer tersebut membentuk kekuatan seperti per. Sifat kokon itu kalau ditekan akan kembali mengembang seperti sifat per yang ditekan akan kembali ke bentuk aslinya.Gambar 19 berikut mengilustrasikan kekuatan yang ada pada layer-layer kokon tersebut seperti tampilan pada kekuatan yang ada pada per.

Gambar 19. Ilustrasi kekuatan susunan layer kokon identik dengan per

Kekuatan Kain Anti Peluru

Hasil uji tembak dengan M16 pada jarak tembak 100 meter efektif untuk variasi IV menunjukkan, bahwa panel anti peluru (hasil fabrikasi kain rajut dan kokon) mampu menahan lajunya peluru, khususnya lagi yang menggunakan kain rajut yang tidak diresin kecuali hanya mendapat perlakuan (treatment) tahan api peluru hanya masuk kepada panel setengah panjang peluru. Dari hasil uji ini memberi pengertian, bahwa hasil rekayasa yang sudah dilakukan paling tidak sudah mendekati kondisi ballistic fabrics yang dibuat dari serat kevlar.

Untuk lebih nyatanya lagi dapat diprediksi adanya perbaikan dari hasil perkalian toughness serat dan kecepatan strain wafe

(U) dan sudah dapat dimasukkan ke dalam kelompok serat kevlar, biarpun dalam penelitian ini tidak dihitung (lihat Tabel 11).

Tabel 11. Hasil perkalian toughness serat dan kecepatan strain wafe (U

Fiber Strength()

(GPa)

Failure Strain

()(%)

Modulus(E)

(GPa)

(U)1/3

(m/s)

PBO 5.20 3.10 169 813

Spectra 1000 2.57 3.50 120 801

600 den. Kevlar KM2 3.40 3.55 82.6 682

850 den. Kevlar KM2 3.34 3.80 73.7 681

840 den. Kevlar 129 3.24 3.25 99.1 672

1500 den. Kevlar 29 2.90 3.38 74.4 625

200 den. Kevlar 29 2.97 2.95 91.1 624

1000 den. Kevlar 29 2.87 3.25 78.8 621

1140 den. Kevlar 49 3.04 1.20 120 612

Carbon fiber 3.80 1.76 227 593

E-Glass 3500 4.7 74 559

Nvlon 0.91 N/A 9.57 482

M5 Conservative 8500 2.5 300 940

M5Goal 9500 2.5 450 1043

M5 (2001 Sample) 3960 1.4 271 583

Tolak Ukur Pengujian Kain Anti Peluru

Sesuai standar militer, maka untuk uji hasil kain anti peluru ada 3 item dan masing-masing diberi nilai bobot, yaitu : Uji kemampuan Uji Konstruksi dan perlengkapan Uji keenakan pakai (catatan : pada

penelitian tidak dilaksanakan)

Dalam penelitian yang dilakukan hanya terbatas pada uji kemampuan menahan tembakan saja, hal ini dilakukan karena keterbatasan jumlah bahan baku. Tetapi paling tidak hasil yang didapat dari penelitian ini diharapkan sebagai proses dasar dari pengembangan bahan sutera dan kokon untuk dijadikan pakaian militer ksusus.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari uraian dan pemaparan yang sudah dijelaskan sebelumnya, dapatlah disimpulkan hal-hal sebagai berikut :

11


Kekuatan benang sutera sudah dapat direkayasa baik secara mekanik maupun kimia dan mampu mendekati kekuatan benang kevlar biarpun belum menyamai.

Benang sutera yang tidak tahan panas dan api dapat diperbaiki dengan perlakuan (treatment) anti api.

Energi kinetik akibat benturan peluru dan panel kain tahan peluru dapat diserap cukup baik oleh kain rajut yang disusun secara layer demi layer dengan antrian bentuk lengkung jeratan (loop) dari yang terbesar menurun ke yang terkecil.

Kain rajut dapat menyerap energi kinetik sehingga daya impact yang terjadi dapat tertahan oleh filler-nya, dan ini terlihat lebih efisien , baik penyerapan tersebut kalau proses fabrikasi disusun terpisah (proses resin hanya terjadi pada filler kokonnya saja).

Kekuatan dari resin alam yang ada pada kokon dapat dikombinasikan dengan resin buatan , dan mampu meningkatkan kekuatannya dalam pemanfaatannya sebagai filler anti peluru.

Kokon yang disusun dengan 4 (empat) variasi, menunjukkan hasil yang cukup baik kekuatannya, ini lebih nyata lagi kekuatan tersebut pada variasi ke IV, tekanan pengepresan 70 PSI dan proses peresinan terpisah pada saat fabrikasi dan pada jarak tembak 25 meter semua peluru bersarang.

Kokon sutera yang sudah rusak biasanya dianggap limbah (sutera kualitas ke-2), dengan adanya penelitian ini ternyata masih dapat dmanfaatkan lebih baik lagi untuk kepentingan tekstil militer.

Saran

Penelitian rompi anti peluru ini masih perlu dilanjutkan lagi, karena ternyata masih perlu pengujian lagi di lapangan dengan menggunakan berbagai senapan,

khususnya dalam pegujian uji tembak dan ini memerlukan biaya yang cukup mahal, juga dalam hal ini masih perlu pengembangan lagi dalam model dan sistem fabrikasi penyusunan layer-layer kokon

DAFTAR PUSTAKA

Hanafiah, dkk. (1993). Budidaya Sutera Alam, Balai besar Tekstil, Bandung.

Salldrich, Jr. (2008). Moulding and Injection System, Bang.Bros Pub., Toronto.

ABRI. (1982). Dinas Penelitian dan Pengembangan TNI AD, Bandung.

Du Pont. (1993). Textile Fibers Department, Kevlar, Special Product, CenterProd Building, Wilmington Dalaware.

Alljear, et.al. (1991). Type and Level System in Bullet, Broc. Publisher, New York.

Hermawan, J. (2010). Fiber Composites Armor (A Review), Program Studi Teknik Material, FTMD-ITB, Bandung.

Huzni Syifaul, et al. (2011). Material Komposite, Program Pasca Sarjana Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala.

Moeliono, M., et. Al. (2006). Rekayasa Benang Sutera untuk Kain Tahan Peluru, Penelitian Tahun 2006 BBT., Bandung.

Moeliono, M. (2006). Pembuatan Desain Rajut Pakan, BBT., Bandung.

Sallman & Bishop. (2000). The Technology of Composite”, New York.

Sudjana. (1975). Metoda Statistika, Tarsito, Bandung.

Salldrich, Jr. (2008). Moulding and Injection System, Bang.Bros Pub., Toronto.

Moeliono, M. (1996). Teknologi Pembentukan Jeratan, Lab. Perajutan, Bandung.

Smith, Jr, (2004). Textile Properties, Stuttgart, Germany.

Hough M, E. (1982). Ballistic Entry Motion, Including Gravity – Constant Drag Coefficientcase.

12

Documents

Artikel Komplit Kain Tahan Peluru Desember 2011 Moekarto Moeliono