BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Komposit

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau

lebih material, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda-beda.

Dikarenakan karakteristik pembentuknya berbeda-beda, maka akan dihasilkan

material baru yaitu komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik

yang berbeda dari material-material pembentuknya.

2.1.1. Kegunaan Bahan Komposit

Kegunaan bahan komposit sangat luas yaitu untuk :

1. Angkasa luar, seperti komponen kapal terbang, komponen helikopter,

komponen satelit dan lain-lain

2. Automobile, seperti komponen mesin, badan kereta dan lain-lain

3. Olah raga dan rekreasi, seperti sepeda, stick golf, raket tenis, sepatu

olah raga dan lain-lain

4. Industri pertahanan, seperti komponen jet tempur, peluru, komponen

kapal selam dan lain-lain

5. Industri pembinaan, seperti jembatan, terowongan, rumah dan lain-

lain

6. Kesehatan, seperti kaki palsu, sambungan sendi pada pinggang dan

lain-lain

7. Kelautan, seperti kapal layar, kayak dan lain-lain

8. Dan lain-lain

Ciri-ciri bahan komposit adalah energi retakan besar, mudah dibuat dari

berbagai zat penguat dan matriks, dengan sifat-sifat sebagai berikut :

1. Kekuatan dapat jauh lebih besar dari pada bahan konstruksi biasa.

2. Dapat dibuat sangat tegar atau kaku.

3. Rapatannya rendah atau ringan.

4. Kuat lelehan ( fatigue ) besar.

5. Sifat produk dapat diatur.

1

Secara garis besar ada tiga macam jenis komposit berdasarkan penguat

yang digunakan :

1. Komposit serat (Fiber Composite)

Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau

satu lapisan menggunakan serat penguat. Fiber yang digunakan biasa

berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly aramide), dan

sebagainya.

2. Komposit laminat ( laminated composite)

Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang

digabungkan menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik

sifat terasendiri.

3. Komposit partikel (particulated composite)

Merupakan komposit yang menggunkan partikel atau serbuk sebagai

penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks.

2.1.2. Tipe-Tipe Komposit

Komposit terdiri dari dua macam yaitu komposit partikel (particulate

composite) dan komposit serat (fiber composit). Bahan komposit partikel terdiri

dari partikel-partikel yang diikat oleh matriks. Bentuk partikel ini dapat berupa

bulatan, kubik, tetragonal atau bahkan bentuk – bentuk yang tidak beraturan tetapi

secara rata – rata berdimensi sama.

Komposit yang diperkuat dengan serat dapat digolongkan menjadi dua

bagian yaitu :

1. Komposit serat pendek (Short Fiber Composite)

Komposit serat pendek biasanya seratnya dipotong-potong pendek sekitar

1mm-5mm. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat dibagi

menjadi dua bagian yaitu :

a. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek

yang terorientasi atau sejajar satu dengan yang lainnya.

b. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek

yang mengandung orientasi secara acak.

2

2. Komposit serat panjang (Long Fiber Composite)

Secara teori serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan

dari satu titik kebagian lainnya. Komponen serat panjang mempunyai serat yang

lebih baik dari pada serat pendek, tetapi serat pendek lebih banyak bentuk

rancangannya.

Gambar 2.1. Diagram Klasifikasi Bahan Komposit Yang Umum Dikenal

2.2. Serat

Serat merupakan bahan yang kuat, kaku, getas. Karena serat yang

terutama menahan gaya luar, ada dua hal yang membuat serat menahan gaya

yaitu :

Perekatan (bonding) antara serat dan matriks (intervarsial bonding)

sangat baik dan kuat. Sehingga tidak mudah lepas dari matriks

(debonding).

Kelangsingan (aspec ratio) yaitu perbandingan antara panjang serat

dengan diameter serat cukup besar.

3

Arah serat penguat menentukan kekutan komposit, arah serat sesuai

dengan arah kekuatan maksimum. Arah serat mempengaruhi jumlah serat yang

dapat diisikan kedalam matrik. Makin cermat penataannya, makin banyak penguat

dapat dimasukkan. Bila sejajar berpeluang sampai 90%, bila separuh-separuh

saling tegak lurus peluangnya 75%, dan tatanan acak hanya berpeluang pengisian

15-50%. Hal tersebut menentukan optimum saat komposit maksimum (Surdia,

1995).

Gambar.2.2. Susunan arah serat acak

2.2.1. Serat Sebagai Penguat

Secara umum dapat dikatakan bahwa fungsi serat adalah sebagai penguat

bahan untuk memperkuat komposit sehingga sifat mekaniknya lebih kaku,

tangguh dan lebih kokoh dibandingkan dengan tanpa serat penguat, selain itu serat

juga menghemat penggunaan resin. Kaku adalah kemampuan dari suatu bahan

untuk menahan perubahan bentuk jika dibebani dengan gaya tertentu dalam

daerah elastis (pada pengujian tarik), tangguh adalah bila pemberian gaya atau

beban yang menyebabkan bahan-bahan tersebut menjadi patah (pada pengujian

tiga titik lentur) dan kokoh adalah kondisi yang diperoleh akibat benturan atau

pukulan serta proses kerja yang mengubah struktur komposit sehingga menjadi

keras (pada pengujian impak) (Nurdin Bukit, 1988). Beberapa syarat untuk dapat

memperkuat matriks antara lain :

1. Mempunyai modulus elastisitas yang tinggi.

2. Kekuatan lentur yang tinggi.

3. Perbedaan kekuatan diameter serat harus relatif sama.

4

4. Mampu menerima perubahan gaya dari matriks dan mampu

menerima gaya yang bekerja padanya.

2.2.2. Serat Alam

Serat alam dapat dapat diperoleh dari tanaman pisang, bambu, nenas,

rosela, kelapa, kenaf, lalang, dan lain-lain. Saat ini, serat alam mulai mendapatkan

perhatian dari para ahli material komposit karena :

1. Serat alam memiliki kekuatan spesifik yang tinggi karena serat alam

memiliki berat jenis yang rendah

2. Serat alam mudah diperoleh dan merupakan sumber daya alam yang

dapat diolah kembali, harganya relatif murah dan tidak beracun.

Jenis-jenis serat dan bahannya yang dapat digunakan sebagai penguat

pada material komposit dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1. Klasifikasi material kompositNo Jenis Contoh

1 Komposit Alami Bambu, Kayu, Tulang

2 Komposit buatana. Mikro Kompositb. Makro Komposit

Paduan Logam, Termoplastik.

Tiang beton bertulang, baja, galvanis,

Baling-baling.

(Sumber : Bukit, N, 1988)

Aplikasi dan pemakian bahan komposit yang diperkuat dengan serat

secara luas dipakai dalam bidang-bidang Industri. Hal ini menunjukkan

perkembangan yang pesat dari material komposit. Perkembangan yang pesat ini

menyebabkan penggantian bahan-bahan tradisional dengan bahan-bahan komposit

yang mempunyai sifat lebih unggul. Aplikasi dan pemakaian komposit yang

diperkuat dengan serat ditunjukkan pada tabel 2.2.

Tabel 2.2. Aplikasi dan pemakian bahan komposit yang diperkuat dengan seratNo Industri Contoh Aplikasi

1 Pesawat terbang Sayap, Badan pesawat terbang, Roda pendarat,

Baling-baling helikopter.

5

2 Mobil Bagian badan mobil, bumper, lampu mobil, tempat

duduk, pegas, persneling.

3 Kapal Laut Badan kapal, Dek, Tiang kapal

4 Kimia Pipa, Tangki, selang

5 Listrik Panel, switch, Bahan Isolator

6 Olahraga Tangkai pancing, pemukul golf, kolam renang,ski, sampan

7 Perabot dan perlengkapannya

Panel, Kursi, Meja, Tangga

(sumber : Surdia, T, 1995)

2.2.2. Serat Pinang

Dalam makalah ini, sifat mekanik dari serat diekstrak dari buah pinang

yang ditentukan dan dibandingkan dengan serat alami lain yang dikenal.

Selanjutnya, pinang direndam dalam air selama 4 hari. Proses perendaman itu

digunakan untuk mengendur serat dan serat dapat diekstraksi dengan mudah.

serat pinang itu juga dapat diolah secara kimia untuk meningkatkan sifat mekanik

menggunakan NaOH.

Di antara semua serat alam, pinang tampaknya merupakan bahan yang

menjanjikan karena murah, ketersediaan melimpah dan tanaman yang berpotensial

tinggi. Sekam dari Areca adalah bagian keras berserat meliputi endosperma

tersebut. Ini merupakan 30% - 45% dari total volume buah. Areca adalah serat

kulit yang terdiri dari hemiselulosa.

serat Areca mengandung:

kadar selulose 70,2%,

air 10,92%

abu 6,02%.

Sifat dari serat alami terutama bergantung pada sifat tanaman, wilayah di

mana tumbuh, umur tanaman, dan metode ekstraksi serat.

6

2.3. Matriks

Matriks merupakan bahan yang digunakan untuk mengikat dan

menyatukan penguat tanpa bereaksi secara kimia dengan bahan pengisi tersebut.

Pada mumunya matriks berfungsi sebagai (Hyer,1998):

1. Untuk melindungi komposit dari kerusakan baik kerusakan mekanik

maupun kimiawi.

2. Untuk mengalihkan / meneruskan beban dari luar kepada serat.

3. Sebagai pengikat.

Bahan pengisi yang berfungsi sebagai penguat pada material komposit

dapat berbentuk serat, partikel dan serpihan. Dalam hal ini sebagai pengikat atau

penyatu antara serat dengan serat, partikel dengan partikel dan seterusnya

digunakan matriks.

Secara umum matriks terbagi atas dua kelompok yaitu (Feldman dan

Hartomo,1995):

1. Termoset merupakan bahan yang tidak dapat mencair atau lunak

apabila dipanaskan karena molekul-molekulnya mengalami ikatan

silang (cross linking) sehingga bahan tersebut tidak dapat didaur

ulang kembali.

Contohnya resin epoksi, polyester, urea formaldehyde, phonol

formaldehyde, melamine formaldehyde dan lain-lain.

2. Termoplastik merupakan bahan yang dapat menjadi lunak kembali

apabila dipanaskan dan mengeras apabila didinginkan sehingga

pembentukan dapat dilakukanberulang-ulang karna mempunyai

struktur yang linier.

Contoh termoplastik PVC (poli vinil clorida), FE(Polietilen), PP

(polipropilen), nilon 66, poliamida poliasetal dan lain-lain.

2.3.1. Resin Urea-Formaldehid

Jenis perekat yang digunakan untuk mempengaruhi ketahanan papan

partikel terhadap pengaruh kelembaban, yang selanjutnya menentukan

penggunannya. Ada standart yang mebedakan berdasarkan sipat perekatnya, yaitu

interior dan eksterior. Ada standart yang memakai pengolahan berdasarkan jenis

7

perekat yaitu Tipe U (urea formaldehid atau yang setara), Tipe M (melamin urea

formaldehid atau yang setara) dan Tipe P (phenol formaldehid atau yang setara).

Untuk yang memakai perekat urea formaldehid ada yang membedakan

berdasarkan emisi formaldehid dari papan partikelnya, yaitu yang rendah dan

yang tinggi atau yang rendah, sedang dan tinggi.

Urea adalah zat padat yang mudah larut dalam air dan berbentuk kristal

berwarna putih yang diproduksi dengan mereaksikan bahan amoniak dengan

karbon dioksida pada temperatur dan tekanan tinggi.

Formaldehid adalah suatu bahan kimia dengan rumus umum HCHO.

Formaldehid yang juga disebut metanal yang merupakan aldehida yang berbentuk

gas. Pada suhu normal dan tekanan atmosfer formaldehid berada dalam bentuk

gas yang tidak bewarna yang berbau sangat merangsang, beracun, mudah larut

dalam air dengan berat molekul 30,03. Formaldehid dalam bentuk padat disebut

trioksan yang bentuk polimer ada formaldehid, dengan formaldehid 8-100

unit.Tetapi pada suhu 150oC formaldehid akan terkomposisi menjadi metanol dan

karbon monoksida. Formaldehid dapat dihasilkan dari membakar bahan yang

mengandung karbon, misalnya: asap knalpot kendaraan, kebakaran hutan, asap

tembakau, dan lain-lain (Veloso, 2008).

Senyawa urea berasal dari hasil reaksi formaldehid dengan senyawa amino

yang mengandung senyawa NH2 . Urea-formaldehid tahan sampai suhu 62oC

sehingga lebih mudah pecah atau berubah bentuk pada perlakuan suhu ekstrim.

Perekat urea-formaldehid adalah resin yang paling umum digunakan untuk

pembuatan papan partikel. Biaya yang relatif rendah dan siklus pematangan yang

singkat adalah dua keuntungan perekat ini. Papan yang dihasilkan dengan tipe

resin ini dimaksudkan hanya pada penggunaan interior dan konstruksi lantai

rumah. Resin penol-formaldehid, resin dasar yang sama yang digunakan untuk

kayu lapis kayu lunak, digunakan untuk kebanyakan papan partikel yang

dimaksudkan untuk kegunaan eksterior atau structural. Resin tersebut digunakan

dalam produksi papan biskit, papan partikel untuk pembuatan dek lantai

perumahan,dan untuk produksi dinding sisi papan partikel.

8

Pada tabel berikut dapat dilihat sifat-sifat mekanik dari resin urea

formaldehid dengan pengisi selulosa dalam penggunaannya sebagai bahan

komposit.

Tabel 2.3. Kekuatan tarik, tekan dan lentur bahan polimer.

Resin termoset Kekuatan tarik

(kgf/mm2

)

Perpanjangan(%)

ModulusElastisitas

(kgf/mm2

x102

)

KekuatanTekan

(kgf/mm2

)

KekuatanLentur

(kgf/mm2

)

Resin fenol:Tanpa pengisiDengan seratGelas

4,9-5,63,6-7

1,0-1,50,2

5,2-723,1

7-2112,24

8,4-10,51-12

Resin melamin:Dengan selulosaDengan pengisi

4,9-9,1-

0,6-10-

8,4-9,8-

17,5-30,1-

7-11,2-

Resin urea:Dengan selulosa

4,2-9,1 0,4-1,0 7-10,5 17,5-31 7-11,2

Resin polyester:Dengan serat GelasDengan seratSintetik

17,5-213,1-4,2

0,5-5,0-

5,6-14-

10,5-2114-21

7-287-8,4

Resin epoksi:Dengan pengisiDengan seratGelas

2,8-9,19,8-21

3-64

2,42,1

10,5-17,521-26

9,3-14,714-21

Resin silicon:Dengan seratGelas

2,8-3,5 - - 7-10,5 7-9,8

(Sumber : Surdia Tata, 2000)

Formaldehid merupakan elektrofil, bisa dipakai dalam reaksi substitusi

aromatik elektrofilik dan senyawa aromatik serta dapat mengalami reaksi adisi

elektrofilik dan alkena. Didalam udara bebas formaldehid berada dalam wujud

gas, tetapi juga larut dalam air (kadar larutan 37 % menggunakan merek dagang

formalin atau formol). Dalam air, formaldehid mengalami polimerisasi, sedikit

sekali yang ada dalam bentuk monomer H2 CO. Umumnya, larutan ini

mengandung beberapa persen

methanol untuk membatasi polimerisasinya. Formaldehid menampilkan sifat

kimiawi seperti pada aldehida, senyawa ini juga lebih reaktif daripada aldehida

lainnya.

Formaldehid dapat membentuk trimer siklik, 1,3,5-trioksan atau polimer

linier polioksimetilen. Formasi zat ini menjadikan tingkah laku gas formaldehid

9

berbeda dari hukum gas ideal, terutama dalam tekanan tinggi atau udara dingin.

Formaldehid dapat dioksidasi oksigen atmosfer menjadi asam format.

O

| |

C

H H

Gambar 2.3 Bentuk selulosa dari formaldehid

Secara, industri formaldehid dibuat dari oksidasi katalitik methanol.

Katalis yang paling sering dipakai adalah logam perak atau campuran oksida besi

dan molybdenum serta vanadium. Dalam sistem oksida besi yang lebih sering

dipakai (proses Formox), reaksi methanol dan oksigen terjadi pada 2500

C dan

menghasilkan formaldehid, berdasarkan kimia:

2 CH3 OH + O2 → 2H2 CO + 2H2 O

Katalis yang menggunakan perak biasanya dilakukan dalam hawa yang

lebih panas, kira-kira 6500

C, dalam keadaan seperti ini aka nada dua reaksi kimia

yang menghasilkan formaldehid, yaitu pada persamaan diatas dan kedua adalah

reaksi dehidrogenasi:

CH3 OH → H2 CO + H2

Bila formaldehid ini dioksidasi kembali, dan menghasilkan asam format

yang ada dalam larutan formaldehid dalam kadar ppm

.

2.4. Perendaman

Menurut Kuncoro Diharjo (2006) pada komposit yang diperkuat dengan

serat tanpa perlakuan, maka ikatan (mechanical bonding) antara serat dan matriks

menjadi tidak sempurna karena terhalang oleh lapisan yang menyerupai lilin di

permukaan serat. Perlakuan NaOH ini bertujuan untuk melarutkan lapisan yang

menyerupai lilin di permukaan serat seperti lignin, hemiselulosa, dan kotoran

lainnya. Dengan hilangnya lapisan lilin ini maka ikatan antara serat dan matriks

menjadi lebih kuat, sehingga kekuatan mekanik komposit menjadi lebih tinggi

khususnya kekuatan tarik.

10

Na + O-+

2.4.1. Larutan NaOH

Larutan NaOH merupakan larutan yang bersifat basa dengan kekuatan

sedang. Larutan tersebut bereaksi dengan berbagai asam. Selain untuk

menetralkan sifat asam pada serat nenas, larutan ini sangat berpengaruh terhadap

kekuatan serat. Serat selulosa yang direndam dengan NaOH akan menggembung.

Serat yang menggembung ini tidak mengalami degradasi, tetapi hanya

meningkatkan daya serap dan kekuatan yang lebih baik dibandingkan keadaan

serat semula (Hendrodiyantopo, 1998). Dengan adanya perlakuan ini pada serat,

maka ikatan antara serat dan matriks menjadi lebih kuat, sehingga kerapatan dan

kekuatan pada lembaran lebih tinggi.

Natrium Hidroksida merupakan suatu oksida logam kumpulan 1 dan juga

sebagian ion. Oleh karena itu natrium hidroksida boleh larut dalam air. Apabila

dimasukkan sekeping kertas litmus berwarna merah ke dalam larutan narium

hidroksida maka kertas litmus tersebut berubah warna menjadi warna biru. Ini

menunjukan bahwa larutan yang terhasil bersifat alkali.

Na2O + H2O 2 NaOH

Natrium hidroksida bercerai menghasilkan ion-ion hidroksida dan ion

natrium yang bebas apabila dilarutkan dalam air. Dengan kehadiran ion hidroksida

maka sifat kealkalian suatu larutan alkali dapat ditunjukan. Maka alkali boleh

ditafsirkan sebagai bahan kimia yang menghasilkan ion hidroksida dalam air.

Perlakuan NaOH yang lebih lama dapat menyebabkan

kerusakan pada unsur selulosa. Padahal selulosa itu sendiri sebagai unsur

utama pendukung kekuatan serat. Akibatnya, serat yang dikenai perlakuan alkali

terlalu lama mengalami degradasi kekuatan yang signifikan. Sebagai akibatnya,

komposit yang diperkuat serat dengan perlakuan alkali yang lebih lama memiliki

kekuatan yang lebih rendah.

11

NaOH

2.4.2. Sifat Serat yang Direndam pada Alkali

Meski memiliki banyak kelebihan, serat alam juga mempunyai

kelemahan. Kelemahan serat alam antara lain kekuatannya terhadap beban kejut

rendah, memiliki keandalan rendah, mudah menyerap air, dan tidak tahan suhu

tinggi. Selain itu, kualitas serat alam bervariasi bergantung pada musim, umur,

kondisi tanah, dan lingkungan. Oleh sebab itu, untuk mengatasi kelemahan-

kelemahan itu, serat harus diolah dahulu. Pengolahan serat untuk beberapa jenis

tumbuhan, seperti flax, rami, dan kenaf dapat dilakukan secara alami oleh

mikroba. Tumbuhan terlebih dahulu direndam dalam air selama dua sampai tiga

minggu, bergantung pada kondisi cuaca. Perendaman itu akan memudahkan

pemisahan serat dari pektin, yaitu bagian tumbuhan yang menghubungkan ikatan

serat dengan inti kayu. Proses selanjutnya memisahkan serat dari hemiselulosa

dan lignin dengan perlakuan alkali. Peningkatan kekuatan komposit serat alam

dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu dengan memberikan perlakuan kimia serat

atau dengan penambahan coupling agen (Diharjo, 2006). Perlakuan kimia serat

yang sering dilakukan adalah perlakuan alkali seperti NaOH karena harganya

lebih ekonomis. Perlakuan alkali yang dilakukan yaitu dengan melakukan

perendaman serat dengan NaOH sebelum dijadikan sebagai bahan pembuat

komposit. Proses alkali dapat meningkatkan kekasaran permukaan serat. Bahan

kimia sederhana dan efektif untuk perlakuan alkali pada serat adalah NaOH

dengan konsentrasi sebesar 5 %. Setelah itu, dilakukan pembersihan serat dari

lapisan lilin (dewaxing) melalui pembersihan dengan air suling. Tujuannya untuk

memperbaiki interaksi antara serat dan matrik dalam komposit.

2.5. Sifat – sifat Mekanik

Untuk mengetahui sifat sifat mekanik dari suatu bahan harus dilakukan

beberapa pengujian. Masing-masing pengujian memiliki cara yang berbeda-beda

secara umum dapat dikatakan pembebanan secara statik dan pembebanan secara

dinamik. Salah satu faktor penting yang menentukan karakteristik dari komposit

adalah perbandingan matriks dan penguat/serat. Perbandingan ini dapat

ditunjukkan dalam bentuk fraksi volume serat (Vf) atau fraksi berat serat (Wf).

Fraksi volume serat dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

12

V f =

W f

ρf

V c

x 100(2.1)

Dengan Vf =fraksi volume serat

Wf = berat serat

Vc = volume komposit

ρf = massa jenis serat

2.5.1. Pengujian Kekuatan Tarik

Pengujian tarik (tensile test) adalah pengujian mekanis secara statis

dengan cara sampel (benda uji) ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya,

dimana gaya tarik yang diberikan adalah sebesar F (Newton). Tujuannya untuk

mengetahui sifat-sifat mekanik tarik (kekuatan tarik) dari komposit yang diperkuat

serat. Pengujian ini dilakukan dengan kecepatan perpanjangan tetap yang rendah

sekali. Mesin tarik mencatat beban yang diberikan dan perpanjangan dari benda

uji pada suatu grafik.

Apabila benda uji ditarik, maka panjang lo berubah menjadi l0+ Δl pada

beban P, makin besar P maka Δl semakin besar pula. Bentuk diagram pengujian

tarik untuk komposit yang dibuat oleh mesin tarik mempunyai bentuk umum

seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4. setelah skala sumbu X diubah menjadi

regangan dan skala sumbu Y diubah menjadi tegangan, diagramnya akan tetap

bentuknya.

Tegangan adalah gaya persatuan luas,atau:

σ= P

A0 (2.2)

Regangan adalah perpanjangan per satuan panjang, atau:

ε= Δll0 (2.3)

dimana:

13

σ =tegangan ( N /m2 )ε =regangan ( % )P =kakas ( gaya ) (N )A0 =luas penampang benda uji (m2 )l0 = panjang mula−mula benda uji ( m)Δl = pertambahan panjang (m )

Karena A0 dan l0 merupakan besaran konstan maka bentuk diagram

σ vs ε sama dengan bentuk diagram P vs Δl yang dihasilkan oleh mesin tarik.

Pada permulaan penarikan hubungan antara beban dan perpanjangan atau

tegangan dan regangan mengikuti garis lurus ( diperlihatkan gambar 2.4. ) yaitu

garis OA, selama hubungan tersebut dikatakan mengikuti hukum Hooke,yaitu

perpanjangan Δl berbanding lurus dengan panjang mula-mula l0 dan beban P,

berbanding terbalik dengan penampang mula-mula A0 atau:

Δl = Cl0 P

A0 (2.4)

Atau:

PA0

= Δll0

x1C

Atau: σ = ε E

Dimana 1/C = E adalah modulus elastis yang sama dengan tg dengan

satuan N/mm2.

Grafik menunjukkan bahwa dari bagian awal kurva tegangan – regangan

mulai dari titik O sampai A merupakan daerah elastis, dimana daerah ini berlaku

hukum Hooke. Titik A merupakan batas plastis yang didefenisikan sebagai

tegangan terbesar yang dapat ditahan oleh suatu bahan tanpa mengalami regangan

permanen apabila beban ditiadakan. Dengan demikian, apabila beban ditiadakan

disembarang titik O dan A, kurva akan menelusuri jejaknya kembali dan bahan

yang bersangkutan akan kembali ke panjang awalnya. Titik B merupakan

tegangan tarik maksimum yang masih bisa ditahan oleh bahan. Titik C merupakan

titik putus/patah. Penambahan beban sehingga melampaui titik A akan sangat

14

menambah regangan sampai tercapai titik C dimana bahan menjadi putus. Dari

titik A sampai C dikatakan bahan mengalami deformasi plastis. Jika jarak titik O

dan A besar, maka bahan itu dikatakan kenyal (ductile). Jika pemutusan terjadi

segera setelah melewati batas elastis maka bahan itu dikatakan rapuh.

Tegangan (σ )

B

σ m

σ u C

σ p

O ε ε u ε u Regangan (ε )

Gambar 2.4. Kurva Tegangan – Regangan

Pada daerah antara titik O dan A berlaku hukum Hooke dan besarnya

modulus elastisitas pada daerah ini dapat ditulis dengan persamaan (Keyser,

1990):

E = σε (2.5)

dengan : E adalah modulus elastisitas atau modulus Young

Modulus young adalah ukuran suatu bahan yang diartikan ketahanan

material tersebut terhadap deformasi elastik. Makin besar modulusnya, maka

semakin kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan

(Pasaribu Robert, 2006).

15

2.5.2. Pengujian Kekuatan Lentur (UFS)

Pengujian kekuatan lentur Ultimated Flexural strength dimaksudkan

untuk mengetahui ketahanan komposit terhadap pembebanan pada tiga titik lentur.

Disamping itu, pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan

suatu bahan. Pada pengujian ini terhadap sample uji diberikan pembebanan yang

arahnya tegak lurus terhadap arah penguatan serat.

Pembebanan diberikan yaitu pembebanan dengan tiga titik lentur, dengan

titik-titik sebagai bahan berjarak 90 mm dan titik pembebanan diletakkan pada

pertengahan sample.

Persamaan berikut diberikan ini untuk memperoleh kekuatan lentur.

UFS= 3 PL

2 bh2(2.6)

dimana :

UFS = kekuatan lentur (Nm-2)

P = gaya penekan (N)

L = jarak dua penumpu (m)

b = lebar sample (m)

h = tebal sample uji (m)

16