BAB I

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk menciptakan berbagai produk yang terdiri 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. Seiring dengan kemajuan zaman, untuk mengoptimalkan nilai efisiensi terhadap suatu produk maka dimulailah suatu pengembangan terhadap material, dan para ahli mulai menyadari bahwa material tunggal (homogen) memiliki keterbatasan baik dari sisi mengadopsi desain yang dibuat maupun kondisi pasar.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 diperlukan untuk penggunaan dalam bidang angkasa lepas, perumahan, perkapalan, kendaraan dan industri pengangkutan. Karena bidang-bidang tersebut membutuhkan density yang rendah, flexural, dan tensile yang tinggi, viskosity yang baik dan hentaman yang baik.Dalam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik-matrix) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fiber). Komposit merupakan teknologi rekayasa material yang banyak dikembangkan dewasa ini karena material komposit mampu mengabungkan beberapa sifat material yang berbeda karakteristiknya menjadi sifat yang baru dan sesuai dengan disain yang direncanakan.

TUJUAN

1. Mengetahui pengertian komposit

2. Mengetahui dan memahami komposit mikroskopis

3. Mengetahui dan memahami komposit serat bertulang

MANFAAT

Komposit mempunyai fungsi yang sangat banyak pada kehidupan sehari-hari. Baik pada kebutuhan rumah tangga hingga kebutuhan industri yang besar. Dari pembelajaran tentang komposit ini, pada bidang industri komposit dapat dihasilkan dengan proses dan bahan yang lebih tepat, sehingga mempunyai nilai kekuatan serta nilai jual yang lebih baik.

BAB II

ISI

Pengertian komposit

Menurut Matthews dkk. (1993), komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Dari campuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik ini yang berbeda dari material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat dari material konvensional pada umumnya dari proses pembuatannya melalui percampuran yang tidak homogen, sehingga kita leluasa merencanakan kekuatan material komposit yang kita inginkan dengan jalan mengatur komposisi dari material pembentuknya. Komposit merupakan sejumlah sistem multi fasa sifat dengan gabungan, yaitu gabungan antara bahan matriks atau pengikat dengan penguat. Kita bisa melihat definisi komposit ini dari beberapa tahap seperti yang telah digariskan oleh Schwartz :

a. Tahap/Peringkat Atas Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda bolehlah

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

b. Tahap/Peringkat Mikrostruktur Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih struktur molekul atau fasa

merupakan suatu komposit. Mengikuti definisi ini banyak bahan yang secara tradisional dikenal sebagai komposit seperti kebanyakan bahan logam. Contoh besi keluli yang merupakan alloy multifusi yang terdiri dari karbon dan besi.

c. Tahap/Peringkat Makrostruktur Merupakan gabungan bahan yang berbeda komposisi atau bentuk bagi

mendapatkan suatu sifat atau ciri tertentu. Dimana konstituen gabungan masih tetap dalam bentuk asal, dimana dapat ditandai secara fisik dan melihatkan kesan antara muka antara satu 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 dalam bentuk serat, dimana ada serat pendek, panjang, anyaman pabrik atau lainnya. Selain itu 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 menyatakan bahwa bahan komposit mempunyai ciri-ciri yang berbeda untuk dan komposisi untuk menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan ciri tertentu yang berbeda dari sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itu konstituen asal masih kekal dan dihubungkan melalui suatu antara muka. Konstituen-konstituen ini dapat dikenal pasti secara fisikal. Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen yang terdiri dari dari fasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar selalunya terdiri dari serat atau bahan pengukuh, manakala yang berterusannya terdiri dari matriks.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa bahan komposit (atau komposit) adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisika dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (bahan komposit). Jika perpaduan ini terjadi dalam skala makroskopis, maka disebut sebagai komposit. Sedangkan jika perpaduan ini bersifat mikroskopis (molekular level), maka disebut sebagai alloy (paduan). Komposit berbeda dengan paduan, untuk menghindari kesalahan dalam pengertiannya, oleh Van Vlack (1994) menjelaskan bahwa alloy (paduan) adalah kombinasi antara dua bahan atau lebih dimana bahan-bahan tersebut terjadi peleburan sedangkan komposit adalah kombinasi terekayasa dari dua atau lebih bahan yang mempunyai sifat-sifat seperti yang diinginkan dengan cara kombinasi sistematik pada kandungan-kandungan yang berbeda tersebut.

Tujuan dibentuknya komposit

Berikut ini adalah tujuan dari dibentuknya komposit, yaitu sebagai berikut :

1. Memperbaiki sifat mekanik dan/atau sifat spesifik tertentu2. Mempermudah design yang sulit pada manufaktur3. Keleluasaan dalam bentuk/design yang dapat menghemat biaya4. Menjadikan bahan lebih ringan

1. KOMPOSIT MIKROSKOPIS

Paduan (Alloy) adalah campuran unsur yang mempunyai sifat-sifat logam, terdiri dari dua atau lebih unsur, dan sekurang-kurangnya satu unsur utamanya adalah logam.Sistem paduan adalah suatu sistem yang terdiri dari semua paduan yang dapat terbentuk dari beberapa unsur dengan semua macam komposisi yang mungkin dapat dibuat.Paduan dapat diklasifikasikan menurut strukturnya, dan sistem paduan diklasifikasikan menurut diagram kesetimbangannya (diagram fasenya).Suatu paduan dapat berupa susunan yang homogen apabila terdiri dari fase tunggal, atau campuran (mixture) apabila terdiri dari beberapa fase.

Fase (phase) adalah bagian dari material, yang homogen komposisi kimia dan strukturnya, dapat dibedakan secara fisik, dapat dipisahkan secara mekanik dari bagian lain material itu. Suatu fase dapat dibedakan dari fase lain dengan melihat keadaan fisiknya, ada fase gas, cair dan padat.Bagian material dengan komposisi kimia yang berbeda dikatakan dikatakan sebagai fase yang berbeda. Struktur kisi (lattice) juga membedakan satu fase dengan fase lainnya. Logam yang memiliki sifat allotropi misalnya, setiap bentuk

allotropinya merupakan fase tersendiri, walaupun komposisi kimia dan keadaan fisiknya sama.

Paduan dalam keadaan padat mempunyai 3 (tiga) kemungkinan macam fase, yaitu:

1.Logam Murni,

Pada kondisi seimbang (equilibrium), suatu logam murni akan mengalami perubahan fase pada suatu temperatur tertentu, perubahan fase dari padat ke cair akan terjadi pada temperatur tertentu, dinamakan titik cair, dan perubahan ini berlangsung pada temeperatur tetap hingga seluruh perubahan selesai

2. Senyawa (Compound)

Senyawa adalah gabungan dari beberapa unsur dengan perbandingan tertentu dan tetap. Senyawa mempunyai sifat dan struktur yang sama sekali berbeda dari unsur unsur pembentuknya. Senyawa juga mempunyai titik lebur dan titik beku yang tetap, seperti pada logam murni.Ada tiga macam senyawa yang sering dijumpai, yaitu:

a. Senyawa Intermetalik, biasanya terbentuk dari logam logam yang sifat kimianya sangat berbeda dan kombinasinya mengikuti aturan valensi kimia. Ikatan atom-atomnya sangat kuat (ionik atau kovalen), sehingga sifatnya seperti non-metal, keuletan rendah, konduktifitas listrik juga rendah dan struktur kristalnya kompleks. Contohnya: CaSe, Mg2Pb, Mg2Sn, Cu2Se.

b. Senyawa Interstisi, terbentuk dari logam logam transisi seperti Scandium (Sc), Titanium (Ti), Tantalum (Ta), Wolfram (W), dan besi (Fe) dengan H, O, C, Bo dan N. Kelima unsur ini diameter atomnya sangat kecil sehingga dapat masuk ke dalam kisi kristal logam di atas secara interstisi. Senyawa interstisi bersifat metalik, komposisi kimia mungkin dapat bervariasi dalam daerah yang sempit, titik leburnya tinggi dan sangat keras. Contohnya: Fe3C, TiC, TaC, W2C, Fe4N, CrN, TiH.

c. Senyawa elektron, terbentuk diantara logam logam Cu, Au, Ag, Fe, dan Ni dengan Cd, Mg, Sn, Zn, dan Al. Senyawa ini terjadi dengan komposisi kimia sedemikian rupa sehingga mendekati perbandingan jumlah elektron valensi dengan jumlah atom yang tertentu. Senyawa ini sifatnya sudah mendekati larutan padat, seperti komposisi yang bervariasi, keuletan tinggi, kekerasan rendah. AgCd, AgZn, AuMg, FeAl, Cu2Sn, Ag2Cd

Model for the ionic compound LiF

Untuk membentuk senyawa fluorida lithium, sebuah atom dari elemen lithium menggabungkan dengan sebuah atom dari unsur fluor. Atom lithium transfer tunggal yang luar-shell elektron untuk mengisi kulit terluar atom fluor, menciptakan suatu kation Li + dan F-anion dalam proses. Gaya elektrostatik yang membuat ion lithium dan fluor bersama di fluoride lithium senyawa ikatan ion.

atomic bond

Obligasi ionik ionik: Ketika sebuah elemen menyerah atau menerima elektron di kulit terluarnya ION adalah terbentuk Jika elemen menyerah elektron, yang kemudian ditinggalkan dengan di net + 1 biaya, dan disebut ION POSITIF contoh.. ikatan ionik dapat dilihat antara lithium dan fluorin:

Covalent Bonds

Larutan padat (Solid Solution)Suatu larutan terdiri dari dua bagian, yaitu solute (terlarut) dan solvent (pelarut). Solute merupakan bagian yang lebih sedikit, sedangkan solvent adalah bagian yang lebih banyak.Ada tiga kemungkinan kondisi larutan, yaitu:Unsaturated (tidak jenuh), bila jumlah solute yang terlarut masih dibawah jumlah yang mampu dilarutkan oleh solvent pada tekanan dan temperatur tertentu.Saturated (jenuh), bila jumlah solute yang terlarut tepat mencapai batas kelarutannya dalam solvent,Supersaturated (super jenuh), bila jumlah solute yang larut telah melewati batas kelarutannya pada temperatur dan tekanan tertentu.

Illustration of Cast Structures

AlloysDalam kisaran suhu TL dan TS, paduan seperti cair dengan dendrit kolumnar

Grain Boundaries

Formation of Grains in Solidification.

2. KOMPOSIT SERAT BERTULANG

Serat secara umum terdiri dari dua jenis yaitu serat alam dan serat sintetis. Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh dari alam. Biasanya berupa serat yang dapat langsung diperoleh dari tumbuh-tumbuhan dan binatang. Serat ini telah banyak digunakan oleh manusia diantaranya adalah kapas, wol, sutera, pelepah pisang, sabut kelapa, ijuk, bambu, nanas dan knaf atau goni. Serat alam memiliki kelemahan yaitu ukuran serat yang tidak seragam, kekuatan serat sangat dipengaruhi oleh usia. Serat sintetis adalah serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik dengan komposisi kimia tertentu. Serat sintetis mempunyai beberapa kelebihan yaitu sifat dan ukurannya yang relatif seragam, kekuatan serat dapat diupayakan sama sepanjang serat. Serat sintetis yang telah banyak digunakan antara lain serat gelas, serat karbon, kevlar, nylon, dan lain-lain (Schwartz, 1984).

Komposit serat dalam dunia industry mulai dikembangkan dari pada menggunakan bahan partikel. Bahan komposit serat mempunyai keunggulan yang utama yaitu strong(kuat), stiff(tangguh), dan lebih tahan terhadap panas pada saat didalam matrik (Schwartz, 1984). Dalam penggembangan teknologi pengolahan serat, membuat serat sekarang semakin diunggulkan dibandingkan material–material yang digunakan. Cara yang digunakan untuk mengkombinasi serat berkekuatan tarik tinggi dan bermodulus elastisitas tinggi dengan matrik yang bermassa ringan, berkekuatan tarik renda, serta bermodulus elastisitas rendah makin banyak dikembangkan guna untuk memperoleh hasil yang maksimal. Komposit pada umumnya mengunakan bahan plastik yang merupakan material yang paling sering digunakan sebagai bahan pengikat seratnya selain itu plastic mudah didapat dan mudah perlakuannya, dari pada bahan dari logam yang membutuhkan bahan sendiri.

Tipe Komposit Serat :

Untuk memperoleh komposit yang kuat harus dapat menempatkan serat dengan benar. Berdasarkan penempatanya terdapat beberapa tipe serat pada komposit yaitu :

1. Continuous Fiber Composite

Continuous atau uni-directional, mempunyai serat panjang dan lurus, membentuk lamina diatara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan. Tipe ini mempunyai kelemahan pada pemisahan antar lapisan. Hal ini dikarnakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriknya.

2. Woven Fiber Composite (bi-dirtectional)

Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya juga mengikat serat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan akan melemah.

3. Discontinuous Fiber Composite

Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek.

Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 ( Gibson, 1994 : 157 ) :

a. Aligned discontinuous fiber

b. Off-axis aligned discontinuous fiber

c. Randomly oriented discontinuous fiber

4. Hybrid Fiber Composite

Hybrid Fiber Composite merupakan komposit gabungan antara serat tipe serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat mengganti kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Kata komposit dalam pengertian bahan komposit berarti dua atau lebih material / bahan yang digabung atau dicampur secara makroskopis untuk mendapatkan kekuatan yang spesifik. Dimana pengertian makroskopis ini yaitu penggabungan material dimana masih dapat dilihat sifat-sifat unsur-unsur pembentuknya.

Komposit mikroskopis merupakan alloy dimana penggabungan dua material atau lebih namun tidak dapat dilihat sifat-sifat unsur-unsur pembentuknya.

Komposit serat bertulang merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat / fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih komplek seperti anyaman.

SARAN

Mungkin pada suatu saat nanti kita biasa mengembangkan penemuan material pembuat komposit baru yang dengan kemampuan yang baik dan juga mempunyai nilai ekonomis yang baik juga, sehingga aplikasi pada kehidupan nyata pun akan menekan biaya yang biasanya lebih tinggi untuk pembuatan komposit. Dan diharapkan juga untuk pemaksimalan penggunaan serat alam yang lebih ramah terhadap lingkungan.