Makalah Kimia Material (Herdin Dan Fitriyani)
Makalah Kimia Material (Herdin Dan Fitriyani)
Makalah Kimia Material (Herdin Dan Fitriyani)
KOMPOSIT LAMINATE
OLEH :
HERDIANTO
FITIYANI THAMRIN
MAGISTER KIMIA
PASCASARJANA KIMIA
UNIVERSITAS HALU OLEO
KENDARI
2017
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi ALLAH SWT., Shalawat dan salam selalu tercurahkan
kepada Rasulullah SAW beserta keluarganya. Atas berkat dan rahmat-Nya penulis
Makalah ini disusun untuk memenuhi sebagian tugas mata kuliah kimia
material yang telah ditentukan oleh Dosen mata kuliah, maka melalui makalah ini,
Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesan sempurna.
Oleh Karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL i
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR ISI iii
BAB II PENDAHULUAN
A. Latar Belakang 1
B. Rumusan Masalah 2
C. Tujuan Penelitian 2
D. Manfaat Penelitian 2
BAB II PEMBAHASAN
2.1. Definisi Bahan Komposit 3
2.2. Tujuan Dibentukya Komposit 5
2.3. Bagian-Bagian Utama dari Komposit 6
2.4. Properties Bahan Komposit 25
2.5. Kelebihan Bahan Komposit 26
2.6. Kekurangan Bahan Komposit 28
2.7. Kegunaan bahan Komposit 28
2.8. Contoh Material Komposit 31
2.9. Prospek Komposit Trend Teknologi masa Depan 32
2.10 Penelitian tentang Komposite Laminate 33
BAB III KESIMPULAN
A. Kesimpulan 37
B. Saran 38
SOAL-JAWAB 39
DAFTAR PUSTAKA 45
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Manusia sejak dari dulu telah berusaha untuk manciptakan 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
material, dan para ahli mulai menyadari bahwa material tunggal (homogen)
memiliki keterbatasan baik dari sisi mengadopsi desain yang dibuat maupun
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,
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
matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fiber). Komposit merupakan
karakteristiknya menjadi sifat yang baru dan sesuai dengan disain yang
direncanakan.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka rumusan masalah pada
makalah ini adalah bagaimana menjelaskan secara detail tentang komposit, salah
C. Tujuan
Tujuan Instruksional Umum (TIU)
pembaca dapat :
pembaca dapat :
pembuatannya
2. Menguji material yang terbuat dari komposit laminate dengan uji
(Bending)
3. Membandingkan material komposit laminate yang berbahan polimer,
komposit laminate
6. Mengukur daya tekan pada material komposit laminate dengan
tentang komposit.
BAB II
PEMBAHASAN
terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran
komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik ini yang berbeda dari
komposit yang kita inginkan dengan jalan mengatur komposisi dari material
gabungan, yaitu gabungan antara bahan matriks atau pengikat dengan penguat.
Kita bisa melihat definisi komposit ini dari beberapa tahap seperti yang telah
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
besi keluli yang merupakan alloy multifusi yang terdiri dari karbon dan besi.
c. Tahap/Peringkat Makrostruktur
mendapatkan suatu sifat atau ciri tertentu. Dimana konstituen gabungan masih
tetap dalam bentuk asal, dimana dapat ditandai secara fisik dan melihatkan
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
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
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
level), maka disebut sebagai alloy (paduan). Komposit berbeda dengan paduan,
menjelaskan bahwa alloy (paduan) adalah kombinasi antara dua bahan atau lebih
kombinasi terekayasa dari dua atau lebih bahan yang mempunyai sifat-sifat seperti
Berikut ini adalah tujuan dari dibentuknya komposit, yaitu sebagai berikut :
2.3.1 Reinforcement
Salah satu bagian utama dari komposit adalah reinforcement (penguat) yang
gambar 3.
material
c) Cara penguatan dan pengerasan oleh partikulat adalah dengan menghalangi
pergerakan dislokasi.
partikel:
a) Metalurgi Serbuk
Metalurgi serbuk adalah metode yang terus dikembangkan dari proses
serbuk secara bersamaan dan dikompaksi dalam cetakan, dan selanjutnya disinter
lebih homogen. Penekanan adalah salah satu cara untuk memadatkan serbuk
1) Large particle
interaksi antara partikel dan matrik terjadi tidak dalam skala atomik atau
dari large particle composite adalah cemet dengan sand atau gravel, cemet sebagai
matriks dan sand sebagai atau gravel, cemet sebagai matriks dan sand sebagai
a b
Gambar 4. a. Flat flakes sebagai penguat (Flake composites) b. Fillers
sebagai penguat (Filler composites)
Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit,
sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang
oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban
sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik
dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit.
a. Hand Lay-Up
b. Spray Lay-Up
c. Vacuum Bag Moulding
d. Filament Winding
lurus, membentuk lamina diantara matriksnya. Jenis komposit ini paling banyak
digunakan. Kekurangan tipe ini adalah lemahnya kekuatan antar antar lapisan. Hal
susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat
pendek yang tersebar secara acak diantara matriksnya. Tipe acak sering digunakan
pada produksi dengan volume besar karena faktor biaya manufakturnya yang
lebih murah. Kekurangan dari jenis serat acak adalah sifat mekanik yang masih
dibawah dari penguatan dengan serat lurus pada jenis serat yang sama.
Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus
Jenis fiber yang biasa digunakan untuk pembuatan komposit antara lain sebagai
berikut :
a) Fiber-glass
dan lain-lain.
1. Biaya murah
2. Tahan korosi
1. E-glass
2. C-glass
3. S-glass
Tabel 1. Sifat-sifat dari jenis-jenis fiber-glass
b) Fiber-nylon
2. Lebih kuat, lebih ringan, tidak getas dan tidak lebih kaku dari karbon
c) Fiber-carbon
intan.
3. Mempunyai karakteristik yang ringan, kekuatan yang sangat tinggi, kekakuan
berikut :
c) Mengurangi biaya
c) Mengurangi biaya
dua yaitu struktur laminate dan struktur sandwich, ilustrasi dari kedua struktur
a b
Gambar 8. Ilustrasi komposit berdasarkan Strukturnya : a. Struktur
laminate b. Sandwich panel
1) Laminate
Laminate adalah gabungan dari dua atau lebih lamina (satu lembar komposit
dengan arah serat tertentu) yang membentuk elemen struktur secara integral pada
laminai. Sebagai elemen sebuah struktur, lamina yang serat penguatnya searah
memiliki sifat yang buruk. Untuk itulah struktur komposit dibuat dalam bentuk
laminate yang terdiri dari beberapa macam lamina atau lapisan yang
sebuah unit struktur. Mikrostruktur lamina dan jenis-jenis dari arah serat dapat
lamina mempunyai arah serat yang sama. Kekuatan terbesar dari komposit
yang saling silang tegak lurus satu sama lain antara lamina.
ini pada masing-masing lamina terdiri dari potongan serat pendek yang
1. Short Alighned Fiber, potongan serat tersusun dalam arah tertentu, sesuai
2. In-Plane Random Fiber, potongan serat disebarkan secara acak atau arahnya
tidak teratur.
2) Sandwich panels
yang tersusun dari 3 lapisan yang terdiri dari flat composite (metal sheet) sebagai
kulit permukaan (skin) serta meterial inti (core) di bagian tengahnya (berada di
antaranya). Core yang biasa dipakai adalah core import, seperti polyuretan (PU),
tujuan untuk efisiensi berat yang optimal, namun mempunyai kekakuan dan
menahan beban lentur, impak, meredam getaran dan suara. Komposit sandwich
dibuat untuk mendapatkan struktur yang ringan tetapi mempunyai kekakuan dan
syaratnya adalah ringan, tahan panas dan korosi, serta harga juga
akan dihasilkan komposit yang mempunyai sifat kuat, ringan, dan kaku. Komposit
internal dan eksternal pada kereta, bus, truk, dan jenis kendaraan yang lainnya.
2.3.5 Matriks
Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi
3) Ketangguhan baik
4) Tahan simpan
7) Lebih ringan.
1) Ringan
4) Anisotropy
1) Bathroom furniture
2) Aerospace
3) Construction material
1) Thermoplastic
melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversibel)
kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Contoh ari
thermoplastic yaitu Poliester, Nylon 66, PP, PTFE, PET, Polieter sulfon, PES, dan
2) Thermoset
pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan
yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang
dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel,
seperti jenis-jenis melamin. Plastik jenis termoset tidak begitu menarik dalam
proses daur ulang karena selain sulit penanganannya juga volumenya jauh lebih
sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik yang bersifat termoplastik. Contoh
a) Rotor helikopter
b) Komponen ruang angkasa
c) Rantai pesawat terbang
b. Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites MMC)
Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki
matrik logam. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada
mulanya yang diteliti adalah Continous Filamen MMC yang digunakan dalam
aplikasi aerospace.
Kekurangan MMC :
1) Biayanya mahal
1) Powder metallurgy
2) Casting/liquid ilfiltration
3) Compocasting
4) Squeeze casting
keramik. Reinforcement yang umum digunakan pada CMC adalah oksida, carbide,
dan nitrid. Salah satuproses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX,
yaitu proses pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk
1) Gelas anorganic.
2) Keramik gelas
3) Alumina
4) Silikon Nitrida
2) Sangat tanggung , bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron
tubes, liner
potong.
berdensity rendah, tahan karat, kuat, kokoh dan tegar. Dalam kebanyakan bahan
komposit.
Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit.
dari beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan fisikal,
dibawah ini :
matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yang mempunyai kekuatan dan
kekakuan spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi kedua
ialah produk komposit yang dihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih
rendah dari logam. Pengurangan berat adalah satu aspek yang penting dalam
komponen yang diperbuat dari logam dengan komposit karena telah terbukti
3) Kelemahan logam yang agak terlihat jelas ialah rintangan terhadap kakisa yang
yaitu produk yang mempunyai gabungan sifat-sifat yang menarik yang dapat
dihasilkan dengan mengubah sesuai jenis matriks dan serat yang digunakan.
Contoh dengan menggabungkan lebih dari satu serat dengan matriks untuk
a. Tidak tahan terhadap beban shock (kejut) dan crash (tabrak) dibandingkan
dengan metal.
b. Kurang elastis
c. Lebih sulit dibentuk secara plastis
satelit.
c. Olah raga dan rekreasi = Sepeda, Stick golf, Raket tenis, Sepatu olah raga
komposit 27% dalam struktur rangka pesawat pawa awal tahu 1980-an.
Penggunaan bahan komposit dalam skala besar pertama kali terjadi pada tahun
1985. Ketika itu Airbus A320 pertama kali terbang dengan stabiliser horisontal
dan vertikal yang terbuat dari bahan komposit. Airbus telah menggunakan
komposit sampai dengan 15% dari berat total rangka pesawat untuk seri A320,
1) Komposit Thermoplastik
2) Thermoset Composites
c. Metal-intermetallic laminate
b. concrete
a. Mother of Pearl
b. Syntactic foam
c. Asphalt concrete
6. Engineered wood
a. Plywood
a. Arborite
b. Formica (plastic)
kemampuan sistem. Saat ini telah dikembangkan suatu metode komposit yang
bantuan ruang hampa bertekanan. Dan ini merupakan metode yang paling hemat
Produk material yang ulet dan material yang kuat dan tangguh adalah logis
ada suatu pemikiran dan usaha menggabungkan kedua material tersebut untuk
dijadikan suatu material yang baru yaitu komposit melalui proses pembuatan
berhubungan dengan panas yang baik seperti kekakuan, tahan aus dan stabil pada
temperatur tinggi. Proses fabrikasi komposit ini dapat diaplikasikan pada berbagai
komponen mesin seperti ; gas turbin, mesin roket, mesin piston, penukar panas,
Dengan adanya material ini, beberapa jenis aktivitas lebih mudah dilakukan,
sebab alat-alat yang digunakan berkaitan dengan komposit laminate ini. Seperti di
laminasi.
Retak yang dipicu oleh porositas terbuka yang terjadi pada derah
laminasi
komposit laminat hybrid Al/SiC-Al/Al2O3 10%vf SiC/10%Vf Al2O3, 600oC,
Waktu tahan 6 Jam
adalah epoxy sebagai matrik, serat Glass dan MWNT sebagai penguat. Untuk
komposit hybrid ini dapat digunakan untuk membantu desain lapisan tabung.
4% kalsium silikat ( CaSiO4) sebagai bahan filler nya. Laminate tersebut telah diuji
Dalam penelitian ini juga dilakukan Finite Element Analysis (FEA) menggunakan
software ANSYS pada kondisi yang sama. Dengan melakukan perbandingan antara
komposit standart dari ASTM dengan eksperiment. Hasilnya tidak jauh berbeda dengan
eksperimen. Ini berarti bahwa komposit yang dibuat dapat digunakan dalam kehidupan
sesuai fungsinya.
A. Perbandingan Tensile test (a) dan Compression test (b) pada FEA dan Eksperimen
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
dilihat dari beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan
SOAL JAWAB
Jawab :
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih
sifat mekanik yang lebih bagus dari logam, kekakuan jenis (modulus
Young/density) dan kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam. Beberapa lamina
komposit dapat ditumpuk dengan arah orientasi serat yang berbeda, gabungan
lamina ini disebut sebagai laminat. Komposit dibentuk dari dua jenis material
lebih rigid serta lebih kuat, dalam laporan ini penguat komposit
jawab :
hanya terdiri dari satu laminat atau satu lapisan yang menggunakan
penguat berupa serat atau 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
yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan
Jawab :
Jawab :
tiap lamina mempunyai arah serat yang sama. Kekuatan terbesar dari
serat yang saling silang tegak lurus satu sama lain antara lamina.
serat.
Jawab:
dua yaitu struktur laminate dan struktur sandwich, ilustrasi dari kedua struktur
a b
Ilustrasi komposit berdasarkan Strukturnya : a. Struktur laminate
b. Sandwich panel
Sebagai bahan utama yaitu erosil, pigmen, resin, katalis, talk, mat,
putih. Berfungsi sebagai perekat mat agar fiber glass menjadi kuat dan
pengecatan.
3. Resin
Bahan ini berujud cairan kental seperti lem, berkelir hitam atau bening.
semua bahan yang akan dicampur. Biasanya bahan ini dijual dalam literan
sagu. Berfungsi sebagal campuran adonan fibercglass agar keras dan agak
lentur.
6. Mat
Bahan ini berupa anyaman mirip kain dan terdiri dari beberapa model, dari
model anyaman halus sampai dengan anyaman yang kasar atau besar dan
untuk mencairkan resin. Zat ini digunakan apabila adonan terlalu kental
keringnya.
8. PVA
Bahan ini berupa cairan kimia berkelir biru menyerupai spiritus. Berfungsi
untuk melapis antara master mal atau cetakan dengan bahan fiber glass.
sehingga fiberglass hasil cetakan dapat dilepas dengan mudah dari master
menimbulkan efek licin. Bahan ini berwujud pasta dan mempunyai warna
bermacam macam.
10. Cobalt
Cairan kimia ini berwarna kebiru-biruan. Berfungsi sebagai bahan aktif
kurang baik dan terlalu encer. Bahan ini dapat dikategorikan sebagai bahan
agar permukaan fiberglass hasil cetakan menjadi lebih halus dan rata
DAFTAR PUSTAKA
Carlos G., et al. 2005. Failure Criteria for FRP Laminates. Journal of Composite
Material.
http://ramatawa.wordpress.com/2008/11/23/komposit-part-
definisiklasifikasiaplikasi/ pada tanggal 25 Oktober 2013, jam 20.48
http://www.scribd.com/doc/114100451/Artikel-Dinamika-mengenal-Bahan-
Komposit-Berpenguat-Serat-Alam pada tanggal 25 Oktober 2013 jam
20.58
http://eatrenkz.blogspot.com/2012/06/bab-ii-pengertian-komposit-secara-
luas.html pada tanggal 25 Oktober 2013 . 20.59