Rekayasa Bio-Nanokomposit Berkekuatan Dan Ketahanan Nyala Api Tinggi Untuk Kabin Kendaraan Umum

Suharty, Neng Sri and Sudirman, and Diharjo, Kuncoro and Wibowo, Fajar Rakhman (2011) Rekayasa Bio-Nanokomposit Berkekuatan Dan Ketahanan Nyala Api Tinggi Untuk Kabin Kendaraan Umum. .

[img] Microsoft Word (biokomposit, biokomposit hybrid interfly, tahan nyala, siklis termal, biodegradasi) - Published Version
Download (53Kb)

    Abstract

    Formulasi Komposit dan Biokomposit Cerdas Komposisi Optimum. Sejumlah polimer, komposit dan biokomposit cerdas berdasarkan hasil penelitian tahun I dan II yang optimum dipersiapkan. Formulasi optimum tanpa dan dengan kandungan 20% berbagai senyawa fire retardant komposisi optimum: rPP (F0), rPP/DVB/AA/SK (F1), rPP/DVB/AA/SK/[ATH+BA] (F3), rPP/DVB/AA/SK/[MDH+BA] (F5), rPP/DVB/AA/SK/[ATH+MDH+BA] (F7); rPP/DVB/AA/SK/ [CCpa+DAP] (F8), rPP/DVB/AA/SK/[nCC+DAP] (F9), rPP/DVB/AA/SK/[CCpa+NaPP] (F10), rPP/DVB/AA/SK/[nCC+NaPP] (F11). Karakterisasi menggunakan FTIR, XRD dan DTA pada Struktur Biokomposit LPP/DVB/AA/SK mengandung [ATH+BA], [MDH+BA], [ATH+MDH+BA], [CCpa+DAP], [CCpa+NaPP], [nCC+DAP] dan [nCC+NaPP] adalah sebagai berikut. Secara keseluruhan biokomposit yang terbentuk memiliki masing-masing ciri spesifik senyawa pembentuknya dan adanya beberapa pergeseran serta hilangnya beberapa cirri yang ada, sebagai indikasi terjadinya interaksi pada senyawa yang baru. Karakterisasi Biokomposit Awal Sebelum Proses Siklis Termal. Kajian kemampuan tahan bakar berbagai biokomposit mengandung pemadam nyala, dibandingkan dengan biokomposit F1 yang tidak mengandung pemadam nyala diperoleh urutan sebagai berikut: F7=F9>F3>F5>F11>F8=F10>F1. Kajian sifat mekanik khususnya urutan kekuatan tarik (TS) berbagai biokomposit adalah sebagai berikut: F11>F10>F1>F9>F8>F0>F3>F5>F7. Kajian kemampuan Biodegradasi biokomposit, diperoleh urutan sebagai berikut: F8>F10>F9>F7>F5>F3>F11>F1>F0(0%). Berdasarkan pengujian sifat fisik dan mekanik yang baik (MFI, TS, Impak), sifat ketahanan bakar api (TTI, BR, HR), sifat kemampuan degradabel alami (WA dan LW), maka formula komposit yang terpilih memiliki kemampuan tahan bakar tinggi dan dapat terbiodegradasi disebut komposisi optimum: F3, F5, F7, F8, F9, F9, F10 dan F11. Terhadap 8 jenis biokomposit komposisi optimum tersebut dilakukan uji siklis termal untuk mengetahui pengaruh sifat fisik material biokomposit tersebut terhadap pengaruh pemanasan yang berkali-kali. Karakterisasi 8 jenis Biokomposit Setelah Proses Siklis Termal. Kondisi proses satu kali siklis termal dengan ketebalan biokomposit antara 0.7–0.8 mm, dimasukkan kedalam oven pada suhu tertentu selama 15 menit, lalu dikeluarkan dari oven dan didinginkan pada suhu kamar selama 5 menit. Perbedaan pengaruh panas terhadap biokomposit pada sifat mekanik dikarenakan koefisien muai dan elastisitas didalam menahan panas. Suhu distorsi PP adalah 55oC, pada suhu distorsi terjadi perubahan sifat dari matrik polimer tersebut. Pada pemanasan dibawah suhu distorsinya yaitu 45oC, pengaruh pemanasan dengan jumlah siklis termal 10 kali, terjadi perubahan sifat mekanik sebagai berikut. Perlakuan 10 kali siklis termal pada variasi suhu pemanasan 25oC–65oC. Pengaruh Kekuatan Tarik (TS) dan Modulus Young (MY) setelah pemanasan siklis variasi suhu 25 – 65oC, adalah sebagai berikut. TS biokomposit F3, F7, F9 dan F11 pada suhu pemanasan 45oC mengalami penurunan persentase masing-masing 5%, 11%, 10% dan 4% dibandingkan F1 (32 MPa) atau penurunan 3,5%, 4%, 2% dan 1% dibandingkan sebelum pemanasan. Hubungan antara berbagai suhu perlakuan terhadap TS menunjukkan kecendrungan kenaikan suhu pemanasan akan mengakibatkan penurunan TS secara linier. Perubahan MY biokomposit F3, F7, F9 dan F11 mengalami peningkatan persentase masing-masing 57%, 49%, 201% dan 85% dibandingkan F1 (0.32 GPa) atau penurunan 18%, 3,5%, 7% dan 33% dibandingkan sebelum pemanasan. Pengaruh Kekuatan Bending (UFS) dan Modulus Bending (E) setelah pemanasan siklis variasi suhu 25 – 65oC, adalah sebagai berikut. UFS biokomposit F3, F7, F9 dan F11 pada suhu pemanasan 45oC mengalami penurunan persentase masing-masing 4%, 9%, 18% dan peningkatan 9% dibandingkan F1 (38 MPa) atau penurunan 11%, 5%, 18% dan 11% dibandingkan sebelum pemanasan. Hubungan antara berbagai suhu perlakuan terhadap UFS menunjukkan kecendrungan kenaikan suhu pemanasan akan mengakibatkan penurunan UFS secara linier. Perubahan E biokomposit F3, F7, F9 dan F11 mengalami peningkatan persentase masing-masing 57%, 49%, 24% dan 7% dibandingkan F1 (0.58 GPa) atau penurunan 38%, 0%, 27% dan 26% dibandingkan sebelum pemanasan. Hal ini terjadi dikarenakan penurunan elastisitas sebagai efek pemanasan yang menurunkan kekuatan daya ikat diantara matrik polimer tersebut. Hal yang sama juga terlihat pada ketangguhan bending komposit, dimana formula F7 dan F11 setelah mengalami siklis termal berkali-kali hanya memberikan pengaruh yang rendah terhadap ketangguhan bending dan modulusnya. Pengaruh Kekuatan Impak (Is) dan Energi Serap (Es) setelah pemanasan siklis variasi suhu 25 – 65oC, adalah sebagai berikut. Is biokomposit F3, F7, F9 dan F11 pada suhu pemanasan 45oC mengalami penurunan persentase masing-masing 17%, 21%, 21% dan 8% dibandingkan F1 (0.012 J/mm2) atau penurunan 23%, 17%, 14% dan 15% dibandingkan sebelum pemanasan. Hubungan antara berbagai suhu perlakuan terhadap Is menunjukkan kecendrungan kenaikan suhu pemanasan akan mengakibatkan penurunan Is secara linier. Perubahan Es biokomposit F3, F7, F9 dan F11 mengalami penurunan persentase masing-masing 5%, 27%, 8% dan 9% dibandingkan F1 (0.078 J) atau penurunan 12%, 0%, 18% dan 22% dibandingkan sebelum pemanasan. Hubungan antara berbagai suhu perlakuan terhadap kekuatan tarik menunjukkan kecendrungan kenaikan suhu pemanasan akan mengakibatkan penurunan TS, UFS dan Is secara linier. Masing-masing biokomposit mempunyai efek yang berbeda dikarenakan koefisien pemuaian material yang berbeda. Berdasarkan uji bakar, formula F7 dan F11 mempunyai ketahanan api terbaik dibanding biokomposit yang lain. Material F7 dan F11 mampu menahan perubahan sifat mekanik TS setelah pemanasan siklis termal berkali-kali, terlihat kurva regresi dengan penurunan yang relative rendah dibanding komposit yang lain. Dan formula F7 dan F11 mempunyai nilai MY tertinggi dibandingkan biokomposit yang lain, hal ini terjadi dikarenakan sifat degradasi ikatan pada material perubahannya relatif kecil. Perlakuan pemanasan 45oC pada variasi jumlah siklis termal 20 – 60 kali Pengaruh Kekuatan Tarik (TS) dan Modulus Young (MY) setelah pemanasan berbagai jumlah siklis termal (20 – 60 kali siklis termal) pada suhu 45oC, adalah sebagai berikut. TS biokomposit F3, F7, F9 dan F11 setelah diperlakukan pemanasan siklis termal sebanyak 60 kali, terjadi penurunan persentase masing-masing 12%, 15%, 19% dan 13% dibandingkan F1. Secara keseluruhan pengaruh jumlah siklis termal dan penurunan sifat mekanik berjalan secara linier. MY biokomposit F3, F7, F9 dan F11 setelah diperlakukan pemanasan siklis termal sebanyak 60 kali, terjadi penurunan persentase masing-masing 19%, 53%, 87% dan 18% dibandingkan F1. Pengaruh Kekuatan Bending (UFS) dan Modulus Bending (E) setelah pemanasan berbagai jumlah siklis termal (20 – 60 kali siklis termal) pada suhu 45oC, adalah sebagai berikut. UFS biokomposit F3, F7, F9 dan F11 setelah diperlakukan pemanasan siklis termal sebanyak 60 kali, terjadi penurunan persentase masing-masing 9%, 16%, 29% dan 19% dibandingkan F1. Secara keseluruhan pengaruh jumlah siklis termal dan penurunan sifat mekanik secara linier. E biokomposit F3, F7, F9 dan F11 setelah diperlakukan pemanasan siklis termal sebanyak 60 kali, terjadi penurunan persentase masing-masing 37%, 47%, 30% dan 33% dibandingkan F1. Pengaruh Kekuatan Impak (Is) dan Energi Serap (Es) setelah pemanasan berbagai jumlah siklis termal (20 – 60 kali siklis termal) pada suhu 45oC, adalah sebagai berikut. Is biokomposit F3, F7, F9 dan F11 setelah diperlakukan pemanasan siklis termal sebanyak 60 kali, terjadi penurunan persentase masingmasing 29%, 36%, 36% dan 25% dibandingkan F1. Secara keseluruhan pengaruh jumlah siklis termal dan penurunan sifat mekanik berjalan secara linier. Es biokomposit F3, F7, F9 dan F11 setelah diperlakukan pemanasan siklis termal sebanyak 60 kali, terjadi penurunan persentase masing-masing 17%, 65%, 64% dan 24% dibandingkan F1. Secara keseluruhan efek dari pemanasan termal siklis berbagai suhu terhadap kekuatan tarik berdampak linier. Namun senyawa F9 dan F10 yang mampu menahan kecepatan pembakaran dapat menahan TS, UFS dan Impak dengan perubahan yang paling rendah. Karakterisasi 4 jenis Biokomposit Hybrid Interfly (BHI) Setelah Proses Siklis Termal Formula core adalah campuran antara SK yang dipotong ukuran 2 cm dan rPP potongan 2x3 cm dengan rasio berat 1:1. Sedangkan formula skin adalah biokomposit optimum yang terpilih yaitu F1, F7, F9 dan F11. Kemudian masing-masing disusun membentuk biokomposit hybrid interfly (BHI) adalah sebagai berikut: biokomposit/core/biokomposit, ketiga lapisan specimen tersebut lalu di tekan pada suhu 180oC pada alat hot press selama 20 menit. Yang termasuk dalam 4 jenis hibrid adalah: F1/core/F1 (A); F7/core/F7 (B); F9/core/F9 (C) dan F11/core/F11 (D). Kondisi proses satu kali siklis termal dengan ketebalan biokomposit antara 2.2 – 3.2 mm, dimasukkan kedalam oven pada suhu tertentu selama 15 menit, lalu dikeluarkan dari oven dan di dinginkan pada suhu kamar selama 5 menit. Pengaruh Kekuatan Tarik (TS) dan Modulus Young (MY) hibrid setelah pemanasan 100 kali siklis termal pada suhu 45oC, adalah sebagai berikut. TS hibrid B, C dan D setelah pemanasan siklis termal sebanyak 100 kali, terjadi peningkatan persentase masing-masing 8%, 20% dan 30% dibandingkan hibrid A atau penurunan 13%, 12% dan 12% dibandingkan sebelum pemanasan. Secara keseluruhan pengaruh jumlah siklis termal dan penurunan sifat TS hibrid berjalan secara linier. MY hibrid B, C dan D setelah diperlakukan pemanasan siklis termal sebanyak 100 kali, terjadi peningkatan persentase masingmasing 25%, 60% dan 165% dibandingkan hibrid A, atau penurunan 44%, 43% dan 29% dibandingkan sebelum pemanasan. Pengaruh Kekuatan Bending (UFS) dan Modulus Bending (E) BHI setelah pemanasan 100 kali siklis termal pada suhu 45oC, adalah sebagai berikut. UFS hibrid B, C dan D setelah pemanasan siklis termal sebanyak 100 kali, terjadi peningkatan persentase masing-masing 12%, 23% dan 39% dibandingkan hibrid A atau penurunan 15%, 15% dan 11% dibandingkan sebelum pemanasan. Secara keseluruhan pengaruh jumlah siklis termal dan penurunan sifat UFS hibrid berjalan secara linier. E hybrid B, C dan D setelah diperlakukan pemanasan siklis termal sebanyak 100 kali, terjadi peningkatan persentase masing-masing 41%, 65% dan 114% dibandingkan hibrid A, atau penurunan 38%, 36% dan 28% dibandingkan sebelum pemanasan. Secara umum peningkatan jumlah siklis termal sebanyak 100 kali akan menyebabkan penurunan kekuatan bending. Dengan demikian maka hibrid tersebut berbahaya diaplikasikan sebagai panel yang mengalami pemanasan berulang. Jika harus digunakan maka rekayasawan harus memperhitungkan secara cermat. Pengaruh Kekuatan Impak (Is) dan Energi Serap (Es) BHI setelah pemanasan 100 kali siklis termal pada suhu 45oC, adalah sebagai berikut. Is hibrid B, C dan D setelah pemanasan siklis termal sebanyak 100 kali, terjadi penurunan persentase masing-masing 33%, 21% dan 22% dibandingkan sebelum pemanasan. Secara keseluruhan pengaruh jumlah siklis termal dan penurunan sifat Is hybrid berjalan secara linier. Es hibrid B, C dan D setelah diperlakukan pemanasan siklis termal sebanyak 100 kali, terjadi penurunan persentase masing-masing 36%, 26% dan 14% dibandingkan sebelum pemanasan. Berdasarkan pengamatan penampang patahan hasil uji impak, semakin banyak perlakuan siklis termal maka bidang patahan sampel uji juga semakin luas. Padahal, energi yang diserap oleh sampel uji mengalami penurunan. Hal ini disebabkan oleh degradasi kekuatan ikatan antar material penyusun yang cukup besar. Secara keseluruhan dari hasil penelitian ini, baik biokomposit spesimen tunggal maupun biokomposit hibrid efek siklis termal sampai 60 maupun 100 kali terjadi penurunan sifat mekanik diantaranya: TS, UFS dan Impak. Oleh karena itu hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai suatu acuan bagi rekayasawan yang akan mengaplikasikan komposit ini dilingkungan yang mengalami fluktuasi impak dan yang pemanasan berulang. Pembuatan Prototype, yang dibuat adalah sangkutan gantungan tabir surya mobil dan kolong gantungan tempat pegangan penumpang bis umum yang berdiri.

    Item Type: Article
    Subjects: Q Science > Q Science (General)
    Divisions: Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat - LPPM
    Depositing User: Miranda Nur Q. A.
    Date Deposited: 20 Apr 2014 13:34
    Last Modified: 20 Apr 2014 13:34
    URI: https://eprints.uns.ac.id/id/eprint/12603

    Actions (login required)

    View Item