Kata kunci: komposit geopolimer, sifat mekanis, sifat fisis, ketahanan nyala api.
Diharjo, Kuncoro; Jamasri; Firdaus, Ferris*)
LPPM UNS, Penelitian, Ristek, Insentif Riset Dasar, 2007
Persoalan baru yang sering terjadinya pada sarana transportasi adalah kebakaran kabin kendaraan sebagai akibat dari peristiwa hubungan singkat sistem kelistrikan maupun kecelakaan, Rekayasa bahan komposit sebagai panel kabin kendaraan harus memiliki kekuatan dan ketahanan nyala api yang tinggi, seperti jenis komposit geopolimer. Riset ini bertujuan untuk merekayasa panel kabin kendaraan yang memiliki sifat fisis-mekanis dan ketahanan nyala api tinggi dari bahan komposit geopolimer fly ash – polyester.
Bahan penelitian adalah limbah fly ash (FA), serat E-glass (anyam-acak), wsatumtedpolyester resin (UPRs)157 BQTN, dan hardener MEKPO. Proses pembuatan komposit dilakukan dengan metode cetak tekan. Variabel-variabel dalam penelitian ini meliputi variasi ukuran butir FA, fraksi volume FA antara 10-60%, dan kandungan serat gelas. Tahap penelitian yang dilakukan meliputi karakterisasi sifat fisis FA, pengujian mekanis (tarik, bending, impak, foto makro), pengujian fisis (hambatan thermal konduksi dan radiasi, redaman getaran, kestabilan dimensi), dan uji ketahanan nyala api (test piece dan panel komposit). Optimasi riset dilakukan secara bertahap mulai dari komposit geopolimer FA-UPRs, dan dilanjutkan dengan komposit serat gelas-fM-UPRs. Prototipe produk yang dibuat pada tahap ini adalah meja K-l (kereta api kelas eksekutif) modifikasi.
Serbuk FA digunakan 100% karena ukuran partikel FA kurang dari 500 um. Limbah FA didominasi oleh SiO2 (48%) dan A12O3 (32%). Komposit berpenguat partikel FA lebih kecil memiliki tegangan dan regangan bending lebih besar. Jenis patahan komposit FA-UPRs adalah patah tunggal. Semakin kecil ukuran butiran FA, semakin halus tekstur penampang patahannya. Komposit FA-UPRs memiliki kekuatan bending tertinggi pada 40% FA (w/w). Modulus bending komposit meningkat seiring dengan peningkatan kandungan FA. Hingga 60% FA, kekuatan tarik komposit juga meningkat seiring dengan peningkatan kandungan FA. Peningkatan tegangan tarik signifikan terjadi hingga 50% FA. Kekuatan impak komposit relatif konstan dan tidak dipengaruhi oleh kandungan FA. Namun demikian, energi scrap dan kekuatan impak paling tinggi terjadi pada 50% FA. Nilai koefisien redaman getaran komposit FA – UPRs memiliki nilai tertinggi pada kandungan FA 40%. Komposit FA – UPRs memiliki kestabilan dimensi yang baik. Penyusutan panel komposit akibat pemanasan pada suhu 100 °C selama 4 jam (sesuai standar SAE J-1717) adalah sekitar 0,03%. Peningkatan kandungan FA mengakibatkan peningkatan konduktifitas panas dan penurunan hambatan panas komposit. Ketahanan nyala api test piece komposit meningkat seiring dengan peningkatan kandungan FA Heat release atau laju pendinginan panel semakin menurun seiring dengan peningkatan kandungan FA. Massa sampel terbakar paling sedikit terjadi pada 30-40% FA. Tikus putih, yang diasapi dengan asap pembakaran komposit, tidak menunjukkan perubahan perilaku. Panel komposit yang memiliki ketahanan nyala api tertinggi adalah komposit dengan kandungan FA 40% (w/w). Pemberian cover logam di bagian tepi panel komposit akan memperlama waktu pembakaran panel. Produk panel interior hasil riset ini adalah prototipe produk meja kereta api eksekutif (K-l) tipe modifikasi (lebih tipis, tebal 5 mm). Penggunaan FA pada pembuatan komposit mampu mereduksi konsumsi resin dan meningkatkan ketahanan nyala api produk. Hasil riset pendahuluan tahapan riset tahun 2008 menunjukkan bahwa komposit serat gelas – FA – UPRs memiliki kekuatan tertinggi pada kandungan serat gelas (v/v) 30%. Hasil penelitian ini sangat potensial untuk diajukan pendaftaran paten produk komposisi campuran antara FA-UPRs, sebagai bahan pengganti resin dengan kandungan fire resistant tinggi, seperti phenolic.