4
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Asbestos
Menurut penelitian Samara (2002), sejak tahun 1940 di Amerika ditemukan
bahwa antara 8-11 juta orang terpajan asbes dalam pekerjaannya. Pekerjaan-
pekerjaan yang menimbulkan risiko terpajan asbes tersebut antara lain : penyekat
asbes, pekerja-pekerja asbes yang terlibat dalam pertambangan dan proses bahan
mentah asbes, ahli mekanik automobil, ahli elektronik, pekerja pabrik, ahli mekanik
atau masinis, armada niaga, personil militer, pekerja kilang minyak, tukang cat,
pembuat pipa, tukang pipa, pekerja bangunan, pembuat jalan raya, pekerja atap
rumah, pekerja lembaran metal, pekerja di industri tekstil. Di Slovakia, pristiwa yang
muncul lingkungan karena asbes secara praktis tidak terkontrol. Kontaminasi di
dalam rumah atau gedung berasal dari penyekat pipa, dinding tahan api, pintu, cat,
beberapa bahan bangunan, bahan penyekat yang digunakan di bangunan kayu, pipa
AC. Sedangkan kontaminasi luar rumah atau gedung berasal dari permukaan
dinding, sisa pembuatan aspal, dan transportasi yang memuat sisa asbes. Kongres
Amerika Serikat menyatakan bahwa tidak ada batas minimum yang aman bagi
individu untuk terpajan serat asbes.Menurut Abhinimpuno (2013), Serat asbes
umumnya berukuran 3 sampai 20 micron, sehingga tidak dapat terlihat secara kasat
mata. Tetapi bila diperbesar melalui mikroskop electron, bentuk dari serat asbes
adalah lancip dan tajam. Partikel-partikel asbestos adalah sangat ringan sehingga
dapat terbang diudara. Bilamana terhirup dan masuk ke dalam paru-paru maka akan
sangat berbahaya karena memungkinkan untuk terjadinya kanker. Serat asbes yang
lancip atau tajam terjebak di dalam paru-paru inila yang berbahaya bagi kesehatan.
Paru-paru kita mengembang dan mengempis ketika bernafas, pada saat itulah serat
asbes yang lancip atau tajam mengiris-iris bagian dalam paru-paru, kemudian
menyebabkan luka pada paru-paru. Luka ini berkembang terus menjadi iritasi atau
luka yang lebih besar lagi dikarenakan teriris-iris lagi ketika bernafas. Sampai
keberbagai macam penyakit lainnyaseperti sesak nafas dan kanker.
5
2.1.1 Bahan Gesek
Pada Penelitian Santoso (2013) menyebutkan bahwa bahan gesek yang
sekarang ada di pasaran dapat dikelompokkan menjadi bahan gesek asbes, bahan
gesek non asbes dan bahan gesek semi logam. Bahan gesek asbes telah terbukti
menyebabkan penyakit kanker pada para pekerja di Industri dan konsumennya dan
debu yang diturunkan dari serat para- aramid dapat menyebabkan kerusakan paru-
paru. Bahan asbes tersebut saat dilakukan pengereman akan timbul debu beracun
yang bertaburan, sehingga mudah dihirup dan mudah menempel dimana-mana, debu
tersebut mengandung debu beracun yang tidak begitu jelas dilihat oleh kasap mata.
Kampas rem asbes hanya memiliki satu jenis fiber saja, sehingga pada waktu hujan
daya pengereman atau pencengkraman ke rotor kurang maksimal (memiliki efek
licin) seperti halnya menggesekkan jari di atas kaca yang basah.
2.2 Kampas Rem
Menurut Pratama (2011), Kampas rem merupakan komponen penting pada
kendaraan bermotor di jalan raya. Pertambahan kendaraan bermotor roda 2 dan roda
4 saat ini meningkat pesat sejalan laju pertumbuhan ekonomi masyarakat. Komponen
kendaraan yaitu kampas rem sangat perlu mendapat perhatian yang lebih oleh
pemegang kebijakan (pemerintah) dalam upaya melindungi konsumen dan
mengurangi persentase penyebab kecelakaan dijalan raya. Standar Nasional
Indonesia (SNI) kampas rem sudah dibuat sejak tahun 1987 namun beberapa
parameter serta spesifikasinya perlu ditinjau atau dikaji ulang sesuai perkembangan
dan mengacu kepada standar Internasional atau pola perkembangan teknologi
otomotif yang modern saat ini. Komposit berbasis polimer tidak mengandung
asbestos dan logam berat bahan komposit berbasis polimer, karena sebagian besar
bahannya menggunakan bahan polimer organik, maka benar-benar dapat dijamin
bebas terhadap senyawa yang mengandung Pb, Cr dan Zn. Seratnya pun digunakan
serat E-glass dan atau aramid. Juga sering digunakan serat alam berupa jute fibre,
wisker, dan serat karbon dari organik material, dan rockwool. Bahan pengisi berupa
mineral tambang adalah minority dan bersifat "fire retardant" sehingga tahan
terhadap panas atau memiliki koefisien perpindahan panas yang lebih kecil. Namun
di satu sisi kurang kuat menyerap atau menyimpan panas, sehingga panas sering
berbalik ke roda akibatnya roda menjadi panas. Hal ini dapat diatasi dengan
6
pengembangan di "material engineering" dan aspek desain penggabungan antara cast
iron dan komposit menggunakan bidang kontak komposit yang lebih banyak untuk
mengakomodasi "friction material life time" agar lebih panjang life time atau
kehausan bahan (bahan memiliki koefisien friksi kecil atau tertentu). Di era "Global
Climate Change” dan ”Carbon Trade aspek penggunaan bahan berbahaya beracun
harus memerlukan perhatian yang serius dan penegakan 9 hukum yang ketat, kalau
Indonesia mau menjadi bangsa yang besar, sehat, sejahtera dan memiliki kawasan
udara yang bersih dari bahan-bahan beracun. Komposisi Kampas Rem Sebelum
1870, roda kendaran masih dibuat dari kayu, dan alat yang digunakan untuk
memperlambat laju roda juga terbuat dari kayu. Namun sejak 1870, roda mulai
dibuat menggunakan besi untuk mengurangi keausan kayu. Pada waktu itu bidang
gesek rem juga menggunakan besi. Penggunaan besi untuk bidang gesek rem ini
memang membuatnya lebih awet, namun rem tidak pakem. Memasuki 1897,
mulailah digunakan rem jenis teromol (brake lining) pada kendaraan. Jenis rem ini
diciptakan Herber Food dari perusahaan Ferodo Ltd. Kampas yang digunakan
menggunakan bahan campuran sabut dengan kain katun (cotton belting). Selanjutnya
sekitar 1908, bahan asbestos mulai digunakan. Asbestos merupakan paduan kuningan
dan serat metal yang disatukan menggunakan binder (bahan pengikat) namun belum
dicetak. Hingga 1920, kampas rem mulai dicetak dengan serat metal dengan ukuran
lebih pendek, logam kuningan yang lebih halus serta tambahan bahan organik.
2.2.1 Jenis Rem serta kampasnya
Secara umum kampas rem kendaraan ada dua jenis, tromol dan disk break
(rem cakram), namun (Sukamto, 2012)membagi jenis rem dan kampas rem menjadi:
Rem Blok Tunggal
Yaitu rem blok yang sederhana, terdiri dari satu blok rem yang
ditekan terhadap drum rem. Pada rem tersebut, permukaan geseknya dipasang
lapisan rem atau bahan gesek yang dapat diganti apabila telah aus. Suatu hal
yang kurang menguntungkan pada rem blok tunggal adalah gaya tekan yang
bekerja dalam satu arah saja pada drum sehingga pada poros timbul momen
lentur sehingga rem blok tunggal tidak banyak dipakai pada mesin-mesin
yang memerlukan pengereman besar.
7
Blok rem merupakan bagian yang penting, material drum rem
biasanya dibuat dari besi cor atau baja cor, sedangkan untuk material gesek
dahulu biasanya dipakai besi cor, baja liat, perunggu, kuningan, tenunan
asbes, pasta asbes, serat, dan lainnya, akan tetapi ”akhir akhir” ini banyak
dikembangkan material gesek dari damar, serbuk logam dan keramik. Bahan
yang menggunakan tenunan terdiri dari tenunan asbes sebagai kerangka,
dengan plastik cair atau minyak kering yang diserapkan sebagai perekat, dan
dikeraskan dengan cetak panas atau perlakuan panas. Damar cetak dan
setengah logam umumnya hanya berbeda dalam hal kadar serbuk logamnya,
keduanya dibuat dengan mencampurkan serat pendek dari asbes, plastik
serbuk, dan bahan tambahan berbentuk serbuk, kemudian dibentuk. Metode
ini mempunyai keuntungan karena susunannya dapat dirubah sesuai dengan
keperluan, sedangkan material gesek logam, logam keramik, dan keramik
tidak mengandung asbes sama sekali. Cara pembuatannya adalah dengan
mengepress dan membentuk satu macam atau lebih serbuk logam atau serbuk
keramik, dan mengeraskannya pada temperatur dibawah titik cair bahan yang
bersangkutan. Material rem harus memenuhi persyaratan keamanan,
ketahanan, dan dapat mengerem dengan halus dan juga harus mempunyai
koefisien gesek yang tinggi, keausan yang minim, kuat, tidak melukai
permukaan drum, dan dapat menyerap getaran.
Rem Blok Ganda
Jika pada rem blok tunggal mempunyai kekurangan, maka dapat
diatasi dengan menggunakan rem blok ganda, yaitu jika dipakai dua blok rem
yang menekan drum dari dua arah yang berlawanan, baik dari sebelah dalam
Gambar 2.1. Rem Blok Tunggal
Sumber :(Sukamto, 2012)
8
atau sebelah luar drum. Rem dengan blok yang menekan dari luar
dipergunakan untuk mesin-mesin industri dan kereta rel yang pada umumnya
digerakkan secara numatic, sedangkan yang menekan dari dalam dipakai
pada kendaraan jalan raya yang digerakkan secara hidraulic.
Rem Drum ( Drum Brake )
Rem drum mempunyai ciri lapisan yang terlindung, dapat
menghasilkan gaya rem yang besar untuk ukuran rem yang kecil, dan umur
lapisan rem yang panjang. Rem drum mempunyai kelemahan yaitu sistem
pemancaran panasnya yang buruk, serta membuat partikel kotoran pada ruang
drum tersebut, untuk membersihkannya harus membuka roda agar rumah rem
dapat dibersihkan dari kotoran.
Blok dari rem ini disebut sepatu rem karena bentuknya yang mirip
sepatu. Gaya rem tergantung pada letak engsel sepatu dan silinder hidraulic
serta arah putaran roda. Sistem pengereman pada sepeda motor dapat
diklasifikasikan menjadi dua sistem yaitu Rem Tromol dan Rem Cakram.
Gambar 2.2. Rem Blok Ganda
Sumber :(Sukamto, 2012)
Gambar 2.3. Rem Drum
Sumber :(Sukamto, 2012)
9
Bila rem tromol dioperasikan secara mekanis, rem cakram dioperasikan
dengan sistem hidraulic dengan memakai tekanan fluida.
Tipe Leading dan Trailing
Dengan sebuah cam yang dapat digunakan untuk menekan dengan
paksa dua buah sepatu rem yang mempunyai pengaruh pengereman kuat
adalah ”leading shoe” dan yang lain ”trailing shoe”.
1. Prinsip kerja Leading Shoe
Gaya pengereman leading brake shoe (gaya yang searah dangan
putaran roda) dipaksa bergerak oleh “cam”, maka terjadi gaya gesek
yang searah dengan putaran roda. Gesekan antara sepatu dan rem
tromol, menghasilkan gaya pengereman yang lebih besar
Gambar 2.4. Sepatu Rem
Sumber :(Sukamto, 2012)
Gambar 2.5. Tipe Leading dan Trailing
Sumber :(Sukamto, 2012)
10
dibandingkan dengan gaya pengereman yang berlawanan arah putaran
roda.
Tipe Two Leading Shoe
Dua buah “cam” digunakan untuk menekan kedua buah sepatu rem,
sehingga dapat bekerja seperti leading shoe. Jadi dapat menghasilkan gaya
pengereman “kira kira” 5 kali dari trailing shoe brake terutama digunakan
sebagai rem depan, tetapi ini digantikan oleh rem disc brake.
Rem tromol terbuat dari besi tuang, pada saat rem digunakan panas
akibat gesekan akan timbul, jadi daya pengereman akan berkurang. Untuk
mangatasi hal tersebut, permukaan luar dari hubungan terdapat siripsirip
pendingin yang terbuat dari alumunium alloy yang mempunyai daya
penyaluran panas yang sangat baik. Pada bagian tromol terdapat alur yang
berfungsi untuk menyaring debu dan air agar tidak masuk ke dalam tromol.
Gambar 2.7. Tipe Two - Leading Shoe
Sumber :(Sukamto, 2012)
Gambar 2.6. Prinsip Kerja Leading Shoe
Sumber :(Sukamto, 2012)
11
Rem tromol mempunyai sepatu rem yang bergerak berlawanan dengan
putaran roda untuk mengerem roda dengan gesekan, ini disebut ”internal
expansion lining brake”. Rem tipe ini kebanyakan digunakan pada rem
belakang sepeda motor.
Rem Cakram
Rem cakram terdiri atas sebuah cakram dari baja yang dijepit oleh
lapisan rem dari kedua sisinya pada waktu pengereman. Rem cakram
mempunyai sebuah piringan (disc), untuk menjepit piringan ini diperlukan
tenaga yang cukup kuat. Guna memenuhi kebutuhan ini, rem cakram
dilengkapi dengan sistem hidraulic.
Agar dapat menghasilkan tenaga yang cukup kuat, sistem hidraulic
terdiri dari master silinder, torak, reservoir untuk tempat minyak rem, kampas
rem (brake pad), dan komponen penunjang lainnya. Pada sepeda motor,
ketika handle rem ditarik, bubungan yang terdapat pada handle rem akan
menekan torak yang terdapat pada master silinder. Torak ini akan mendorong
minyak rem ke arah saluran minyak, yang selanjutnya masuk kedalam
ruangan silinder dalam pada caliper, pada bagian torak sebelah luar dipasang
kampas atau brake pad, kampas ini akan menjepit piringan baja dengan
memanfaatkan tekanan torak ke arah luar yang diakibatkan oleh tekanan
minyak tadi. Rem ini mempunyai sifat-sifat yang baik seperti mudah
dikendalikan, pengereman yang stabil, radiasi panas yang baik, dan lainnya,
Gambar 2.8. Rem Cakram
Sumber :(Sukamto, 2012)
12
sehingga sangat banyak dipakai untuk roda depan. Adapun kelemahannya
adalah umur lapisan yang pendek, serta kotoran mudah menempel pada
piringan.
2.2.2 Jenis Kampas Rem Menurut Klasifikasi International
1. OEM (Original Equipment Manufactured)
OEM adalah jenis kampas rem yang sudah terpasang pada saat
membeli motor baru, dimana untuk produsen Honda, Suzuki, dan Kawasaki
dikeluarkan oleh pabrikan rem Nissin, sedangkan untuk Yamaha dikeluarkan
oleh Akebono.
2. OES (Original Equipment Sparepart)
OES adalah jenis kampas rem yang digunakan sebagai pengganti
kampas rem OEM dimana kampas rem ini dibuat oleh pabrikan OEM
sehingga mempunyai kode formula yang sama, proses yang sama, kualitas
yang sama dan bahan yang sama dengan kampas rem OEM.
3. AM (After Market)
Jenis ini adalah kampas rem yang beredar di pasaran, dengan kualitas
yang beragam. Ada yang mempunyai kualitas lebih rendah dari OEM, dan
ada yang lebih tinggi kualitasnya dari OEM.
4. Genuine
Pada dasarnya kampas rem ini masuk dalam kategori jenis After
Market. Istilah Genuine hanya untuk membedakan antara asli dan palsu
tidaknya produk tersebut.
2.3 Kampas Rem Asbestos
MenurutSyawaluddin (2008), Kampas rem dari bahan asbestos hanya
memiliki 1 jenis fiber yaitu asbes yang merupakan komponen yang menimbulkan
karsinogenik. Makanya kampas rem yang mengandung asbestos memiliki kelemahan
dalam kondisi basah, hal ini berarti bahwa rem asbestos akan blong (fading) pada
temperature 2500°C karena asbestos hanya terdiri dari 1 jenisfiber, ketika kondisi
basah bahan tersebut akan mengalami efek licin seperti menggesekkan jari di atas
kaca basah (Licin atau tidak pakem). Bahan baku kampas rem asbestos: asbestos 40
13
s/d 60 %, resin 12 s/d15%, BaSO4 14 s/d 15%, sisanya karet ban bekas, tembaga
sisa kerajinan, frict dust dan metal.(lihat gambar a pada gambar 2.9)
2.4 Kampas Rem Non Asbestos
Kampas rem non asbestos. Biasanya terbuat dari serat Kevlar/aramid,
rockwool, fiberglass, steel fiber, carbon, potasiumtitanate, graphite, celullose,
vemiculate, BaSO4, resin, dan Nitrile butadine rubber. Material jenis ini yang masih
digunakan oleh semua product original baik dari Jepang maupun Eropa. Kampas rem
jenis ini memiliki kelebihan yaitu tidak menimbulkan licin dan cenderung stabil
(tidak blong/fadding) pada saat kampas dan rotor mengalami kontak dan dapat
bertahan pada suhu sampai 360°C. Jenis non asbestos menggunakan lebih dari 12
jenis material sehingga umur pakai kampas rem jenis ini relatif lama dan gesekan
yang timbul pada saat terjadi kontak tidak tidak berpengaruh pada kampas dan rotor
meskipun pada temperature tinggi. (lihat gambar b pada gambar 2.9)
(a) (b)
2.5 Komposit
Menurut Sukamto (2012) komposit adalah kombinasi antara dua atau lebih
dari tiga bahan yang dimiliki sejumlah sifat yang tidak dimiliki oleh masing-masing
komponennya termasuk bahan yang diberi lapisan, bahan yang diperkuat dan
kombinasi lain yang memanfaatkan sifat khusus beberapa bahan yang ada. Sebagai
bahan komposit dan plastik yang diperkuat, sekarang banyak dipakai adalah serat
gelas, asbes dan sebagainya, yaitu merupakan komposit yang diperkuat antara resin
Gambar 2.9. (a) Kampas Rem Asbestos (b) Kampas Rem
Non Asbestos
Sumber : (Syawaluddin, 2008)
14
dan serat. Terdapat dua hal yang perlu diperhatikan pada komposit yang diperkuat
agar dapat membentuk produk yang efektif yaitu:
1. Komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi
daripada komponen matriksnya.
2. Harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen penguat dan
matriks.
2.5.1 Komposit Hybrid
Komposit hibrid adalah penggabungan dua atau lebih fase serat penguat pada
matrik tunggal untuk mendapatkan karakteristik baru,atau sebaliknya adalah
terbentuk dari dua atau lebih matrik pengikat pada serat penguat tunggal (I.D.G. Ary
Subagia, 2014). Metode hibridisasi merupakan metode baru dalam proses pembuatan
dan pengembangan karakteristik komposit FRP konvensional. Komposit hibrid
memiliki fleksibilitas yang lebih baik dibandingkan dengan komposit berpenguat
serat. Hibrid komposit biasanya memiliki serat dengan modulus elastisitas tinggi atau
serat dengan modulus elastisitas rendah. Sifat mekanis dari komposit hibrida adalah
tergantung pada variasi fraksi berat dan susun urutan lapisan.(N.L.Hancox, 1981)
2.5.2 Klasifikasi Bahan Komposit
Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Bahan
komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi
komposit sering digunakan antara lain seperti : Klasifikasi menurut kombinasi
material utama, seperti metal-organic atau metal anorganic.
1. Klasifikasi menurut karakteristik bulk-form, seperti sistem matrik atau
laminate.
2. Klasifikasi menurut distribusi unsur pokok, seperti continous dan
discontinous.
3. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural.
Sedangkan klasifikasi untuk komposit serat (fiber-matrik composites)
dibedakan menjadi beberapa macam antara lain ;
1. Fiber composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik.
2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.
3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik.
15
4. Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal dengan matrik
yang kedua.
5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina.
Secara umum bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit
partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan
komposit partikel terdiri dari partikel-partikel yang di ikat oleh matrik. Bahan
komposit partikel pada umumnya lebih lemah dibanding dengan bahan komposit
serat, namun memiliki keunggulan seperti ketahan terhadap aus, tidak mudah retak,
dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik. Bahan komposit serat
terdiri dari serat-serat yang diikat oleh matrik yang saling berhubungan. Bahan
komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat panjang (continuos fiber) dan
serat pendek (short fiber atau whisker). Penggunaan bahan komposit serat sangat
efisien dalam menerima beban dan gaya. Karena itu bahan komposit serat sangat
kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani
dalam arah tegak lurus serat(Habibah, 2015)
Dibawah ini digambarkan klasifikasi bahan komposit yang paling umum :
Gambar 2.10. Klasifikasi bahan komposit
Sumber :(Habibah, 2015)
16
2.5.3 Tipe Komposit Serat
Untuk memperoleh komposit yang kuat harus dapat memempatkan serat
dengan benar. Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada
komposit, yaitu :
1. Continuous Fiber Composite
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina
diantara matriknya. Jenis komposit ini paling sering digunakan. Tipe ini mempunyai
kelemahan pada pemisahan antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan
dipengaruhi oleh matriknya
2. Woven Fiber Composite (bi-directional)
Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena
susunan seratnya juga mengikat 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 :
1. Aligned discontinuous fiber (serat pendek dengan tipe searah)
2. Off-axis aligned discontinuous fiber (serat pendek dengan tipe silang)
3. Randomly oriented discontinuous fiber (serat pendek dengan tipe
acak)
(1)Aligned (2) off-axis (3) randomly
4. Hibrid Fiber Composite
Hibrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe
serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat
Gambar 2.11. Tipe discontinuous fiber
Sumber :(Habibah, 2015)
17
menganti kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan
kelebihannya
2.5.4 Metode Pembuatan Komposit
Menurut penelitian, Romels C. A. Lumintang (2011), terdapat tiga macam
metode yang dapat digunakan untuk membuat komposit, yaitu:
1. Injection Moulding
Proses injeksi dilakukan dengan cara memberikan tekanan injeksi pada bahan
plastik yang telah meleleh oleh sejumlah energi panas untuk dimasukkan kedalam
cetakan sehingga dapat dibentuk yang diinginkan. Kelebihannya adalah tingkat
produksi tinggi, dihasilkan produk tanpa proses pengerjaan akhir, dapat mencetak
produk yang sama, produk ukuran kecil dapat dibuat dan ongkos produksi murah.
2. Spray Up
Dalam pembuatan komposit dengan metode Spray Up ini menggunakan alat
penyemprot. Alat penyemprot tersebut berisi resin dan pengisi yang secara
bersamaan disemprot kedalam cetakan.
3. Hand Lay Up
Proses pembuatan komposit dengan metode Hand Lay Up merupakan
pembuatan komposit dengan metode lapisan demi lapisan sampai diperoleh
ketebalan yang diinginkan. Dimana setiap lapisan berisi matrik dan filler. Setelah
Gambar 2.12. Tipe komposit serat
Sumber: (Habibah, 2015)
18
Wr
Wc
memperoleh ketebalan yang diinginkan digunakan roller untuk meratakan dan
menghilangkan udara yang terjebak diatasnya.
4. Sintering Casting
Dalam pembuatan komposit dengan metode sinteringcastingselalu berkaitan dengan
alat bantu dan alat cetak. Bentuk komposit dapat disesuakan dengan kebutuhan yang
diinginkan mengikuti bentuk cetakan. Metode ini sangat baik untuk mendapatkan
kepresisian dimensi, porositas rendah, dan sangat cocok untuk mencetak
film/membran. Operator casting membran biasanya mengggunakan alat bantu seperti
casting knife atau stainless stick(A. Figoli, 2014)(Sonjui, 2009).
Pada penelitian ini penulis menggunakan metode Sintering Casting yaitu
Metode ini sangat baik untuk mendapatkan kepresisian dimensi, porositas rendah,
dan sangat cocok untuk mencetak film/membran. Operator casting membran
biasanya mengggunakan alat bantu seperti casting knife atau stainless stick
Penentuan variasi matriks dengan penguat menggunakan perbandingan fraksi
berat (%wt) pada hibrid komposit saat proses casting, pada kondisi tanpa void dapat
dirumuskan sebagai berikut (N.L.Hancox, 1981)(ASTMD3171-09, 2009):
wr = ─ .............................................................................................
wr + wm = 1 ................................................................................................
Wr = (wf/wi) x 100 …...……………………………...,………………...…
Wm = (wi – wf)wi x 100 ……………………………,,...…………………....
Keterangan :
Wr = fraksi berat penguat
wm = fraksi berat matriks
Wc = fraksi berat komposit
2.6 Karakteristik Batu Basalt
Basalt adalah batuan beku vulkanik, yang berasal dari hasil pembekuan
magma berkomposisi basa di permukaan atau dekat permukaan bumi. Biasanya
membentuk lempeng samudera di dunia. Mempunyai ukuran butir yang sangat baik
sehingga kehadiran mineral mineral tidak terlihat.
(1)
(2)
(3)
(4)
19
Batuan Basalt lazimnya bersifat masif dan keras, bertekstur afanitik, terdiri
atas mineral gelas vulkanik, plagioklas, piroksin. Amfibol dan mineral hitam.
Kandungan mineral Vulcanik ini hanya dapat terlihat pada jenis batuan basalt yang
berukuran butir kuarsa, yaitu jenis dari batuan basalt yang bernama gabbro.
2.6.1 Tipe Basalt
Berdasarkan komposisi kimianya, basalt dapat dibedakan menjadi dua tipe,
yaitu basalt alkali dan basalt tholeitik. Perbedaan di antara kedua tipe basalt itu dapat
dilihat dari kandungan Na2O dan K2O. Untuk konsentrasi SiO2 yang sama, basalt
alkali memiliki kandungan Na2O dan K2O lebih tinggi daripada basalt tholeitik.
Gambar 2.13. Lahar gunung berapi, sebelum menjadi basalt
Sumber: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Basalt#Columnar_basalt
Gambar 2.15. Basalt Powder
Sumber :httpwww.kisorganics.comwp-
contentuploads201211basalt
Gambar 2.14. Basalt rock
Sumber :http://meteorites.wustl.edu/id/lavarocks.htm
20
2.6.2 Komposisi Kimiawi Basalt
Menurut penelitian Dirk (2008), adapun komposisi kimiawi basalt dapat
dilihat pada tabel 2.1 :
Tabel 2.1 Persentase Berat Kandungan Unsur Kimia pada Basal
No Nama Unsur
Kimia
Persentase Kandungan
(% Berat)
1 SiO2 48,59 – 60,49
2 TiO2 0,48 – 1,00
3 Al2O3 16,47 – 21,76
4 Fe2O3 5,83 – 10,61
5 MnO 0,11 – 0,19
6 MgO 2,37 – 8,84
7 CaO 5,57 – 11,47
8 Na2O 1,83 – 3,32
9 K2O 0,31 – 1,67
10 P2O5 0,14 – 1,21
2.6.3 Ciri-ciri Basalt
Batuan basalt memiliki ciri-ciri secara petrografi, basalt alkali mengandung
fenokris olivin, titanium-augit, plagioklas dan oksida besi, serta nephelin. Sedang
basalt tholeitik mengandung plagioklas-Ca, augit subkalsik, pigeonit (piroksin
miskin Ca), gelas antar kristal (interstitial glass) dan struktur saling tumbuh kuarsa-
feldspar. Basalt tholeitik adalah tipe basalt yang lewat jenuh (oversaturated) dengan
silika, sedang basalt alkali bersifat underaturated dengan silika yang ditunjukkan
dengan kehadiran nepheline (Romels C. A. Lumintang, 2011).
2.6.4 Pembentukan Basalt
Basalt alkali khas dijumpai di daerah kerak benua yang terangkat berbentuk
kubah (updomed continental crust) dan kerak benua yang mengalami rifting (rifted
continental crust), dan pulau-pulau oseanik seperti Hawai. Basalt tholeitik khas
dijumpai di lantai samudera, atau sebagai lava ekstrusi yang sangat besar sehingga
membentuk plateau di kerak benua, contohnya Deccan Trap di India (Romels C. A.
Lumintang, 2011).
21
2.6.5 Kegunaan Basalt
Basalt kerap digunakan sebagai bahan baku dalam industri poles, bahan
bangunan atau pondasi bangunan (gedung, jalan, jembatan, dll) dan sebagai agregat
(Romels C. A. Lumintang, 2011).
2.7 AluminiumOxide
Aluminium oksida adalah sebuah senyawa kimia dari aluminium dan oksigen,
dengan rumus kimia Al2O3. Nama mineralnya adalah alumina, dan dalam bidang
pertambangan, keramik dan teknik material senyawa ini lebih banyak disebut dengan
nama alumina..
Aluminium oksida adalah insulator (penghambat) panas dan listrik yang baik.
Umumnya Al2O3 terdapat dalam bentuk kristalin yang disebut corundum atau α-
aluminum oksida. Al2O3 dipakai sebagai bahan abrasif dan sebagai komponen dalam
alat pemotong, karena sifat kekerasannya. Aluminium oksida berperan penting dalam
ketahanan logam aluminium terhadap perkaratan dengan udara. Logam aluminium
sebenarnya amat mudah bereaksi dengan oksigen di udara. Aluminium bereaksi
dengan oksigen membentuk aluminium oksida, yang terbentuk sebagai lapisan tipis
yang dengan cepat menutupi permukaan aluminium. Lapisan ini melindungi logam
aluminium dari oksidasi lebih lanjut. Ketebalan lapisan ini dapat ditingkatkan
melalui proses anodisasi. Beberapa alloy (paduan logam), seperti perunggu
aluminium, memanfaatkan sifat ini dengan menambahkan aluminium pada alloy
untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Al2O3 yang dihasilkan melalui
Gambar 2.16. Aluminium
Sumber :http://sandblastingabrasives.com/aluminum-
oxides-3.html
22
anodisasi bersifat amorf, namun beberapa proses oksidasi seperti plasma electrolytic
oxydation menghasilkan sebagian besar Al2O3 dalam bentuk kristalin, yang
meningkatkan kekerasannya.
2.8 Kerang
Kerang adalah hewan air yang termasuk hewan bertubuh lunak
(moluska).Pengertian kerang bersifat umum dan tidak memiliki arti secara biologi
namun penggunaannya luas dan dipakai dalam kegiatan ekonomi.
- Dalam pengertian paling luas, kerang berarti semua moluska dengan sepasang
cangkang (lihat Bivalvia). Dengan pengertian ini, lebih tepat orang menyebutnya
kerang-kerangan dan sepadan dengan arti clam yang dipakai di Amerika. Contoh
pemakaian seperti ini dapat dilihat pada istilah "kerajinan dari kerang".
- Kata kerang dapat pula berarti semua kerang-kerangan yang hidupnya menempel
pada suatu obyek. Ke dalamnya termasuk jenis-jenis yang dapat dimakan, seperti
kerang darah dan kerang hijau (kupang awung), namun tidak termasuk jenis-jenis
yang dapat dimakan tetapi menggeletak di pasir atau dasar perairan, seperti lokan
dan remis.
- Kerang juga dipakai untuk menyebut berbagai kerang-kerangan yang
bercangkang tebal, berkapur, dengan pola radial pada cangkang yang tegas.
Dalam pengertian ini, kerang hijau tidak termasuk di dalamnya dan lebih tepat
disebut kupang. Pengertian yang paling mendekati dalam bahasa Inggris adalah
cockle.
- Dalam pengertian yang paling sempit, yang dimaksud sebagai kerang adalah
kerang darah (Anadara granosa), sejenis kerang budidaya yang umum dijumpai di
Gambar 2.17. Cangkang Kerang
Sumber :http://id.wikipedia.org/
23
wilayah Indo-Pasifik dan banyak dijual di warung atau rumah makan yang
menjual hasil laut.
Semua kerang-kerangan memiliki sepasang cangkang (disebut juga cangkok
atau katup) yang biasanya simetri cermin yang terhubung dengan suatu ligamen
(jaringan ikat). Pada kebanyakan kerang terdapat dua otot adduktor yang mengatur
buka-tutupnya cangkang.Kerang tidak memiliki kepala (juga otak) dan hanya
simping yang memiliki mata. Organ yang dimiliki adalah ginjal, jantung, mulut, dan
anus. Kerang dapat bergerak dengan "kaki" berupa semacam organ pipih yang
dikeluarkan dari cangkang sewaktu-waktu atau dengan membuka-tutup cangkang
secara mengejut.Sistem sirkulasinya terbuka, berarti tidak memiliki pembuluh darah.
Pasokan oksigen berasal dari darah yang sangat cair yang kaya nutrisi dan oksigen
yang menyelubungi organ-organnya. Makanan kerang adalah plankton, dengan cara
menyaring. Kerang sendiri merupakan mangsa bagi cumi-cumi dan hiu.Semua
kerang adalah jantan ketika muda. (https://id.wikipedia.org/wiki/Kerang)
2.8.1 Kandungan Cangkang Kerang
Cangkang kerang mengandung kalsium karbonat (CaCO3) dalam kadar yang
lebih tinggi bila dibandingkan dengan batu gamping, cangkang telur, keramik, atau
bahan lainnya. Hal ini terlihat dari tingkat kekerasan cangkang kerang. Semakin
keras cangkang, maka semakin tinggi kandungan kalsium karbonat (CaCO3) nya.
Maka jika direaksikan dengan asam kuat seperti HCl dan ion logam yang terlarut
dalam air dapat mengendapkan kandungan logam(Santoso, 2011).
2.9 Resin
Menurut penelitian Nurdiana (2013) matriks ( resin ) dalam susunan komposit
bertugas melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik. Matriks
harus bisa meneruskan beban dari luar ke serat. Umumnya matriks terbuat dari
bahan-bahan yang lunak dan liat. Polimer ( plastik ) merupakan bahan umum yang
biasa digunakan. Matriks juga umumnya dipilih dari kemampuannya menahan panas.
Polyester, vinilester dan epoksi adalah bahan-bahan polimer yang sejak dahulu telah
dipakai sebagai bahan matriks. Menurut penelitian Puja (2011) yang menyatakan
bahwa Matrik yang cocok sebagai pengikat pada kampas rem harus memiliki
keuletan yang baik agar kampas rem yang dihasilkan tidak mudah pecah Jenis
24
polimer termoset yang banyak tersedia di pasaran dan memiliki keuletan yang tinggi
adalah resin epoxy.
2.10 Proses Sintering
Dalam proses pembuatan kampas rem, keausan suatu bahan komposit
semakin besar atau semakin mudah aus dapat dipengaruhi oleh besarnya waktu yang
deberikan pada proses kompaksi. Bila waktu penekananya semakin besar maka
tingkat keausan pun besar. Nilai kekerasan suatu bahan dari kampas rem terpengaruh
oleh besar waktu penekanan kompaksi yang diberikan. Pada proses pembuatan
kampas rem, semakin besar kompaksi yang dibebankan maka semakin keras pula
komposit. Komposit dalam kampas rem dipengaruhi beberapa faktor yaitu variasi
bahan, beban kompaksi yang diberikan serta lamanya beban penekanan kompaksi
dan pemanasan (sintering), (Marsudi, 2014) . Pemanasan sampai temperatur tinggi
disebut sinter. Pada prosessinter, benda padat terjadi karena terbentuk ikatan-ikatan.
Panas menyebabkan bersatunyapartikel dan efektivitas reaksi tegangan permukaan
meningkat. Dengan perkataan lain, prosessinter menyebabkan bersatunya partikel
sedemikian rupa sehingga kepadatan bertambah.Selama proses ini terbentuklah
batas-batas butir, yang merupakan tahap rekristalisasi.Disamping itu gas yang ada
menguap. Temperatur sinter umumnya berada pada 0.7-0.9 daritemperatur cair
serbuk utama. Waktu pemanasan berbeda untuk jenis logam berlainan dantidak
diperoleh manfaat tambahan dengan diperpanjangnya waktu pemanasan(Ika
Listiawati). Pada penelitian ini, penulis menggunakan faktor sintering seperti pada
tabel 2.2 dibawah ini :
Tabel 2.2 Faktor Pengujian Sintering
Faktor Pengujian I
Komposisi campuran
Cooling duration
Sintering temperatur
Heating duration
Holding duration
Forming pressure
Tabel 3.2
1 h
150˚C
0.5 h
0.5 h
2000 kg/cm2
25
2.11 Persyaratan Teknik Kampas Rem
Adapun persyaratan teknik dari kampas rem komposit menurut penelitian
Pratama (2011), yakni :
1. Untuk nilai kekerasan sesuai standar keamanan 68 – 105.
2. Ketahanan panas 360oC, untuk pemakaian terus menerus sampai dengan
250oC.
3. Nilai keausan kampas rem adalah (5 x 10-4
- 5 x 10-3
mm2/kg)
4. Koefisien gesek 0,14 – 0,27
5. Massa jenis kampas rem adalah 1,5 – 2,4 gr/cm3
6. Konduktivitas thermal 0,12 – 0,8 W.m.°K
7. Tekanan Spesifiknya adalah 0,17 – 0,98 joule/g.°C
8. Kekuatan geser 1300 – 3500 N/cm2
9. Kekuatan perpatahan 480 – 1500 N/cm2
2.12 Uji Kekerasan (Hardness Test)
Menurut penelitian, Syaflida (2012), kekerasan adalah ukuran ketahanan
suatu material terhadap deformasi plastis. Nilai kekerasan suatu material adalah
homogen. Uji kekerasan lebih sering dilakukan dibandingkan uji mekanis lain
dikarenakan beberapa alasan, antaa lain pengujiannya relatif sederhana dan tidak
mahal, pengujiannya hanya sebuah identasi yang kecil pada permukaan sampel, tidak
bersifat merusak sehingga spesimennya tidak akan mengalami fraktur atau
mengalami deformitas yang tinggi. Salah satu keuntungan pengukuran kekerasan
adalah kemudahan dalam mengkonversi kekerasan dengan perhitungan lain melalui
skala. Data konversi telah ditentukan secara eksperimen dan tergantung pada tipe dan
karakteristik material.
Uji kekerasan suatu material dapat dilakukan dengan berbagai metode antara
lain, seperti Brinell, knoop, Rockwell, Barcol, Shore A dan Vickers.
Metode vickers merupakan metode yang paling sering digunakan untuk
mengukur kekerasan suatu material logam Uji Vickers dapat digunakan untuk
mengukur kekerasan semua jenis material logam dengan berbagai ketebalan. Selain
itu, uji vickers juga tidak bergantung pada suatu beban. Uji kekerasan dengan metode
vickers menggunakan ASTM e384-99 (Standard test method for microindentation
26
hardness of materials) Uji Vickers bertujuan untuk menentukan daya tahan material
terhadap penekanan identor piramida intan dengan puncak yang bersudut 136 derajat
sampai menghasilkan deformasi permanen. Data yang didapat berupa Vickers
Hardness Number (VHN) yang didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan
lekukan
Menurut Fauzan (2013), Uji vickers dikembangkan di inggris tahun 1925an.
Dikenal juga sebagai Diamond Pyramid Hardness test (DPH).uji kekerasan vickers
menggunakan indentor piramida intan, besar sudut antar permukaan piramida intan
yang saling berhadapan adalah 136 derajat .
Ada dua rentang kekuatan yang berbeda, yaitu micro (10g – 1000g) dan
macro (1kg – 100kg).
Standar untuk pengujian:
- ASTM E-384 – Rentang micro (10g – 1000g)
- ASTM E-92 – Rentang macro (1kg – 100kg)
- ISO 6507 – Rentang micro dan macro
2.12.1 Cara atau Metode pengujian Vickers
1. Persiapkan alat dan bahan pengujian
a. mesin uji kekerasan Vickers (Vickers Hardness Test)
b. indentor piramida intan (diamond pyramid)
c. benda uji yang sudah di gerinda
d. amplas halus
e. stop watch
f. mikroskop pengukur (biasanya satu set dengan alatnya)
2. Indentor ditekankan ke benda uji atau material dengan gaya tertentu. (rentang
micro 10g – 1000g dan rentang micro 1kg – 100kg)
3. Tunggu hingga 10 – 20 detik (biasanya 15 detik)
3 Bebaskan gaya dan lepaskan indentor dari benda uji
4 Ukur 2 diagonal lekukan persegi (belah ketupat) yang terjadi menggunakan
mikroskop pengukur. (ukur dengan teliti dan cari rata-ratanya)
5 Masukkan data-data tersebut ke rumus
27
2.12.2 Rumus Penghitungan Pengujian MetodeVickers
Rumus penghitungan pengujian metodeVickers sebagai berikut :
𝑽𝑯𝑵 =𝟏,𝟖𝟓𝟒𝒙𝑷
𝒅𝟐
Dimana : VHN = Vickers Hardness Number
P = Beban yang diberikan (kgf)
d = Panjang diagonal rata-rata hasil indentasi
2.12.3 Kelebihan dan Kekurangan dari Pengujian Vickers
Kelebihan metodeVickers :
- Dianjurkan untuk pengujian material yang sudah di proses case hardening,
dan proses pelapisan dengan logam lain yang lebih keras
- Tidak merusak karena hasil indentasi sangat kecil, dan biasanya bahan uji
bisa dipakai kembali.
Kekurangan metodeVickers :
- Butuh ketelitian saat mengukur diameter lekukan hasil indentasi
- Lama, sekali pengujian bisa menyita waktu hingga 5 menit, belum termasuk
persiapan dan perhitungannya.
2.13 ASTM E-384 (American Standart Testing Material) Vickers Metods
Pada penelitian ini, penulis menggunakan ASTM E-384 dengan ketentuan
terlampir pada lampiran ASTM
Gambar 2.18. Uji Vickers
Sumber :Fauzan (2013)
........................................(5)
28
2.14 Spesimen Uji
Pada penelitian ini, Jumlah spesimen yang akan digunakan adalah 25 buah,
yang terdiri dari 5 komposisi masing-masing berjumlah 5 spesimen, kemudian dari
masing-masing spesimen tersebut akan mengalami 3 kali proses pengujian kekerasan
yang dimana dalam satu permukaan spesimen, lihat pada gambar 2.18
.C
.B
.A
Gambar 2.19. Spesimen Uji