P-ISSN: 1979-5858

## Studi Penyerapan Energi Beban Kejut Laminasi Komposit Epoxy-Karet
A. Kurniawan, K. A. Widi, M. A. Uhib, P. S. Saskara, M. A. Dwipayana, G. N. R. Wijaya, A. Rizaldi, P. W. S. P. Arisudana 1
1 Teknik Mesin Institut Teknologi Nasional Malang Email: arif.kurniawan@lecturer.itn.ac.id

## A BSTRACT
Penelitian  ini  untuk  memenuhi  kebutuhan  panel  rompi  anti  peluru.  Dengan  menggunakan  material  komposit  di maksudkan untuk mengurangi kelemahan penggunaan logam sebagai panel rompi anti peluru adalah sifatnya yang dapat mengabsorbsi  air  dan  juga  berat  sehingga  dapat  menurunkan  sifat  mekaniknya.  Untuk  itu  dilakukan  penelitian  ini menggunaan material komposit yang terdiri dari serat karbon kevlar,serat rami, dan serat agave, sebagai penguat material komposit anti peluru dipilih mengingat karakteristik fisikal yang sangat baik. Sifatnya yang kuat, ringan, tahan terhadap panas  sampai  dengan  suhu  400_C,  stabil  secara  kimia  dan  fleksibel  sangat  mendukung  untuk  penggunaannya  sebagai bahan dasar penyusun komposit material anti peluru. Matriks penyusun komposit adalah resin dengan jenis resin epoxy dan  di  padukan  dengan  karet  dengan  variasi  campuran  30%,40%  dan  50%  karet  sebagai  matriks  nya  dan  serat  karbon kevlar,serat rami ,serat agave sebagai penguat. Metode pembuatan dilakukan dengan teknik penaburan serat karbon yang kemudian dilaminasi secara kontinyu dengan sistem resin atau di sebut juga metode hand lay up. Hasil uji laboratorium yaitu uji tembak langsung yang akan di adakan di Pusdik Arhanud, sehingga dapat mengetahui seberapa kuat komposit ini  terhadap  peluru.  Karena  keterbatasan  peluru  saat  pengujian  tembak  di  Pusdik  Arhanud,  kami  melakukan  uji  impact untuk  menentukan  campuran  mana  yang  paling  kuat  untuk  di  uji  tembak.  Hasil  dari  uji  impact  menunjukan  variasi campuran karet dengan 30% karet yang memiliki kekuatan tertinggi dan spesimen kering dengan cepat dan tepat. Dengan Teknik hand lay up kami membuat rompi anti peluru dengan variasi campuran karet 30%.
Keywords Matrik epoxy, silicon rubber, komposit tahan peluru, stuktur makro. Paper type Research paper

## PENDAHULUAN
Pada suatu negara pasti memiliki kekuatan militer untuk melindungi negara masing-masing, termasuk di Indonesia [4]. Di dalam dunia militer pada angkatan bersenjata kelengkapan pertahanan dan perlindungan diri merupakan suatu hal yang  sangat  penting,  salah  satunya  adalah  panel  rompi  anti  peluru.  panel  rompi  anti  peluru  berfungsi  untuk  menahan penetrasi dan dapat mereduksi energi impact yang ditimbulkan oleh peluru. Saat terjadi tumbukan antara permukaan rompi energi  kinetik  peluru  diserap  dan  didistribusikan  pada  luasan  permukaan  keras  pada  rompi  dan  energi  yang  tersisa  akan mengenai ke bagian dada dan perut militer tersebut [1].
Dalam  penelitian  ini  bahan  utama  yang  digunakan  adalah  epoxy  sebagai  bahan  pengikat  (matrik)  yang dikombinasikan dengan karet, dengan variasi campuran karet sebesar 30% karet, 40% karet dan 50% karet bertujuan untuk menambah  kelenturan pada  sifat  mekanisnya  sedangkan  untuk  bahan  penguatnya  (filler) menggunakan  serat  alami  yaitu serat  karbon  Kevlar  serat  rami,  dan  serat  agave,  dari  kombinasi  tersebut  diharapkan  nantinya  diperoleh  data  mengenai perbedaan daya tahan terhadap uji peluru [7].
Pada  lapisan  luar  rompi  anti  peluru  serat  karbon  digunakan  karena  serat  karbon  terkenal  kuat  dan  keras,  sesua dengan  sifat  yang  diinginkan  pada  permukaan  rompi  yang  dapat  tahan  terhadap  gaya  impak  yang  diberikan  oleh  peluru saat membentur permukaan rompi, dan pada lapisan kedua digunakan serat rami sebagai penguat (filler)  ,dan pada lapisah terakhir penguat yang digunakan serat agave.
Dari  latar  belakang  yang  sudah  dipaparkan,  pada  penelitian  ini  akan  dilakukan  penelitian  mengenai  daya  tahan rompi dengan matrik epoxy yang dikombinasikan dengan karet dengan persentas jumlah karet 30%, 40% dan 50% karet, Dalam penelitian ini spesimen material komposit yang dibuat  akan dilakukan beberapa pengujian yaitu yang pertama uji kekuatan impak untuk mengetahui kekuatan persentase campuran karet yang terbaik pada material komposit, yang kedua uji tembak peluru untuk mengetahui ketahanan material komposit secara nyata dalam menahan laju peluru tembak standar NIJ 1010.04. level III. Setelah dilakukan pengujian tembak peluru pada produk panel rompi anti peluru maka dilakukan analisa  kondisi  material  dengan  foto  makro  dan  foto  SEM  (Scaning  Elektron  Microscope)  untuk  mengetahui  struktur kerusakan dari material yang telah diuji tembak.Dari hasil pengujian tersebut diharapkan nantinya terdapat perbedaan sifat mekanis dari material komposit dan  semoga juga dapat di buat referensi untuk pembaca.

## TINJAUAN PUSTAKA
Rompi anti peluru  merupakan baju pelindung  yang  digunakan di dalam  dunia  militer.  Rompi  tersebut dugunakan untuk  melindungi badan bagian dada, perut, dan punggung. Organ-organ vital manusia terletetak diantara punggung dan dada  seperti  jantung,  hati,  paru-paru,  organ-organ  pencernaan  dan  ginjal  dimana  organ  organ  tersebut  apabila  terjadi kerusakan dapat berakibat dan vatal dan bahkan mengalami kehilangan nyawa seketika.
Komposit  merupakan  material  multi  fase  yang  didapatkan  dari  kombinasi  material  yang  berbeda  untuk mendapatkan material dengan sifat mekanik yang baru [3]. Komponen-komponen penyusun komposit tetap bisa dibedakan secara makro. Material komposit banyak diaplikasikan karena memiliki kombinasi sifat yang tidak bisa didapatkan apabila menggunakan  materian konvensional seperti logam, polimer, maupun keramik. Sifat komposit bervariasi tergantung dari berbagai macam faktor di antaranya jenis komponen yang dipilih, distribusi komponen, dan morfologi komponen [2].
Epoxy memiliki kelebihan sifat Penyusutan material rendah, Sifat adhesif material baik. Ketahanan kimia material yang baik. Material memiliki sifta mekanik, seperti ketangguhan yang baik. Epoxy dapat diformulasikan dengan material lain maupun epoxy jenis lain untuk mendapatkan sifat sesuai keinginan. Karet silikon ini di gunakan untuk campuran epoxy sebagai matriks pada komposit ini, silikon rubber mempunyai sifat yang tahan terhadap penuaan, tahan terhadap suhu tinggi , lentur yang di butuhkan untuk menahan tembakan putaran peluru karena kelenturannya.
Serat  karbon  adalah  serat  sintetis  yang  dibuat  oleh  manusia  yang  bukan  dari  alam.  Jenis  material  yang  satu  ini punya  arah dan  bentuk  serat penyusunnya  sangat  memengaruhi  karakteristik  material.  Kevlar  ini  mempunyai  berat jenis 1,44 gr/cc dan mempunyai kekuatan tarik kurang lebih 3620 MPa. Yang di harapkan bias menahan laju perluru.
Rami memiliki kompatibilitas yang baik dengan seluruh jenis serat baik serat alam maupun sintetis sehingga mudah untuk dicampur dengan jenis serat apapun selain itu rami juga ringan dan kuat terhadap impak. Dan mempunyai ketahanan tarik 95kg/mm²
Agave  adalah  tanaman  monokotil  asli  dari  kawasan  Amerika  Tengah  dan  Meksiko  dan  kini  dibudidayakan  di kawasan  tropis  lainnya  seperti  Malaysia,  Kenya,  Indonesia  dan  lain  sebagainya.  Tanaman  ini  tumbuh  baik  di  daerah beriklim panas dan lembab, dengan suhu 15-30°C. dan memiki kekuatan tarik 640 MPa.

## Fig. 1. Susunan pembentuk spesimen.

## METODOLGI PENELITIAN
Peralatan yang dibutuhkan diantranya Mesin bor, Mesin gerinda, Gergaji kasar, Gergaji halus, Kunci kombinasi pas ring, Gunting, Kikir segi tiga, Alat pres cetakan, Cetakan, Rol cat, Kuas, Gelas takar, Amplas, Spet, Sarung tangan, Lap kain, Gelas tempat mencampur, Sendok, Timbangan gram digital, Jangka sorong, Mistar baja
Bahan yang digunakan diantaranya Wax, Cling wrap, Serat Penguat, Serat karbon kevlar, Serat rami, Serat kapas, Matriks, Polimer epoxy , karet silikon.

## ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Spesimen yang akan di uji impak dajn uji tembak dengan ukuran sesuai standart pengujian (Fig. 2 dan 3).
Fig. 3. Specimen uji balistik.
Dari hasil pengujian specimen didapatkan data seperti tabel 1 dan Fig 4.
TABLE I. D ATA PENGUJIAN IMPAK
Fig. 4. Grafik hasil uji impak.
Dari hasil pengujian impak material komposit serat yang bermatriks epoxy dicampur dengan karet silikon sebanyak 30%, 40%, dan 50% memiliki rata-rata impak tertinggi pada 30% karet dan turun secara konstan pada campuran karet 40% dan  50%,  dan  campuran  karet  30%  memiliki  kekeringan  yang  sangat  maksimal  dan  mempunyai  transfer  tegangan  yang baik, pada campuran 40% karet spesimen agak ulet dan transfer tegangan antar serat berkurang dan di campuran 50% karet memiliki  impak  terendah  dan  juga  spesimen  sangat  ulet  dan  transfer  tegangan  pada  specimen  tidak  baik.  Hal  ini disebabkan  karena  semakin  banyak  campuran  karet  silikon  pada  material  komposit  menyebabkan  material  menjadi semakin  ulet  dan  transfer  tegangan  oleh  gaya  impak  tidak  tersalurkan  dengan  baik  dari  matriks  kesetiap  serat  penguat material komposit [6]..
Dari  hasil  pengujian  tembak  produk  panel  rompi  anti  peluru  dengan  ketebalan  15  mm  berbahan  komposit  serat karbon kevlar, serat rami, dan serat kapas dengan campuran 30% karet silikon pada matriks epoxy yang dibuat oleh penulis dengan metode pembuatan hand lay-up ternyata tidak mampu menahan laju peluru tembakan pistol G2 elite pindad yang setara dengan standar NIJ 0101.04. Dilakukannya 1 tembakan dari arah depan produk dan 2 tembakan dari arah belakang produk yang ketiganya tembus.
Dari  perbedaan  arah  tembak  tersebut  menghasilkan  besar  kerusakan  yang  berbeda  pula  yaitu  kerusakan  bagian belakang  tembakan.  Tembakan  dari  arah  depan  produk  memiliki  kerusakan  bagian  belakang  yang  lebih  kecil  daripada kerusakan  belakang  yang  ditembak  dari  arah  belakang  produk,  hal  ini  disebabkan  karena  serat  karbon  yang  memiliki kekuatan nilai tarik yang lebih besar daripada kekuatan tarik serat kapas sehingga pecahan akibat tembakan pada lapisan serat kapas lebih besar, luas, dan rapuh [5]. Sedangkan tembakan dari arah belakang produk memiliki timbulan kerusakan depan  yang  lebih  tinggi  karena  serat  karbon  kevlar  memiliki  kekuatan  yang  tinggi  untuk  menahan  laju  peluru  yang berputar  daripada  serat  lainnya  maka  dari  itu  serat  mengalami  peregangan  dan  putusnya  serat  karbon  kevlar  juga  tidak hancur rapuh seperti serat kapas akan tetapi hanya putus disatu sisi dan serat karbon kevlar menjadi tidak mampu masuk kembali keposisi awal serat (Fig 5,6,7).
Fig. 5. Hasil foto arah serat.
Fig. 6. Hasil foto SEM pembentukan cacat rongga.
Fig. 7. Pengamatan SEM campuran matrik yang tidak merata.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan yaitu tentang analisa kemampuan komposit matriks epoxy -karet berpenguat  serat  karbon  kevlar,  rami,  dan  serat  agave  pada  produk  panel  rompi  anti  peluru  dapat  disimpulkan  hasilnya sebagai berikut:
 Produk  panel  rompi  anti  peluru  dari  material  komposit  laminasi  matriks  campuran  karet  silikon  30%  dan epoxy 70% berserat karbon kevlar 20 lapis, anyaman serat rami 1 lapis, dan anyaman serat agave 1 lapis dengan ketebalan total  15  mm  belum  mampu  menahan  laju  peluru  tembak  Pistol  G2  Elite  Pindad  yang  setara  dengan  standar  NIJ 0101.04 level III.
 Dari data foto makro dapat disimpulkan bahwa urutan lapisan serat yang baik berdasarkan perbedaan arah tembak pada produk  saat pengujian  tembak  dari  arah depan produk  dan  tembakan dari  arah belakang  produk adalah  dari yang terlemah diletakan paling depan dan serat yang terkuat paling diletakan belakang.
 Dari  foto  SEM  material  komposit  yang  dibuat  dapat  dilihat  bahwa  masih  banyak  terjadi  cacat  pada  material komposit seperti cacat rongga dan celah/retakan diantara matriks.

## SARAN
Berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan yaitu tentang analisa kemampuan komposit matriks epoxy -karet berpenguat serat karbon kevlar, rami, dan agave pada produk panel rompi anti peluru didapat saran sebagai berikut :
 Meminimalisirkan terbentuknya cacat rongga dengan lebih teliti saat menuangkan matrik keserat, sehingga produk kekuatannya meningkat untuk menahan laju peluru.
 Memperbanyak  lapisan  anyaman  serat  rami  untuk  meningkatkan  kekuatan  impak  materiat  komposit  karena  serat rami memiliki ikatan dengan matriks yang baik dan harganya relatif murah.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Achmad  Nurhidayat  dan  Wijoyo.  2014.  Pengaruh  Fraksi  Volume  Serat  Cantula  Terhadap  Ketangguhan  Impak  Komposit  Cantula-Hdpe  Daur Ulang Sebagai Bahan Core Lantai Ramah Lingkungan. Jurnal energi dan manufaktur Pros iding SNATIF Ke –(1): 1-8.
[2] Aladin Eko Purkuncoro, Basuki Widodo, Anang Subardi, Penggunaan Fraksi Volume Komposit Serat Batang Pisang Kepok (Musa Paradisiaca) Orientasi Sudut Acak Dengan Matrik Polyester Terhadap Sifat Mekanik  Jurnal Flywheel, Vol. 9 No. 1 (2018)
[3] Anang S., W. Sujana, Sibut, K.A. Widi, Peran Abu Sekam Padi Pada Komposit Polimer Jenis Pet, Jurnal Flywheel Vol. 8 No. 1 (2017)
[4] Hidayat  Achmad.  2019.  Analisa  Kekuatan  Tarik  dan  Kekuatan  Impak  Komposit  Matrik  Polyester  Berpenguat  Campuran  Karbon  dan  Kapas. Skripsi. Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Nasional, Malang.
[5] I  Komang  Astana  Widi,  Wayan  Sujana,  Gerald  Adityo  Pohan,  Putu  Suwendra  Saskara,  Analisa  Uji  Tarik  Dan  Impak  Komposit  Epoxy  Rami  - Agave – Karbon dengan Campuran Epoxy-Karet Silikon (30%, 40%, 50%), Jurnal Flywheel Vol. 11 No. 1 (2020)
[6] Komang Astana Widi, Wayan Sujana, Gerald Pohan, Luh Dina Ekasari, Analisa Orientasi Lapisan Serat Woven Memanfaatkan Teknologi Vacum Bag, Seminar Nasional Sains Dan Teknologi, Seminar Nasional Sains Dan Teknologi III, Universitas Brawijaya (2019)
[7] Sujana Wyn dan Astana Widi I Km. 2013. Pemanfaatan Silicon Rubber Untuk Meningkatkan Ketangguhan Produk Otomotif Buatan Lokal. Jurnal Energi dan Manufaktur Vol.6, No.(1): 1-94.