Media  Elektrika,  Vol. 5 No. 1, Juni 20L2 lssN  1979-7451

## PENGUJIAN SUDUT KONTAK PADA BAIIAN ISOLASI RESIN EPOKSI  DENGAN PENGISI PASIR PANTAI YANG MENGANDUNG BANYAK KALSIUM
M. Toni Prasefyol, Ilamzah  Berahim2, T. Ilaryono3
'Jurusan  Teknik  Elektro FT Universitas  Muhammadiyah  Semarang Jl. Kasipah No.12 Semarang INDONESLA. '''Jurusun  Teknik  Elekrro FT UGM Jln. Grafika  2 Ycgyakarta  55281 INDONESIA

## Abstract
Formation  tracking power (electrical  tracking)  on the surface of an insulating  material  due  to flashover  continuously,  especially  when there are contaminants flotving on the surface  of the insulating material. Due to electrical traeking  the insulation material sudace to be broken and easier flow of electric  current.  Insulating  material  must hqve good electrical  characteristics  leakage  current  is very small, the criticalflashover voltage  is very  large  and the surface  is hydrophobic  materials The material used in this study  is an epoxl, resin insulating  silicone rubber  polymer  with a filler Kukup beach sand containing a lot of caicium carbonate with stoichiomelric  values (the ratio of materials  and hardener or curing  agent)  is equal to l, with values increasing sizefiller (filler) , 120x50 mm sample size. The study was conducted in the laborutory  according  to standard IEC  587: 1984. In this study, the effect of the variation of the filling of the contact angle and its influence  on surface degradation caused  by charging, were analyzed.
The result showed that  the epoxy resin used in this study whice are categorized partly wet (partially wetted) and  approached  hydrophobic. The more concentration of silicone  rubber  and  sand as filler (filler.) will inueqse the hydrophobic  nature of the contact  angle  shown is growing. lf the sudace is hydrophobic, then the time requiredfor the first discharge  qnd  breakdown  on the sudace of the old  material.
Keywords: epoxy  resins, fillers, contoct  angle, hydrophobicity

## 1. PEI{DAHT]LUAN
Material polimer yafig telah banyak digunakan  pada saluran distribusi  dan transmisi untuk sifat dielektrik  yang  baik, ringan dan ringkas, dibanding  insulator  porselin dan gelas.
Bagaimanapun juga, insulator polimer luar menunjukkan degradasi/kerusakan dalam kaitannya  dengan tekanan iklim seperti sinar
Pengujian  Sudut  Kontak.....
ultra violet cahaya matahari, kelembaban, temperature,  dan kontaminan  yang  lain sehingga menyebabkan discharge pennukaan, penjejakan, dan erosi, dan kerusakan  mungkin menurunkan performanya. Penurunan adalah nyata akibat  perubahan  penempatan kimia dan fisik pada permukaan polimer (Berahim dkk,
2003).
l"
Resin epoksi  adalah material insulasi  yang penting.  Merupakan  polimer thermoplastic yang menggunakan dua komponen yang dicampur dengan cepat dari suatu produk  gelas pada temperature  ruangan.
Dibanding  dengan polisteq  resin epoksi secara umum rnempunyai sifat mekanik yang lebih baik dan, menggunakan  pengeras  yang sesuai, lebih baik penahanan terhadap  panas dan tahan terhadap kimia, dalam  keadaan tertenfu, resistan  terhadap alkali. Sifat elektrikal resin epoksi  mempunyai  konstanta dietektrik antara 3,4-5,7,  dan kekuatan dielektrik antara 100-220 kV/cm. Faktor  dayaarfiara  0,008-0,04  (Brydson
dkk, 1982).
Ketika insulator dibuat dari bahan resin epoksi digunakan di luar ruangan,  kehadiran kontamnian pada permukaan  insulator  menjadi permasalahan yang serius. Material yang lain mempunyai  performa  kontaminan  yang berbeda.
Secara umum insulator non keramik performanya  lebih baik dari keramik saat masih baru. Bagaimanapun,  dalam  kaitannya dengan perubahan penuaan polimer, ini relatip berbeda yang dapat berubah  dengan waktu pada suafu harga  yang tergantung  pada lingkungan (Gorur, 1999).  Resin epoksi material  yang hidrophilik, oleh kare:., itu, dalam  keadaan  tertentu pada
daerah tropic, kelembaban dan curah hujan berperan dalam percepatan proses degradasi permukaan  insulator (Berahim dkk, 2005).
Lapisan kontaminan akan dibentuk di permukaan insulator dan akan melebar pada permukaan. Arus bocor akan bertambah, khususnya ketika permukaan insulator basah yang disebabkan oleh kabut,  embun atau gerimis. Arus bocor  akan mengaktipkan suafu proses konduksi panas yang  terjadi pada permukaan  insulator dan kemudian terjadi flashover atau terjadi  breakdown insulator Tingkat  kontaminan akan  dibentuk dalam permukaan  insulator  dan  akan menyebar pada permukaan.  Kebocoran arus akan menaik, khususnya ketika  permukaan  insulator menjadi basah yang disebabkan oleh embun, atau gerimis. Kebocoran  arus  akan memulai suatu proses konduksi panas yang terjadi pada permukaan  suafu insulator dan akhirnya terjadi flashover atau insulasi akan breakdown @erahim dkh 2005).
Penelitian ini dilakukan di laboratorium dengan mengacu  pada  standar IEC 587:1984 yaitu metode Inclined Plane Tracking (IPT).
Data-data penelitian yang diperoleh adalah sudut kontak  hidropobik,  yang menyediakan informasi yang berguna untuk diagnosis dan menggambarkan  keadaan material isolasi.

## 2. DASAR TEORI
A. Re,sin Epol<si
Material isolator yang banyak digunakan pada  sistem  tenaga listrik di Indonesia sampai
56 M. Tony P, Hamzah Berahim, T. Haryono
Media Elektrika,  Vol. 5 No. 1,Juni 2012
saat ini adalah  isolator  berbahan  porselin dan gelas. Kelebihan  isolator jenis ini adalah harganya yang cukup  murah dibandingkan dengan  isolator  polimer.  Namun,  isolator  jenis ini memiliki kelemahan dari segi mekanis  yaitu berat dan permukaanny a y ang bersifat menyerap ak (hyg'oscopic)  sehingga lebih mudah  terjadi arus bccor pada permukaan yang akhirnya dapat menyebabkanflashover.
Untuk mengatasi  hal tersebu! maka sebagai alternatif digunakan  isolator  polimer. Salah  satu contoh dari isolator  polimer adalah resin epoksi.
Kelebihan yang dimiliki oleh  isolator polimer
dengan jenis  resin epoksi ini di antaranya  adalah rapat massa 0,9 - 2,5 gramlcm3 yang lebih rendah  dibandingkan  dengan isolator porselin yang  rapat massanya 2,3 - 3,9 gram/cm3 dan isolator gelas denga n rapat  massa 2,5 gram/ cm3, serta proses pembuatannya yang tidak memerlukan energi  yang terlalu besar hanya membutuhkan suhu antara  zA"C - 30"C. Juga sifat dielektrik bahan isolasi resin epoksi
memiliki konstanta dielektrik 2,3 - 5,5 dan faktor disipasi  (0,1 - 5,0) x 10-3  akan lebih baik dibandingkan  dengan isolator porselin dengan konstanta dielektrik 5,0 - 7,5  dan faktor disipasi (2H0)  x 10-3 sedangkan isolator gelas memiliki konstanta dielektrik 7,3 dan faktor disipasi (15-50) x l0-3. Massa  bahan isolasi polimer resin epoksi yang lebih ringan
Pengujian Sudut  Kontak.....
tssN 1979-7451
dibanding porselin dan gelas memberikan peluang baru pada  desain  menara saluran transmisi tegangan tinggi dan  ekstra tinggi yang lebih kompak. Bahan isolasi polimer resin epoksi yang ringan dapat pula dipergunakan sebagai pemisah  fase guna  mengwangi  a) inan mekanik  konduktor  saluran  transmisi. Sifat perekat resin  epoksi  yang sempurna, mudah dibentuk"  kekuatan  rnekanis yang bailg daya tahan kimia yang kuat merupakan  keuntungan yang paling  penting dari resin padat.

## B. Karet Silikon
Silicone rubber/silane memiliki sifat hidrofobik yang tinggi, bahkan mampu memulihkan dan memindahkan sifat hidrofobiknya sehingga pada kondisi lembab tidak terbentuk  lapisan air yang kontinlu sehingga kondukti.ritas  permukaan isolator tetap rendah, dengan demikian  ar,:s bocor sangat kecil. Selain itu memiliki sifat dielektrik yang bailq sangat ringan, tahan gemp4 mudah penanganan  dan  pemasangannya.
Semakin banyak konsentrasi karet silikon pada  bahan akan meningkatkan  sifat hidrofobik dengan ditunjukkan  sudut kontak yang semakin membesar. Jika permukaan  bersifat  hidropobik, makl waktu yang  diperlukan untuk terjadinya discharge  pertama dan breakdown pada permukaan  bahan semakin lama [8].

## C. Pasir Pantai
Pasir  pantai  yang dipakai sebagai  pengisi digunakan pasir pantai Kukup dengan kandungan  terbesar  knlsium  karbonat (CaCO3) mencapai 55.98%. Data ini didapatkan dari hasil analisis major element  sampel pasir pantai Kukup pada Laboratorium  kimia analitik.
Tabel l. Hasil Analisis Major Element pasir
Pantai
D. Sudut Kontak Bahan Isolasi Resin epoksi
Pengukuran  sudut kontak  pada suatu bahan isolasi dilakukan untuk mengetahui sifat permukaan bahan, hidofobik atau hidrofilik.
Sifat hidrofobik merupakan  suatu  karakleristik bahan isolasi, dalam  keadaan terpolusi, bahan masih mampu bersifat  menolak air yang  jatuh ke permukaannya. Sifat hidrofobik paling berguna untuk isolasi outdoor  karena dalam keadaan basah  atau  lembab tidak akan terbentuk
lapisan air yang kontinu antara ujung-ujung I s8 I
isolator, sehingga  permukaan isolator tetap memiliki konduktivitas  yang  rendah, akibatnya arus bocor sangat kecil.
Sudut kontak merupakan  sudut  yang dibentuk antara permukaan bahan uji dengan air destilasi yang diteteskan ke permukaan  bahan uji.
Pengukuran ini menggunakan tetesan air 50 pi yang diteteskan pada permukaan bahan isolator. Profil setetes air pada permukaan ba,han uji diproyeksikan  pada layar  dan sudut kontak (180" - 360'). Hubungan  antara tegangan permukaan bahan padat, udara dan air dapat dilihat pada gambar 1
Gambar 1. Ilustrasi tegangan  antarmuka  dan sudut kontak
Para  peneliti telah mengklarifikasi sudut kontak dalam tiga kelompok yaitu sudut lebih kecil  dari 30 bersifat basah (hidrofilik), antara 30-89 sebagai basah sebagian Qtartially wetted), dan lebih  dari 90 disebut hidrofobik  yang menolak air.
berhasil
M. Tony P, Hamzah Berahim, T. Haryono
Media Elektrika, Vol. 5 No. 7, Juni 2012
Nilai sudut kontak tergantung pada  beberapa faktor yakni strukhrr kimia, kehalusan
permukaan, pori-pori  yang terisi cairan, dan keberadaan zat asing pada permukaan(Berahim
dkh 2003).

## 3. CARA PEI\ELITIAN
Metode  pengukuran yang digunakan dalam
penelitian ini mengacu pada  standar IEC 60-
587: 1984.  Masing-masing bagian dijelaskan
sebagai berikut :

## A. BahanUji
Bahan uji yang digunakan  adalah resin epoksi dengan  bahan pengisi silikon rubber dan pasir pantai. Pasir pantai  yang dipakai sebagai
pengisi  digunakan pasir pantai Kukup dengan kandungan  terbesar  knlsium karbonat  (CaCO3) mencapai 55.98o/o.

## - IIIEM'
Gambar  2. Ukuran Sampel Uji Bahan Resin Epoksi tssN 1979-7451
Isolator polimer,  material resin epoksi dengan perbandingan MPDA : DGEBA : Silane
: Pasir Pantai  dalam  persentase tertentu
Tabel 1. Komposisi Campuran Resin  Epoksi,
Silane, Dan Bahan Pengisi
Dimensi  sampel uji yaitu  panjang minimal 120 mm dan lebar minimal50 mm dengan  ketebalan 6 mm. Sampei yang telah dipotong sesuai ukuran tersebut.
B. Penguhnan Sudut Kontak
Pengukuran  sudut kontak dilakukan dengan menggunakan kamera digital  untuk memotret sudut kontak pada permukaan bahan uji.
Pengujian  sudut kontak ini dimaksudkan  untuk menentukan sifat permukaan bahan uji, bersifat hidrofobik atau hidrofilik. Sudut hidrofobik
l. la
IE
Pengujian Sudut  Kontak.....
l',
mencenninkan sifat kedap air dari permukaan bahan, semakin besar sudut hidrofobih maka semakin baik sifat bahan untuk  dapat menahan air tidak masuk ke dalam  bahan isolaror. Berikut adalah gambar  rangkaian  penguiian sudut kontak.
lriiir*!ffiit
Gambar  3. Rangkaian pengukuran sudut kontak
Langkah pengukuran sudut kontak adalah dengan menyalakan lampu sebagai sumber cahaya tambahan  agar titik air yang difbto dapat tampak jelas. Meletakkan bahan uji dan
menghidupkan  kamera. Bahan uji diposisikan sedemikian rupa sehingga  pada layar kamera
tidak terlihat permukaan bahan uji bagian belakang (bagian depan dan belakang dari permukaan bahan uji berimpit).
Setelah permukaan bahan uji tampak segaris, bahan uji ditetesi dengan air destilasi sebanyak 50 pl menggunakan  assipette no.l00. Langkah selanjutnya  memfoto  bahan uji dengan kamera digital. Hasil pengujian bisa langsung dimasukkan ke dalam  komputer dan sudut I 60 I
kontak  bisa segera dihitung. Agar hasil fotc nantinya baik, maka  proses pengambilan fcrio bisa diulang beberapa kali dan dipilih hasil foto yang paling baik.

## 4. IIASIL  DANANALISA
Besamya sudut  kontak permukaan bahan terhadap tetesan cairan diperoleh berdasarkan hasil pengamatan langsung melalui pemotretan kamera digital yang dihubungkan dengan komputer.
Gambar 4 Profil tetesan air dan pengukuran sudut kontak RTV5 sampel2
Hasil  pemotretan  ditampilkan  dalarn ti*iiti:k ukur proyektor  berskala, selanjutnya sudut kontak pada sisi kiri dan kanan sampel uji diukur dengan menggunakan busur derajat.
Untuk lebih akurat peneliti rnenggunakan
M. Tony P, Hamzah Berahim, T. Haryono
Media  Elektrika, Vol. 5 No. L, Juni 2012
soffiiare  Image Pro Plus untuk menentukan sudut.
Contoh perhitungan hidrofobik: sudut kontak
Sudut kontak kiri  : 83,75"
Sudut kontak kanan : 83,99" maka,
Sudut kontak : (Sudut kontak kiri+sudut
kontak
kxnn)D : (83,75"* 83,99")12:83,87o
= 84"
Karena  hasil  pengukuran  sudut  kontaknya <
90o, maka dapat disimpulkan bahwa permukaan bahan uji ini bersifat partially wetted (basah
sebagian). Sifat ini kurang baik bagi suatu
isolator,  karena dapat menurunkan resistansi permukaan bahan dan menurunkan  nilai tegaiganflashover.
Dari hasil pengujian, resin epoksi. yang
mempunyai  kandungan pengisi  pasir  pantai dan silane dibawah  10% bersifat partially wetted
(basah sebagian), dan yang mempunyai kandungan pengisi pasir pantai dan silane diatas
10% bersifat  hidrofobik.  Pengaruh penambahan
silane  seiring dengan penambahan pasir mempengaruhi kondisi resin epoksi, dapat
meningkatkan sifat hidrofobik  pada resin
epoksi.
lssN  1979-7451
Nilai sudut kontak  berkisar antara 60" sampai 9lo, sudut kontak yang paling besar adalah  resin epoksi RTV 25
NIY:Room Temperatur  Yulcanized, grid biru: nilai maksimal
Hubungan konsentrasl  pasir  dan sudut kontak
1C0 90
80
-{,- Sudut Kontak  dari  variasi sampel
Gambar 5. Grafik Sudut Kontak Versus
Konsentrasi Sampel
Tabel2. Hasil  Pengujian Sudut Kontak Kode SampeI Sampel Sudut Kontak Kiri (") Sudut Kontak Kan!n= (') Sudut Kontak (") RTV 5 I 65 65 6s 2 84 84 84 1 77 75 76 4 79 79 79 RTV 10 I 88 86,5 87,25 2 90 90 90 J 91 90 90,5 4 88 90 89 RTV 15 I 91,5 9l 91,25 2 90 90 90 3 91 89 90 4 85 87,5 86,25 92 90 9l
Pengujian Sudut  Kontak.....
1.,
2 93 90 91,5 3 89
74 8 1,5 4 90,5 86 88,25 RTV 5
I 65 65 65 2 84 84 84 J 77 75 76 4
79 79 79 5. KESIMPULAI\
Semakin banyak konsentrasi karet silikon dan pasir pantai sebagai pengisi (filler) pada bahan akan meningkatkan sifat  hidrofobik dengan ditunjukkan sudut kontak yang semakin membesar. Jika permukaan  bersifat hidropobik, maka waktu yang diperlukan untuk terjadinya discharge pertama dan breakdown pada pemrukaan  bahan semakin lama.
Dengan adanya  penambahan pasir pantai sebagai pengisi, kekuatan fisik dari  bahan akan semakin kuat dan tidak mudah lentur.

## REFERENSI
H. Berahim, K.T. Sirait,  F. Soesianto, Tumiran,
June 1-5, 2003, A new performance  of RW
Epoxy Resin Insulation material  in tropical climate, Proceedings of the 7th International Conference on Properties  and Applications of Dielectric Materials,  Nagoya  .p. 607
X. Wang, L.Chen and N. \'oshimura,  Erosion
by acid rain,  accelerating the tracking of po  ly s 11r'r,r,  insulat i ng nru t er ial, J.Phys.D :
Appl. Phys. 33 (2000) p. 1117-1 127 pririea in the UK.
Abdul  Syakur, Rochmadi,  Tumiran,  Hamzah Berahim,  Nopember, 7 -10,  201A, An Investigation on Surfcce  Tracking  on epow resin material  , Proceedings of l5th Asian Conference  on Eleckical  Discharge, Xian
Jiaotong University,  China.
Abdul Syakur, Rochmadi,  Tumiran,  Hamzah Berahim,  July 20, 2010, KaralderistikArus Bocor pada Permularun Bahan Resin Epoksi dengan Silikon sebagai Bahan Pengisi menggunal<nn Metode IEC 60-587,
Proceedings of Conference  on Information Technology and Electrical  Engineering,
Gadjah Mada University,  Indonesia
Abdul Syakur, Rochmadi,  Tumiran,  Hamzah Berahim,  July 20, 2010  , Study  on electrical tracking  of epoxy resin insulating material using Inclined-Plane  Tracking  Method,
Proceedings of Conference  on Information Technology and Electrical Engineering,
Gadjah Mada University, Indonesia.
Gorur, ,1999,  Outdoor Insul*iot.;, Ita.,,i li. Gorur,  Inc.,  Phoenix, Ariz,:na tiSiii:.:, t,:1;,i
H.Berahim, 20A5,  Methodo iogy}i; Al;st r;s t'\rc Performance  Of Silane  Epc:cy iicsiit Insulating  Polymer As High Volt,;ge
Insulator Materials In Ti:e '{ropit:*i .i: ,-,rti ,
Dissertation doctorate  degree at Dcpartment
62
M. Tony P, Hamzah Berahim, T. Haryono
.;{
Media  Elektrika, Vol. 5 No. 1, Juni 2012
of Electrical  Engineering,  Gadjah Mada University, Indonesia.
IEC  60-587:1984, Test Methodfor  Evaluating
Resistance to Tracking and Erosion of
Eleclricol  Insulating It laterials used anfur
severe Ambient  Conditions, British Standards
Institution.
J.A. Brydson, 1982 p.693-695, Plastic
Maerials, 4th edition, Butterworth
Scientific.
tssN 1979-7451
h t\ \ \\
,t
l\
tr
\ ;, -.,-.
l', Pengujian Sudut Kontak.....