Pada umumnya
suatu bahan komposit terdiri dari dua fasa yang berlainan yang dipisahkan oleh antar
muka kedua fasa tersebut. Daya sentuh dan daya kohesif antar muka sangat
penting, karena antar muka pengisi-matriks berfungsi untuk memindahkan beban
(tegangan) dari fasa matriks ke fasa pengisi, (Hull, 1992 dalam Faisal, 2008).
Untuk kerja dan
stabilitas dari bahan komposit yang diperkuat oleh serat tergantung kepada
suatu ikatan antar muka antara serat dan matriks. Pada komposit-komposit yang
diperkuat dengan pengisi alami biasanya terdapat suatu kekurangan pada adhesi
antar muka di antara serat-serat selulosa hidrofilik dengan resin-resin
hidrofobik yang berpengaruh terhadap ketidakserasian (incompability). Keberadaan senyawa-senyawa waxy pada permukaan serat juga akan berakibat tidak efektifnya
ikatan antara resin dengan serat serta mengakibatkan pembasahan pada permukaan
yang tidak baik. Selain hal tersebut di atas, keberadaan air dan gugus-gugus hidroksil
khususnya daerah amorf melemahkan kemampuan dari serat untuk memperbaiki
karakteristik adhesi dengan bahan pengikat. Kandungan air dan penyerapan
kelembapan yang tinggi pada serat-serat selulosa menyebabkan pembengkakan (swelling) dan efek pemplastikan yang
menyebabkan ketidakstabilan dimensional dan menurunkan sifat-sifat mekanik, (Mwaikambo
dan Ansel, 1999 dalam Faisal, 2008). Pemindahan beban ini bergantung pada daya
ikatan yang terbentuk pada antar muka.
Ada berbagai
teori yang menerangkan pengikatan pada antar muka dan kebanyakannya melibatkan
ikatan kimia dan mekanik. Menurut Hull (1992) dan Schwartz (1983) terdapat lima
mekanisme pada antar muka yaitu:
a. Adsorpsi dan Pembasahan.
Untuk pembasahan
pengisi yang baik, leburan fasa matriks (resin) harus menutupi seluruh
permukaan pengisi agar udara dapat disingkirkan.
b. Interdifusi
Suatu ikatan
akan terbentuk apabila molekul-molekul polimer meresap dari suatu permukaan ke
dalam struktur molekul permukaan yang lain. Kekuatan ikatannya bergantung pada jumlah
kekusutan molekul dan jumlah molekul yang terlibat. Jumlah peresapan bergantung
pada konfirmasi molekul, konstituen yang terlibat dan kemudahan pergerakan
molekul. Selain itu, resapan juga dapat ditingkatkan dalam kehadiran pelarut
dan pemplastik.
c. Daya Tarikan Elektrostatik
Pengikatan daya
tarikan elektrostatik berhasil apabila terdapat perbedaan kutub antara dua
konstituen. Kekuatan pengikatan bergantung pada perbedaan kutub antara dua
konstituen ini. Mekanisme ini tidak begitu berpengaruh kepada ikatan antar muka
kecuali apabila agen penghubung digunakan.
d. Pengikatan Kimia
Pengikatan kimia
terjadi apabila komposit digunakan bersama-sama agen penghubung atau bahan
penyerasi. Pengikatan terbentuk sebagai hasil suatu reaksi kimia antara senyawa
kimia di atas permukaan pengisi (fasa penguat) dengan senyawa kimia yang serasi
dengan matriks. Kekuatan pengikatannya bergantung pada jenis ikatan kimia.
e. Pengikatan mekanik
Pengikatan
mekanik berlaku secara interlocking
mekanik apabila geometri permukaan fasa matriks dan fasa pengisi tidak rata.
Walau bagaimanapun, kekuatan pada arah tegangan melintang adalah lemah
dibandingkan pada arah tegangan menegak. Beberapa faktor yang mempengaruhi
pengikatan mekanik ialah kekasaran permukaan (faktor utama dan terpenting),
aspek geometri, tekanan dalam dan tekanan residual yang berhasil pada saat proses
fabrikasi.
Pustaka
Hull, D., (1992), An Introduction to Composite
Materials, Cambridge University Press, London.
Schwartz, M. M., (1983), Composites Material
Handbook, McGraw Hill Book Company, New York.