PENGEMBANGAN KOMPOSIT BERBAHAN EBONIT DENGAN

KANDUNGAN SULFUR 40 PHR YANG DIPERKUAT SERAT

BAMBU UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna memperoleh Gelar

Sarjana Strata1 Teknik Mesin Fakultas Teknik

Disusun :

RUDY EFENDI

NIM : D.200.12.0143

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

i

PUBLIKASI ILMIAH

ii

iii

1

PENGEMBANGAN KOMPOSIT BERBAHAN EBONIT DENGAN

KANDUNGAN SULFUR 40 PHR YANG DIPERKUAT SERAT BAMBU

UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF

ABTRAKSI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik, izod impak, dan

kekerasan pada variasi kandungan serat bambu 0 gram, 272,72 gram, 520,83

gram terhadap komposit bermatrik ebonit dengan kandungan sulfur 40 phr.

Penelitian ini menggunakan bahan serat bambu sebagai penguat dan ebonit

sebagai matrik. Proses perlakuan permukaan serat dengan NaOH 5% selama 2

jam.

Selanjutnya proses pencampuran karet alam,serat,dan bahan kimia

menggunakan mesin two roll mill , kemudian divulkanisasi menggunakan mesin

hot press mold. Pengujian komposit menggunakan ASTM D256-00 untuk uji izod

impak, ASTM D638-02 untuk uji tarik, ASTM D2240-81 untuk uji kekerasan.

Hasil penelitian diperoleh harga impak tertinggi rata-rata pada komposit

ebonit dengan kandungan serat bambu 520,83 gram sebesar 30,51 J/mm2, untuk

pengujian tarik semakin tinggi kandungan serat maka semakin tinggi kekuatan

tarik yang dihasilkan yaitu 14,8 Mpa pada komposit ebonit dengan kandungan

serat bambu 520,83 gram sedangkan semakin rendah kandungan serat semakin

besar regangan yang dihasilkan yaitu 62,7 % pada ebonit tanpa serat dan

Kekerasan tertinggi rata-rata pada komposit ebonit serat bambu 520,83 gram yaitu

81,2 skala shore D.

Kata kunci : ebonit, serat bambu, NaOH

ABSTRACT

This study aims to determine the tensile strength, Izod impact, and

hardness on the variation of the bamboo fiber content 0 gram, 272,72 gram,

520,83 gram of the composite matrix ebonite with a sulfur content of 40 phr. This

study uses bamboo fiber as a reinforcement material and ebonite as a matrix.

Fiber surface treatment process with NaOH 5% for 2 hours.

Furthermore, the process of mixing natural rubber, fiber, and chemicals

using two roll mill machine, then vulcanised using a hot press machine mold.

Testing composites using ASTM D256-00 for Izod impact test, ASTM D638-02 for

tensile test, ASTM D2240-81 for testing hardness.

Resault impact study showed the highest price average on the composite

ebonite with bamboo fiber content of 520,83 gram of 30.51 J / mm2, for the tensile

test the higher fiber content, the higher tensile strength of the resulting composite

is 14.8 MPa at ebonite with bamboo fiber content of 5520,83 gram while the

lower the fiber content the greater the strain produced is 62.7% in ebonite without

violence fiber and the highest average on bamboo fiber composite ebonite 520,83

gram 81.2 scale shore D.

Keywords: ebonite, bamboo fiber, NaOH

2

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sejak ditemukan pertama kali pada tahun 1907, penggunaan plastik dan

barang-barang berbahan dasar plastik semakin meningkat contohnya dalam

industri komponen otomotif. Peningkatan penggunaan plastik ini merupakan

konsekuensi dari berkembangnya teknologi, industri dan juga jumlah populasi

penduduk. Di Indonesia, kebutuhan plastik terus meningkat hingga mengalami

kenaikan rata-rata 200 ton per tahun. Di satu sisi penemuan plastik ini mempunyai

dampak positif yang luar biasa, karena plastik memiliki keunggulan keunggulan

dibanding material lain. Tetapi di sisi lain, sampah plastik juga mempunyai

dampak negatif yang cukup besar terhadap lingkungan maupun kesehatan

manusia. Karena plastik tidak dapat terurai dengan cepat dan dapat menurunkan

kesuburan tanah dan sampah plastik yang dibakar bisa mengeluarkan zat-zat yang

berbahaya bagi kesehatan manusia.

Penggunaan karet alam dan serat alam menjadi alternatif untuk

mengurangi dampak negatif dari limbah plastik tersebut, pemanfaatan produk

karet keras (ebonit) menjadi komposit yang dipadu dengan serat alam, sehingga

menghasilkan produk yang dapat digunakan sebagai pengganti produk plastik

yang tidak ramah lingkungan. Ebonit bersifat resistan terhadap alkohol, gliserol,

aceton, serta hidrokarbon alifatik. Ebonit merupakan material yang mempunyai

sifat fisik yang bagus antara lain: kuat tarik, impak, kekakuan pada suhu normal,

daya tahan terhadap listrik, kimia serta cairan yang bersifat korosif kecuali asam

kuat dan stabil pada kondisi lembab (Proyek Pengembangan dan Pelayanan

Teknologi Industri Kulit, Karet dan Plastik Yogyakarta, 2002).

1.2 Tujuan Penelitian

1 Mengetahui hasil uji tarik komposit bermatrik ebonit dengan sulfur 40 phr

yang diperkuat serat bambu 0 gram, 272,72 gram, 520,83 gram.

2 Mengetahui hasil uji izod impact komposit bermatrik ebonit dengan sulfur 40

phr yang diperkuat serat bambu 0 gram, 272,72 gram, 520,83 gram.

3

3 Mengetahui hasil uji kekerasan komposit bermatrik ebonit dengan sulfur 40

phr yang diperkuat serat bambu 0 gram, 272,72 gram, 520,83 gram.

1.3 Batasan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah diatas, penelitian ini

berkonsentrasi pada :

1. Penelitian komposit pada tugas akhir ini mengacu pada komposit serat

(Fibrous Composite) yang seratnya di ambil dari serat bambu Apus yang

disusun secara acak (Chopped Fiber Composite).

2. Bahan karet alam RSS I dengan penambahan sulfur 40 Phr (Per hundred

rubber).

3. Pemotongan serat bambu 20 mm

4. Perlakuan permukaan serat dengan perendaman larutan alkali (NaOH 5%) per

1 liter aquades dengan waktu perendaman 2 jam.

5. embuatan komposit dengan menggunakan metode cetak tekan panas ( Hot

Press Mold ).

6. Pengujian komposit dilakukan secara mekanis (tarik, impak, kekerasan).

1.4 Tinjauan Pustaka

Kekuatan komposit serat alam dapat ditingkatkan dengan 2 cara yaitu

dengan memberikan perlakuan kimia serat atau dengan penambahan coupling

agent .Akan tetapi perlakuan kimia serat yang sering dilakukan adalah perlakuan

alkali seperti NaOH, karena lebih ekonomis (Gibson, 1994).

Bahan pengisi berfungsi sebagai penguat (reinforcing) yang dapat

memperbesar volume karet, dapat memperbaiki sifat fisis barang karet dan

memperkuat vulkanisat (Boonstra, 2005).

Hasil pengujian statistik menurut Analisys of Variance (ANOVA)

menunjukan bahwa arah irisan / iratan secara radial dan tangensial terhadap serat

bambu tidak mempengaruhi secara signifikan kekuatan dari material komposit

(BRP). Faktor yang berpengaruh secara signifikan kekuatan dari material

komposit BRP adalah jenis bambu dan variasi serat dianyam, tidak dianyam dan

serat acak (Manuputty Monalisa dan Pieter Th Berhitu, 2010).

4

2. Metodologi Penelitian

2.1 Diagram Alir

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

2.2 Alat dan Bahan

Alat yang perlu dipersiapkan dalam penelitian ini adalah : Two Roll Mill,

Vulcanizing press ( alat untuk vulkanisasi kompon karet ), Rheometer, Oven,

Cetakan ( Mold and Frame ), timbangan digital, dan alat bantu lainya.

Bahan yang perlu disiapkan dalam penelitian ini adalah : RSS (Ribbed

Smoked Sheet), Carbon Black, Zinc Oxide (Zno), Asam Stearat (Stearic Acid),

Parraffinic Oil, MBTS (Mercapto Benzo Thiazole Shulphate), TMT

(Tetramethylthiuram), Sulfur, Anti Oksidan, Serat Bambu, NaOH.

5

7,75

12,58

14,8

0

2

4

6

8

10

12

14

16

tanpa serat serat 272,72 gram serat 502,83 gram

Tega

nga

n p

utu

s (

Mp

a )

Tabel 1 Formulasi Kompon

NO Nama Bahan Tanpa Serat

Serat Bambu 30 phr

Serat Bambu 50 phr

Phr Gr phr gr phr Gr

1 RSS I 100 1052.63 100 909.09 100 1041.67

2 Black Carbon 40 421.05 40 363.64 40 416.67

3 ZnO 5 52.63 5 45.45 5 52.06

4 Asam Stearat 1 10.53 1 9.09 1 10.42

5 Parafine Oil 0.5 5.26 0.5 4.54 0.5 5.2

6 MBTS 2 21.05 2 18.18 2 20.83

7 TMT 0.5 5.26 0.5 4.54 0.5 5.2

8 Sulfur 40 421.05 40 363.64 40 416.87

9 Anti Oxidant 1 10.53 1 9.09 1 10.42

10 Serat 0 0 30 272.72 50 520.83

JUMLAH 190 1999.99 220 1999.98 240 2489.99

phr = per hundred rubber

3. Hasil dan Pembahasan

3.1 Hasil Uji Tarik Komposit

Tabel 1 Hasil Uji Tarik

No. Variasi

Komposit

Tegangan tarik

(MPa) Regangan (%)

1 Ebonit Serat Bambu

0 gram 7,75 62,7

2 Ebonit Serat Bambu

272,72 gram 12,58 10,7

3 Ebonit Serat Bambu

520,83 gram 14,8 6,7

Gambar 2 Histogram tegangan tarik komposit ebonit

6

62,7

10,7 6,7

0

10

20

30

40

50

60

70

tanpa serat serat 272,72gram

serat 502,83gram

Re

gan

gan

( %

)

Gambar 3 Histogram regangan komposit ebonit

Dari pengujian tarik spesimen komposit ebonit menunjukkan kekuatan tarik

tertinggi pada ebonit dengan kandungan serat bambu 502,83 gram yaitu sebesar

14,8 MPa dan untuk kekuatan tarik terendah pada komposit ebonit tanpa

kandungan serat bambu yaitu sebesar 7,75 Mpa, regangan tertinggi pada ebonit

tanpa serat yaitu sebesar 62,7% sedangkan yang terendah terjadi pada ebonit

dengan kandungan serat bambu 502,83 gram yaitu sebesar 6,7%. Dikarenakan

kekuatan tarik serat tunggal bambu lebih besar yaitu sebesar 203,667 Mpa

(Mulyanto, 2016) dari pada kekuatan tarik ebonit yang hanya sebesar 7,75 Mpa

sehingga semakin besar kandungan serat pada komposit semakin besar pula

kekuatan tarik yang dimiliki komposit tersebut.

3.2 Hasil Uji Kekerasan Komposit

Tabel 2 Hasil Uji kekerasan

No. Variasi

Komposit

Nilai Kekerasan

(Shore D)

1 Ebonit Serat Bambu 0 gram 79,16

2 Ebonit Serat Bambu 272,72 gram 77,63

3 Ebonit Serat Bambu 520,83 gram 81,2

7

Gambar 4 Histogram kekerasan komposit ebonit

Berdasarkan hasil pengujian kekerasan menunjukkan bahwa komposit

ebonit dengan kandungan serat bambu 502,83 gram memiliki nilai kekerasan rata-

rata tertinggi yaitu sebesar 81,2 Shore D, sedangkan komposit ebonit dengan

kandungan serat bambu 272,72 gram memiliki nilai kekerasan rata-rata terendah

yaitu sebesar 77,63 Shore D. Dikarenakan komposit ebonit dengan kandungan

serat 272,72 gram memiliki kandungan sulfur dan carbon black terendah dimana

sulfur dan carbon black meningkatkan sifat kekerasan pada komposit.

3.3 Hasil Uji Impak Izod

Tabel 3 Hasil Uji Impak Izod

No. Variasi

Komposit

Energi Serap

(Joule)

Harga Impak

(J/mm2)

1 Ebonit Serat Bambu

0 gram 957,786 30,23

2 Ebonit Serat Bambu

272,72 gram 961,455 29,91

3 Ebonit Serat Bambu

520,83 gram 963,697 30,51

79,16

77,63

81,2

75

76

77

78

79

80

81

82

tanpa serat serat 272,72 gram serat 502,83 gram

Kek

eras

an (

Sh

ore

D )

8

Gambar 5 Histogram Impak komposit ebonit

Pada pengujian impak izod yang telah dilakukan menunjukkan komposit

ebonit dengan kandungan serat bambu 502,83 gram memiliki harga impak rata-

rata tertinggi yaitu dengan nilai sebesar 30,51 J/mm2, Sedangkan untuk komposit

ebonit dengan kandungan serat bambu 272,72 gram mempunyai harga impak rata-

rata terendah yaitu sebesar 29,91 J/mm2. Keadaan ini dapat disebabkan karena

rendahnya ikatan antar serat dan ebonit dan ketidak homogenan persebaran serat

dan ebonit di bagian tengah komposit. Selain itu dapat juga disebabkan karena

penataan serat secara acak. Jika penataan serat sejajar dengan arah beban maka

sifat mekanik akan meningkat .

4 PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan analisa pengujian serta pembahasan data yang

diperoleh dapat disimpulkan :

1. Pengujian tarik

Dari pengujian tarik spesimen komposit ebonit menunjukkan kekuatan tarik

tertinggi pada komposit dengan kandungan serat bambu 520,83 gram yaitu

sebesar 14,8 MPa dan untuk kekuatan tarik terendah pada komposit ebonit tanpa

kandungan serat bambu yaitu sebesar 7,75 Mpa, regangan tertinggi pada ebonit

tanpa kandungan serat yaitu sebesar 62,7% sedangkan yang terendah terjadi pada

30,23

29,91

30,51

29,6

29,7

29,8

29,9

30

30,1

30,2

30,3

30,4

30,5

30,6

tanpa serat serat 272,72 gram serat 502,83 gram

Har

ga Im

pak

Izo

d R

ata-

rata

(J/m

m2

)

9

ebonit dengan kandungan serat bambu 520,83 gram yaitu sebesar 6,7%.

Dikarenakan semakin tinggi kandungan serat pada komposit ,semakin tinggi pula

kekuatan tarik pada komposit tersebut,dan berbanding terbalik pada regangan

dimana semakin tinggi kandungan serat semakin kecil regangan yang dihasilkan.

2. Pengujian kekerasan

Berdasarkan hasil pengujian kekerasan menunjukkan bahwa komposit ebonit

dengan kandungan serat bambu 520,83 gram memiliki nilai kekerasan rata-rata

tertinggi yaitu sebesar 81,2 Shore D, sedangkan komposit ebonit dengan

kandungan serat bambu 272,72 gram memiliki nilai kekerasan rata-rata terendah

yaitu sebesar 77,63 Shore D. Dikarenakan komposit ebonit dengan kandungan

serat 272,72 gram memiliki kandungan sulfur dan black karbon terendah, dimana

sulfur dan black karbon mempengaruhi sifat kekerasan pada komposit.

3. Pengujian Impak

Pada pengujian impak izod yang telah dilakukan menunjukkan komposit ebonit

dengan kandungan serat bambu 520,83 gram memiliki harga impak rata-rata

tertinggi yaitu dengan nilai sebesar 30,51 J/mm2, Sedangkan untuk komposit

ebonit dengan kandungan serat bambu 272,72 gram mempunyai harga impak rata-

rata terendah yaitu sebesar 29,91 J/mm2. keadaan ini dapat disebabkan karena

rendahnya ikatan antarserat dengan ebonit dan ketidak homogenan persebaran

serat di bagian tengah komposit. Selain itu dapat juga disebabkan karena

penataan serat secara acak. Jika penataan serat sejajar dengan arah beban maka

sifat mekanik akan meningkat .

4.2 Saran

1. Pada pembuatan komposit berbahan karet ebonit peneliti harus benar - benar

memahami pengetahuan karet ebonit sebagai dasar sebelum melakukan proses

pembuatan.

2. Dalam proses pengujian diharapkan membuat spesimen sesuai dengan standar

ukuran yang ditentukan .

10

3. Dalam pembuatan komposit serat acak ini terkendala pada pendistribusian serat

yang kurang merata,sehingga peneliti harus benar-benar memperhatikan pada

saat pencampuran serat dengan karet.

Persantunan

Puji syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas

berkah, rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusunan laporan tugaas akhir

berjudul “PENGEMBANGAN KOMPOSIT BERBAHAN EBONIT DENGAN

KANDUNGAN SULFUR 40 PHR YANG DIPERKUAT SERAT BAMBU

UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF” dapat diselesaikan atas dukungan dari

beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa

terimakasih kepada :

1. Ayah dan ibu tercinta yang selalu memberikan do’a, nasehat dan

dukunganya.

2. Bapak Dr. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

3. Bapak Tri Widodo BR. ST. MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

4. Bapak Dr. Joko Sedyono selaku dosen pembimbing utama yang

senantiasa memberi arahan dan masukan yang sangat bermanfaat bagi

penulis.

5. Teman-teman seperjuangan dan semua pihak yang telah membantu

dalam penyusunan tugas akhir ini.

Daftar Pustaka

Boonstra, B.B. 2005. Journal of Rubber. P 92 (6).

Gibson, R.F., 1994., “Principle Of Composite Material Mechanic”. McGraw-Hill

Interrnational Book Company, New York.

Hadi, B.K., 2000 Mekanika Struktur Komposit, Penerbit ITB,Bandung.

11

Ismail, H, Suryadiansyah, 2001, “Thermoplastic Elastomers Based on

Polypropylene/Recycle Rubber Blends”, Polimer testing 21 (2002) 398-

395, School of Industry Technology, Universiti Sains Malaysia, 11800,

Minden, Penang, Malaysia.

Mark, JE, Erman, B, Eirich, FR. 2005, Science and Thecnology of Rubber, Third

Edition, Elsevier Academic Press.

Purwanto, D.A., Lizda Johar.2011. Karakterisasi Komposit Berpenguat Serat

Bambu dan Serat Gelas Sebagai Alternatif Bahan Baku Industri. Skripsi.

Jurusan Teknik Fisika FTI ITS Surabaya.

Manuputty M dan Pieter Th Berhitu, 2010. “Pemanfaatan Material Bambu

Sebagai Alternatif Bahan Komposit Pembuatan Kulit Kapal Pengganti

Material Kayu Untuk Armada Kapal Rakyat Yang Beroperasi di Daerah

Maluku”.

Mulyanto, A. 2016. “ Pengembangan Komposit Dari Karet Ebonit Dengan

Penguat Serat Bambu Untuk Komponen Otomotif Penutup Spion Sepeda

Motor”.