Download - SIFAT KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT PINANG DENGAN … filepinang, diantaranya kekuatan tarik, regangan, modulus elastisitas dan densitas. Dengan menggunakan variasi fraksi berat serat

SIFAT KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT PINANG DENGAN

FRAKSI BERAT 2%, 4%, 6% DAN 8%

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagai persyaratan

Mencapai derajat S-1

Oleh

ERIC MARULI SIAGIAN

NIM : 135214002

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

i

SIFAT KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT PINANG DENGAN

FRAKSI BERAT 2%, 4%, 6% DAN 8%

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagai persyaratan

Mencapai derajat S-1

Oleh

ERIC MARULI SIAGIAN

NIM : 135214002

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017


ii

PROPERTIES OF BETEL NUT FIBER AS REINFORCEMENT

COMPOSITES WITH THE WEIGHT FRACTIONS

2%, 4%, 6% AND 8%

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

To obtain the Sarjana Teknik degree

In Mechanical Engineering

By

ERIC MARULI SIAGIAN

Student Number : 135214002

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCHIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017


iii


iv


v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Skripsi ini kupersembahkan untukmu :

Tuhan Yesus Sang Juru Selamat

Keluarga ku tercinta,

Papaku Maruhum Siagian

Mamaku Alm. Lina Boting Daeng Sibali

Mamaku Dermawan Manihuruk

Kakakku Rosea Greis battora boru siagian

Adekku Genie Yoel Siagian

Adekku Axera Dilavira Siagian

Yang terkasih Frischila Karolina Simanjuntak


vi


vii

INTISARI

Pemanfaatan limbah dalam perkembanan ilmu dan teknologi pada era saat

ini mulai berkembang. Limbah serat sebagai limbah organik dapat dijadikan

bahan pembuat komposit. Dalam beberapa penelitian serat dijadikan bahan

komposit memiliki keterbatasan-keterbatasan tertentu tergantung dari jenis

seratnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat komposit serat buah

pinang, diantaranya kekuatan tarik, regangan, modulus elastisitas dan densitas.

Dengan menggunakan variasi fraksi berat serat 2%, 4%, 6% dan 8%.

Pada penelitian ini serat yang digunakan serat buah pinang, resin yang

digunakan adalah resin epoxy, dengan susunan serat adalah serat acak, release

agent yang digunakan adalah mirror glaze. Komposit dibuat dengan

menggunakan cetakan 30x20x0,5cm. Serat pinang yang akan digunakan terlebih

dahulu dilakukan perendaman dengan larutan NaOH 5% selama dua jam dan

dikeringkan pada suhu ruangan. Perbandingan matriks dan serat menggunakan

variasi 2%, 4%, 6% dan 8% berat serat, dimana berat total matriks dikurangkan

dengan berat variasi serat. Perbandingan resin epoxy dan epoxy hardnener adalah

2:1. Standar benda uji komposit mengacu pada ASTM-D638-14 kecuali dengan

tebal benda uji. Sebelum dilakukan pengujian komposit dipotong sesuai dengan

ukuran ASTM-D638-14. Pengujian dilakukan sebanyak enam kali pada setiap

variasi. Pengujian komposit dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma.

Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa kekuatan tarik

terbaik dan regangan terbaik terdapat pada komposit serat buah pinang dengan

berat 2%, yaitu sebesar 3,619 MPa dengan regangan 1,814% . Harga modulus

elastisitas pada komposit serat buah pinang adalah 2% sebesar 18,058 MPa, 4%

sebesar 18,578 MPa, 6% sebesar 18,297 MPa dan 8% sebesar 17,864 MPa. Harga

densitas pada setiap variasi mengalami penurunan dari 2% (yang terbesar) sampai

ke 8% (yang terkecil). Pada perbandingan dengan matriks komposit serat buah

pinang mengalami penurunan kekuatan tarik dan regangan seiring bertambah

banyaknya serat. Namun, disisi lain serat dapat meminimalisir penggunaan resin

yang memiliki harga yang mahal.

Katakunci : komposit, resin epoxy, serat buah pinang, sifat, arah serat.


viii

ABSTRACT

Usage of waste in science and technology development at the currrent era

began to develop. Fiber waste as organic waste can be made composite material.

In the some research fiber become composite material have certain limitations

depending on the type of fiber. Aim from this researce is to know properties of

betel nut as reinforcement composite, there are tensile strength, strain, modulus

young and density. With the weight factions 2%, 4%, 6% and 8%.

In this research the fiber used is betel nut fiber, resin used is epoxy resin,

with the random fiber orientation, release agaent used is mirror glaze. Made the

composite by used a mold size is 30x20x15cm. First soaked the betel nut fiber in

5% NaOH solution for two hours and dried at the room temperature before used

the betel nut fiber. Comparation of matrix and fiber using 2%, 4%, 6% and 8%

fiber weight variation. Comparation of epoxy resin and resin hardener is 2:1.

Standard tensile test composite refers to ASTM-D638-14. Testing was done six

times at the each variation. Testing composite was done at Laboratory of

Mechanical Engineering Department Sanata Dharma University.

Based on researce results, it can be concluded that the largest tensile

srenght of betel nut composit is 2% weight composite, that is 3,619 MPa with

1,814% strain. Modulus young results that is 18,058 MPa for 2%, 18,578 MPa for

4%, 18,297 MPa for 6% dan 17,864 MPa for 8%. Densitas results decreased from

2% (the largest) until 8% (the smallest). If compared with matrix, betel nut

composite decreases the tensile strength dan strain as the fiber increases. But on

the other side the fiber can be minimized for use the resin that are expensive.

Keyword : composite, epoxy resin, betel nut fiber, properties, fiber orientation.


ix


x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus, atas rahmat,

berkar dan kasih karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan lancer.

Selama melakukan penelitian ini, penulis telah menerima banyak bantuan,

masukan serta perhatian dari banyak pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali

ini penulis menyampaikan rasa penghargaan dan terimakasih sedalam-dalamnya

kepada:

1. Sudi Mungkasih, S.Si., M.Math.SC., Ph.D., Dekan Fakultas Sains Dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin

Unversitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Budi Setyahandana, S.T., M.T., sebagai Dosen Pembimbing Skripsi.

4. Raden Benedictus Dwiseno Wihadi, S.T, M.Si., sebagai Dosen Pembimbing

Akademik.

5. Maruhum Siagian dan Dermawan Manihuruk selaku orang tua yang selalu

mendukung dalam doa semangat dan biaya kepada penulis dalam

menyelesaikan kuliah dan skripsi.

6. Rosea Greis Battora Brou Siagian, Yoel Ginie Siagian dan Axera Dilavira

Siagian selaku kakak dan adik yan selalu mendukung dalam doa dan motivasi

kepada penulis.

7. Frisschilia Karolina Simanjuntak yang selalu mendukung dalam doa dan

memberi semangat serta pengertiannya kepada penulis.


xi

8. Edwardo Lamalo, Emanuel Roberto, Junior Kamagi, Hendrike Sumaraw,

selaku teman-teman seperjuangan.

9. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta angkatan

2013.

10. Keluarga besar GKN Gloria Yogyakarta selaku keluarga di Yogyakarta

11. Seluruh staff pengajar dan karyawan Program Studi Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma Yoyakarta yang telah mendidik dan memberikan ilmu kepada

penulis.

12. Serta semua pihak yang terlibat dan ikut serta membentu penulis dalam

menyelesaikan skripsi yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekuranan-kekurangan yang perlu

diperbaiki dalam skripsi ini, dan untuk itu diharapkan kritik dan saran yang

bersifat membangun dari berbaai pihak demi menyempurnakan skripsi ini.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………………………………………………………... i

TITLE PAGE……………………………………………………………….. ii

HALAMAN PENGESAHAN………………………………………………. iii

HALAMAN PERSETUJUAN……………………………………………… iv

HALAMAN PERSEMBAHAN……………………………………………. v

HALAMAN PERNYATAAN……………………………………………… vi

INTISARI…………………………………………………………………… vii

ABSTRACT………………………………………………………………… viii

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI………………………………. ix

KATAPENGANTAR………………………………………………………. x

DAFTAR ISI……………………………………………………………….. xii

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………. xv

DAFTAR TABEL………………………………………………………….. xix

BAB I PENDAHULUAN………………………………………………….. 1

1.1 Latar Belakang…………………………………………………… 1

1.2 Rumusan Masalah………………………………………………… 3

1.3 Tujuan Penelitian………………………………………………… 4

1.4 Manfaat Penelitian……………………………………………….. 4

1.5 Batasan Masalah………………………………………………….. 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA…………………… 6

2.1 Dasar Teori……………………………………………………….. 6


xiii

2.1.1 Komposit…………………………………………………… 6

2.1.2 Klasifikasi Komposit………………………………………. 8

2.1.3 Epoxy...................................................................................... 13

2.1.4 Bagian Utama Komposit……………………………………. 14

2.1.5 Orientasi Serat………………………………………………. 16

2.1.6 Faktor Yang Mempengaruhi Peforma Komposit…………… 18

2.1.7 Kaidah Pencampuran Komposit……………………………. 21

2.1.8 Tanaman Pinang…………………………………………….. 24

2.1.9 Sifat-sifat Serat Buah Pinang……………………………….. 25

2.2 Tinjauan Pustaka…………………………………………………. 26

BAB III METODE PENELITIAN…..………………………………..……. 28

3.2 Skema Penelitian………………………………………………….. 28

3.2 Persiapan Penelitian………………………………………………. 30

3.2.1 Alat-alat Yang Digunakan………………………………….. 30

3.3 Bahan-bahan Yang Digunakan…………………………………… 32

3.4 Perhitungan Komposisi Komposit……………………………….. 34

3.5 Proses Pembuatan Komposit……………………………………… 34

3.6 Standar Uji Dan Ukuran Benda Uji………………………………. 40

3.7 Proses Pengambilan Data………………………………………… 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………… 48

4.1 Hasil Pengujian…………………………………………………… 48

4.2 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik…………………………………. 48

4.3 Hasil Pencarian Densitas Serat Dan Komposit…………………… 63


xiv

4.4 Pembahasan………………………………………………………. 66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN…………………………………….. 71

5.1 Kesimpulan………………………………………………………. 71

5.2 Saran……………………………………………………………… 72

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………. 73

LAMPIRAN………………………………………………………………… 74


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gabungan Pembentuk Komposit……………………………. 7

Gambar 2.2 Pembagian komposit berdasarkan penguatnya…………….. 8

Gambar 2.3 Tipe-tipe Pada Serat Komposit……………………………… 9

Gambar 2.4 Tipe Discontiuous Fiber……………………………………... 10

Gambar 2.5 Contoh Skema Flake Reinforcement Composite……………. 11

Gambar 2.6 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Fase Matrik……………. 13

Gambar 2.7 Orientasi Serat……………………………………………….. 17

Gambar 2.8 Letak Serat…………………………………………………... 19

Gambar 2.9 Interface, Interphase dan crack……………………………… 21

Gambar 2.10 Pohon, Buah dan Biji Tanaman Pinang……………………… 24

Gambar 2.11 Diagram water Absortion Of Raw, Ripe And BHN...................

( Betel Nut….. Husk) Fiber

25

Gambar 3.1 Skema Penelitian…………………………………………….. 28

Gambar 3.2 Alat-alat Yang Digunakan…………………………………… 32

Gambar 3.3 Serat Pinang………………………………………………….. 32

Gambar 3.4 a. resin Epoxy ……………………………………………….

b. Epoxy Hardener

31

Gambar 3.5 Release Agent………………………………………………… 33

Gambar 3.6 NaOH Kristal………………………………………………… 34

Gambar 3.7 Proses Pembentukan Serat Sesuai Ukuran Cetakan………… 36

Gambar 3.8 Proses Pelapisan Cetakan Dengan Menggunakan ………….. 36


xvi

Miror Glaze

Gambar 3.9 Proses penimbangan epoxy resin dan epoxy hardener………

Dengan perbandingan 2:1

37

Gambar 3.10 Proses Pencampuran Epoxy Resin Dan Epoxy Hardener……

Dengan Cara Diaduk

37

Gambar 3.11 Proses Penuangan Resin Pertama Ke Dalam Cetakan……….. 37

Gambar 3.12 Proses peletakan serat ke dalam cetakan…………………….. 38

Gambar 3.13 Proses Penuangan Campura Epoxy Kedua …………………

Ke Dalam Cetakan

38

Gambar 3.14 Proses Pelepasan Void Serta Penekanan Serat……………….. 38

Gambar 3.15 Proses Penutupan…………………………………………….. 39

Gambar 3.16 Bentuk Komposit Yang Sudah Kering……………………… 39

Gambar 3.17 Proses Pembentukan Komposit Sesuai Dengan ASTM…….. 39

Gambar 3.18 Sketsa Standar Uji Tarik ASTM D638-14…………………… 40

Gambar 3.19 Sketsa Spesimen Yang Real………………………………… 40

Gambar 3.20 Serat Yang Akan Diukur Mengunakan Mikroskop .…….….. 41

Gambar 3.21 Contoh Benda Uji Serat …………………...………………… 41

Gambar 3.22 Menimbang Suntikan Bersamaan Dengan Serat ……………

Yang Sudah Dipadatkan

42

Gambar 3.23 Menghitung Density Serat Dan Mencari ……………………

Rata-Rata Density Serat

43

Gambar 3.24 Proses Mempersiapkan Benda Uji Sebelum Diuji…………… 44

Gambar 3.25 Proses Pemasangan Milimeter Blok…………………………. 44


xvii

Gambar 3.26 Proses Pemasangan Benda Uji……………………………… 44

Gambar 3.27 Proses Penarikan Benda Uji………………………………… 44

Gambar 3.28 Pemotongan Komposit Untuk Mencari Densitas……………. 46

Gambar 3.29 Pembentukan Spesimen Pencarian Densitas………………… 46

Gambar 3.30 Spesimen Yang Sudah Dipotong…………………………….. 46

Gambar 3.31 Penngukuran Volume Pada Setiap Spesimen……………….. 47

Gambar 3.32 Penimbangan Setiap Spesimen………………………………. 47

Gambar 4.1 Diagram Kekuatan Tarik Spesimen Matriks (Tanpa Serat) … 55

Gambar 4.2 Diagram Regangan Spesimen Matriks (Tanpa Serat) ………. 55

Gambar 4.3 Diagram Modulus elastisitas Matriks (Tanpa Serat) ……… 56

Gambar 4.4 Diagram Kekuatan Tarik Komposit 2% Berat Serat………… 56

Gambar 4.5 Diagram Regangan Komposit 2% Berat Serat………………. 56

Gambar 4.6 Diagram Modulus elastisitas Komposit 2% Berat Serat…… 57


Gambar 4.8 Diagram Regangan Komposit 4% Berat Serat……………… 57

Gambar 4.9 Diagram Modulus elastisitas Komposit 4% Berat Serat…….. 58







Gambar 4.16 Diagram Kekuatan Tarik Serat………………………………. 60


xviii

Gambar 4.17 Diagaram Rerata Kekuatan Tarik……………………………. 61

Gambar 4.18 Diagram Rerata Regangan…………………………………… 62

Gambar 4.19 Diagram Rerata Modulus elastisitas………………………… 62

Gambar 4.20 Diagram Densitas Matriks, Komposit Dan Serat…………… 66

Gambar 4.21 Fenomena Serat Tidak Melekat Pada Matriks Dan Void…….. 69


xix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Physical Properties Of Raw, Ripe And Dried …………………

BNH (Betel Nut Husk) Fiber

25

Tabel 2.2 Tensile Strength, Young’s Modulus, And Elongation At Brea…

Of Raw,Ripe And Dried BNH (Betel Nut Husk) Fiber

26

Tabel 4.1 Dimensi benda uji matriks…………………………………..… 49

Tabel 4.2 Kekuatan tarik benda uji matriks…………………………...…. 49

Tabel 4.3 Regangan dan modulus elastisitas benda uji matriks………….. 50

Tabel 4.4 Dimensi benda uji komposit 2% berat serat…………………… 50

Tabel 4.5 Kekuatan tarik benda uji komposit 2% berat serat……………. 50

Tabel 4.6 Regangan dan modulus elastisitas benda uji komposit ………..

2% berat serat

51



Tabel 4.9 Regangan dan modulus elastisitas benda uji komposit ………

4% berat serat

52




6% berat serat

53




xx


8% berat serat

54

Tabel 4.16 Dimensi benda uji serat………………………………………... 54

Tabel 4.17 Kekuatan tarik serat…………………………………………… 54

Tabel 4.18 Rerata kekuatan tarik dan regangan…………………………… 61

Tabel 4.19 Densitas matriks…………………………………….…………. 64

Tabel 4.20 Densitas komposit 2% berat serat…………………………….. 64

Tabel 4.21 Densitas komposit 4% berat serat…………………………….. 64

Tabel 4.22 Densitas komposit 6% berat serat……………………………. 65

Tabel 4.23 Densitas komposit 8% berat serat……………………………... 65

Tabel 4.24 Densitas serat…………………………………………………. 65

Tabel 4.25 Rerata densitas matriks, komposit dan serat……………….… 66


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Pada era saat ini perkembangan teknlogi di dunia sangatlah pesat, dengan

adanya penemuan-penemuan baru yang banyak sekali menunjang ilmu teknologi

di dunia. Penemuan-penemuan teknologi baru tersebut sangat mempengaruhi

keberlangsungan kehidupan manusia, baik dalam memudahkan kegiatan dari

menempuh jarak, melakukan perkerjaan pertanian, perbengkelan sampai dengan

menghasilkan teknologi pengkonversi energi.

Sebagai salah satu negara kepulauan tropis di dunia, Indonesia merupakan

penghasil buah pinang yang cukup besar didunia dan pengeksport buah pianag

terbaik di Asia. Penyebaran tanaman pinang terbaik diIndonesia terdapat pada 14

propinsi diantaranya : Aceh, Sumatrera Utara, Sumatera Barat, Jaambi, Bengkulu,

Riau, Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, NTB, Kalimantan Selatan, Papua

Barat dan Papua (Direktorat Tanaman Tanaman Tahunan Dan Penyegaran 2013).

Pada tahun 2011 lahan perkebunan pinang di Indonesai mencapai kurang lebih

147.890 hekare dan setiap hektarnya menghasilkan 743 kg dalam sekali panen

(Balai Penelitian Tanaman Plma 2012).

Buah pinang adalah buah yang sangat dimanfatkan dalam perkembangan

ilmu dan teknologi pada era saat ini. Pada zaman dahulu pinang hanya digunakan


2

untuk dikonsumsi saja, atau yang biasa kita sebut dengan kebiasaan “nyirih”.

Tetapi seiring berjalannya waktu, ilmu dan teknologi buah pinang khususnya biji

pinang dapat dijadikan obat-obatan dibidang kesehatan dan dibidang kecantikan.

Namun disisilain juga serat pianang atau kulit pinang tersebut belum banyak

dikembangkan, sehingga kulit pianang hanya dikatakan sebagai limbah dari dari

proses ilmu dan teknologi pada era saat ini. Ada beberapa teknologi yang sudah

memulai memanfaatkan kulit pinang tersebut, diantaranya sebagai bahan penguat

komposit. Tekstur kulit pinang yang berupa serat-serat kecil, dapat dijadikan

bahan penguat komposit. Kemudian komposit ini dapat digunakan untuk

keperluan perkembangan teknologi khususnya dibidang material misalnya:

dibidang otomotif, energi terbarukan dan teknologi lainnya yang menggunakan

bahan-bahan dari komposit.

Komposit adalah sebuah material yang terbuat dari dua bahan material

atau lebih, dimana setiap kompit memiliki sifat-sifat mekanik yang berbeda-beda

tergantung dari material penyusun komposit tersebut. Karakteristik kekuatan

mekanik komposit dapat bervariasi tergantung dari jenis material pengikatnya dan

jenis material penguat komposit tersebut (COMPOSITE MATERIAL

HANDBOOK, 2002). Dalam perkembangan teknologi bahan, selain komposit

dengan berpenguat partikel komposit dengan berpenguat serat merupakan suatu

bahan yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Pada komposit

berpenguat serat dapat kita jumpai berbagai jenis bahan serat yang digunakan

sebagai reinforcement agent (bahan penguat). Namun secara garis besar serat

dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu serat sintetik dan serat organik. Serat


3

sintetik atau buatan dapat berupa serat gelas, aramid, karbon, grafit, boron,

kevlar, keramik, dan berbagai jute, sisal, cotton, ataupun abaca sedangkan serat

organik adalah serat yang dihasilkan dari bahan-bahan organi seperti serat kelapa,

serat bambu, serat pianag dan sebagainya.

Komposit serat merupakan perpaduan antara serat sebagai komponen

penguat dan matriks sebagai komponen pengikat dan penguat serat. Pada saat

serat dan matriks dipadukan untuk menghasilkan sebuah komposit, kedua

komponen tersebut tetap mempertahankan sifat yang dimilikinya kemudian secara

langsung akan berpengaruh terhadap sifat komposit yang dihasilkan. Secara

khusus dapat dikatakan bahwa nilai kekuatan maupun kekakuan komposit serat

terletak diantara kekuatan dan kekakuan yang dimiliki oleh serat, serta matriks

yang digunakan sebagai bahan pengikatnya. Dalam hal ini dapat diartikan bahwa

kemampuan komposit serat terdapat antara kemampuan serat dan matriks

pengikatnya serta memiliki sifat-sifat dari bahan yang jadi penyusunnya.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan masalah

tentang potensi serat buah pinang sebagai bahan penguat komposit. Oleh karena

itu, diperlukan sebuah penelitian untuk mengetahui bagaimana pengaruh variasi

massa terhadap sifat mekanik dan sifat fisik yang dimiliki oleh komposit

berpenguat serat buah pinang, dengan menggunakan teknik cetak hand lay-up ?


4

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Penelitian tugas akhir ini mempunyai tujuan yaitu :

1. Mengetahui kekuatan tarik rata-rata dan regangan rata-rata terbaik komposit

serat buah pinang dengan komposisi 2%, 4%, 6% dan 8%.

2. Mengetahui nilai modulus elastisitas komposit serat buah pinang dengan

komposisi 2%, 4%, 6% dan 8%.

3. Mengetahui nilai density matriks dan komposit serat buah pinang dengan

komposisi 2%, 4%, 6% dan 8%.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat penelitian dalam tugas akhir ini adalah :

1. Bagi penulis, dapat menambah wawasan pengetahuan tentang material,

terutama tentang material komposit.

2. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk menambah kasanah ilmu

pengetahuan yang dapat di tempatkan di perpustakaan.

3. Hasil penelitian dapat dikembangkan lebih lanjut bagi adik-adik tingkat.

1.5 BATASAN MASALAH

Batasan masalah yang di ambil dalam penelitian tugas akhir ini adalah :

1. Bahan pengikat serat (matrik) digunakan polymer berjenis epoxy dengan

nama Eposchon.

2. Pengeras yang digunakan adalah hardener.

3. Perbandingan epoxy resin dan hardener adalah 2:1


5

4. Serat yang digunakan adalah serat buah pinang.

5. Lapisan komposit yang dibentuk adalah 1 lapisan.

6. Cetakan yang dipakai adalah cetakan kaca berukuran 15 cm x 20cm dengan

ketebalan 5 mm.

7. Serat disusun dengan menggunakan orientasi serat acak.

8. Serat buah pinang diberi perlakuan alkalisasi (NAOH) selama 2 jam, dengan

perbandingan sebanyak 5% untuk setiap 500ml air mineral dan dikeringkan

pada suhu ruangan.

9. Pengujian yang dilakukan pada komposit adalah uji tarik.


6

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Komposit

Komposit adalah hasil kombinasi sebuah material yang tersusun dari dua

campuran atau lebih, yang bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat fisik dan

mekanik tertentu dari masing-masing komponen penyusunnya. Menurut Robert

M. Jones dalam mechanic of composite materials (1999), bahan komposit bearti

dua atau lebih bahan yang berbeda yang dikombinasikan atau dicampurkan secara

miskroskopis menjadi bahan yang berguna. Bahan tersebut mempertahankan sifat-

sifatnya dalam komposit diantaranya, saling tidak larut atau tergabung satu sama

lain. Biasanya dapat diidentifikasi secara fisik dan menunjukkan wujud satu sama

lain.

Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber)

sebagai bahan pengisi dan bahan pengikat serat yang disebut matrik dapat dilihat

pada Gambar 2.1. Di dalam komposit unsur utamanya adalah serat, sedangkan

bahan pengikatnya adalah polimer yang mudah untuk dibentuk. Penggunaan serat

inilah yang menentukan karekteistik dari sebuah komposit, diantaranya sifat

kekakuan, kekuatan dan sifat-sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi, serat

digunakan untuk menahan gaya-gaya yang bekerja pada sebuah komposit,


7

sedangkan matriks berfungsi melindungi serat mengikat serat agar bekerja dengan

baik pada gaya-gaya yang diterima oleh komposit.

Gambar 2.1. Gabungan Pembentuk Komposit

Keterangan Gambar :

1. Matrik berfungsi sebagai pelindung dan pengikat serat.

2. Penguat/serat merupakan sunsur penguat komposit (reinforcement).

3. Komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih bahan yang terpisah.

Komposit memiliki sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari

material lainnya. Keunggulan komposit dapat dilihat dari sifat pembentuknya

serta ciri-ciri komposit itu sendiri, antara lain :

1. Bahan ringan, kuat dan kaku.

2. Struktur mampu berupa mengikuti perubahan sekitarnya.

3. Unggul atas sifat-sifat bahan teknik yang diperlukan: kekuatan yang tinggi,

keras, liat/kenyal, ringan terhadap goresan dan impak.

4. Tidak terpengaruh korosi, mampu bersaing dengan logam.

5. Tidak kehilangan karakteristik dan kekuatan mekanisnya.

Matrik

Penguat/serat

Komposit


8

2.1.2 Klasifikasi Komposit

Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan struturnya. Bahan

komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum kalsifikasi

komposit sering digunakan antara lain :

1. Klasifikasi komposit berdasarkan bahan penguat

Pembagian komposit berdasarkan penguatnya bisa dilihat pada Gambar

2.2.

Gambar 2.2. Pembagian Komposit Berdasarkan Penguatnya

Sumber : Nayiroh, 2013

A. Komposit serat (fiber composite)

Komposit serat merupakan komposit yang menggunakan serat sebagai

bahan penguatnya. Serat yang biasa digunakan berupa serat gelas, serat karbon,

seat armid dan sebagainya. Serat-serat ini biasa disusun secara acak, lurus maupun

dengan orientasi tertentu.


9

Komposit yang berpenguat serat dapat digolongkan menjadi dua bagian

yaitu komposit serat pendek (short fiber composite) dan komposit serat panjang

(long fiber composite). Komposit serat panjang memilikik keistimewaan lebih

mudah di orientasikan jika dibandingkan dengan komposit serat pendek. Secara

teoristis komposit serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau dari

tegangan dari satu titik pemakaiannya. Sedangkan komposit serat pendek

memiliki keistimewaan dibagian biaya produksinya dengan volume lebih besar

lebih murah dibandingkan komposit serat panjang. Hal ini dikarenakan untuk

orientasi serat acak lebih sering digunakan dalam penyusunan komposit serat

pendek.

Berdasarkan penempatannya (arah orientasi serat) terdapat beberapa tipe

pada komposit serat, diantaranya bisa dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Tipe-tipe Pada Serat Komposit.

Sumber: siregar, 2011

a) Continuous fiber composite

Mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membantu lamina

diantara maktriksnya. Jenis komposit ini paling banyak digunakan.


10

Kekurangan tipe ini adalah lemahnya kekuatan antar lapisan. Hal ini

dikarenakan kekuatan antar lapisan yang dipengaruhi dengan matriksnya.

b) Woven fiber cmposite

Kompsit ini tidak mudah tepengaruh oleh terpisahnya antar lapisan

dikarenakan susunan seratnya mengikat antar lapisan. Akan tetapi jikalau serat

yang digunakan berupa serat panjang, susunan seratnya akan tidak begitu lurus

yang mengakibatkan tipe ini tidak sebaik tipe continuous fiber,

c) Discontinuous fiber composite

Komposit dengan tipe serat pendek masih dapat dibedakan menjadi tiga

yaitu aligned discontinuous fiber, off-axis discontinuous fiber, randomly oriented

discontinuous fiber. Ketiga jenis komposit serat pendek ini dapat dilihat pada

Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Tipe Discontiuous Fiber

Sumber: siregar, 2011

d) Hybrid Fiber composite

Hybrid fiber composites merupakan komposit gabungan antara tipe

komposit serat lurus dan komposit serat acak. Hal ini dilakukan dengan


11

pertimbangan dapat mengkombinasi kekuata dan meminimalisir kekuranan dari

kedua tipe tersebut.

B. Komposit struktural (structure composite)

Komposit srtuktural ini dibentuk dari reinforce-reinforce yang berbentuk

berupa lembaran-lembaran. Berdasarkan strukturnya komposit ini dapat

dibedakan mejadi dua bagian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5.

a b

Gambar 2.5. (a) Struktur Laminat (b) Sandwich Panel

Sumber : Nayiroh, 2013

a) Laminate

Laminate Struckture Composite aladah gabuangan dua atau lebih lamina

(dalam satu lembar komposit dengan arah serat tertentu) yang membentuk elemen

sturtur secara integral pada komposit dan setiap lapisannya memiliki karakteristik

khusus.

b) Sandwich panels

Komposit sanwitch merupakan komposit yang tersusun dari tiga lapisan,

yang terdiri dari lapisan flat composite (metal sheet), lapisan permukaan kulit

(skin) dan bagian inti (core) pada bagian tengahnya.


12

C. Komposit partikel (Particulate composite)

Komposit paretikel merupakan komposit yang menggunakan serbuk atau

partikel sebagai bahan penguatnya (reinforcement). Kompoit partikel merupakan

produk yang dihasilkan dari penempatan serbuk-serbuk atau partikel-partikel yang

diikatkan dengan matrik bersamaan dengan satu atau lebih jenis perlakuan seperti

perlakuan panas, tekanan, kelembapan, katalisator, dan perlakuan lainnya.

Panjang partikel dibedakan menjadi dua bagian, adalah sebagai berikut :

a) Large particle

Komposit dengan reinforcement berbentuk seperti ini seharusnya

berbentuk parikel-partikel yang kecil dan dapat terdistribusi secara merata.

Contoh dari large particle composit diantaranya, cemet dengan sand atau gravel,

cemet sebagai matrik dan sand sebagai partikel atau gravel, Shereodite steel

(cementite sebagai partikulat), Tire (karbon sebagai partikulat), Oxide-Base

Cermet (oksida logam sebagai partikulat).

b) Dispersion strengthened particle

Komposit dengan bahan penguat (reinforcement) seperti ini biasanya

fraksi partikulatnyaa tidak lebih dari 3%. Ukuran partikel biasanya sekitar 10mm-

250mm.

2. Klasifikasi komposit berdasarkan matrik

Berdasarkan matrik, Komposit dapat diklasifikasikan menjadi 3

kelompok bisa dilihat pada Gambar 2.3.


13

Gambar 2.6. Klasifikasi Komposit Berdasarkan Fase Matrik

a. Metal Matrix Composite (MMC) adalah komposit dengan fase matriknya

berupa logam, komposit ini terbentuk dari campuran logam dan keramik

seperti karbida wolfram.

b. Ceramic Matrix Composite (CMC) adalah komposit dengan fase matriknya

berupa keramik, pada komposit jenis ini untuk reinforce agent digunakan

oksida aluminium, karbida silikon, dan serat dengan tujuan untuk

meningkatkan sifat tahan terhadap suhu tinggi.

c. Polymer Matrix Composite (PMC) adalah komposit dengan fase matrik

polimer, polimer yang digunakan biasa berupa resin thermosetting epoxy, dan

polyester dengan reinforce agent berupa fiber.

2.1.3 Epoksi

Epoxy dalah salasatu bahan yang terbentuk dari dua bahan yang berbeda.

Dua bahan yang berbeda ini biasa biasa disebut dengan resin (resin epoxy) dan

pengeras (epoxy hardener). Epoxy resin biasa dihasilkan dari reaksi antara


14

epiklorohidrin dan bisphenol-A. Sedangkan epoxy hardener terdiri dari monomer

polyamine misalnya triethylenetetramine (teta). Ketika kedua senyawa ini

dicampurkan, kelompok amina bereaksi dengan kelompok epoksida yang akan

memberuk ikatan kovalen. Hasil dari pencampuran kedua bahan ini akan menjadi

sebuah bahan yang kaku dan kuat. Proses polimerisasi disebut dengan “curing”

yang dapat dikontrol melalui suhu, pilihan seyawa resin dan pengeras, dan rasio

pencampurannya.

Penggunaan bahan epoxy sangatlah luas mulai dari perekat, pelapis dan

bahan pembuat komposit. Bahan epoksi dikenal sebagai bahan yang memiliki

sifat kimia yang akan rusak jikalau dikenakan sinar ultraviolet dalam jangka yang

lama. Sedangkan sifat fisik dari epoksi adalah isolator listrik dan konduktor panas

yang buruk, kecuali jika di tambahkan dengan bahan lainnya misalnya sebuk

logam atau besi. Sedangkan sifat mekanik dari epoksi adalah getas dan keras,

jikalau ingin merubah sifat mekaniknya dapat dicampurkan beberapa bahan

tambahan.

2.1.4 Bagian Utama Komposit

1. Reinforcement


15

Salah satu bagian utama komposit adalah reinforcement (penguat) yang

berfungsi sebagai penanggung beban utama pada komposit. Ada beberapa

macam reinforcement dilihat dari bentuknya diantaranya, bentuk partikel

(Particulate Composite) dan bentuk serat (Fiber Composite).

Bahan-bahan yang biasanya digunakan sebagai bahan penguat dapat

digolongkan menjadi dua yaitu : bahan alami dan bahan sintetis (buatan manusia).

Misalnya pada kompoit serat bahan alami yang digunakan adalah serat buah

kelapa, serat pohon pisang dan serat alami lainnya. Sedangkan serat sintetis yang

biasa digunakan adalah serat gelas, serat tembaga dan serat buatan manusia

lainnya.

2. Matriks

Matriks adalah salasatu bagian utama komposit yang memiliki fraksi

volume yang tebesar (dominan). Matriks pada komposit berfungsi untuk

mengtansferkan tegangan ke serat (reinforcement), melindungi serat dan tetap

stabil setelah melalui proses manufaktur. Matriks harus memiliki kecocokan

secara kimia dengan bahan penguatnya (reinforcement), hal ini dikarenakan agar

reaksi yang dinginkan dapat terjadi pada komposit. Bahan polimer sering

digunakan sebagai material matriks dalam komposit. Ada dua macam bahan

polimer yang sering digunakan antara lain:

A. Thermoplastic

Thermoplastic adalah polimer yang dapat digunakan kembali (recycle)

dengan menggunakan media panas. Thermoplastic adalah polimer yang akan


16

meleleh jika dipanaskan pada suhu tertentu dan akan mengeras kembali jika

didinginkan. Berikut ini adalah contoh polimer Thermoplastik:

a) Polyamide (PI),

b) Polysulfone (PS),

c) Poluetheretherketone (PEEK),

d) Polypropylene (PP),

e) Polyethylene (PE) dll.

B. Thermosetting

Thermosetting adalah polimer yang tidak dapat didaur ulang. Apabila

polimer ini sudah mengeras maka tidak dapat digunakan kembali. Suhu-suhu

tinggi tertentu tidak dapat melelehkan polimer ini melainkan akan menjadikan

polimer ini menjadi arang. Berikut ini adalah contoh polimer Thermosetting:

a) Epoxy,

b) Polyester,

c) Phenolic,

d) Plenol,

e) Resin Amino,

f) Resin Furan dll.

2.1.5 Orientasi Serat

Orientasi serat sangat mempengaruhi dan menentukan kekuatan dan sifat

mekanik dari suatu komposit serat. Secara umum penyususnan serat pada


17

komposit serat dapat dibedakan menjadi tiga bagian yaitu unidirectional,

pseudoisotropic, bidirectional yang bisa dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.7. Orientasi Serat

a. Unidirectional

Orientasi serat disusun secara paralel satu sama yang lainnya. Dalam

orientasi serat ini memiliki kekuatan tarik terbesar yang terdapat pada bahan yang

sejajar dengan arah serat. Sedangkan kekuatan yang terkecil pada bahan yang

tegak lurus arah serat.

b. Pseudoisotropic

Orientasi serat ini disusun secara acak dimana kekuatan tarik pada satu

titik pengujian mempunyai nilai kekuatan yang sama.

c. Bidirectional

Orientasi serat ini disusun secara tegak lurus satu sama lainnya. Pada

orientasi ini kekuatan tertinggi terdapat pada arah serat 0ᴼ dan 90ᴼ dan kekuatan

terendah terdapat pada arah serat 45ᴼ.


18

Sifat mekanik dari pemasangan satu arah ini adalah jenis yang paling

proporsional, karena pada pemasangan satu arah serat ini dapat memberi

kontribusi pemakaian serat paling banyak. Hal tersebut disebabkan karena

pemasangan serat yang semakin acak maka konstribusi serat yang dipasang akan

semakin sedikit (fraksi volume kecil) sehingga menyebabkan kekuatan komposit

semakin menurun.

2.1.6 Faktor Yang Mempengaruhi Poforma Komposit.

Beberapa faktor yang mempengaruhi peforma dari komposit adalah

sebagai berikut (Siregar, 2011) :

A. Faktor serat

Serat adalah bahan penguat (reinforcement) yang digunakan untuk dapat

memperbaiki sifat dan struktur mekanik dari matriks. Serat juga diharapkan

mampu menjadi bahan penguat yang mampu menahan gaya-gaya yang dikenakan

pada komposit.

B. Letak serat

Dalam pembuatan komposit letak dan arah serat yang disusun pada matrik

menentukan kekuatan pada komposit. Letak dan arah komposit mampu

mempengaruhi kinerja dari komposit. Menurut tata letak dan arah komposit dapat

dibagi menjadi 3 dapat dilihat pada Gambar 2.6. :


19

a b c

Gambar 2.8. Letak Serat.

a) One dimensional reinforcement, mempunyai kekuatan dan moulus maksimum

pada arah axis serat.

b) Two dimensionsional reinsforcemen (planar), mempunyai dua kekuatan pada

dua arah atau masing-masing arah orientasi serat

c) Three dimensionnal reinforcement, mempunyai sifat isotropic kekuatannya

lebih tinggi dibanding dengan tipe-tipe sebelumnya.

C. Ukuran serat.

Ukuran serat dalam pembuatan kompsit sangat berpengaruh terhadap sifat

mekanik komposit itu sendiri. Ada dua tipe ukuran serat yang ada pada komposit

yaitu komposit serat pendek dan komposit serat panjang. Serat alami dan serat

sintetis jikalau dibandingkan mempunyai panjang dan diameter yang tidak

seragam pada setiap jenisnya. Hal inilah yang menyebabkan panjang dan diameter

dari serat sangat mempengaruhi kekuatan mekanik dari komposit itu sendiri.

Panjang serat berbanding diameter serat sering disebut dengan aspct ratio. Bila

axpect 15 ratio makin besar maka makin besar pula kekuatan tarik serat pada

komposit tersebut. Serat panjang (continuous fiber) lebih efisien dalam peletakan


20

jika dibandingkan dengan serat pendek. Akan tetapi, serat pendek lebih mudah

dalam peletakannya jika di banding dengan serat panjang.

D. Faktor matrik

Matrik dalam komposit berfungsi sebagai bahan pelindung dan bahan

pengikat serat sehingga matrik dan serat saling berhubungan. Pembuatan

komposit serat sangat membutuhkan ikatan permukann yang kuat antara serat dan

matrik. Matrik haruslah mempunyai kecocokan secara kimia dengan serat agar

reaksi yang tidak diinginkan tidak terjadi pada permukaan keduanya. Untuk

pemilihan matrik haruslah diperhatikan sifat-sifatnya, antara lain seperti tahan

panas, tahan cuaca buruk dan tahan terhadap goncangan yang dapat menjadi

pertimbangan dalam pemilihan matrik.

E. Faktor ikatan serat-matriks

Komposit serat yang baik harus mampu menyerap matrik yang

memudahkan terjadi antara dua fase (Schwartz, 1984 :1.12). Selain itu komposit

serat juga mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan tinggi, karena serat

dan matrik berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistibusian tegangan.

Kemampuan ini harus dimiliki oleh matrik dan serat. Hal yang mempengaruhi

ikatan serat dan matriks adalah void, yaitu adanya celah pada serat atau bentuk

serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matrik tidak akan mampu

mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila komposit tersebut menerima beban,


21

maka tegangan akan berpindah pada daerah void sehingga akan mengurangi

kekuatan komposit tersebut (Schwartz, 1984 :1.13).

2.1.7 Kaidah Pencampuran Komposit

Dalam memilih suatu bahan komposit, haruslah dipilih kombinasi yang

paling baik dari sifat-sifat bahan penyusunnya. pencampuran dari kombinasi

terbaik akan menghasilkan komposit dengan unjuk kerja yang baik pula. Selain

menentukan bahan pencampur yang baik ada beberapa hal yang harus diperhaikan

yaitu rongga udara (void), tidak melekatnya Phase renforcing dapat phase matrik

(interface), rusak atau retaknya serat (crack) dan adanya rongga antara phase

reninforcing dan phase matrik (interphase).

Gambar 2.9. Interface, Interphase dan crack.

Bahan komposit dibuat untuk memperbaiki sifat-sifat dari bahan

penyusunnya. komposit meningkatkan kekuatan tarik dari matriks dan


22

mengurangi regangan matrik. Komposit juga menurunkan kekuatan mtarik serat

dan meninggkatkan regangan serat. Serat yang bersifat getas tetapi memiliki

kekuatan tarik yang tinggi dipadukan dengan matrik yang memiliki kekuatan tarik

rendah dan regangan yang besar. Dari paduan tersebut dihaharapkan dapat

menciptakan bahan yang memiliki sifat-sifat yang lebih baik. Dari perbaikan sifat-

sifat inilah yang membuat komposit digunakan sebagai bahan dalam bidang

industi. Pencampuran bahan-bahan yang terus dilakukan dengan berbagai jenis

akan memunculkan sifat-sifat yang baru dan yang diinginkan.

Berikut ini adalah beberapa perhitungan dalam melakukan pencampuran

bahan komposit.

a) Massa Komposit (mc)

𝑚𝑐 = 𝑚𝑚 + 𝑚𝑟

Dengan: mm = massa matrik

mr = massa reinforcing.

b) Volume komposit (Vc)

𝑉𝑐 = 𝑉𝑚 + 𝑉𝑟 + 𝑉𝑣

Dengan: Vm = volume matrik

Vr = volume reinforcing

Vv = volume voids (rongga, cacat).

c) Kerapatan komposit (ρc)


23

Dimana :

2.1.8 Tanaman Pinang

Tanaman pinang merupakan tanaman yang tergolong jenis tanaman

palma, tanaman pinang ini memiliki klasifikasi sebagai berikut

(www.mentripertanian.com,tanpa tahun) :

Kingdom : Plantae

Sub Kingdom : Viridiplantae

Infra Kingdom :Streptophyta

Super Divisi : Embryophyata

Divisi : Tracheophyta

Sub Divisi : Spermatophyatina

Kelas : Magnolopsida

Super Ordo : Lilianae

Ordo : Arecales

Famili : Arecaceae

Genus : Areca L


http://www.mentripertanian.com,tanpa/

24

Species : Areca Catechu L

Tanaman pinang biasanya ditanam secara terpisah untuk diambil bijinya

yang akan dikelola untuk dimanfaatkan. Batang dari pohon pinang berukuran ±

15 cm dan dapat tumbuh hingga 20 m tingginya. Tanaman pinang biasanya

mempunyai masa hidup 25 – 30 tahun dan biasaya berbunga pada awal dan akhir

musim penghujan. Buah pinang biasanya berukuran 3cm – 5cm dengan bentuk

seperti bola rakbi. Buah pinang dapat dipanen jikalau warna buah orange. Tekstur

dari kulit buah pinang berupa serabut dan berbiji tunggal. Biji buah pinang

biasanya berwarna coklat kemerah-merahan. Pohon, buah dan biji pinang dapat

dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.10. Pohon, Buah dan Biji Tanaman Pinang


25

2.1.9 Sifat-Sifat Serat Buah Pinang

A. Sifat Fisik

Serat buah pinang memiliki sifat-sifat yang berbeda-beda tergantung dari

keadaan serat buah pinangnya tersebut. Sifat-sifat fisik dari serat buah pinang

dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Physical properties of raw, ripe and dried BNH (Betel Nut Husk) fiber

Sumber :Exploring the potential of betel nut husk fiber, 2012

B. Sifat Penyerapan Air

Serat buah pinang adalah serat yang memiliki sifat penyerapan air yang

cukup tinggi. Sifat penyerapan air pada serat serat buah pinang dapat dilihat pada

Gambar 2.12.

Gambar 2.11. Diagram Water absorption of raw, ripe dan dried BNH

(Betel Nut Husk) fiber



26

C. Sifat Mekanik

Serat pinang memiliki sifat mekanik berupa kekuatan tarik (tensile

strength), young’s modulus dan pertambahan panjang saat putus (elongation at

break). Sifat mekanik pada serat buah pinang berbeda-beda tergantung dari

keadaan serat buah pinangnya. Sifat mekanik serat buah pinang dapat dilihat

pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Tensile strength, Young’s modulus, and elongation at break of raw,ripe

and dried BNH (Betel Nut Husk) fiber.


2.2 Tinjauan Pustaka

Basuki Widodo (2008) telah melakukan penelitian dengan berjudul analisa

komposit dengan penguat serat pohon aren (ijuk) model lamina berorientasi sudut

acak (random). Penelitian ini mengetahui sifat mekanis untuk masing-masing

komposisi ijuk dan matrik. Dalam pengujian ini dipergunakan fraksi berat serat

dengan komposisi 40%, 50% dan 60%. Hasil pengujian yang didapatkan dalam

penelitian ini didapatkan kekuatan tarik komposit tertinggi sebesar 5,538

kgf/mm2

pada fraksi berat ijuk 40%. Rata-rata kekuatan tarik tertinggi sebesar


27

5,128 kgf/mm2

pada fraksi berat ijuk 40%. Kekuatan im-pak komposit tertinggi

sebesar 33,395 joule/mm2

dengan kekuatan impak rata-rata 11,132Joule/mm2

pada

fraksi berat ijuk 40%.

Yanti Susana dan Widayani (2011) telah melakukan penelitian yang

berjudul pembuatan dan karakterisasi komposit menggunakan arang dan serat

bambu apus dengan matrik epoxy resin. Tujuan dari penilitian ini adalah untuk

mengetahui bagaimana komposit arang dan serat bamboo apus dengan matrik

epoxy. Pada penelitian ini komposit dibuat dengan fraksi massa 50%, 52,9%,

56,25%, 60%, dan 64,28%. Dari hasil penelitian ini menunjukkan bahwa bahwa

menurunnya modulus elastisitas yang dipengaruhi oleh kandungan filler dan

matriks penyusunnya, yaitu. 368,21 MPa, 219,75 MPa, dan 97,66 MPa pada fraksi

massa 52,9%, 56,25%, dan 60%. Hal ini dikarenakan komposit arang dan serat

bambu apus bersifat getas dilihat dari permukaan patahan dan nilai kelenturannya

yang menunjukkan bahwa komposit tersebut rapuh.

Nurdiana, dkk (2013) telah melakukan penelitian berjudul kekuatan tarik

komposit epoxy dengan pengisi serat rockwool secara eksperimen. Penelitian ini

bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik komposit epoxy dengan pengisi serat

rockwool menggunakan mesin uji tarik. Komposit dibuat dengan mrnggunakan

metode hand lay up dengan komposisi perbandingan epoxy dengan rockwool 75

% : 25%. Hasil pengujian menunjukkan kekuatan tarik maximum, regangan tarik

maximum dan modulus elastisitas rata-rata untuk komposit epoxy dengan pengisi

serat rockwool adalah σ max rata-rata = 6,74


28

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Penelitian

Proses penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1. sebagai berikut :

Gambar 3.1. Skema Penelitian


30

3.2 Persiapan Penelitian

Sebelum memulai pengujian, ada beberapa alat dan bahan yang perlu

dipersiapkan terlebih dahulu untuk membuat benda yang akan diuji. Proses

persiapan dilakukan dengan membeli alat dan bahan yang diperlukan dalam

proses pembuatan sampai dengan proses akhir pembuatan benda uji. Setelah itu

dilakukan pengukuran untuk mengetahui seberapa banyak bahan yang dipakai

untuk membuat benda uji.

3.2.1 Alat-alat Yang Digunakan

Alat-alat yang digunakan untuk membuat komposit berpenguat serat buah

pinang ini ditampilkan pada Gambar 3.2:

a.Cetakan Kaca Ukuran 20x15x0.5 cm b. Timbangan Digital

c. Gerinda Tangan d. Sarung Tangan Karet


31

e. Gelas Ukur f. Suntikan 50 cc

g. Spatula h. Jangka Sorong

i. Penggaris j. Gelas Plastik


32

k. Mesin Miling l. Mesin Uji Tarik

Gambar 3.2. Alat-alat yang Digunakan

3.3 Bahan-bahan Yang Digunakan

Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan komposit berpenguat serat

buah pinang adalah sebagai berikut:

a) Serat Buah Pinang

Serat yang dipakai dalam pembuatan benda uji adalah serat buah pinang

yang dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Serat Pinang


33

b) Resin Epoxy dan Hardener.

Jenis resin yang digunakan dalam pembuatan benda uji adalah jenis resin

epoxy yang dicampurkan dengan pengeras hardener, yang dapat dilihat pada

Gambar 3.4.

a b

Gambar 3.4. a. resin Epoxy b. Epoxy Hardener

c) Release Agent

Release agent adalah bahan untuk mempermudah melepas komposit dari

cetakan. Release agent yang digunakan adalah Release agent Miror Glaze yang

dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Release Agent


34

d) NaOH

NaOH yang digunakan berupa kristal yang dilarukan dengan air. NaOH

dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. NaOH Kristal

3.4 Perhitungan Komposisi Komposit

Komposisi dari serat pada komposit dibuat menggunakan nilai berat

dengan variasi 2%, 4%, 6% dan 8% berat serat. Perhitungan komposisi resin

epoxy dan hardener dihitung pula dengan menggunakan variasi berat resin yaitu

epoxy : hardener yaitu 2:1. Berikut ini cara perhitungan yang dilakukan:

a) Menghitung volume cetakan

b) Menghitung massa resin (epoxy resin + epoxy hardener) berdasarkan volume

cetakan

c) Menghitung massa serat berdasarkan massa resin (epoxy resin + epoxy

hardener)

3.5 Proses Pembuatan Komposit

Proses dari pembuatan komposit terlebih dahulu mempersiapkan cetakan

dan juga mempersiapkan serat yang dikenakan perlakukan NaOH. Setelah


35

persiapan awal tersebut dilakukan maka proses selanjutnya adalah proses

pencetakan komposit.

Pencetakan komposit dilakukan dengan menggunakan metode hand

laminating (hand lay up). Standar ukur yang digunakan dalan penelitian adalah

ASTM D638-14. Pengujian dilakukan dengan uji tarik yang dilakukan di

Laboratorium Logam Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. Benda uji yang

akan diuji berjumblah enam buah pada setiap variasi. Berikut ini adalah langkah-

langkah yang dilakukan:

a) Dilakukan perhitungan massa resin sebagai acuan 100% berat komposit. Hal

ini dilakukan dengan cara menghitung massa epoxy resin + epoxy hardener

sesuai dengan volume cetakan (15 x 20 x 0,5 cm). hasil perhitungan yang

didapati adalah berat resin 169 gr.

b) Berdasarkan acuan massa 100% = 169 gr maka dilakukan perhitungan berat

serat yang mencakup 4 variasi (2%, 4%, 6% dan 8%).

c) Serat yang sudah dikenakan perlakuan NaOH kemudian ditimbang sesuai

dengan variasinya (2%, 4%, 6% dan 8%) dan dibentuk dengan ukuran 15 x 20

cm sesuai dengan ukuran cetakan.

d) Cetakan dibersikan kemudian diberi mirror glaze sebagai release agent agar

hasil cetakan mudah dilepas dari cetakan.

e) Resin epoxy dan epoxy hardener dicampurkan, kemudian seperlimanya

dituang ke dalam cetakan sebagai lapisan resin yang pertama.

f) Setelah lapisan resin yang pertama dilakukan peletakan serat kedalam cetakan

kemudian resin yang masih ada dituang semuanya kedalam cetakan.


36

g) Serat ditekan-tekan agar udara atau celah yang masih ada bisa tertupi dengan

baik supaya tidak menjadi void.

h) Dilakukan pengamatan pada keseluruhan cetakan serta pelepasan void-void

yang masih terjebak.

i) Dilakukan penutupan cetakan dengan menggunakan kaca yang ditekan agar

hasil permukaan bisa menjadi rata.

j) Komposit dibiarkan sampai mengalami proses pengeringan. Lama waktu

pengeringan yang dibutuhkan adalah ± 24 jam.

k) Komposit yang sudah kering kering dilepaskan dari cetakannya.

l) Komposit diukur, dipotong dan dibentuk sesuai dengan standar yang sudah

ditentukan.

m) Komposit siap untuk diuji.

Gambar proses pembuatan benda uji dapat dilihat pada Gambar 3.7 sampai

3.17.

Gambar 3.7. Proses pembentukan serat sesuai ukuran cetakan

Gambar 3.8. Proses pelapisan cetakan dengan menggunakan miror glaze


37

Gambar 3.9. Proses penimbangan epoxy resin dan epoxy hardener

dengan perbandingan 2:1

Gambar 3.10. Proses pencampuran epoxy resin dan epoxy hardener

dengan cara diaduk

Gambar 3.11. Proses penuangan resin pertama ke dalam cetakan


38

Gambar 3.12. Proses peletakan serat ke dalam cetakan

Gambar 3.13. Proses penuangan campura epoxy kedua ke dalam cetakan

Gambar 3.14. Proses pelepasan void serta penekanan serat


39

Gambar 3.15. Proses penutupan

Gambar 3.16. Bentuk komposit yang sudah kering

Gambar 3.17. Proses pembentukan komposit sesuai dengan ASTM


40

3.6 Standar Uji dan Ukuran Benda Uji.

Ukuran yang digunakan pada benda uji berdasarkan standar uji tarik

komposit yaitu ASTM D638-14. Dimensi dapat dilihat pada Gambar 3.18.

Sedangkan ukuran benda uji yang real dapat dilihat pada Gambar 3.19.

Gambar 3.18. Sketsa standar uji tarik ASTM D638-14.

Gambar 3.19. Sketsa spesimen yang real

3.7 Proses Pengambilan Data

Serat yang sudah dikenakan perlakuan alkalisasi kemudian diuji kekuatan

tariknya dengan mengunakan mesin uji tarik. Menguji kekuatan tarik serat dapat

dilihat pada Gambar 3.20 dan 3.21. Pengujian uji tarik serat dilakukan dengan

cara sebagai berikut:


41

a. Serat dipilih dan dipisahkan menjadi satu helai

b. Serat diukur dia meternya menggunakan mikroskop.

c. Pada keudua ujung serat diberi resin pengikat (hanya pada bagian ujungnya

saja).

d. Pada ujung serat yang sudah diberi pengikat, dipasang pada grip mesin uji

tarik.

e. Keceatan penujian diatur menjadi 10 mm/menit.

f. Data beban maksimal dicatat setelah serat putus pada mesin uji tarik.

g. Proses pengambilan data kekuatan tarik serat dilakukan sebanyak enam kali

sesuai dengan jumblah spesimen uji tarik serat.

Gambar 3.20. Serat yang akan diukur menggunakan mikroskop

Gambar 3.21. Contoh benda uji tarik serat

Serat

Karton

Resin


42

Serat yang sudah dikenakan perlakuan alkalisasi akan dicari massa

jenisnya (density). Mencari massa jenis serat dapat dilihat pada Gambar 3.22 dan

3.23. Mencari massa jenis serat dilakukan dengan cara sebagai berikut:

a) Ditimbang terlebih dahulu suntikan yang digunakan untuk mencari volume

serat.

b) Memasukkan serat pada tabung suntikan sepadat-padatnya untuk menghindari

rongga udara.

c) Memperhatikan volume yang ada pada tabung suntikan.

d) Ditimbang kembali suntikan bersama dengan serat yang ada di dalamnya.

e) Menhitung mengunakan rumus density.

f) Dilakukan kembali pada suntikan yang berbeda untuk mencari rata-ratanya

Gambar 3.22. Menimbang suntikan bersamaan dengan

serat yang sudah dipadatkan


43

Gambar 3.23. Menghitung density serat dan mencari rata-rata density serat.

Komposit yang sudah berbentuk spesimen selanjutya diuji menggunakan

metode pengujian tarik untuk mengetahui sifat mekanik pada komposit. Berikut

ini adalah langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian tarik komposit:

a) Benda uji dipersiapkan dengan memberi tanda pada daerah perhitungan.

b) Dilakukan pengukuran panjang, lebar, tinggi dan luas penampang pada setiap

benda uji.

c) Kertas millimeter blok diletakkan pada printer mesin uji tarik.

d) Mesin dinyalakan, lalu benda uji dipasang pada grip mesin uji tarik.

e) Grip dikencangkan namun grip tersebut diatur dengan kekuatan secukupnya

agar tidak merusak benda uji.

f) Pemasangan extensometer pada benda uji kemudian nilai elongationnya diatur

menjadi nol.

g) Nilai beban diatur menjadi nol.


44

h) Kecepatan pengujian diatur menjadi 10 mm/menit. menekan tombol down

untuk memulai pengujian tarik.

i) Data beban maksimal dan pertambahan panjang dicatat seteah benda uji putus.

j) Setelah pengambilan data, proses penujian dilakukan secara berulang untuk

benda uji dengan variasi yang lainnya.

Gambar Proses penujian dapat dilihat pada Gambar 3.24 sampai 3.27.

Gambar 3.24. Proses mempersiapkan benda uji sebelum diuji

Gambar 3.25. Proses pemasangan milimeter blok

Gambar 3.26. Proses pemasangan benda uji


45

Gambar 3.27. Proses penarikan benda uji

Komposit yang sudah dilakukan pengujian tarik diambil beberapa bagian

pada setiap variasinya, untuk mencari nilai densitas pada setiap variasi. Mencari

massa jenis serat dapat dilihat pada Gambar 3.28 sampai 3.32. Berikut ini adalah

langkah-langkah yang dilakukan untuk mencari densitas matriks dan komposit;

a. Diambil beberapa bagian dari sisa penujian tarik dari matriks dan dari setiap

variasi pada komposit.

b. Dilakukan pemotongan berbentuk persegi panjang untuk membentuk

spesimen. Enam spesimen untuk setiap variasi.

c. Dilakukan pengukuran panjang, lebar dan tebal pada setiap spesimen.

d. Dicari volume setiap spesimen dengan menggunakan rumus volume.

e. Dilakukan penimbangan pada setiap spesimen untuk mencari berat pada setiap

spesimen.

f. Dari data berat dan volume dicari densitas dari setiap variasi dengan

menggunakan rumus density.


46

Gambar 3.28. Pemotongan komposit untuk mencari densitas

Gambar 3.29. Pembentukan spesimen pencarian densitas

Gambar 3.30. Spesimen yang sudah dipotong


47

Gambar 3.31. Penngukuran volume pada setiap spesimen

Gambar 3.32. Penimbangan setiap spesimen


48

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian

Dari hasil pengujian tarik dan analiasa density spesimen komposit,

dilakukan pengolahan data serta perhitungan. Hasil data dan perhitungan yang

diperoleh selanjutnya akan ditampilkan berupa tabel dan grafik.

4.2 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik

Pengujian tarik dilakukan terhadap benda uji serat, matriks dan komposit

bervariasi berat 2%, 4%, 6% dan 8%. Dari hasil pengujian tarik didapatkan data

beban dan pertambahan panjang. Dari data tersebut dapat dihitung nilai tegangan

dan regangan dari setiap benda uji. Berikut ini adalah langkah-langkah pengujian

dan perhitunan:

a. Benda uji komposit dibentuk sesuai dengan ASTM D636-14.

b. Benda uji diukur luas penampangnya (A) sebelum dilakuakn pengujian tarik.

Luas penampan dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

A = Lebar x Tebal = 14,4 x 5 = 72 mm2

c. Dilakukan pengujian tarik dan didapatkan data beban maksimal dan

pertmbahan panjang.

d. Dari data beban maksimal akan bisa didapatkan tegangan maksimal dengan

mengunakan rumus sebagai berikut:

= 40,411(MPa).


49

e. Dari data pertambahan panjang bisa didapatkan elongasi dengan

menggunakan rumus sebagai berikut:

f. Dari hasil perhitungan tegangan dan regangan, dicari modulus elastisitas dari

setiap variasi dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

Data hasil pengujian uji tarik serta hasil perhitungan data mariks, komposit

dengan variasi 2%, 4%, 6% dan 8% berat serat serta penujian serat pinang dapat

dilihat pada Tabel 4.1 - 4.16

Tabel 4.1. Dimensi benda uji matriks (tanpa serat)

Spesimen Lebar

(mm)

Tebal

(mm)

A (mm2) L0 (mm)

1 12,0 5,3 63,6 90

2 12,50 5,4 67,5 90

3 14,3 14,2 58,9 90

Tabel 4.2. Kekuatan tarik benda uji matriks (tanpa serat)

Spesimen A (mm) Baban

Maksimal

(kg)

Kekuatan

Tarik

(kg/mm2)

Kekuatan

Tarik

(MPa)

1 12,0 381,6 6 58,86

2 12,50 396,4 5,87 57,61

3 14,3 341 5,78 56,77


50

Tabel 4.3. Regangan dan modulus elastisitas benda uji matriks

(tanpa serat)

Spesimen (mm) L0 (mm) (%) (Mpa)

1 3,4 90 3,78 15,58

2 3,25 90 3,61 15,95

3 3,1 90 3.1 16,48

Tabel 4.4. Dimensi benda uji komposit 2% berat serat

Spesimen Lebar

(mm)

Tebal

(mm)

A (mm2) L0 (mm)

1 14,4 5 72 90

2 14,3 4,9 70,07 90

3 14,5 4,6 66,7 90

4 14 5 70 90

5 14,2 4,8 68,6 90

6 14,5 4,5 65,25 90

Tabel 4.5. Kekuatan tarik benda uji komposit 2% berat serat

Spesimen A

(mm2)

Baban

Maksimal

(kg)

Kekuatan

Tarik

(kg/mm2)

Kekuatan

Tarik

(MPa)

1 72 296,6 4,11 40,41

2 70,07 25,.1 3,66 35,99

3 66,7 219,1 3,28 32,22

4 70 252,3 3,60 35,35

5 68,6 175,9 2,58 25,31

6 65,25 215,6 3,30 32,41


51

Tabel 4.6. Regangan dan modulus elastisitas benda uji komposit 2% berat serat


1 1,8 90 2 20,205

2 1,7 90 1,89 19,05

3 1,5 90 1,67 19,33

4 1,7 90 1,89 18,71

5 1,3 90 1,44 17,52

6 1,8 90 2 16,20


Spesimen Lebar

(mm)

Tebal

(mm)

A (mm2) L0 (mm)

1 14,1 5,3 74,73 90

2 13,9 5,3 73,67 90

3 14,1 4,8 66,68 90

4 13,9 4,9 68,11 90

5 14,4 5,5 79,2 90

6 13,8 5,4 74,52 90


Spesimen A

(mm2)

Baban

Maksimal

(kg)

Kekuatan

Tarik

(kg/mm2)

Kekuatan

Tarik

(MPa)

1 74,73 259,9 3,47 34,11

2 73,67 233,1 3,16 31,04

3 66,68 230,7 3,40 33,43

4 68,11 184,4 2,70 26,55

5 79,2 269 3,39 33,31

6 74,52 236,6 3,17 31,60


52



1 1,6 90 1,78 19,19

2 1,4 90 1,56 19,95

3 1,5 90 1,67 20,06

4 1,1 90 1,22 21,73

5 1,95 90 2,16 15,37

6 1,85 90 2,055 15,15


Spesimen Lebar

(mm)

Tebal

(mm)

A (mm2) L0 (mm)

1 14,7 4,5 66,15 90

2 14,2 6,2 88,04 90

3 14,3 5,3 75,79 90

4 14,3 5 71,5 90

5 14,7 5,5 80,85 90

6 14,8 5,2 76,96 90


Spesimen A

(mm2)

Baban

Maksimal

(kg)

Kekuatan

Tarik

(kg/mm2)

Kekuatan

Tarik

(MPa)

1 66,15 191,2 2,89 28,35

2 88,04 309,5 3,51 34,46

3 75,79 228,7 3,01 29,60

4 71,5 223,2 2,12 30,62

5 80,85 286,7 3,54 34,78

6 76,96 219,7 2,85 28,01


53



1 1,35 90 1,5 18,91

2 2,05 90 2,27 15,14

3 1,35 90 1,5 19,73

4 1,35 90 1,5 20,41

5 1,85 90 2,05 16,92

6 1,35 90 1,5 16,66


Spesimen Lebar

(mm)

Tebal

(mm)

A (mm2) L0 (mm)

1 13,9 4,4 61,16 90

2 14,7 4,7 69,09 90

3 14,7 5,9 86,73 90

4 14,7 5,3 77,91 90

5 14,7 5,5 80,85 90

6 14,5 5,2 75,4 90


Spesimen A

(mm2)

Baban

Maksimal

(kg)

Kekuatan

Tarik

(kg/mm2)

Kekuatan

Tarik

(MPa)

1 61,16 147,3 2,4 23,62

2 69,09 196,6 2,84 27,91

3 86,73 235,4 2,71 26,62

4 77,91 238,1 3,05 29,98

5 80,85 222,6 2,75 27,01

6 75,4 226,9 3,01 29,52


54



1 1,1 90 1,22 19,33

2 1,05 90 1,16 23,92

3 1,75 90 1,94 13,69

4 1,6 90 1,78 16,86

5 1,45 90 1,61 16,76

6 1,6 90 1,78 16,61

Tabel 4.16. Dimensi benda uji serat

Spesimen Diameter

(mm)

A (mm2)

1 0,34 0,09

2 0,58 0,26

3 0,36 0,102

4 0,44 0,15

Tabel 4.17. Kekuatan tarik serat

Spesimen A

(mm2)

Baban

Maksimal

(kg)

Kekuatan

Tarik

(kg/mm2)

Kekuatan

Tarik

(MPa)

1 0,09 1,7 18,717 183,61

2 0,26 2,7 10,215 100,21

3 0,102 2,0 19,641 192,67

4 0,15 1,9 12,491 122,53


55

Dari hasil pengelolan data penujian uji tarik dari spesimen-spesimen

diatas, didapatkan diaram kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas yang

dapat dilihat pada Gambar 4.1. – 4.16.

Gambar 4.1. Diagram kekuatan tarik spesimen matriks (tanpa serat)

Gambar 4.2. Diagram reangan spesimen matriks (tanpa serat)

58.86 57.61 56.78

0

10

20

30

40

50

60

1 2 3

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

3.78 3.61 3.44

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

1 2 3

Re

gan

gan

(%

)

Spesimen


56

Gambar 4.3. Diagram modulus elastisitas matriks (tanpa serat)

Gambar 4.4. Diagram kekuatan tarik komposit 2% berat serat

Gambar 4.5. Diagram regangan komposit 2% berat serat

40.41 35.99

32.22 35.36

25.32

32.41

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2 3 4 5 6

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

2.00 1.89

1.67 1.89

1.44

2.00

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1 2 3 4 5 6

Re

gan

gan

(%

)

Spesimen

15.58 15.95 16.48

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 2 3

Elas

tisi

tas

(MP

a)

Spesimen


57

Gambar 4.6. Diagram modulus elastisitas komposit 2% berat serat



34.12 31.04

33.44

26.56

33.32 31.15

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 2 3 4 5 6

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

1.78 1.56

1.67

1.22

2.17 2.06

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1 2 3 4 5 6

Re

gan

an (

%)

Spesimen

18.90

15.14

19.73 20.42

16.92 18.67

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6

Elas

tisi

tas

(MP

a)

Spesimen


58




28.35

34.49

29.60 30.62

34.79

28.00

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 2 3 4 5 6

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

1.50

2.28

1.50 1.50

2.06

1.50

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1 2 3 4 5 6

Re

gan

gan

(%

)

Spesimen

19.19 19.95 20.06 21.73

15.38 15.15

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6

Elas

tisi

tas

9M

Pa)

Spesimen


59




23.63

27.91 26.63 29.98

27.01 29.52

0

5

10

15

20

25

30

35

1 2 3 4 5 6

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

1.22 1.17

1.94 1.78

1.61 1.78

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1 2 3 4 5 6

Re

gan

gan

Spesimen

18.90

15.14

19.73 20.42

16.92 18.67

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6

Elas

tisi

tas

(MP

a)

Spesimen


60


Gambar 4.16. Diagram Kekuatan tarik serat

Dari hasil pengujian yan telah dilakukan serta juga perhitungan

penelolahan data penujian, didapatkan hasil kekuatan tarik rata-rata serta regangan

rata-rata dari setiap spesimen. Nilai rata-rata yang diperoleh dapat dilihat pada

Tabel 4.18 serta dapat juga dilihat diaram rerata kekuatan tarik dan regangan tarik

pada Gambar 4.17 sampai 4.19.

19.33

23.93

13.69

16.86 16.76 16.61

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 6

Elas

tisi

tas

(MP

a)

Spesimen

183.610

100.210

192.677

122.533

0.000

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

1 2 3 4

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen


61

Tabel 4.18. Rerata kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas

Variasi Kekuatan tarik

rata-rata (MPa)

Reganan Rata-

rata (%)

Modulus

elastisitas Rata-

rata (MPa)

Matriks 57,749 16,006 16,001

Komposit 2% 33,619 18,508 18,508

Komposit 4% 31,603 18,508 18,578

Komposit 6% 30,976 18,297 18,297

Komposit 8% 27,446 17,864 17,864

Serat 149,757

Gambar 4.17. Diagaram rerata kekuatan tarik.

57.75

33.62 31.60 30.98 27.45

149.76

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Matiks Komposit 2%Komposit 4%Komposit 6%Komposit 8% Serat

Ke

kuat

an T

arik

(M

pa)

Spesimen


62

Gambar 4.18. Diagram rerata regangan.

Gambar 4.19. Diagram rerata modulus elastisitas

3.61

1.81 1.74 1.72 1.58

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Matiks Komposit 2% Komposit 4% Komposit 6% Komposit 8%

Re

gan

gan

(%

)

Spesimen

16.01

18.51 18.58 18.30 17.86

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Matriks Komposit 2% Komposit 4% Komposit 6% Komposit 8%

Elas

tisi

tas

(MP

a)

Spesimen


63

4.3 Hasil Pencarian Densitas Serat Dan Komposit

Dari hasil pencrian densitas serat, matriks dan komposit didapatkan

perbedaan densitas antara matriks dan komposit serta komosit dengan serat.

Langkah-langkah perhitungan densitas dilakukan dengan cara sebagai berikut:

a. Menghitung densitas dari matriks dan komposit dilakukan denan mencari

voume serta berat dari spesimen. Volume spesimen yang berentuk persegi

panjang dicari menggunakan rumus sebagai berikut:

𝑉 𝑟 𝑐𝑚

Hasil timbangan serta perhitungan volume spesimen, akan dimasukkan dalam

rumus untuk mencari densitasnya. Densitas dicari dengan menunakan rumus

sebgai berikut:

𝑚

𝑣

𝑚

𝑣 𝑚

𝑐𝑚 ⁄

b. Menghitung densitas dari serat dilakukan denan mencari voume serta berat

dari serat. Volume serat dilakukan denan mengunakan metode yang tertrea

pada bab tiga. Hasil timbangan serta pencarian volume serat, akan dimasukkan

dalam rumus untuk mencari densitasnya. Densitas dicari dengan menunakan

rumus sebgai berikut:

𝑐𝑚 ⁄

Data hasil pencarian serta perhitungan densitas serat, matriks dan

komposit disajikan berupa tabel yan dapat dilihat pada Tabel 4.19 – 4.24 sebagai

berikut:


64

Tabel 4.19. Densitas matriks (tanpa serat)

Spesimen V (cm3) Massa (g)

𝑐𝑚

1 4.81 5,25 1,09

2 4.62 5,10 1,10

3 3.58 4,32 1,20

4 4.68 5,23 1,11

5 3.61 3,92 1,08

6 4.76 5,3 1,11

Tabel 4.20. Densitas komposit 2% berat serat


𝑐𝑚

1 4.83 5.225 1,09

2 4.73 5.123 1,11

3 4.73 5.01 1,21

4 4.72 5.318 1,11

5 4.53 5.012 1,08

6 4.51 4.975 1,11



𝑐𝑚

1 5.42 5.805 1,09

2 4.75 5.241 1,11

3 5.15 5.572 1,21

4 4.88 5.523 1,11

5 4.54 4.994 1,08

6 4.97 5.444 1,11


65



𝑐𝑚

1 6.26 6.412 1,09

2 5.05 5.504 1,11

3 4.13 5.322 1,21

4 5.19 5.693 1,11

5 4.78 5.199 1,08

6 5.23 5.428 1,11



𝑐𝑚

1 5.35 5.601 1,09

2 4.50 4.707 1,11

3 4.68 4.855 1,21

4 5.34 4.612 1,11

5 4.87 5.311 1,08

6 4.31 4.633 1,11

Tabel 4.24. Densitas serat

Spesimen V

(cm3)

Massa 1

(g)

Massa 2

(g)

𝑐𝑚

1 2 3,343 2,467 0,438

2 2 3,229 2,495 0,367

3 20 37,326 31,013 0.315

Dari data densitas diatas didapat juga rerata densitas antara serat, matriks

dan komposit. Rerata densitas dapat dilihat dari Tabel 4.25 dan diagem rerata

pada Gambar 4.20 sebagai berikut


66

Tabel 4.25. Rerata densitas matriks, komposit dan serat

Variasi

Rerata densitas

(g/cm3)

Matriks 1,11

Komposit 2% 1,09

Komposit 4% 1,09

Komposit 6% 1,10

Komposit 8% 1,02

Serat 0,37

Gambar 4.20. Diagram densitas matriks, komposit dan serat

4.4 Pembahasan

Pada penelitian ini didapatkan kekuatan tarik rata-rata pada matriks epoxy

2:1 sebesar 5,886 kg/mm2

atau 57,749 MPa. Untuk komposit berpenguat serat

1.12 1.09 1.10 1.10

1.03

0.37

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

matriks komposit 2%komposit 4%komposit 6%komposit 8% serat

De

nsi

tas

(g/c

m3 )

Spesimen


67

pinang 2% memiliki kekuatan tarik rata-rata sebesar 3,427 kg/mm2

atau 33,619.

Komposit berpenguat pinang serat 4% memiliki kekuatan tarik rata-rata sebesar

3,221 kg/mm2 atau 31,603 Mpa. Komposit berpenguat serat pinang 6% memiliki

kekuatan tarik rata-rata sebesar 3,157 kg/mm2 atau 30,976 MPa. Komposit

berpenguat serat pinang 8% memiliki kekuatan tarik sebesar 2,797 kg/mm2 atau

27,446 MPa. Untuk kekuatan tarik rata-rata serat pinang itu sendiri sebesar 2,115

kg/mm 2 atau 20,171MPa.

Pada penelitian ini juga didapatkan regangan rata-rata matriks epoxy 2:1

sebesar 3,612%. Untuk regangan rata-rata komposit bepenguat serat pinang 2%

sebesar 1,814%. Regangan rata-rata komposit berpenguat serat pinang 4% sebesar

1,740%. Regangan rata-rata komposit berpenguat serat pinang 6% sebesar

1,722%. Regangan rata-rata komposit berpenguat serat pinang 8% sebesar

1,583%. Regangan rata-rata serat pinang tidak dapat diperoleh dikarenakan

keterbatasan alat penguji.

Pada penelitian ini didapatkan modulus elastisitas rata-rata matriks sebesar

16,006 MPa. Untuk modulus elastisitas rata-rata komposit berpenguat serat

pinang 2% sebesar 18,508 MPa. Modulus elastisitas komposit berpenguat pinang

4% sebesar 18,578 MPa. Modulus elastisitas rata-rata komposit berpenguat serat

pinang 6% sebesar 18,297 Mpa. Modulus elastisitas komposit berpenguat serat

pinang 8% sebesar 17,864.

Dari hasil data pengujian tarik diatas, semakin banyak penambahan

komposisi serat pada komposit semakin menurun pula kekuatan tarik pada


68

komposit dapat dilihat pada Gambar 4.12. kekuatan tarik rata-ratapada setiap

spesimen uji tarik, didapatkan kekuatan tarik matrikslah yang paling baik. Artinya

serat yang ditambahkan kedalam matriks akan menurunkan kekuatan matriks.

Dari hasil pengujian tarik diatas, penambahan komposisi serat pada

komposit akan menurunkan persenan regangan pada komposit dapat dilihat pada

Gambar 4.13. Didapatkan regangan rata-rata terbaik terdapat pada mariks. Artinya

penambahan serat pinang pada matriks akan menurunkan persenan regangan pada

matriks dan membuat matriks menjadi getas.

Pada data pengujian tarik spesimen diatas didapatkan penurunan hasil

pengujian tarik. Hal ini dapat disebabkan oleh daerah-daerah tertentu, terdapat

void dan juga terdapat serat yang tidak melekat pada matriks. Selain itu juga

adanya permukaan bekas pisau mesin miling yang tidak rata padasaat

pembentukan spesimen. Pada penyusunan serat dalam komposit yang masih

belum lurus dapat menyebabkan tegangan tarik yang diterima matriks tidak

tersalurkan dengan baik kepada serat. Berdasarkan dari pengamatan patahan

setelah dilakukan pengujian tarik, dapat dilihat bahwa perpatahan diakibatkan

oleh tidak berpengaruhnya serat pinang pada kekuatan tarik komposit. Dengan

katalain serat pinang tidak menerima tegangan tarik yang diterima oleh matriks

atau yang biasa disebut kerusakan debounding fenomena ini dapat dilihat pada

Gambar 4.21.


69

Gambar 4.21. Fenomena serat tidak melekat pada matriks dan void.

Tidak melekatnya serat pada matriks dapat disebabkan oleh perlakuan

alkalisai yang tidak sesuai dengan sifat dari serat itu sendiri. Selain itu bentuk

serat yang tidak melekat pada matriks lebih tebal dibandingkan serat-serat yang

melekat pada matriks. Dengan kata lain tidak semuanya serat tidak melekat pada

matriks hanya serat-serat yang tebal sajalah yang tidak melekat pada matriks.

Pada pengujian tarik didapatkan harga modulus elastisitas terbesar pada

variasi 4% namun untuk harga modulus elastisitas pada variasi 2% dan 6% tidak

begitu jauh. Sedangkan pada variasi 8% ada perbedaan yang agak besar untuk

nilai modulus elastisitasnya. Untuk matriks memiliki nilai modulus elastisitas

yang paling kecil. Dengan adanya data ini penulis mendapatkan bahwa regangan

elastik terkecil terdapat pada komposit berpenguat serat 2%, 4%, 6% dan 8%.

Sedangkan pada matriks memiliki nilai elastik regangan paling besar. Dengan kata

lain matriks lebih ulet dibandingkan komposit serat pinang. Hal ini dapat


70

disebabkan karena bentuk serat pinang yang pendek dan agak keras, atau salahnya

perlakuan pada serat sebelum dilakukan pencetakan.

Semakin banyak serat yang ada pada komposit akan menyebabkan

turunnya nilai densitas pada komposit seperti yang ditampilkan pada Gambar

4.20. Hal ini dapat disebabkan oleh rendahnya harga densitas serat yang

mempengaruhi harga densitas matrik yang dapat dilihat pada Tabel 4.30.


71

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan, dari pembuatan spesimen sampai

dengan pengambilan dan pengelolahan data, penulis dapat mengambil kesimpulan

sebagai berikut:

1. Kekuatan tarik terbesar terjadi pada komposit dengan serat buah pinang

terdapat pada komposit dengan variasi berat 2%, yaitu sebesar 33,619 MPa.

Untuk regangan terbaik terdapat pula pada komposit dengan variasi 2%, yaitu

sebesar 1,814%.

2. Modulus elastisitas komposit terbesar terdapat pada komposit serat buah

pinang 2%, yaitu sebesar 18,508 MPa. Untuk harga modulus elastisitas

komposit serat buah pinang 4% sebesar 18,578 MPa. Untuk modulus

elastisitas komposit serat buah pinang 6% sebesar 18,297 Mpa. Modulus

elastisitas terkecil terdapat pada komposit serat buah pinang 8%, yaitu sebesar

17,864.

3. Harga densitas antara matriks dan komposit berpenguat serat pinang tidak

begitu jauh perbedaannya. Densitas dari matriks sebesar 1,118 g/cm3

sedangkan Pada variasi 2% memiliki nilai densitas sebesar 1,092 g/cm3, 4%

sebesar 1,096 g/cm3, 6% sebesar 1,103 g/cm

3 dan pada 8% sebesar 1,025

g/cm3.


72

5.2 Saran

Dalam penelitian yang sudah dilakuakan masih terdapat beberapa

kesalahan dan kekurangan. Untuk memperbaiki penelitian selanjutnya perlu

diperhatikan hal-hal sebagai berikut:

1. Perlakuan alkalisasi pada serat pinang harus lebih diperharikan agar tidak

merusak sifat mekanik serat itu sendiri.

2. Dalam proses pencetakan sebaiknya tidak hanya menggunakan teknik hand

lay-up tetapi bisa ditambahkan dengan teknik pressure molding dan vacum

agar void dalam komposit dapat keluar.

3. Pemilihan serat pinang sebaiknya dilakukan dengan bentuk flake

reinforcement.

4. Untuk penelitian selanjutnya pemilahan serat dilakukan. Serat yang berukuran

besar sebaiknya tidak perlu digunakan.


73

DAFTAR PUSTAKA

ASTM D638-14 (2015). Standarrs Test Method For Tenstile Propertie Of

Plastics.

Basuki Widodo (2008). Analisa Sifat Mekanik Komposit Epojsi Dengsn Penguat

Serat Pohon Aren (Ijuk) Model Lamina Berorientasi Sudut Acak

(Random). Jurusan Teknik Mesin. Indstitut Teknologi Nasional Malang.

H. Novarianto (2012). Prospek Penganbangan Tanaman Pinang. Balai Penelitian

Tanaman Plama. Manado.

Jones, Robert M, Mechanic Composite Of Composite Second Edition. 1999.

N. Nayroh (2013). Teknologi Material Komposit. Universitas Islam

Negeri Malang.

Rindrawan, F. N. F (2016). Karakteristik kekuatan Komposit Serabut Kelapa

Dengan Variasi Arah serat. Fakultas Sains Dan Teknologi. Universitas

Sanata Dharma.

Tamaela V. M (2016). Karakteristik Curing 80oC dan 100

oC Komposit Serat E-

Glass. Fakultas Sains Dan Teknologi. Universitas Sanata Dharma.

Yusriah, S.M. Sapuan, E.S. Zainudin, M. Mariatti (2012). Explorin The Potential

Of Betel Nut Husk Fiber As Reinsforcement In Plolymer Composite :

Effect Of Marturity. Department Of Mechanical And Manufakturing.

University Pitra Malaysia.

Y. Susanah, Widayani (2011). Pembuatan Dan Karekteristik Komposit

Menggunakan Arang Dan Serat Bambu Apus Dengan Matirks Epoxy

Resin. Prosiding Simponsium Nasional Pembelajaran Dan Sains.

Bandung.


74

Beb

an (

kg)

Pertambahan Panjang (mm)

LAMPIRAN

Hasil uji tarik matriks (tanpa serat)

3,4 mm 3,25 mm 3,1 mm

381,6 kg 396,4 kg

341 kg


75

Beb

an (

kg)


Beb

an (

kg)


Hasil uji tarik komposit sreat pinang 2%

1,8 mm

296,6 kg

mm

1,7 mm 1,5 mm

257,1 kg

mm 219,1 kg

mm

252,3 kg

mm

175,9 kg

mm

215,6 kg

mm

1,7 mm 1,3 mm 1,8 mm


76


Beb

an (

kg)

Beb

an (

kg)



252,9 kg

mm

233,1kg

mm

230,7 kg

mm

1,6 mm 1,5 mm 1,4 mm

184,4 kg

mm

269,0 kg

mm 236,6 kg

mm

1,1 mm 1,95 mm 1,85 mm


77


Beb

an (

kg)


Beb

an (

kg)


191,2 kg

309,5 kg

mm

228,7 kg

mm

1,35 mm 2,05 mm 1,35 mm

232,2 kg

286,7 kg

219,7 kg

1,35 mm 1,85 mm 1,35 mm


78

Beb

an (

kg)


Beb

an (

kg)



196,6 kg

147,3 kg

235,4 kg

1,1 mm 1,05 mm 1,75 mm

238,1 kg

222,6 kg 226,9 kg

1,6 mm 1,45 mm 1,6 mm


Download - SIFAT KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT PINANG DENGAN … filepinang, diantaranya kekuatan tarik, regangan, modulus elastisitas dan densitas. Dengan menggunakan variasi fraksi berat serat

Top Related