i

TUGAS AKHIR

PENGEMBANGAN KOMPOSIT DARI KARET EBONIT

DENGAN PENGUAT SERAT RAMI UNTUK BAHAN

KOMPONEN OTOMOTIF PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR

Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh

Gelar Sarjana S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta

Disusun :

SYAIFA MAULANA ALTARI

NIM : D.200.10.0065

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

ii

iii

iv

v

vi

MOTTO

“Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya

yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu.”

(Q.S Al Baqarah:45)

“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka

apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan

sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya pada Tuhanmulah

hendaknya kamu berharap”

(Q.S. Al Insyiroh: 6-8)

“Sebaik-baik manusia adalah yang paling bermanfaat

bagi manusia lainnya”

(Al Hadits)

“Sebaik-baik pekerjaan setelah iman adalah

belas kasih sesama manusia”

(HR. Thabrani)

vii

PENGEMBANGAN KOMPOSIT DARI KARET EBONIT DENGAN PENGUAT SERAT RAMI UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF PENUTUP

SPION SEPEDA MOTOR

Syaifa Maulana. A, Joko Sedyono, Agus Hariyanto. Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura email : syaifamaulana33@gmail.com

ABTRAKSI

Penelitian ini bertujuan. Mengetahui pengaruh variasi waktu perendaman dengan NaOH 5% terhadap kekuatan tarik serat tunggal, Selain itu untuk mengetahui kekuatan tarik, izod impact, dan kekerasan pada variasi serat rami 0 phr, 20 phr, dan 40 phr terhadap komposit yang bermatrik ebonit. Meneliti jenis patahan yang dihasilkan oleh pengujian tarik dan izod impact.

Bahan pembuatan komposit yang digunakan adalah serat rami yang telah divariasi perendaman NaOH 5 % selama 0 jam, 2 jam, 4 jam, dan 6 jam, dengan standar pengujian serat tarik tunggal ASTM D 3379-75. Pada pembuatan komposit ebonit berpenguat serat rami dengan variasi serat 0 phr, 20 phr, dan 40 phr. Pengujian komposit mengunakan ASTM D 638-02 untuk uji tarik, ASTM D 256-00 untuk uji izod impact, SNI 0778 : 2009 untuk uji kekerasan, dan foto makro.

Hasil penelitian diperoleh kekuatan tarik rata-rata tertinggi pada variasi perendaman NaOH 5 % selama 2 jam yaitu 574,031 MPa. Pada komposit ebonit tegangan tertinggi rata-rata diperoleh pada ebonite dengan serat rami 20 phr yaitu 6,154 MPa, harga impact tertinggi rata-rata pada komposit ebonit serat rami 40 phr 1,499 J/mm2,dan Kekerasan tertinggi rata-rata pada komposit ebonit tanpa serat yaitu 91,333 skala shore A. Berdasarkan hasil patahan izod impact dan pengujian tarik jenis patahan yang terjadi adalah patahan liat.

Kata kunci : ebonit, serat rami, NaOH

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT

atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan

penelitian ini dapat terselesaikan.

Tugas akhir berjudul “Pengaruh suhu sintering pada

pembuatan kampas rem dengan resin serbuk sebagai pengikat“,

dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk

itu pada kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan

keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan

penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D,. sebagai Dekan Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., Msc., Ph.D, selaku Ketua

Jurusan Teknik Mesin.

3. Bapak Joko Sedyono, ST., M.Eng., Ph.D, Selaku pembimbing

utama yang telah memberikan pengarahan, bimbingan dan

saran hingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

4. Bapak Ir. Agus Hariyanto, MT. Selaku pembimbing

pendamping yang telah banyak memberikan pengarahan,

bimbingan dan saran dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada

penulis selama mengikuti kegiatan kuliah.

6. Bapak dan Ibu tercinta yang setiap waktu selalu mendo’akan,

memberi semangat dan dorongan, serta terimakasih atas

semua nasehat, bimbingan dan penorbananmu selama ini

sehingga penulis semangat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

ix

Semua do’a dan kasih saying yang tulus darimu akan selalu

mengiringi langkahku.

7. Saudaraku Mbak ika, Buntas dan Enok yang telah

menyemangati dan mendo’akan serta dukungannya atas

terselesainya laporan ini, terimakasih.

8. Sahabat seperjuanganku Allan Budi Sadewa dan Ade

Mulyanto terimakasih atas bantuanya dan atas segala suka

dan duka selama penyelesaian Tugas Akir ini, semoga

pesoudaraan tetap terjaga sampai kapanpun.

9. Sahabat kos “ Ibu Gito” Hartanto, prianto dan Nur Achmad

Setiaji Terimakasih atas dukungannya serta do’anya. Kita

berjumpa karna Allah SWT, dan berpisah juga karna Allah

SWT. Semoga tetap menjaga tali silaturahmi sampai kapanpun

10. Bapak Yudi Yunus selaku pemilik CV. Trinity Rajawali

Universal Surabaya. Terimakasih telah menyediakan Tempat

untuk pembuatan kompon ini dan telah memberikan ilmu yang

sangat bermanfat bagi Saya dan Teman-teman.

11. Ibu Novi selalu kepala Laboratorium Riset Karet BBKKP

Yogyakarta. Terimakasih telah banyak membantu dalam

proses penengerjaan spesimen dalam Tugas Akhir ini.

Semoga ilmu ini bermanfaat kedepannya.

12. Bapak Maruto, ST. Selaku kepala laboran material UNS yang

telah membantu dalam proses pengujian dan terselesainya

Tugas Akhir Ini

13. Team rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin angkatan

2010, yang telah ikut memberi saran dan motivasi.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat

membangun dari pembaca sangat diharapkan. Harapan

x

xi

DAFTAR ISI

Halaman Judul .................................................................................. i

Pernyataan Keaslian Skripsi ........................................................... .. ii

Halaman Persetujuan ....................................................................... iii

Halaman Pengesahan ...................................................................... iv

Lembar Soal Tugas Akhir ................................................................. v

Lembar Motto ..................................................................................... vi

Abstrak .............................................................................................. vii

Kata Pengantar ................................................................................. viii

Daftar Isi ........................................................................................... x

Daftar Gambar .................................................................................. xiii

Daftar Tabel ...................................................................................... xvi

Daftar Simbol .................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 .Latar Belakang ................................................................ 1

1.2 .Perumusan masalah ....................................................... 4

1.3 .Batasan Masalah ............................................................ 5

1.4 .Tujuan Penelitian ............................................................ 5

1.5 .Manfaat Penelitian .......................................................... 6

1.6 Sistemasi Penulisan Laporan .......................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................ 8

2.2 Landasan Teori .............................................................. 10

xii

2.2.1. Komposit .............................................................. 10

2.2.1.1. Klasifikasi Komposit ................................... 12

2.2.1.2. Unsur Utama Pembentuk komposit ............ 15

2.2.2. Karet Alam ........................................................... 17

2.2.3. Bahan Kimia Karet ................................................ 19

2.2.3.1. Bahan-bahan Kimia .................................... 21

2.2.4. Serat Rami ........................................................... 27

2.2.5. Ebonit .................................................................. 28

2.2.6. Perlakuan Akali (NaOH) ...................................... 29

2.2.7. Rancangan Kompon ............................................ 30

2.2.8. Vulkanisasi ........................................................... 30

2.2.9. Pengujian Tarik ................................................... 31

2.2.10. Pengujian Kekerasan ........................................ 35

2.2.11. Pengujian Tarik Serat Tunggal ............................ 40

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Rancangan Penelitian ................................................... 42

3.2. Studi Literatur dan Survey Lapangan ............................. 44

3.3. Alat–alat Penelitian ......................................................... 44

3.3.1. Peralatan Penelitian ............................................ 44

3.3.2. Peralatan Pengujian ............................................. 55

3.4. Bahan Penelitian .......................................................... 58

3.5. Lokasi Penelitian ........................................................... 68

3.6. Proses Penelitian ........................................................... 68

xiii

3.6.1. Tahap Dalam Proses perendaman Serat Rami ... 68

3.6.2. Tahap Dalam Pengujian Tarik Serat Tunggal ...... 69

3.6.3. Tahap Dalam Proses Komponding ...................... 70

3.6.5. Tahap Pengujian Kekerasan ................................ 72

3.6.6. Tahap Pengujian Tarik ......................................... 74

3.6.7. Tahap Pengujian Izod Impact .............................. 75

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Uji Tarik Serat Tunggal .......................................... 78

4.1.1. Pembahasan hasil Tarik Serat Tunggal ............... 79

4.2. Hasil Uji Tarik Komposit ................................................ 80

4.2.1. Pembahasan Hasil Uji Tarik Komposit ................. 83

4.3. Hasil Uji Kekerasan ....................................................... 84

4.3.1. Pembahasan Hasil Uji Kekerasan ........................ 86

4.4. Hasil Izod Impact ........................................................... 86

4.3.1. Pembahasan Hasil Uji Izod Impact ...................... 88

4.5. Pengamatan Struktur Makro ......................................... 89

4.5.1. Pembahasan Struktur Makro ............................... 91

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ................................................................... 92

5.2. Saran ............................................................................. 91

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Continous fiber composite (Gibson, 1994) .................... 12

Gambar 2.2 Woven fiber composite (Gibson, 1994) ........................ 13

Gambar 2.3 Chopped fiber composite (Gibson, 1994) ..................... 13

Gambar 2.4 Hybrid Composite (Gibson, 1994) ................................. 13

Gambar 2.5 Particulate composite (Gibson, 1994) ........................... 14

Gambar 2.6 Laminates composite (Gibson, 1994) ........................... 16

Gambar 2.7 Proses vulkanisasi ....................................................... 31

Gambar 2.8 Sifat komposit pada pengujian tarik .............................. 32

Gambar 2.9 Kekerasan shore A dan shore D ................................... 36

Gambar 2.10 Pen gujian impact jenis izod ........................................ 39

Gambar 2.11 pengujian impact jenis charpy ...................................... 39

Gambar 2.12 Skema uji impact ......................................................... 39

Gambar 2.13 Spesimen uji tarik serat ................................................ 41

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian .................................................. 43

Gambar 3.2 Mesin Two Roll Mill ...................................................... 45

Gambar 3.3 Rheo meter .................................................................. 46

Gambar 3.4 Mesin vulkanisasi ......................................................... 47

Gambar 3.5 Oven ............................................................................ 47

Gambar 3.6 Timbangan digital ........................................................... 48

Gambar 3.7 Silicon oil 100 ml ........................................................... 49

Gambar 3.8 Gelas ukur ..................................................................... 49

xv

Gambar 3.9 Sarung tangan .............................................................. 50

Gambar 3.10 Karton duplex ............................................................... 50

Gambar 3.11 Lem epoxy ................................................................. 51

Gambar 3.12 Mikroskop…………………………………………….. ...... 52

Gambar 3.13 Mold atas dan bawah .................................................. 52

Gambar 3.14 Frame ........................................................................... 53

Gambar 3.15 Gunting ....................................................................... 54

Gambar 3.16 Alat bantu lain .............................................................. 54

Gambar 3.17 Alat uji tarik .................................................................. 55

Gambar 3.18 Alat uji tarik serat tunggal ............................................ 56

Gambar 3.19 Alat uji kekerasan shore A .......................................... 57

Gambar 3.20 Alat uji izod impact ...................................................... 58

Gambar 3.21 RSS (Ribbed Smoke Sheed) ....................................... 59

Gambar 3.22 Carbon black .............................................................. 60

Gambar 3.23 ZnO (zinc Oxide) .......................................................... 61

Gambar 3.24 Stearic acid ................................................................. 62

Gambar 3.25 Parafinic oil .................................................................. 63

Gambar 3.26 MBTS .......................................................................... 63

Gambar 3.27 TMT ............................................................................. 64

Gambar 3.28 Sulfur ............................................................................ 65

Gambar 3.29 BHT ............................................................................. 65

Gambar 3.30 Serat Rami .................................................................. 66

Gambar 3.31 Aquades ....................................................................... 67

xvi

Gambar 3.32 NaOH ......................................................................... 67

Gambar 3.33 Hasil pengujian rheometer .......................................... 72

Gambar 4.1 Histogram tegangan rata-rata pengujian tarik serat

tunggal .......................................................................... 65

Gambar 4.2 Histogram Tegangan rata-rata pada pengujian tarik

komposit ...................................................................... 66

Gambar 4.3 Histogram regangan rata-rata pada pengujian tarik

komposit ....................................................................... 69

Gambar 4.4 Histogram modulus elasisitas rata-rata pada pengujian tarik

komposit ...................................................................... 70

Gambar 4.5 Histogram kekerasan rata-rata pada komposit ............ 71

Gambar 4.6 Histogram harga impact rata-rata pada komposit ......... 73

Gambar 4.7 Gambar foto makro uji tarik izod impact 0 phr ............. 74

Gambar 4.7 Gambar foto makro uji tarik izod impact 20 phr ........... 74

Gambar 4.7 Gambar foto makro uji tarik izod impact 40 phr ........... 75

Gambar 4.7 Gambar foto makro uji tarik 0 phr ................................ 75

Gambar 4.7 Gambar foto makro uji tarik izod impact 20 phr ........... 76

Gambar 4.7 Gambar foto makro uji tarik izod impact 40 phr ........... 76

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat mekanik dari beberapa jenis serat .............................. 16

Tabel 3.1 Jenis-jenis carbon black ...................................................... 25

Tabel 4.1 Hasil rata-rata pengujian serat tunggal rami ..................... 64

Tabel 4.2 Hasil rata-rata uji tarik komposit ebonit .............................. 66

Tabel 4.3 Hasil rata-rata uji kekerasan shore A .................................. 66

Tabel 4.4 Hasil rata-rata pengujian izod impact ................................... 70

xviii

DAFTAR SIMBOL

R = Jari-jari lingkaran

A = Luas penampang

σ = Tegangan Tarik

F = Gaya

E= Modulus Elastis

Ɛ = Regangan