pemanfaatan limbah serat sabut kelapa sebagai bahan...

37
viii LAPORAN PENELITIAN INTERNAL Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan Pembuat Helm Pengendara Kendaraan Roda Dua Oleh: Muh Amin, S.T., M.T. Fu’ad Abdillah, S.T. FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADYAH SEMARANG (UNIMUS) NOPEMBER 2009 BIDANG REKAYASA

Upload: duongcong

Post on 04-Mar-2018

252 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

viii

LAPORAN PENELITIAN

INTERNAL

Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan Pembuat

Helm Pengendara Kendaraan Roda Dua

Oleh:

Muh Amin, S.T., M.T.

Fu’ad Abdillah, S.T.

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADYAH SEMARANG (UNIMUS)

NOPEMBER 2009

BIDANG REKAYASA

Page 2: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

i

HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN HASIL

PENELITIAN INTERNAL

1. JUDUL PENELITIAN : Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai

Bahan Pembuat Helm Pengendara Kendaraan Roda Dua

2. BIDANG PENELITIAN : Rekayasa

3. KETUA PENELITI

a. Nama : Muh Amin, S. T, M. T.

b. Jenis Kelamin : Pria

c. NIK : K. 1026.0133

d. Disiplin Ilmu : Teknik Mesin/Mekanika Bahan

e. Pangkat/Golongan : Penata Muda/III-A

f. Jabatan Fungsional : Asisten Ahli

g. Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Mesin

h. Alamat Kantor : Jl. Kasipah 12 Semarang

i. Telepon/Fax : (024) 8445768 / (024) 8452660

j. Alamat Rumah : Mulungan Rt.3 / Rw.3 Jatilor Godong

Grobogan Purwodadi

k. Telepon : Hp. 081 567 19114

4. JUMLAH TIM PENELITI : 1 Orang

a. Nama Anggota : Fuad Abdillah,ST.

5. LOKASI PENELITIAN : Lab. Teknik Mesin UNIMUS & Teknik Bahan

UGM Yogyakarta

6. BIAYA PENELITIAN :

a. Sumber dari UNIMUS : Rp. 2.000.000,00 (Dua Juta Rupiah)

Semarang, Nopember 2009

Mengetahui:

Dekan FT UNIMUS Ketua Peneliti

Drs. H. Samsudi Raharjo, S.T., MM. Muh Amin, S. T., M. T.

NIP. 28.6.1026.028 K. 1026.0133

Menyetujui:

Ketua LEMLIT UNIMUS

Dra. Sri Darmawati, M.Si

NIP. 28.6.1026.040

Page 3: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

ii

RINGKASAN

Tanaman kelapa merupakan tanaman yang banyak dijumpai di seluruh

pelosok Nusantara, sehingga hasil alam berupa kelapa di Indonesia sangat melimpah.

Sampai saat ini pemanfaatan limbah berupa sabut kelapa masih terbatas pada industri-

industri mebel dan kerajinan rumah tangga dan belum diolah menjadi produk teknologi.

Limbah serat buah kelapa sangat potensial digunakan sebagai penguat bahan baru pada

komposit.

Beberapa keistimewaan pemanfaatan serat sabut kelapa sebagai bahan baru

rekayasa antara lain menghasilkan bahan baru komposit alam yang ramah lingkungan dan

mendukung gagasan pemanfaatan serat sabut kelapa menjadi produk yang memiliki nilai

ekonomi dan teknologi tinggi. Untuk mencapai tujuan tersebut maka perlu dilakukan

adanya penelitian tentang pemanfaatan limbah serat sabut kelapa sebagai bahan pembuat

helm pengendara kendaraan roda dua.

Tujuan dari penelitian ini adalah meneliti pengaruh fraksi volume serat terhadap

kekuatan tarik, modulus dan regangan dari komposit serat sabut kelapa-polyester, meneliti

pengaruh fraksi volume serat terhadap struktur mikro komposit serat sabut kelapa-

polyester dan mengoptimalkan penggunaan komposit serat sabut kelapa-polyester sebagai

bahan helm pengendara kendaraan roda dua.

Kesimpulan dari hasil penelitian adalah:

1) Tegangan tarik yang paling optimum dimiliki oleh bahan komposit polyester yang

diperkuat serat sabut kelapa yaitu dengan fraksi volume 60% serat sabut kelapa yaitu

sebesar 14,7 MPa.

2) Regangan bahan komposit poliester berpenguat serat sabut kelapa juga menunjukkan

adanya optimum yaitu pada penambahan 60% fraksi volume serat yang diperoleh

harga sebesar 0,42 %.

3) Serat sabut kelapa memiliki keuletan yang lebih tinggi dari pada matriknya yaitu

polyester

4) Modulus elastisitas komposit semakin meningkat seiring dengan penambahan fraksi

volume serat. Peningkatan modulus elastisitas secara signifikan terjadi pada fraksi

volume 42 % yaitu sebesar 3,85 GPa.

Page 4: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

iii

PRAKATA

Alhamdulillahirobbil a’laamin puji syukur kami panjatkan pada Alloh SWT atas

limpahan nikmat yang diberikan pada kita sehingga dalam waktu yang relative singkat ini

kami akhirnya dapat menyelesaikan program Unimus dalam hal penelitian dosen internal

dengan judul “Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan Pembuat Helm

Pengendara Kendaraan Roda Dua”.

Ucapan terimakasih kami ucapkan pada pihak-pihak terkait mulai dari rekan-rekan

yang telah rela menyumbangkan ide, pihak Laboran Teknik Mesin Unimus dan Teknik

Bahan UGM yang telah menyediakan sarana dan prasarana pengujian material dan pihak

Lemlit Unimus yang telah memberikan kesempatan untuk melakukan penelitian ini.

Hasil dari penelitian ini kami harapkan dapat menyumbangkan data dalam

khasanah keilmuan khususnya dibidang material teknik. Disamping itu dapat ditindak

lanjuti untuk penerapan aplikasi Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan

Pembuat Helm Pengendara Kendaraan Roda Dua.

Kami menyadari bahwa hasil dari penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan

maka dari itu kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan.

Semarang, Nopember 2009

Peneliti

Page 5: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

iv

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ...................................……….................................. i

A. LAPORAN HASIL PENELITIAN

RINGKASAN ……................................................…………................................. ii

PRAKATA ..........................................……........………........................................ iii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………….. vi

DAFTAR LAMPIRAN .........................……........................................................ vii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2. Rumusan Masalah …………………………………………………….. 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Pustaka ………………………………….………………….. 3

2.2. Landasan Teori ………………………………………………………. 4

BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

3.1. Tujuan Penelitian ………………..……………………………………. 6

3.2. Manfaat Penelitian ……………………….…………………………… 6

BAB IV METODE PENELITIAN

4.1. Bahan penelitian ………………………………………………………. 7

4.2. Alat Penelitian …………………………………………………………. 7

4.3. Cara Penelitian ………………………………………………………… 7

4.3.1. Persiapan Penelitian ………………..…………………………. 7

4.3.2. Pelaksanaan Penelitian ………..……………………………….. 7

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1. Kekuatan tarik komposit serat sabut kelapa-polyester…………………... 10

5.2. Regangan…………………………..…………………………………….. 11

5.3. Modulus Elastisitas…………………….…………………………………. 12

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6. 2. Saran ………………………………………………………………….. 14

6. 1. Kesimpulan ………………………………………….………………… 14

Page 6: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

v

DAFTAR PUSTAKA ...........................................……......................................... 15

LAMPIRAN ....................................... ................................................................... 16

B. DRAF ARTIKEL ILMIAH………………………………………………….. 22

Page 7: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 4.1. Diagram alir penelitian …………………………..………………….. 4

Gambar 5.1. Benda ui tarik ……………………………………..…….......………………. 10

Gambar 5.2. Hasil Uji tarik……………………………………………………………………….. 11

Gambar 5.3. Hasil uji regangan …………………………………………………………… 12

Gambar 5.4. Foto patahan specimen akibat beban tarik …….…………………….……… 12

Gambar 5.5. Hasil pengujian modulus elastisitas………..............………………………… 13

Page 8: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

vii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 BIODATA PENELITI ................................................................... 16

LAMPIRAN 2 BAHAN DAN ALAT PENGUJIAN ..………..…………………. 18

LAMPIRAN 3 ARTIKEL ILMIAH ……………………………..……………….. 22

Page 9: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan penggunaan bahan komposit berbahan alam (Natural Composite/

Naco) dalam bidang industri otomotif saat ini mengalami perkembangan yang sangat

pesat dan berusaha menggeser keberadaan bahan sintetis yang sudah biasa dipergunakan

sebagai penguat pada bahan komposit seperti E-Glass, Kevlar-49, Carbon/ Graphite,

Silicone Carbide, Aluminium Oxide, dan Boron. Sebagai contoh, PT. Toyota di Jepang

telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat serat kenaf sebagai komponen panel

interior mobil. Selain itu, produsen mobil Daimler-Bens telah memanfaatkan serat abaca

sebagai penguat bahan komposit untuk dashboard. Penggunaan bahan serat alam ini

lebih disukai karena disamping biayanya relatif lebih murah juga bersifat ramah

lingkungan.

Tanaman kelapa merupakan tanaman yang banyak dijumpai di seluruh pelosok

Nusantara, sehingga hasil alam berupa kelapa di Indonesia sangat melimpah. Sampai

saat ini pemanfaatan limbah berupa sabut kelapa masih terbatas pada industri-industri

mebel dan kerajinan rumah tangga dan belum diolah menjadi produk teknologi. Limbah

serat buah kelapa sangat potensial digunakan sebagai penguat bahan baru pada

komposit.

Beberapa keistimewaan pemanfaatan serat sabut kelapa sebagai bahan baru

rekayasa antara lain menghasilkan bahan baru komposit alam yang ramah lingkungan

dan mendukung gagasan pemanfaatan serat sabut kelapa menjadi produk yang memiliki

nilai ekonomi dan teknologi tinggi. Untuk mencapai tujuan tersebut maka perlu

dilakukan adanya penelitian tentang pemanfaatan limbah serat sabut kelapa sebagai

bahan pembuat helm pengendara kendaraan roda dua.

1.2. Rumusan Masalah

Helm untuk pengendara kendaraan roda dua merupakan salah satu pelengkap

dalam keamanan berkendara. Oleh sebab itu setiap pengendara kendaraan roda dua

diwajibkan untuk memakai sebuah helm sebagai pelindung kepala. Mengingat fungsi

dari helm tersebut maka bahan dari helm harus dapat melindungi kepala dari benturan

apabila terjadi kecelakaan pada bagian kepala sehingga kepala pengendara dapat

terselamatkan.

Sementara ini bahan untuk pembuat helm pengendara kendaraan roda dua adalah

dari bahan sintetis yang hargaya relatif mahal dan tidak ramah lingkungan. Dalam

Page 10: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

2

penelitian ini dicoba dipergunakan serat sabut kelapa sebagai penguat pada matrik

polyester dalam bentuk komposit yang akan dipergunakan sebagai pengganti bahan

sistetis tersebut. Oleh sebab itu perlu adanya suatu penelitian yang simultan untuk

mengetahui karakteristik dari serat sabut kelapa sebagai penguat pada sebuah komposit

sebelum diaplikasikan di beberapa industri agar penggunaannya dapat dioptimalkan.

Page 11: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Pustaka

Penelitian yang dilakukan oleh Karnani et. al., 1997 bahwa kekuatan tarik

komposit serat alam kenaf-polipropilene (PP) dengan penambahan maleic anhydride

grafited polypropylene (MAPP) 2% dengan panjang serat 1,58 cm. Kekuatan tarik

komposit kenaf-PP tanpa MAPP pada prosentase berat (20, 40 dan 60)% adalah 26,9

Mpa, 27,1 Mpa dan 27,4 Mpa. Pada penambahan prosentase berat yang sama,

penambahan MAPP mampu meningkatkan kekuatannya menjadi 32,7 Mpa, 41,3 Mpa

dan 53,8 Mpa.

Penelitian yang senada dilakukan oleh Rowel et al., 1999 yang meneliti

komposit serat alam kenaf yang dipotong sepanjang 1 cm dengan matrik polipropilene

(PP) yang dihasilkan bahwa kekuatan dan modulus tarik komposit memiliki lebih tinggi

dari pada dengan PP saja. Dan sifat mekanis tersebut dapat ditingkatkan lagi dengan

penambahan maleic anhydride grafited polypropylene (MAPP) sebagai coupling agent.

MAPP ini berfungsi meningkatkan kompatibilitas dan adhesive antara matrik dengan

serat. Pada fraksi berat serat 60 % kekuatan tarik komposit kenaf-PP tanpa dan dengan

MPP 2% adalah 3,5 Mpa dan 7,5 Mpa.

Dari hasil kedua penelitian diatas menunjukkan bahwa pada komposit kenaf

acak panjang dengan matrik unsaturated polyester (UPRs) dengan melakukan

penambahan panjang serat akan meningkatkan sifat mekanis dari komposit. Hal ini juga

dibenarkan oleh (Gibson, 1994) yang menyatakan bahwa salah satu faktor yang

mempengaruhi kekuatan dari komposit adalah jenis serat dan matrik. Pasangan serat dan

matrik yang baik akan meningkatkan sifat material tersebut. Disamping itu faktor lain

yang berperan serta dalam kekuatan komposit adalah diameter serat, panjang serat,

orientasi sudut serat, distribusi serat dan kandungan serat.

Jamasri (2005) melakukan penelitian komposit serat buah sawit acak bermatrik

polyester. Limbah serat sawit dicuci dengan air dan dikeringkan secara alami didalam

ruangan. Untuk mengetahui kandungan air serat dilakukan dengan pemanasan dalam

oven pada suhu 62oC. Serat dengan diamater 1 mm dengan panjang 4-6 cm

dipergunakan sebagai penguat pada komposit dengan matrik unsaturated polyester

dengan resin 157 BQTN (UPRs) dan 1% (w/w) hardener metil etil keton peroksid

Page 12: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

4

(MEKPO). Pembuatan komposit dilakukan dengan metode cetak tekan untuk variasi

fraksi berat serat (19, 27, 30, 36 dan 42)%. Semua sampel dilakukan post cure pada

suhu 62oC selama 4 jam. Sampel uji tarik dibuat dari komposit flat hasil pencetakan,

yang dipotong dengan gerinda tangan. Spesimen tersebut dibentuk dengan mangacu

pada standard ASTM D 638 (ASTM, 2002) dengan panjang ukur spesimen 50 mm. Dari

hasil pengujian diperoleh bahwa peningkatan kekuatan tarik secara linier untuk

penambahan fraksi berat serat. Sedangkan harga modulus dan regangan patah untuk

fraksi berat serat sampai 30% tidak memberikan peningkatan yang signifikan dan terjadi

peningkatan yang signifikan pada fraksi berat serat diatas 36%.

Arif (2008) meneliti pengaruh fraksi volume serat kelapa pada komposit matrik

poliester terhadap kekuatan tarik, impak dan bending dengan mempersiapkan serat

kelapa dengan panjang 1 cm. Serat kelapa dengan panjang 1 cm dicampur dengan

matrik polyester dengan variasi farksi volume serat sebesar 5%, 10%, 20% dan 30%.

Dari hasil pengujian didapatkan kekuatan mekanik terbaik tensile strength 3,63 kg/mm²

pada komposit dengan fraksi volume 30%, modulus elastisitas 40,33 kg/mm² pada fraksi

volume 30%, elongation 0,19 pada fraksi volume 5%, flexural strength 3,18 kg/mm²

pada fraksi volume 30%, flexural modulus 118,18 kh/mm² pada fraksi volume 30% dan

impact strength 2,61J/m² pada komposit dengan fraksi volume 30%.

2.2. Landasan Teori

Salah satu faktor penting pada kekuatan komposit serat pendek dengan matrik

termoplastik adalah penyebaran serat, gaya ikat serat dengan matriknya, aspek

perbandingan serat, fraksi serat dan orientasi serat (Gatenholm, 1993; Kokta, 1991).

Menurut (Roe dan Ansel, 1985) fraksi volume serat dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan berikut:

[ ]c

Q

MM

c

v

vvf M

fc )(−

−=

Apabila selama proses pembuatan komposit diketahui massa serat dan matrik,

serta density serat dan matrik, maka fraksi volume dan fraksi massa serat dapat dihitung

dengan persamaan (Shackelford, 1992):

M

M

f

f

f

f

f

VWW

W

v

+

=

ρ

ρ

Page 13: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

5

MMff

ff

fvv

vw

ρρ

ρ

+=

Fraksi massa serat tersebut dapat disederhanakan menjadi (Kaw, 1997):

c

f

fW

Ww =

Analisis kekuatan komposit biasanya dilakukan dengan mengasumsikan ikatan

serat dan matrik sempurna. Pergeseran antara serat dan matriks dianggap tidak ada dan

deformasi serat sama dengan deformasi matrik. Kekuatan tarik dapat dihitung dengan

persamaan:

Modulus elastisitas bahan dapat dicari dengan memanfaatkan pengujian tarik

yang dilakukan dengan melakukan penambahan pembebanan secara terus menerus

sampai spesimen terjadi kerusakan (patah) dengan mencatat beban pembebanan yang

diberikan dan besar regangan yang terjadi. Dari hasil pengukuran regangan (ε) dan

jumlah pembebanan (P) yang dibutuhkan dipergunakan untuk menghitung kekuatan

tarik (σ) dengan persamaan sebagai berikut:

Sedangkan regangan dapat dicari dengan persamaan:

Dan modulus elastisitas bahan komposit dengan persamaan sebagai berikut:

Berdasarkan the Rule of Mixture (ROM), kekuatan dan modulus tarik komposit

berpenguat serat searah kontinyu dapat dihitung dengan persamaan (Sanadi, 1986):

mfffc

mmffc

EvEvE

vv

)1( −+=

+= σσσ

Page 14: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

6

BAB III

TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

3.1. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

a. Meneliti pengaruh fraksi volume serat terhadap kekuatan tarik, modulus dan

regangan dari komposit serat sabut kelapa-polyester.

b. Meneliti pengaruh fraksi volume serat terhadap struktur mikro komposit serat

sabut kelapa-polyester.

c. Mengoptimalkan penggunaan komposit serat sabut kelapa-polyester sebagai

bahan helm pengendara kendaraan roda dua.

3.2. Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diambil dari pelaksanaan penelitian ini adalah:

a. Mengetahui karakteristik dari serat sabut kelapa sebagai penguat pada sebuah

komposit sebelum diaplikasikan di beberapa industri agar penggunaannya dapat

dioptimalkan.

b. Penelitian ini dilakukan untuk memberikan solusi dalam penanganan limbah

serat sabut kelapa dengan dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan helm

pengendara kendaraa roda dua.

c. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan data tambahan mengenai material

baru terutama dibidang komposit yang berasal dari limbah serat sabut kelapa.

Page 15: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

7

BAB IV

METODE PENELITIAN

4.1. Bahan penelitian

Bahan penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

• Serat sabut kelapa.

• Unsaturated poliester type 157 BQTN

• Hardener MEKPO dengan kadar 1%.

Kertas ampelas (ukuran 120, 220, 400, 600, 800 dan 1000) untuk

menghaluskan permukaan spesimen.

4.2. Alat Penelitian

Beberapa alat yang diperlukan dalam penelitian ini adalah:

1) Timbangan digital digunakan untuk menentukan fraksi volume serat dan matrik.

2) Mesin uji tarik.

3) Drying Oven untuk mengeringkan specimen.

4) Microskop optik digunakan untuk pengamatan struktur mikro.

5) Micrometer untuk pengukuran pembuatan geometri spesimen.

4.3. Cara Penelitian

4.3.1. Persiapan Penelitian

1. Pada awal penelitian dilakukan

a. Pembuatan cetakan

b. Pembuatan komposit

2. Pengujian tarik

a. Pembuatan spesimen uji tarik dengan mangacu pada standard ASTM

D 638 (ASTM, 2002) dengan panjang ukur spesimen 50 mm

b. Melakukan pengujian tarik

3. Pengamatan struktur mikro

a. Pengamatan permukaan patah akibat beban tarik dengan mikroskop

4.3.2. Pelaksanaan Penelitian

Kegiatan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir pada

gambar 4.1, dengan mempersiapkan serat sabut kelapa yang diperoleh

dengan cara manual. Pembuatan sepesimen dilakukan dengan pencetakan

Page 16: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

8

menggunakan dua buah kaca yang diberi tekanan (metode hand lay up) yang

dihasilkan specimen berbentuk flat.

Gambar 4.1. Diagram alir penelitian

Sampel uji tarik dibuat dari komposit flat hasil pencetakan tersebut yang

dipotong dengan gerinda tangan dan dihaluskan dengan menggunakan ampelas.

Teori

Mulai

Penimbangan serat SSK dengan

fraksi volume (27, 30, 36, 42

dan 60)%

Pembuatan serat sabut kelapa

(SSK) dengan panjang 1 cm

Pembuatan komposit

Chopped Stand Matt

Pengeringan spesimen pada suhu 62oC selama 4 jam

Analisis/Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Pembuatan spesimen uji

tarik

Pengambilan Data

Pengujian tarik

Tahap Persiapan

Pembuatan cetakan (Dies)

Pengamatan struktur mikro

(Microscope Optic)

Penimbangan matrik Polyester

dengan fraksi volume (73, 70,

64, 58 dan 40)%

Persiapkan matrik Polyester

Page 17: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

9

Spesimen tersebut dibentuk dengan mangacu pada standard ASTM D 638 (ASTM,

2002) dengan panjang ukur spesimen 50 mm.

Jumlah spesimen seperti yang terlihat pada Tabel 4.1 dengan berbagai variasi

fraksi volume serat masing-masing dilakukan pengujian Uji Tarik sebanyak 5 kali

pengujian (sebanyak jumlah spesimen yang dibuat) dengan mencatat hasil pengukuran.

Gaya (pembebanan) dan Regangan yang terjadi pada saat spesimen dilakukan pengujian

sampai terjadi kerusakan (putus). Kerusakan pada permukaan spesimen lalu diamati

dengan menggunakan microscope optic untuk mengetahui jenis patah/kerusakan

spesimen akibat pengujian tarik.

Tabel 4.1. Variasi pengujian dan jumlah spesimen

Fraksi Volume (%) No.

Serat Sabut Kelapa Polyester

Jumlah Spesimen

untuk Uji Tarik

1 27 73 5

2 30 70 5

3 36 64 5

4 42 58 5

5 60 40 5

TOTAL SPESIMEN 25

Page 18: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

10

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1. Kekuatan Tarik Komposit Serat Sabut Kelapa-Polyester

Sebelum melakukan uji tarik terlebih dahulu dilakukan pembuatan benda uji

atau specimen dengan variasi jumlah specimen sebanyak 5 yaitu specimen 1 (27%

SSK-73% PE), Spesimen 2 (30% SSK-70% PE), Spesimen 3 (36% SSK-64% PE),

Spesimen 4 (42% SSK-58% PE) dan Spesimen 5 (60% SSK-40% PE) seperti

terlihat pada Gambar 5.1.

Spesimen 1 (27% SSK-73% PE) Spesimen 2 (30% SSK-70% PE)

Spesimen 3 (36% SSK-64% PE) Spesimen 4 (42% SSK-58% PE)

Spesimen 5 (60% SSK-40% PE)

Gambar 5.1. Benda uji tarik

Page 19: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

11

Hasil pengujian tarik yang diperoleh menunjukkan bahwa dengan

bertambahnya fraksi volume serat akan meningkatkan tegangan tarik komposit serat

sabut kelapa-polyester. Ini berarti bahwa tegangan tarik dari serat sabut kelapa

(penguat) memiliki harga yang lebih tinggi dari matrik yaitu polyester.

Berdasarkan data hasil pengujian pada Gambar 5.2 menunjukkan bahwa

tegangan tarik dari komposit serat sabut kelapa-polyester naik dengan naiknya

fraksi volume serat. Tegangan tarik yang paling optimum dimiliki oleh bahan

komposit polyester yang diperkuat serat sabut kelapa dengan fraksi volume 60%

yaitu sebesar 14,7 MPa.

TEGANGAN TARIK

11

11.5

12

12.5

13

13.5

14

14.5

15

20 30 40 50 60

FRAKSI VOLUME (%)

TE

GA

NG

AN

TA

RIK

(M

Pa)

Gambar 5.2. Hasil pengujian tarik

Hal ini menunjukkan bahwa pada fraksi volume tersebut merupakan fraksi

volume yang paling efektif untuk meningkatkan kekuatan komposit berpenguat

serat sabut kelapa.

Pada komposit dengan serat sabut kelapa dengan fraksi volume yang lebih

sedikit cenderung lebih rendah tegangan tariknya karena semakin sedikitnya

reinforced (penguat) pada komposit tersebut. Sehingga semakin mudah mengalami

putus apabila mengalami pembebanan dari pada komposit dengan fraksi volume

yang semakin banyak.

5.2. Regangan

Regangan bahan komposit poliester berpenguat serat sabut kelapa juga

menunjukkan adanya optimum dengan 60% fraksi volume serat yaitu dengan harga

sebesar 0,42 %. Gambar 5.3 menunjukkan bahwa dengan naiknya fraksi volume

Page 20: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

12

serat juga akan meningkatkan regangan komposit. Hal ini menunjukkan bahwa

serat sabut kelapa memiliki keuletan yang lebih tinggi dari pada matriknya yaitu

polyester. Gambar 5.4 merupakan foto patahan specimen akibat mengalami beban

tarik.

REGANGAN

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

20 30 40 50 60

F RA KSI V OLU M E ( %)

Gambar 5.3. Hasil pengujian regangan

Gambar 5.4. Foto patahan speseimen akibat beban tarik

5.3. Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas komposit semakin meningkat seiring dengan

penambahan fraksi volume serat. Peningkatan modulus elastisitas secara signifikan

terjadi pada fraksi volume 42 % yaitu sebesar 3,85 GPa. Harga modulus elastisitas

ini apabila dibandingkan dengan penelitian yang lain seperti yang dilakukan oleh

Rowell at al. (1999) masih relatif lebih rendah.

Page 21: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

13

MODULUS ELASTISITAS

2.5

3

3.5

4

4.5

20 30 40 50 60

FRAKSI VOLUME (%)

MO

DU

LU

S E

LA

ST

ISIT

AS

(GP

a)

Gambar 5. Hasil pengujian modulus elastisitas

Page 22: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

14

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6. 1. Kesimpulan

1) Tegangan tarik yang paling optimum dimiliki oleh bahan komposit polyester

yang diperkuat serat sabut kelapa yaitu dengan fraksi volume 60% serat sabut

kelapa yaitu sebesar 14,7 MPa.

2) Regangan bahan komposit poliester berpenguat serat sabut kelapa juga

menunjukkan adanya optimum yaitu pada penambahan 60% fraksi volume serat

yang diperoleh harga sebesar 0,42 %.

3) Serat sabut kelapa memiliki keuletan yang lebih tinggi dari pada matriknya yaitu

polyester

4) Modulus elastisitas komposit semakin meningkat seiring dengan penambahan

fraksi volume serat. Peningkatan modulus elastisitas secara signifikan terjadi

pada fraksi volume 42 % yaitu sebesar 3,85 GPa.

6. 2. Saran

1) Dalam pembuatan specimen dari proses awal yaitu pembuatan komposit supaya

diperhatikan mengenai udara yang terjebak didalam matrik. Karena sulitnya

pembuangan udara apabila dilakukan penekana. Agar mudah dilakukan lebih

baik tanpa melakukan penekanan didalam pembuatannya.

2) Jangan lupa pergunakan greas sebagai pelumas pada kaca sebagai landasan

didalam pembuatan komposit.

Page 23: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

15

DAFTAR PUSTAKA

Arif, Yunito Akhmad, 2008, Analisa Pengaruh Fraksi Volume Serat Kelapa Pada

Komposit Matriks Polyester Terhadap Kekuatan Tarik, Impact Dan Bending, Teknik

Material, ITS, Surabaya.

Gibson R.F., 1994, Principle of composite Material Mechanics, McGraw-hill, Inc. New

york, USA.

Jamasri, Diharjo K, dan Gunesti, 2005, Kajian Sifat Tarik Komposit Serat Buah Sawit

Acak Bermatrik Polyester, Media Teknika No. 4 Tahun XXVII Edisi November 2005

No. ISSN 0216-3012, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Karnani R., Krishnan M., and Narayan R., 1997, Biofiber-reinforces Polypropylene

Composites, Polymer engineering and Science, vol. 37 No. 2 pp. 476-483.

Kaw A.K., Mechanics of Composite materials, CRC Press, New York. 1997.

Rowel R.M., Sanadi A., Jacobson R., and Cauldfield D., 1999, Properties of

Kenaf/Polypropylene Composite, Kenaf properties, Processing and Product, Chapter

32, Missisipi State university, Ag & Bio Engineering, pp. 381-392.

Roe P.J. dan Ansel M.P., “Jute-reinforced polyester Composites”, UK., Journal of

Materials Science 20, 1985. pp. 4015-4020.

Shackelford, Introduction to Materials cience for Engineer, Third Edition, MacMillan

Publishing Company, New York, USA. 1992.

Sanadi A. R., Prasad S. V., and Rohatgi P. K., Sunhemp Fibre-Reinforced Polyester,

Part 1. Analysis of Tensile and Impact Properties, Journal of materials Science,

Department of Materials Science, Washington State University, Washington, USA,

1986. pp. 4299-4304,

Page 24: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

16

LAMPIRAN 1

BIODATA PENELITI

1. Ketua Peneliti

1. Nama Lengkap :Muh Amin, ST, MT

2. NIK : K. 1026.0133

3. Pangkat/Golongan : Penata Muda/III-A

4. Jabatan Fungsional : Asisten Ahli

5. Asal Perguruan tinggi : Universitas Muhammadiyah Semarang

6. Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Mesin

7. Bidang Keahlian : Teknik Mesin dan Mekanika Bahan

8. Alamat Rumah : Mulungan Rt. 3/ Rw. 3 Jatilor Godong Grobogan

Purwodadi

Hp. 081 567 19114

9. Riwayat Pendidikan :

Macam Tempat Th. Selesai Titel Bidang

S1

S2

UMS

UGM

2000

2005

S.T

M.T

Teknik Mesin

Mekanika Bahan

10. Riwayat Pekerjaan : Bekerja di UNIMUS sejak 2006 sampai sekarang

11. Pengalaman Penelitian :

• Desain Rangka Sepeda dengan Pemodelan Elemen Batang dan Shell dengan

Bantuan CATIA-Elfini (Th. 2000)

• Pengaruh Tekanan Kompaksi dan Suhu Sintering Terhadap Sifat Fisis dan

Mekanis Kaolin (Th. 2004)

• Pengaruh Tekanan Kompaksi Terhadap Karakterisasi Keramik Kaolin yang

dibuat dengan Proses Pressureless Sintering (Th. 2007)

• Pengaruh Tekanan Kompaksi dan Suhu Sintering terhadap Sifat Fisis dan

Mekanis Keramik Lumpur Lapindo (Th. 2008)

12. Tulisan Publikasi :

• Pengaruh Tekanan Kompaksi dan Suhu Sintering Terhadap Densitas dan

Kekerasan Kaolin (Th. 2004, Pembicara Seminar Nasional).

Page 25: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

17

• Pengaruh Tekanan Kompaksi Terhadap Karakterisasi Keramik Kaolin yang

dibuat dengan Proses Pressureless Sintering (Th. 2008, Majalah Ilmiah Traksi,

ISNN : 1693 – 3451)

• Analisis Harga Fracture Toughness Dengan Metode Indentasi Kekerasan

Vickers Pada Keramik Kaolin (Th. 2009, Majalah Ilmiah Traksi, ISNN : 1693 –

3451)

2. Anggota Peneliti

Anggota Peneliti

1. Nama : Fuad Abdillah,ST

2. NIK : K.1026.061

3. Pangkat/Golongan : Penata Muda/III-A

4. Jabatan Fungsional : Asisten Ahli

5. Asal Perguruan tinggi : Universitas Muhammadiyah Semarang

6. Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Mesin

7. Bidang Keahlian : Teknik Pengujian Bahan Dan metrologi

8. Alamat Rumah : Ds. Mlilir R.1/4 No.98 Kec. Gubug

Kab Grobogan

Hp. 081 325 117730

9. Riwayat Pendidikan :

Macam Tempat Th. Selesai Titel Bidang

S1 UMS 1999 S.T Teknik Mesin

10. Riwayat Pekerjaan : Bekerja di UNIMUS sejak 2003 sampai sekarang

11. Pengalaman Penelitian :

• Analisis Pembuatan piston. Bekas dengan penyisipan cast Iron

• Analisa Gejala Earing pada proses Deep Drawing

12. Tulisan publikasi :

• Analisa Gejala Earing pada proses Deep Drawing

Page 26: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

18

LAMPIRAN 2

BAHAN DAN ALAT PENGUJIAN

Timbangan digital (Sartorius Type LC 1201 S)

Cetakan Silindris Cetakan

Mesin Tarik (Tarno Grocki type Mesin Ampelas

UPHG20 Japan)

Page 27: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

19

Microskop optik (Olympus Japan) Resin Polyester

Serat Sabut Kelapa

Page 28: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

20

Spesimen 1 (27% SSK-73% PE) Spesimen 2 (30% SSK-70% PE)

Spesimen 3 (36% SSK-64% PE) Spesimen 4 (42% SSK-58% PE)

Spesimen 5 (60% SSK-40% PE)

Benda uji tarik

Page 29: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

21

Spesimen 1 (27% SSK-73% PE) Spesimen 2 (30% SSK-70% PE)

Spesimen 3 (36% SSK-64% PE) Spesimen 4 (42% SSK-58% PE)

Spesimen 5 (60% SSK-40% PE)

Patahan Benda Uji setelah dilakukan Uji Tarik

Page 30: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

22

DRAFARTIKEL ILMIAH

PEMANFAATAN LIMBAH SERAT SABUT KELAPA SEBAGAI BAHAN

PEMBUAT HELM PENGENDARA KENDARAAN RODA DUA

Muh Amin, ST, MT.& Fuad Abdillah, ST

Abstrak

Tanaman kelapa merupakan tanaman yang banyak dijumpai di seluruh pelosok

Nusantara, sehingga hasil alam berupa kelapa di Indonesia sangat melimpah. Sampai saat ini

pemanfaatan limbah berupa sabut kelapa masih terbatas pada industri-industri mebel dan

kerajinan rumah tangga dan belum diolah menjadi produk teknologi. Limbah serat buah kelapa

sangat potensial digunakan sebagai penguat bahan baru pada komposit.

Beberapa keistimewaan pemanfaatan serat sabut kelapa sebagai bahan baru rekayasa

antara lain menghasilkan bahan baru komposit alam yang ramah lingkungan dan mendukung

gagasan pemanfaatan serat sabut kelapa menjadi produk yang memiliki nilai ekonomi dan

teknologi tinggi. Untuk mencapai tujuan tersebut maka perlu dilakukan adanya penelitian

tentang pemanfaatan limbah serat sabut kelapa sebagai bahan pembuat helm pengendara

kendaraan roda dua.

Tujuan dari penelitian ini adalah meneliti pengaruh fraksi volume serat terhadap

kekuatan tarik, modulus dan regangan dari komposit serat sabut kelapa-polyester, meneliti

pengaruh fraksi volume serat terhadap struktur mikro komposit serat sabut kelapa-polyester dan

mengoptimalkan penggunaan komposit serat sabut kelapa-polyester sebagai bahan helm

pengendara kendaraan roda dua.

Kata Kunci: Serat Sabut Kelapa (SSK), Polyester (PE), Komposit, Fraksi Volume

PENDAHULUAN

Perkembangan penggunaan bahan komposit berbahan alam (Natural Composite/

Naco) dalam bidang industri otomotif saat ini mengalami perkembangan yang sangat

pesat dan berusaha menggeser keberadaan bahan sintetis yang sudah biasa dipergunakan

sebagai penguat pada bahan komposit seperti E-Glass, Kevlar-49, Carbon/ Graphite,

Silicone Carbide, Aluminium Oxide, dan Boron. Sebagai contoh, PT. Toyota di Jepang

telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat serat kenaf sebagai komponen panel

interior mobil. Selain itu, produsen mobil Daimler-Bens telah memanfaatkan serat abaca

sebagai penguat bahan komposit untuk dashboard. Penggunaan bahan serat alam ini

lebih disukai karena disamping biayanya relatif lebih murah juga bersifat ramah

lingkungan.

Tanaman kelapa merupakan tanaman yang banyak dijumpai di seluruh pelosok

Nusantara, sehingga hasil alam berupa kelapa di Indonesia sangat melimpah. Sampai

saat ini pemanfaatan limbah berupa sabut kelapa masih terbatas pada industri-industri

mebel dan kerajinan rumah tangga dan belum diolah menjadi produk teknologi. Limbah

serat buah kelapa sangat potensial digunakan sebagai penguat bahan baru pada

komposit.

Beberapa keistimewaan pemanfaatan serat sabut kelapa sebagai bahan baru

rekayasa antara lain menghasilkan bahan baru komposit alam yang ramah lingkungan

dan mendukung gagasan pemanfaatan serat sabut kelapa menjadi produk yang memiliki

nilai ekonomi dan teknologi tinggi. Untuk mencapai tujuan tersebut maka perlu

dilakukan adanya penelitian tentang pemanfaatan limbah serat sabut kelapa sebagai

bahan pembuat helm pengendara kendaraan roda dua.

Helm untuk pengendara kendaraan roda dua merupakan salah satu pelengkap

dalam keamanan berkendara. Oleh sebab itu setiap pengendara kendaraan roda dua

Page 31: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

23

diwajibkan untuk memakai sebuah helm sebagai pelindung kepala. Mengingat fungsi

dari helm tersebut maka bahan dari helm harus dapat melindungi kepala dari benturan

apabila terjadi kecelakaan pada bagian kepala sehingga kepala pengendara dapat

terselamatkan.

Sementara ini bahan untuk pembuat helm pengendara kendaraan roda dua adalah

dari bahan sintetis yang hargaya relatif mahal dan tidak ramah lingkungan. Dalam

penelitian ini dicoba dipergunakan serat sabut kelapa sebagai penguat pada matrik

polyester dalam bentuk komposit yang akan dipergunakan sebagai pengganti bahan

sistetis tersebut. Oleh sebab itu perlu adanya suatu penelitian yang simultan untuk

mengetahui karakteristik dari serat sabut kelapa sebagai penguat pada sebuah komposit

sebelum diaplikasikan di beberapa industri agar penggunaannya dapat dioptimalkan.

TINJAUAN PUSTAKA

Penelitian yang dilakukan oleh Karnani et. al., 1997 bahwa kekuatan tarik

komposit serat alam kenaf-polipropilene (PP) dengan penambahan maleic anhydride

grafited polypropylene (MAPP) 2% dengan panjang serat 1,58 cm. Kekuatan tarik

komposit kenaf-PP tanpa MAPP pada prosentase berat (20, 40 dan 60)% adalah 26,9

Mpa, 27,1 Mpa dan 27,4 Mpa. Pada penambahan prosentase berat yang sama,

penambahan MAPP mampu meningkatkan kekuatannya menjadi 32,7 Mpa, 41,3 Mpa

dan 53,8 Mpa.

Penelitian yang senada dilakukan oleh Rowel et al., 1999 yang meneliti

komposit serat alam kenaf yang dipotong sepanjang 1 cm dengan matrik polipropilene

(PP) yang dihasilkan bahwa kekuatan dan modulus tarik komposit memiliki lebih tinggi

dari pada dengan PP saja. Dan sifat mekanis tersebut dapat ditingkatkan lagi dengan

penambahan maleic anhydride grafited polypropylene (MAPP) sebagai coupling agent.

MAPP ini berfungsi meningkatkan kompatibilitas dan adhesive antara matrik dengan

serat. Pada fraksi berat serat 60 % kekuatan tarik komposit kenaf-PP tanpa dan dengan

MPP 2% adalah 3,5 Mpa dan 7,5 Mpa.

Dari hasil kedua penelitian diatas menunjukkan bahwa pada komposit kenaf

acak panjang dengan matrik unsaturated polyester (UPRs) dengan melakukan

penambahan panjang serat akan meningkatkan sifat mekanis dari komposit. Hal ini juga

dibenarkan oleh (Gibson, 1994) yang menyatakan bahwa salah satu faktor yang

mempengaruhi kekuatan dari komposit adalah jenis serat dan matrik. Pasangan serat dan

matrik yang baik akan meningkatkan sifat material tersebut. Disamping itu faktor lain

yang berperan serta dalam kekuatan komposit adalah diameter serat, panjang serat,

orientasi sudut serat, distribusi serat dan kandungan serat.

Jamasri (2005) melakukan penelitian komposit serat buah sawit acak bermatrik

polyester. Limbah serat sawit dicuci dengan air dan dikeringkan secara alami didalam

ruangan. Untuk mengetahui kandungan air serat dilakukan dengan pemanasan dalam

oven pada suhu 62oC. Serat dengan diamater 1 mm dengan panjang 4-6 cm

dipergunakan sebagai penguat pada komposit dengan matrik unsaturated polyester

dengan resin 157 BQTN (UPRs) dan 1% (w/w) hardener metil etil keton peroksid

(MEKPO). Pembuatan komposit dilakukan dengan metode cetak tekan untuk variasi

fraksi berat serat (19, 27, 30, 36 dan 42)%. Semua sampel dilakukan post cure pada

suhu 62oC selama 4 jam. Sampel uji tarik dibuat dari komposit flat hasil pencetakan,

yang dipotong dengan gerinda tangan. Spesimen tersebut dibentuk dengan mangacu

pada standard ASTM D 638 (ASTM, 2002) dengan panjang ukur spesimen 50 mm. Dari

hasil pengujian diperoleh bahwa peningkatan kekuatan tarik secara linier untuk

penambahan fraksi berat serat. Sedangkan harga modulus dan regangan patah untuk

fraksi berat serat sampai 30% tidak memberikan peningkatan yang signifikan dan terjadi

peningkatan yang signifikan pada fraksi berat serat diatas 36%.

Page 32: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

24

Arif (2008) meneliti pengaruh fraksi volume serat kelapa pada komposit matrik

poliester terhadap kekuatan tarik, impak dan bending dengan mempersiapkan serat

kelapa dengan panjang 1 cm. Serat kelapa dengan panjang 1 cm dicampur dengan

matrik polyester dengan variasi farksi volume serat sebesar 5%, 10%, 20% dan 30%.

Dari hasil pengujian didapatkan kekuatan mekanik terbaik tensile strength 3,63 kg/mm²

pada komposit dengan fraksi volume 30%, modulus elastisitas 40,33 kg/mm² pada fraksi

volume 30%, elongation 0,19 pada fraksi volume 5%, flexural strength 3,18 kg/mm²

pada fraksi volume 30%, flexural modulus 118,18 kh/mm² pada fraksi volume 30% dan

impact strength 2,61J/m² pada komposit dengan fraksi volume 30%.

METODE PENELITIAN

a) Bahan penelitian

• Serat sabut kelapa.

• Unsaturated poliester type 157 BQTN

• Hardener MEKPO dengan kadar 1%.

• Kertas ampelas (ukuran 120, 220, 400, 600, 800 dan 1000)

b) Alat Penelitian

1) Timbangan digital digunakan untuk menentukan fraksi volume serat dan matrik.

2) Mesin uji tarik.

3) Drying Oven untuk mengeringkan specimen.

4) Microskop optik digunakan untuk pengamatan struktur mikro.

5) Micrometer untuk pengukuran pembuatan geometri spesimen.

c) Cara Penelitian 1. Pada awal penelitian dilakukan

b. Pembuatan cetakan

c. Pembuatan komposit

2. Pengujian tarik

a. Pembuatan spesimen uji tarik dengan mangacu pada standard ASTM D 638

(ASTM, 2002) dengan panjang ukur spesimen 50 mm

b. Melakukan pengujian tarik

3. Pengamatan struktur mikro

a. Pengamatan permukaan patah akibat beban tarik dengan mikroskop

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kekuatan Tarik Komposit Serat Sabut Kelapa-Polyester

Sebelum melakukan uji tarik terlebih dahulu dilakukan pembuatan benda uji atau

specimen dengan variasi jumlah specimen sebanyak 5 yaitu specimen 1 (27% SSK-73%

PE), Spesimen 2 (30% SSK-70% PE), Spesimen 3 (36% SSK-64% PE), Spesimen 4

(42% SSK-58% PE) dan Spesimen 5 (60% SSK-40% PE) seperti terlihat pada Gambar

1.

Spesimen 1 (27% SSK-73% PE) Spesimen 2 (30% SSK-70% PE)

Page 33: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

25

Spesimen 3 (36% SSK-64% PE) Spesimen 4 (42% SSK-58% PE)

Spesimen 5 (60% SSK-40% PE)

Gambar 1. Benda uji tarik

Hasil pengujian tarik yang diperoleh menunjukkan bahwa dengan bertambahnya

fraksi volume serat akan meningkatkan tegangan tarik komposit serat sabut kelapa-

polyester. Ini berarti bahwa tegangan tarik dari serat sabut kelapa (penguat) memiliki

harga yang lebih tinggi dari matrik yaitu polyester.

Berdasarkan data hasil pengujian pada Gambar 2 menunjukkan bahwa tegangan

tarik dari komposit serat sabut kelapa-polyester naik dengan naiknya fraksi volume

serat. Tegangan tarik yang paling optimum dimiliki oleh bahan komposit polyester yang

diperkuat serat sabut kelapa dengan fraksi volume 60% yaitu sebesar 14,7 MPa.

TEGANGAN TARIK

11

11.5

12

12.5

13

13.5

14

14.5

15

20 30 40 50 60

FRAKSI VOLUME (%)

TE

GA

NG

AN

TA

RIK

(M

Pa

Gambar 2. Hasil pengujian tarik

Hal ini menunjukkan bahwa pada fraksi volume tersebut merupakan fraksi

volume yang paling efektif untuk meningkatkan kekuatan komposit berpenguat serat

sabut kelapa.

Pada komposit dengan serat sabut kelapa dengan fraksi volume yang lebih

sedikit cenderung lebih rendah tegangan tariknya karena semakin sedikitnya reinforced

Page 34: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

26

(penguat) pada komposit tersebut. Sehingga semakin mudah mengalami putus apabila

mengalami pembebanan dari pada komposit dengan fraksi volume yang semakin

banyak.

Regangan

Regangan bahan komposit poliester berpenguat serat sabut kelapa juga

menunjukkan adanya optimum dengan 60% fraksi volume serat yaitu dengan harga

sebesar 0,42 %. Gambar 3 menunjukkan bahwa dengan naiknya fraksi volume serat juga

akan meningkatkan regangan komposit. Hal ini menunjukkan bahwa serat sabut kelapa

memiliki keuletan yang lebih tinggi dari pada matriknya yaitu polyester. Gambar 4

merupakan foto patahan specimen akibat mengalami beban tarik.

REGANGAN

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

20 30 40 50 60

F RA KSI V OLU M E ( %)

Gambar 3. Hasil pengujian regangan

Gambar 4. Foto patahan speseimen akibat beban tarik

Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas komposit semakin meningkat seiring dengan penambahan

fraksi volume serat. Peningkatan modulus elastisitas secara signifikan terjadi pada fraksi

volume 42 % yaitu sebesar 3,85 GPa. Harga modulus elastisitas ini apabila

dibandingkan dengan penelitian yang lain seperti yang dilakukan oleh Rowell at al.

(1999) masih relatif lebih rendah.

Page 35: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

27

MODULUS ELASTISITAS

2.5

3

3.5

4

4.5

20 30 40 50 60

FRAKSI VOLUME (%)

MO

DU

LU

S E

LA

ST

ISIT

AS

(GP

a)

Gambar 5. Hasil pengujian modulus elastisitas

KESIMPULAN

1) Tegangan tarik yang paling optimum dimiliki oleh bahan komposit polyester yang

diperkuat serat sabut kelapa yaitu dengan fraksi volume 60% serat sabut kelapa yaitu

sebesar 14,7 MPa.

2) Regangan bahan komposit poliester berpenguat serat sabut kelapa juga menunjukkan

adanya optimum yaitu pada penambahan 60% fraksi volume serat yang diperoleh

harga sebesar 0,42 %.

3) Serat sabut kelapa memiliki keuletan yang lebih tinggi dari pada matriknya yaitu

polyester

4) Modulus elastisitas komposit semakin meningkat seiring dengan penambahan fraksi

volume serat. Peningkatan modulus elastisitas secara signifikan terjadi pada fraksi

volume 42 % yaitu sebesar 3,85 GPa.

DAFTAR PUSTAKA

Arif, Yunito Akhmad, 2008, Analisa Pengaruh Fraksi Volume Serat Kelapa Pada

Komposit Matriks Polyester Terhadap Kekuatan Tarik, Impact Dan Bending, Teknik

Material, ITS, Surabaya.

Gibson R.F., 1994, Principle of composite Material Mechanics, McGraw-hill, Inc. New

york, USA.

Jamasri, Diharjo K, dan Gunesti, 2005, Kajian Sifat Tarik Komposit Serat Buah Sawit

Acak Bermatrik Polyester, Media Teknika No. 4 Tahun XXVII Edisi November 2005

No. ISSN 0216-3012, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Karnani R., Krishnan M., and Narayan R., 1997, Biofiber-reinforces Polypropylene

Composites, Polymer engineering and Science, vol. 37 No. 2 pp. 476-483.

Kaw A.K., Mechanics of Composite materials, CRC Press, New York. 1997.

Rowel R.M., Sanadi A., Jacobson R., and Cauldfield D., 1999, Properties of

Kenaf/Polypropylene Composite, Kenaf properties, Processing and Product, Chapter

32, Missisipi State university, Ag & Bio Engineering, pp. 381-392.

Roe P.J. dan Ansel M.P., “Jute-reinforced polyester Composites”, UK., Journal of

Materials Science 20, 1985. pp. 4015-4020.

Shackelford, Introduction to Materials cience for Engineer, Third Edition, MacMillan

Publishing Company, New York, USA. 1992.

Sanadi A. R., Prasad S. V., and Rohatgi P. K., Sunhemp Fibre-Reinforced Polyester,

Part 1. Analysis of Tensile and Impact Properties, Journal of materials Science,

Department of Materials Science, Washington State University, Washington, USA,

1986. pp. 4299-4304.

Page 36: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

28

BIDANG REKAYASA

LAPORAN PENELITIAN

INTERNAL

Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa Sebagai Bahan Pembuat Helm Pengendara

Kendaraan Roda Dua

Oleh:

Muh Amin, ST, MT

Fuad Abdillah, ST

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SEMARANG

2009

Page 37: Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai Bahan ...digilib.unimus.ac.id/files/disk1/141/jtptunimus-gdl-muhaminstm... · Hasil Uji tarik ... telah memanfaatkan bahan komposit berpenguat

29

HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN PENELITIAN

1. JUDUL PENELITIAN : Pemanfaatan Limbah Serat Sabut Kelapa sebagai

Bahan Pembuat Helm Pengendara Kendaraan Roda Dua

2. BIDANG PENELITIAN : Rekayasa

3. KETUA PENELITI

a. Nama : Muh Amin, S. T, M. T.

b. Jenis Kelamin : Pria

c. NIP : -

d. Disiplin Ilmu : Teknik Mesin/Mekanika Bahan

e. Pangkat/Golongan : Penata Muda/III-A

f. Jabatan Fungsional : Asisten Ahli

g. Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Mesin

h. Alamat Kantor : Jl. Kasipah 12 Semarang

i. Telepon/Fax : (024) 8445768 / (024) 8452660

j. Alamat Rumah : Mulungan Rt.3 / Rw.3 Jatilor Godong

Grobogan Purwodadi

k. Telepon : Hp. 081 567 19114

4. JUMLAH TIM PENELITI : 1 Orang

a. Nama Anggota : Fuad Abdillah,ST.

5. LOKASI PENELITIAN : Lab. Teknik Mesin UNIMUS & Teknik Bahan

Undip Semarang

6. BIAYA PENELITIAN :

a. Sumber dari UNIMUS : Rp. 2.000.000,00 (Dua Juta Rupiah)

Semarang, Nopember 2009

Mengetahui:

Dekan FT UNIMUS Ketua Peneliti

Drs. H. Samsudi Raharjo, S.T., MM. Muh Amin, S. T., M. T.

NIP. 28.6.1026.028

Menyetujui:

Ketua LEMLIT UNIMUS

Dra. Sri Darmawati, M.Si

NIP. 28.6.1026.040