pengaruh black carbon dan sulfur terhadap …eprints.ums.ac.id/43415/17/halaman depan.pdfsebagai...

18
TUGAS AKHIR PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP KOEFISIEN GRIP BAHAN BAN DENGAN BATIKAN SILANG PADA LINTASAN ASPAL BASAH DAN KERING Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan ProgramStudi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh: INDRA GUNAWAN D. 200.09.0018 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKRTA 2016

Upload: dinhnhi

Post on 13-Aug-2019

223 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

i

TUGAS AKHIR

PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP

KOEFISIEN GRIP BAHAN BAN DENGAN BATIKAN SILANG

PADA LINTASAN ASPAL BASAH DAN KERING

Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan ProgramStudi

Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh:

INDRA GUNAWAN

D. 200.09.0018

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKRTA

2016

Page 2: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

ii

Page 3: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

iii

Page 4: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

iv

Page 5: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

v

Page 6: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

vi

MOTTO

“ Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman diantara

kamu dan orang-orang yang memiliki ilmu pengetahuan “

( Q.S. Al mujadillah : 11 )

“ Bertakwalah pada Allah, maka Allah akan mengajarimu.

Sesungguhnya Allah maha mengetahui segala sesuatu”

( Q.S Al – Baqarah : 282 )

“ Jika hamba-Ku mendekati-Ku satu jengkal maka Aku akan

mendekatinya satu hasta, dan jika dia mendekati-Ku satu hasta Aku

akan mendekatinya satu depa. Jika dia datang pada-Ku dengan

berjalan maka Aku akan mendatanginya dengan berlari “

( H.R Bukhari – Hadits Qudsi )

Page 7: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

vii

EFFECT OF CARBON BLACK AND SULFUR COEFFICIENT GRIP ON INGREDIENTS TIRE ON TRACK WITH CROSS

TREAD PATTERN ASPHALT WET AND DRY

Indra Gunawan, Pramuko I P, M. Alfatih Hendrawan Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura E-mail:[email protected]

ABSTRACTION

Tires are an important part of a land vehicle that works by utilizing a surface friction force between the road surface is called the grip, one of the factors that affect tire grip is the quality of the compound. This study aims to determine the effect of black carbon and sulfur to the coefficient of grip compound tire material with a cross on the tarmac batikan wet and dry conditions, study the effect of black carbon and sulfur composition of the value of its hardness and strength.

Material for tire compound used is natural rubber and synthetic rubber SBR RSS mixed with chemicals carbon black, white oil, ZnO, strearic acid, prafin wax, MBTS, cumaron resin and sulfur, mixed use tools rollingmixing to form sheets. Rheometer testing is done to determine the value kematang after it is vulcanized with a cross in the mold batikanvulkanizing machine press. Hardness testing using test equipment shore hardness tester with ISO standards. Tensile test using a rubber test equipment testing equipment with ISO standards. Testing the coefficient of grip with the loading test apparatus using grips with the basic principle of the power equation. Testing wear the cross tread pattern tarmac wet and dry conditions using a constant load of 16.2 kg for 30 minutes.

Based on the results of tests performed variations of black carbon and sulfur in each compound affects the value of the coefficient of grip, keausannya value, the value of its hardness and strength values. For example the first composition by administering the compound as black carbon and sulfur by 50/3 Phr has the highest grip coefficient with a value of 0.982 for a load of 21.2 kg, while for compound 3 with the black carbon and sulfur by 60/4 Phr has a coefficient grip lowest amounting to 0.968 with the same load on the tarmac in wet conditions.

Keywords: Compound, black carbon and sulfur, the coefficient of grip.

Page 8: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

viii

PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP

KOEFISIEN GRIP BAHAN BAN DENGAN BATIKAN SILANG

PADA LINTASAN ASPAL BASAH DAN KERING

Indra Gunawan, Pramuko I P, M. Alfatih Hendrawan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura E-mail: [email protected]

ABTRAKSI

Ban adalah bagian penting dari suatu kendaraan darat yang berkerja dengan memanfaatkan gaya gesek antara permukaanya dengan permukaan jalan disebut dengan istilah grip, salah satu faktor yang mempengaruhi grip adalah kualitas kompon ban. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh black carbon dan sulfur terhadap nilai koefisien grip kompon bahan ban dengan batikan silang pada lintasan aspal kondisi basah dan kering, mempelajari pengaruh komposisi black carbon dan sulfur terhadap nilai kekerasanya dan kekuatan tariknya.

Bahan pembuat kompon ban yang digunakan adalah karet alam RSS dan karet sintetis SBR dicampur dengan bahan kimia black carbon, white oil, Zno, strearic acid, prafin wax, MBTS, resin cumaron dan sulfur, dicampur menggunakan alat rollingmixing hingga membentuk lembaran. Dilakukan pengujian rheometer untuk mengetahui nilai kematang setelah itu divulkanisasi dengan mold batikan silang pada mesin vulkanizing press. Pengujian kekerasan menggunakan alat uji shore hardness tester dengan standar SNI. Pengujian tarik menggunakan alat uji rubber testing equipment dengan standar SNI. Pengujian koefisien grip dengan pembebanan mengunakan alat uji grip dengan prisip dasar persamaan daya. Pengujian keausan dengan batikan silang lintasan aspal kondisi basah dan kering mengunakan beban konstan 16,2 kg selama 30 menit.

Bedasarkan hasil pengujian yang dilakukan variasi black carbon dan sulfur disetiap kompon berpengaruh pada nilai koefisien grip, nilai keausannya, nilai kekerasan dan nilai kekuatan tariknya. Sebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3 Phr memiliki nilai koefisien grip tertinggi dengan nilai 0,982 untuk beban 21,2 kg sedangkan untuk kompon 3 dengan nilai black carbon dan sulfur sebesar 60/4 Phr memiliki nilai koefisien grip terendah yaitu sebesar 0,968 dengan beban yang sama pada lintasan aspal kondisi basah.

Kata kunci: Kompon , black carbon dan sulfur, koefisien grip.

Page 9: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikumWr. Wb.

Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas akhir berjudul “PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR

TERHADAP KOEFISIEN GRIP BAHAN BAN DENGAN BATIKAN

SILANG PADA LINTASAN ASPAL BASAH DAN KERING “, dapat

terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis

dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa

terimakasih 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 R.,ST., M.Sc.,Ph.D selaku Ketua Jurusan

Teknik Mesin.

3. Bapak Ir. Pramuko IP,. MT. Selaku pembimbing utama yang telah

memberikan pengarahan, bimbingan dan saran hingga Tugas Akhir

ini dapat terselesaikan.

4. Bapak M. Alfatih Hendrawan.,ST., MT. selaku pembimbing

pendamping yang telah banyak memberikan pengarahan,

bimbingan dan saran dalam penyelesaianTugas Akhir ini.

5. Bapak ,Ibu dan keluarga tercinta, yang tiada hentinya memberikan

doa, cinta, semangat dan kasih sayang serta motivasi.

6. Teman satu tim ihwan, tower, tolip, damar dan bayu terimakasih

untuk semangat, kerja keras dan kerjasamanya.

7. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin UMS yang ikut memberi

saran dan motivasi.

Page 10: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

x

Page 11: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

xi

DAFTAR ISI

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

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

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

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

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

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

Abstraction ......................................................................................... vii

Abstraksi.............................................................................................. viii

Kata Pengantar .................................................................................. ix

Daftar Isi ........................................................................................... xi

Daftar Gambar ................................................................................... xiv

Daftar Tabel ....................................................................................... xvii

Daftar Simbol ..................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Tujuan Penelitian ............................................................. 3

1.3 Manfaat Penelitian ........................................................... 4

1.4 Batasan Masalah ............................................................. 4

BAB II DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................ 6

2.2 Landasan Teori .............................................................. 7

Page 12: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

xii

2.2.1.Ban ........................................................................ 7

2.2.2. Kompon ................................................................. 8

2.2.3. Karet .................................................................... 8

2.2.4. Bahan-bahan tambahan........................................ 10

2.2.4.1.Bahan Pencepat ....................................... 10

2.2.4.2. Bahan Pengiat ......................................... 11

2.2.4.3. Bahan Pengisi .......................................... 11

2.2.4.4. Proccesing Oil .......................................... 12

2.2.4.5. Bahan Anti Oksidan ................................. 13

2.2.4.6. Bahan Pemvulkanisasi ............................ 14

2.2.4.7. Proses Vulkanisasi .................................. 14

2.2.5. Teori Pengujian .................................................... 16

2.2.5.1. Pengujian Kekerasan ............................... 16

2.2.5.2. Pengujian Tarik ........................................ 18

2.2.5.3. Pengujian Grip ......................................... 18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Bahan Penelitian ............................................................ 23

3.2. Bahan Tambahan ........................................................... 27

3.3. Alat Penelitian ................................................................ 27

3.4. Spesiemn Uji .................................................................. 33

3.5. Alat Pengujian ................................................................ 35

3.6. Metode Penelitian ......................................................... 37

3.6.1. Diagram Alir Penelitian.......................................... 37

Page 13: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

xiii

3.6.2. Urutan Penelitian .................................................. 38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian ............................................................. 44

4.1.1. Pengujian Koefisien Grip ...................................... 44

4.1.2. Pengujian Kekerasan ............................................ 50

4.1.3. Pengujian Tarik .................................................... 51

4.1.4. Pengujian Keausan Rata-rata ............................... 53

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan .................................................................... 58

5.2. Saran ............................................................................. 59

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Page 14: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Identitor Durometer Shore A Dan Shore D ................... 16

Gambar 2.2 Kerja Durometer ........................................................... 17

Gambar 2.3 Skema pengujian tarik .................................................. 18

Gambar 2.4 LAT100 Machinedan Sampel Ban yang Diuji……….... 19

Gamabr 2.5 Prinsip Kerja Alat Uji Grip Bahan Ban…………………. 19

Gambar 2.6 Gaya Pada Spesimen Bahan, Kecepatan Sudut Dan Daya

Yang Bekerja Pada Lintasan……………………………. 21

Gambar 3.1 RSS ( Rubber SmokeSheat ) ........................................ 23

Gambar 3.2 SBR ( Styrena Butadiena Rubber ) ............................... 23

Gambar 3.3 Black Carbon ............................................................... 24

Gambar 3.4 Sulfur ............................................................................ 24

Gambar 3.5 White Oil ...................................................................... 25

Gambar 3.6 Strearic Acid ................................................................ 25

Gambar 3.7 Parrafin wax ................................................................. 25

Gambar 3.8 MBTS ( Merkapto Benzo Thiazoldi Sulfida ) ................. 26

Gambar 3.9 Resin Cumaron .............................................................. 26

Gambar 3.10 Zinc Oxide .................................................................... 27

Gambar 3.11 Silicon Oil ..................................................................... 27

Gambar 3.12 Mesin Two Rolling Mixing ............................................ 28

Gambar 3.13 Mesin Press Vulkanisasi .............................................. 28

Gambar 3.14 Mesin Rheometer ......................................................... 29

Page 15: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

xv

Gambar 3.15 Timbangan Digital ........................................................ 29

Gambar 3.16 Mold Spesimen Batikan Silang .................................... 30

Gambar 3.17 Thermometer Infrared .................................................. 30

Gambar 3.18 Tachometer Infrared ..................................................... 31

Gambar 3.19 ClampMeter ................................................................. 31

Gambar 3.20 Vernier Caliper ............................................................. 31

Gambar 3.21 Gelas Ukur ................................................................... 32

Gambar 3.22 Timbangan Digital ........................................................ 32

Gambar 3.23 Spesimen Uji ................................................................ 33

Gambar 3.24 Spesimen Setelah Dilem .............................................. 33

Gambar 3.25 Alat Uji Kekerasan ....................................................... 35

Gambar 3.26 Alat Uji Tarik ................................................................. 35

Gambar 3.27 Alat Uji Koefisien Grip .................................................. 36

Gambar 3.28 Diagram Alir Penelitian ................................................ 37

Gambar 4.1 Koefisien Grip bahan ban batikan silang dengan campuran

black karbon sebesar 50 phr, 55 phr dan 60 phr Di Lintasan

aspal Kondisi Kering ..................................................... 44

Gambar 4.2 Koefisien Grip bahan ban batikan silang dengan campuran

sulfur sebesar 3 phr, 3.5 phr dan 4 phr Di Lintasan aspal

Kondisi Kering ............................................................... 45

Gambar 4.3 Perbandingan koefisien Grip bahan ban batikan silang

kompon pasaran, kompon 1, kompon 2, dan kompon 3 Di

Lintasan aspal Kondisi Kering ....................................... 46

Page 16: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

xvi

Gambar 4.4 Koefisien Grip bahan ban batikan silang dengan campuran

black karbon sebesar 50 phr, 55 phr dan 60 phr Di Lintasan

aspal Pada Kondisi Basah………………………………… 47

Gambar 4.5 Koefisien Grip bahan ban batikan silang dengan campuran

sulfur 3 phr, 3.5 phr dan 4 phr Di Lintasan aspal Pada

Kondisi Basah ............................................................... .. 48

Gambar 4.6 Perbandingan koefisien Grip bahan ban batikan silang

kompon pasaran, kompon 1, kompon 2, dan kompon 3 pada

Lintasan aspal Kondisi basah…………………………… 49

Gambar 4.7 Kekerasan Shore A Masing-masing Kompon………….. 50

Gambar 4.8 Kekuatan Tarik Masing-masing Kompon …..………….. 51

Gambar 4.9 57 Perbandingan antara jenis kompon terhadap nilai

keausan lintasan aspal kering…………………………… 53

Gambar 4.10 Kenaikan Suhu Rata-rata Bahan Ban Dan Lintasan Pada

Pengujian Keausan KondisiKering Lintasan aspal….. .. 54

Gambar 4.11 Perbandingan antara jenis kompon terhadap nilai keausan

lintasan aspal basah……………………………………… 55

Gambar 4.12 Perubahn Suhu Rata-rata Bahan Ban Dan Lintasan Pada

Pengujian Keausan Kondisi basah Lintasan aspal…. .. .56

Page 17: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Formulasi Kompon ............................................................... 34

Page 18: PENGARUH BLACK CARBON DAN SULFUR TERHADAP …eprints.ums.ac.id/43415/17/HALAMAN DEPAN.pdfSebagai contoh pada kompon komposisi 1 dengan pemberian black carbon dan sulfur sebesar 50/3

xviii

DAFTAR SIMBOL

F = Beban ( Newton )

r = Jari-jari ( m )

Pm = Daya motor ( Watt )

V = Tegangan ( Volt )

I = Arus ( Ampere )

T = Torsi ( Newton/Meter )

PI = Daya Pada lintasan ( Watt )

ω = Kecepatan Sudut ( Rad/s )

n = Putaran ( Rpm )

φ = Koefisien Grip

Cosф = Faktor daya (0.8)

ηm = efisiensi daya motor penggerak (0.7)

ηa = efisiensi daya pada alat uji (0.7)