sifat komposit berpenguat serat buah … · mpa dan nilai kekuatan tarik rata-rata terkecil pada...

i

SIFAT KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT BUAH PINANG

DENGAN FRAKSI VOLUME SERAT

4%, 6%, 8% DAN 10%

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Oleh

ALBERTUS GILANG KRISTIAN

NIM : 135214024

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

PROPERTIES OF BETEL NUT FIBER REINFORCED

COMPOSITE WITH VOLUME FRACTION

4%, 6%, 8% AND 10%

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

ALBERTUS GILANG KRISTIAN

Student Number : 135214024

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGI FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017


iii

SKRIPSI


iv


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan

Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat

yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis

diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 13 juli 2017

Albertus Gilang Kristian


vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata

Dharma :

Nama : Albertus Gilang Kristian

Nomor Mahasiswa : 135214024

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

Sifat Komposit Berpenguat Serat Buah Pinang Dengan Fraksi Volume Serat

4%, 6%, 8% Dan 10%.

Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan

dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk

kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan

royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.


Yang menyatakan,

Albertus Gilang Kristian


vii

INTISARI

Pohon pinang merupakan tumbuhan yang banyak terdapat di daerah dengan

iklim tropis. Indonesia merupakan negara yang beriklim tropis dan terdapat banyak

tumbuhan pinang. Pemanfaatan tumbuhan pinang masih belum optimal dan kurang

memberikan nilai ekonomis bagi masyarakat khususnya petani pinang. Pada

penelitian ini penulis membuat komposit berpenguat serat buah pinang dengan

menggunakan resin epoxy sebagai matriks atau pengikat. Tujuan dari penelitian ini

adalah untuk mengetahui Sifat komposit khususnya sifat mechanic dari komposit

berpenguat serat buah pinang dengan fraksi volume serat 4%, 6%, 8% dan 10%.

Penelitian ini dilakukan secara eksperimen dengan menggunakan serat buah

pinang yang disusun secara acak, resin epoxy sebagai pengikat, miror glaze sebagai

release agent. Komposit dibuat dengan menggabungkan 4% serat dan 96% resin

epoxy hingga seterusnya sampai 10% serat dan 90% resin epoxy di dalam cetakan

kaca berukuran 30 mm x 20 mm x 5 mm. Cara pengambilan data adalah dengan

melakukan pengujian tarik pada setiap benda uji komposit dengan ASTM D638-

14.

Dari penelitian ini didapatkan nilai tegangan komposit rata-rata terbesar

terdapat pada variasi fraksi volume serat 6% dengan nilai 3,701 kg/mm² atau 36,31

MPa dan nilai kekuatan tarik rata-rata terkecil pada presentasi volume 8% dengan

nilai 3,223 kg/mm2 atau 31,62 MPa. Nilai regangan rata-rata terbesar terdapat pada

presentasi volume serat 4% dengan nilai 2,87% dan yang terendah pada presentasi

volume 8% dengan nilai 2,27%. Sedangkan nilai modulus rata-rata terbesar terdapat

pada komposit berpenguat serat pinang 10% dengan nilai 15,16 MPa.

Kata kunci : komposit, kekuatan tarik, regangan, Modulus Elastisitas


viii

ABSTRACT

Betel nut is a plant widely found in areas with a tropical climate. Indonesia

is a tropical country and there are many betel nut plant. The use of betel nut plants

is still not optimal and lacks the economic value for the community, especially the

betel nut farmers. In this research the authors make a composite fiber-figured betel

nut using epoxy resin as a matrix. The purpose of this research is to know the

composite characteristic, especially the mechanic character of composite with fiber

volume fraction 4%, 6%, 8%, and 10%.

This research was conducted experimentally using randomly betel nut fiber,

epoxy resin as matrix, mirror glaze as release agent. The composite is made by

combining 4% fiber and 96% epoxy resin up to 10% fiber and 90% epoxy resin in

a glass mold measuring 30 mm x 20 mm x 5 mm. The method of data collection is

by doing tensile test on each composite test object with ASTM D638-14.

From this research, the best average value of tensile strength found in the

composite fiber volume fraction of 6% with a value of 3,701 kg/ mm² or 36,31 MPa

and the smallest average value tensile strength in volume fraction 8% with a value

of 3,223 kg/mm² or 31,62 MPa. The best average value of strain was in the volume

fraction of 4% with a value 2,8% and the smallest in the volume fraction of 8% with

a value 2,27%. While the average value of the best modulus of elasticity found in

composite betel nut fiber with volume fraction 10% with a value of 15,16 MPa.

Keyword: composite, tensile strength, strain, modulus of elasticity.


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan

rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi yang merupakan salah satu syarat untuk

mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta ini dapat terselesaikan dengan

baik dan lancar.

Penulis merasa bahwa penelitian yang dilakukan ini merupakan penelitian

yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan banyak hal, seperti

pembuatan komposit, pengujian, pengambilan data, dan melakukan pembahasan

solusi terhadap masalah yang dihadapi.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan

skripsi berjudul “Sifat Komposit Berpenguat Serat Buah Pinang Dengan Fraksi

Volume Serat 4%, 6%, 8%, dan 10%” ini melibatkan banyak pihak. Dalam

kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

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

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Budi Setyahandana, M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi, yang telah

dengan sabar, tekun, tulus dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran

memberikan bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat

berharga kepada penulis selama menyusun Skripsi.


x

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

Akademik

5. Seluruh staf dan pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan

berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam penyusunan skripsi

ini

6. Kedua orang tua, Hamzah dan Rita yang telah memberikan dukungan dan

motivasi kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual.

7. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak

dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu dalam penyusunan Skripsi

ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini

masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan

masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya.

Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima

kasih.


Penulis


xi

DAFTAR ISI

Hal

HALAMAN JUDUL ..... i

TITLE PAGE ..... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ..... iii

HALAMAN PENGESAHAN ..... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ..... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

..... vi

INTISARI ..... vii

ABSTRACT ..... viii

KATA PENGANTAR ..... ix

DAFTAR ISI ..... xi

DAFTAR GAMBAR ..... xv

DAFTAR TABEL ..... xviii

BAB I PENDAHULUAN ..... 1

1.1 Latar Belakang ..... 1

1.2 Rumusan Masalah

1.3 Tujuan

.....

.....

3

4

1.4 Batasan Masalah ..... 4

1.5 Manfaat ..... 5


xii

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

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Komposit

2.1.2 Klarifikasi Komposit

2.1.2.1 Polymer Matrix Composites (PMC)

2.1.2.2 Metal Matrix Composites (MMC)

2.1.2.3 Ceramic Matrix Composites (CMC)

2.1.2.4 Komposit Berpenguat Serat

2.1.2.5 Komposit Serat Panjang dan Sejajar

2.1.2.6 Komposit Serat Sejajar dan Putus-putus

2.1.2.7 Komposit Serat Putus-putus dan Orientasi

Secara Acak

2.1.3 Polimer

2.1.3.1 Polimer Thermoset dan Thermoplastic

2.1.4 Resin Poliester dan Resin Epoxy

2.1.5 Mekanika Komposit

2.1.6 Fraksi Volume Komposit

2.1.7 Uji Tarik

2.1.7.1 Rumus Perhitungan Tegangan dan Regangan

2.1.8 Kerusakan Pada Komposit

2.1.8.1 Kerusakan Akibat Beban Tarik Longitudinal

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

6

6

6

9

10

11

13

14

15

15

16

18

19

22

24

25

26

27

28


xiii

2.1.8.2 Kerusakan Akibat Beban Tarik Transversal

2.1.8.3 Kerusakan Internal Mikroskop

2.1.9 Tumbuhan Pinang

2.1.9.1 Kandungan Kimia Pinang

2.1.9.2 Morfologi Tumbuhan

2.1.9.3 Serat Pinang

2.2 Tinjauan Pustaka

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

29

30

31

31

32

33

34

BAB III METODE PENELITIAN ..... 37

3.1 Skema Penelitian ..... 37

3.2 Persiapan Penelitian

3.2.1 Alat-alat Yang Digunakan

3.2.2 Bahan-bahan Yang Digunkan

.....

.....

.....

38

38

40

3.3 Perhitungan Komposit

3.4 Proses Pembuatan Komposit

3.5 Standar Uji dan Ukuran Benda Uji

3.6 Cara Penelitian

.....

.....

.....

.....

41

45

49

49

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN ..... 51

4.1 Hasil Pengujian ..... 51

4.1.2 Hasil Pengujian Benda Uji Komposit ..... 51

4.2 Pembahasan ..... 68


xiv

BAB V PENUTUP ..... 70

5.1 Kesimpulan ..... 70

5.2 Saran ..... 71

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

a. Gambar Benda Uji

b. Gambar Diagram Milimeter Blok

.....

.....

.....

.....

73

76

77

79


xv

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Komposit Berdasarkan Bentuk Bahan Penguat ..... 7

Gambar 2.2 Komposit Partikel ..... 7

Gambar 2.3 Komposit Serpih ..... 8

Gambar 2.4 Komposit Serat ..... 8

Gambar 2.5 Skematik dari Orientasi Komposit Berpenguat Serat ..... 14

Gambar 2.6 Formasi Dari Pra-polimer ..... 21

Gambar 2.7 Mesin Uji Tarik ..... 25

Gambar 2.8 Kerusakan Pada Komposit Akibat Beban Tarik

Longitudinal

..... 29

Gambar 2.9 Kerusakan Pada Komposit Akibat Beban Tarik

Transversal

..... 29

Gambar 2.10 Pinang dan Bagian-bagiannya ..... 33

Gambar 3.1

Gambar 3.2

Gambar 3.3

Gambar 3.4

Gambar 3.5

Gambar 3.6

Gambar 3.7

Skema Penelitian

Alat-alat yang Digunakan

Serat Pinang

Resin Epoxy dan Hardener

Release Agent

NaOH Kristal

Perlakuan Alkali

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

37

38

40

40

41

41

45


xvi

Gambar 3.8

Gambar 3.9

Gambar 3.10

Gambar 3.11

Gambar 3.12

Gambar 3.13

Gambar 3.14

Gambar 3.15

Gambar 4.1

Gambar 4.2

Gambar 4.3

Gambar 4.4

Gambar 4.5

Gambar 4.6

Gambar 4.7

Gambar 4.8

Gambar 4.9

Gambar 4.10

Gambar 4.11

Gambar 4.12

Penimbangan Serat dan Pembentukan

Pelapisan Cetakan Dengan Mirror Glaze

Pencampuran Epoxy dan Hardener ke Dalam Cetakan

Peletakan Serat ke Dalam Resin Epoxy

Pengamatan Dalam Proses Pencetakan Untuk

Menghindari Void

Penutupan Cetakan Dengan Kaca

Komposit Setelah Kering dan Dilepas dari Cetakannya

Sketsa Standar Uji Tarik

Grafik Kekuatan Tarik Resin Epoxy

Grafik Regangan Resin Epoxy

Grafik Modulus Elastisitas Resin Epoxy

Grafik Kekuatan Tarik Komposit Serat Pinang 4%

Grafik Regangan Komposit Serat Pinang 4%

Grafik Modulus Elastisitas Komposit Serat Pinang 4%







.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

46

46

47

47

47

48

48

49

53

53

54

60

61

61

62

62

63

63

64

64


xvii

Gambar 4.13

Gambar 4.14

Gambar 4.15

Gambar 4.16

Gambar 4.17

Gambar 4.18

Lampiran



Grafik Modulus Elastisitas Komposit Serat Pinang

10%

Grafik Kekuatan Tarik Rata-rata

Grafik Regangan Rata-rata

Grafik Modulus Elastisitas Rata-rata

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

65

65

66

66

67

67

76


xviii

DAFTAR TABEL

hal

Tabel 2.1

Tabel 2.2

Tabel 2.3

Tabel 2.4

Tabel 2.5

Tabel 3.1

Tabel 4.1

Tabel 4,2

Tabel 4.3

Tabel 4.4

Tabel 4.5

Tabel 4.6

Tabel 4.7

Tabel 4.8

Tabel 4.9

Tabel 4.10

Tabel 4.11

Efisiensi Bahan Penguat Dari Komposit Berpenguat Serat

Untuk Beberapa Orientasi Serat Dan Pada Beberapa

Variasi Arah Dari Penerapan Tegangan (Krenchel, 1964).

Stabilitas Termal Dari Beberapa Bahan Pengikat Polimer

(Harris, 1999).

Perbedaan Antara Thermoplastik dan Thermoset (Kaw,

2006).

Kelebihan dan Kekurangan Resin Jenis Epoxy (Kartini,

2002).

Mechanical Properties Serat Pinang (Binoj dkk, 2016)

Mencari Massa Jenis Serat.

Dimensi Resin Epoxy

Kekuatan Tarik Resin Epoxy

Regangan Resin Epoxy

Modulus Elastisitas Resin Epoxy

Dimensi Komposit Serat Pinang 4%

Kekuatan Tarik Komposit Serat Pinang 4%

Regangan Komposit Serat Pinang 4%

Modulus Elastisitas Komposit Serat 4%




.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

16

18

19

21

34

42

52

52

52

53

54

55

55

55

56

56

56


xix

Tabel 4.12

Tabel 4.13

Tabel 4.14

Tabel 4.15

Tabel 4.16

Tabel 4.17

Tabel 4.18

Tabel 4.19

Tabel 4.20

Tabel 4.21










Kekuatan Tarik, Regangan dan Modulus Elastisitas Rata-

rata

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

.....

57

57

57

58

58

58

59

59

59

60


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada era saat ini perkembangan energi terbarukan sangatlah cepat dengan

berbagai temuan-temuan dan inovasi-inovasi yang menakjubkan, dimana beberapa

temuan dan inovasi sangat membantu kehidupan manusia. Energi terbarukan

adalah salah satu contoh teknologi yang sesuai dengan kebutuhan penerapan

teknologi modern masa kini. Kincir angin merupakan salah satu contoh energi

terbarukan yang efisien dan ramah lingkungan.

Dalam memproduksi sudu yang merupakan salah satu komponen kincir

angin, bahan merupakan komponen utama yang sangat penting disamping

komponen-komponen lainnya. Bahan logam dan non-logam yang digunakan

sebagai komponen utama dalam memproduksi kincir angin harus bahan yang baik

dan sesuai dengan kriteria tersebut.

Sebagai salah satu dampak perkembangan energi terbarukan ini adalah

tuntutan akan material bahan teknik yang murah, kuat, ringan, ramah lingkungan

dan efisien pun semakin meningkat. Melihat betapa pentingnya bahan-bahan teknik

pada teknologi energi terbarukan, manusia berusaha menemukan unsur atau

menyatukan beberapa unsur bahan menjadi satu bahan campuran yang mempunyai

sifat jauh lebih baik dari bahan lainnya, inovasi tersebut salah satunya adalah

material komposit.


2

Komposit didefinisikan sebagai penggabungan dua macam material atau

lebih dengan fase yang berbeda. Penggabungan di dalam komposit ini adalah

penggabungan antara bahan matriks atau pengikat dan reinforcement atau bahan

penguat.

Keunggulan komposit dibandingkan dengan bahan logam (Jones, 1999) adalah :

1. Dapat dirancang dengan kekuatan dan kekakuan tinggi, sehingga dapat

memberikan kekuatan dan kekakuan spesifik yang melebihi sifat logam

2. Sifat-sifat kekakuan dan kekerasan yang baik

3. Daya redam bunyi yang baik

4. Komposit dapat dirancang terhindar dari korosi.

5. Bahan komposit dapat memberikan penampilan (appearance) dan kehalusan

permukaan yang lebih baik.

Melihat pesatnya perkembangan zaman dan semakin banyaknya tuntutan

material bahan teknik, penulis ingin mengembangkan bahan teknik komposit

sebagai material yang bisa digunakan untuk membantu memenuhi kebutuhan

material yang lebih kuat, lebih ringan dan lebih murah dari bahan logam dengan

memanfaatkan serat buah pinang.

Pohon pinang merupakan tanaman yang sekeluarga dengan kelapa. Salah

satu jenis tumbuhan monokotil ini tergolong palem-paleman yang biasanya kurang

dimanfaatkan secara maksimal. Buah pinang dikonsumsi orang dewasa dan

pohonnya dijual sebagai bahan untuk acara panjat pinang di hari raya 17 agustus.

Bagian-bagian pohon pinang yang lain hanya menjadi sampah dan dibuat sebagai

pupuk.


3

Melihat hal ini penulis mencoba memanfaatkan limbah serat khususnya

serat buah pinang yang kurang dimaksimalkan pemanfaatannya menjadi bahan

penguat komposit (reinforcement) dan dibuat komposit dengan pengikat (matrik)

Epoxy agar serat buah pinang yang tidak terpakai dapat bermanfaat atau bernilai

tambah untuk kehidupan manusia. Dengan demikian serat buah pinang akan

bernilai jual dan dapat membantu perekonomian petani pinang tentunya.

Judul penelitian ini adalah “Sifat Komposit Berpenguat Serat Buah Pinang

Dengan Fraksi Volume Serat 4%, 6%, 8%, 10%. Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui kekuatan tarik dan regangan komposit sehingga pengguna (User) dapat

menggunakan komposit serat buah pinang sesuai dengan kebutuhan material yang

diinginkan.

1.2 Rumusan Masalah

Komposit merupakan material yang sangat dipengaruhi oleh sifat dan jenis

dari bahan yang menjadi penyusun. Serat sebagai reinforcement penyusun komposit

sangat berpengaruh besar terhadap sifat komposit. Fraksi volume serat dan orientasi

serat menentukan sifat komposit. Oleh karena itu masalah yang akan diteliti dalam

tugas akhir ini adalah bagaimana pengaruh variasi presentase fraksi volume serat

dengan orientasi arah serat disusun secara acak terhadap matriks epoksi.


4

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat :

1. Komposit berpenguat serat buah pinang dengan fraksi volume serat 4%, 6%,

8%, dan 10% dengan orientasi serat disusun secara acak.

2. Resin epoxy tanpa serat.

3. Perbandingan antara komposit berpenguat serat buah pinang dan resin epoxy.

1.4 Batasan Masalah

Pada penelitian ini penulis membatasi masalah pada :

1. Pengujian yang dilakukan pada komposit adalah uji tarik.

2. Pada penelitian ini menggunakan serat buah pinang dengan panjang rata-rata 35

mm.

3. Matrik sebagai bahan pengikat yang digunakan adalah resin epoxy dan resin

hardener dengan perbandingan 1 : 1.

4. Pada penelitian ini dilakukan perlakuan kimia serat dengan perendaman NaOH

(5%) selama 2 jam dan pengeringan di bawah sinar matahari selama 3 jam.

5. Fraksi volume serat yang digunakan adalah 4%, 6%, 8%, dan 10% dengan

orientasi serat secara acak.

6. Cetakan yang digunakan dalam penelitian ini berukuran 20 cm x 30 cm dan

tebal 0,5 cm.


5

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian tentang komposit ini adalah :

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

terutama tentang komposit.

b. Hasil penelitian dapat dijadikan referensi bagi para pembuat dan para peneliti

kincir angin mengenai ketahanan bahan-bahan yang dapat digunakan sebagai

blade kincir angin maupun dapat digunakan sebagai alternative bahan

pembuatan bagian interior maupun eksterior pada otomotif.

c. Hasil penelitian bisa dikembangkan lebih lanjut bagi adik-adik kelas.

d. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk menambah refrensi ilmu

pengetahuan material yang dapat ditempatkan di perpustakaan.


6

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Komposit

Komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih komponen yang

menyatu menjadi satu bahan. Komponen pertama disebut dengan matrik, yang

berfungsi sebagai pengikat. Matriks dalam suatu komposit berperan untuk

mempertahankan posisi dan orientasi serat serta melindunginya dari pengaruh

lingkungan. Sedangkan komponen yang kedua disebut dengan reinforcement yang

memiliki fungsi untuk memperkuat bahan komposit secara keseluruhan.

Reinforcement atau penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi

daripada komponen matriksnya. Sehingga melalui pencampuran kedua material

yang berbeda tersebut maka akan membentuk material baru yaitu komposit yang

mempunyai sifat mekanik dan sifat yang diinginkan dari material pembentuknya.

Unsur utama penyusun komposit adalah serat, serat merupakan penentu sifat

komposit seperti kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanis yang lain.

2.1.2 Klasifikasi Komposit

Komposit diklasifikasikan berdasarkan dari ukuran bahan penguatnya,

partikel, serpihan dan serat, atau melalui tipe dari bahan pengikatnya, polimer,

metal, keramik dan karbon. Gambar 2.1 menunjukkan jenis komposit menurut

bentuk bahan penguatnya.


7

(a) (b) (c)

Gambar 2.1 Komposit Berdasarkan Bentuk Bahan Penguat. (a) Komposit

Berpenguat Partikel, (b) Komposit Berpenguat Serpihan, (c) Komposit

Berpenguat Serat (Kaw,2006).

a. Komposit Partikel (Particulate Composites)

Komposit pertikel adalah salah satu jenis komposit dimana dalam

matriksnya ditambahkan material lain berupa serbuk/butir. Dalam komposit

material penambah terdistribusi secara acak atau kurang terkontrol daripada

komposit serpih. Sebagai contoh adalah beton. Gambar 2.2 di bawah ini

memperlihatkan komposit berpenguat partikel.

Gambar 2.2 Komposit Partikel (Schwartz, 1984)

b. Komposit Serpihan

Komposit serpihan terdiri dari bahan penguat datar pada pengikat. Bahan

material serpihan seperti kaca, mika, aluminium, dan perak. Komposit serpihan

memiliki keuntungan seperti kelendutan yang tinggi, kekuatan yang tinggi dan

biaya yang murah. Bagaimanapun, serpihan tidak dapat diorientasikan dengan


8

mudah dan hanya beberapa bahan yang tersedia untuk digunakan. Bentuk komposit

serpihan ditunjukkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Komposit Serpih (Schwartz, 1984)

c. Komposit Serat (Fibre Composites)

Merupakan komposit yang hanya terdiri dari satu lapisan yang

menggunakan penguat berupa serat. Serat yang digunakan dapat berupa serat gelas,

serat karbon, dan lain sebagainya. Serat ini disusun secara acak maupun secara

orientasi tertentu bahkan dapat juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti

anyaman. (Schwartz, 1984). Dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Komposit Serat (Kaw, 2006)

2.1.2.1 Polymer Matrix Composites (PMC)

Komposit yang paling berkembang adalah komposit berpengikat polimer

yang terdiri dari polimer (contohnya epoksi dan polyester) ditambahkan dengan

penguat dari serat berdiameter kecil (seperti grafit, aramid dan boron). Sebagai


9

contoh, komposit epoksi grafit kurang lebih lima kali lebih kuat dari baja pada berat

yang sama. Alasan mengapa menjadi komposit pada umumnya karena biaya

rendah, kekuatan tinggi dan prinsip pembuatan yang mudah (Kaw, 2006).

Komposit berpengikat polimer terdiri dari resin polimer sebagai pengikat

dan serat sebagai penguat sedang. Bahan tersebut digunakan pada kebanyakan

industri yang menggunakan komposit, dengan jumlah yang besar, pada temperature

ruangan, mudah dibentuk, dan murah (Callister dan Rethwisch, 2014).

Komposit berpengikat polimer telah ditetapkan sebagai struktur bahan

teknik. Bukan hanya keingintahuan secara laboratorium atau bahan yang murah

untuk membuat kursi dan meja. Hal ini muncul bukan untuk memperkenalkan serat

berperforma tinggi seperti karbon, boron dan aramid tetapi juga karena beberapa

bahan pengikat yang ditingkatkan dan baru. Namun, polimer berpenguat serat gelas

mewakili kelas komposit berpengikat polimer terkuat. Komposit berpengikat

polimer dengan penguat serat karbon mungkin adalah komposit yang paling

penting, terkhusus bagi bidang udara atau angkasa (Chawla, 1998).

Lingkupan yang luas dari proses untuk membuat bahan plastik berpenguat

merupakan hal yang baru dan secara terpisah pembuatan bahan polimer biasa

adalah metode yang mapan. Cara penggabungan serat dan pengikat pada bahan

komposit tergantung secara khusus pada kebutuhan dan ukuran dari struktur yang

akan dibuat (Harris, 1999).

2.1.2.2 Metal Matrix Composites (MMC)


10

Komposit berpengikat logam terdiri dari sebuah logam atau campuran

sebagai pengikat yang bersambungan dan penguatnya dapat berupa partikel, serat

pendek atau rambut dan serat panjang (Chawla, 1998).

Atribut dasar dari bahan logam dengan penguat partikel keramik keras atau

serat untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan, meningkatkan ketahanan

terhadap kelelahan dan mulur, dan meningkatkan kekerasan, tahan terhadap

pemakaian dan abrasi, digabungkan dengan kemungkinan untuk bekerja pada

temperature yang lebih tinggi dari pada logam tanpa penguat (atau dibandingkan

dengan plastik berpenguat). Sifat ini menawarkan potensi untuk pengembangan

penerapan pompa dan mesin, termasuk badan kompresor, baling-baling dan rotor,

lengan piston dan rangkaiannya, dan banyak lagi (Harris, 1999).

Komposit berpengikat logam, seperti namanya maka bahan pengikatnya

adalah logam. Contoh bahan pengikat pada komposit seperti aluminium,

magnesium, dan titanium. Serat khusus seperti karbon dan silicon karbida. Logam

pada dasarnya diberikan penguat untuk menambah atau mengurangi sifatnya untuk

disesuaikan dengan kebutuhan rancangan. Contohnya, kekakuan yang cukup elastic

dan kekuatan dari logam dapat ditingkatkan dan ekspansi koefisien temperature

yang besar dan konduktivitas temperature dan listrik dari logam dapat dikurangi,

dengan menambahkan serat seperti silicon karbida (Kaw, 2006).

Pada komposit berpengikat logam, bahan pengikatnya adalah logam ulet.

Bahan ini dapat digunakan pada temperature tinggi daripada dasar bahan yang

sama. Lebih jauh lagi, bahan penguat dapat meningkatkan kekakuan lebih spesifik,

kekuatan lebih spesifik, tahan terhadap abrasi, tahan terhadap laju mulur,


11

koduktivitas termal, dan ukuran yang stabil. Beberapa keuntungan yang melebihi

komposit berpengikat polimer termasuk penggunaan pada temperature yang tinggi,

tak mudah terbakar, dan lebih tahan terhadap degradasi yang terjadi oleh cairan

organic. Komposit berpengikat logam jauh lebih mahal dari komposit berpengikat

polimer dan dengan alasan tersebut maka penggunaan komposit berpengikat logam

menjadi terbatas (Callister dan Rethwisch, 2014).

2.1.2.3 Ceramic Matrix Composites (CMC)

Bahan keramik ulet untuk teroksidasi dan merosot pada temperature yang

tidak stabil, yang mana tidak dapat retak karena getas, beberapa dari bahan ini dapat

menjadi kandidat ideal untuk penggunaan di temperature tinggi dan ketegangan

berat, secara spesifik untuk komponen kendaraan mobil dan turbin mesin pesawat

(Callister dan Rethwisch, 2014) .

Proses fabrikasi begitu rumit dan harus dengan hati-hati karena sensitifitas

yang tak dapat dihindari dari sifat bahan pada mikrostrukturnya yang dikontrol dari

kondisi dan interaksi pengerjaan. Banyak dari pekerjaan komposit berpengikat

keramik terbaru di Amerika Serikat, Jepang dan Eropa dengan besar diikuti rute

yang relative terkenal untuk mencoba untuk member penguatan pada kaca-kaca dan

keramik kaca. Peningkatan substansial pada sifat mekanis telah tercapai dengan

membandingankan komposit serat karbon atau kaca diawal (Harris, 1999).

Penting untuk menandai usaha pengembangan pada bidang komposit

berpengikat keramik adalah paling sering dibutuhkan untuk penggunaan pada

temperature tinggi pada industri penerbangan, ada banyak cabang keteknikkan

seperti otomotif, kimia, kelautan, dan pada teknik umumnya sebagai contoh dimana


12

dibutuhkan komponen ekonomis memiliki sifat mekanis yang baik dan tahan aus

dan korosi, pada penggabungan kejut yang memadai dan tahan terhadap kejut

termal pada sedikit kenaikan atau temperature normal (Floyd dkk, 1993).

Bahan keramik pada umumnya memiliki paket sifat yang menarik: kekuatan

tinggi dan kekakuan tinggi pada temperature yang sangat tinggi, reaksi kimia yang

lambat, densitas yang rendah dan masih banyak lagi. Paket menarik ini dirusak oleh

satu kekurangan yang mematikan yaitu ketangguhan yang kacau balau. Bahan ini

mudah terjadi kegagalan yang besar dengan kehadiran kekurangan tersebut (dari

permukaan maupun dari dalam). Bahan ini secara ekstrim dapat dengan mudah

terkena kejutan termal dan dengan mudah rusak saat pembuatannya dan atau

pelayanannya. Untuk itu dapat dimengerti atas banyak pertimbangan pada komposit

berpengikat keramik ini untuk mentangguhkan keramik dengan menggabungkan

serat ke dalamnya dan juga mencari kekuatan pada temperature yang tinggi dan

tahan terhadap kondisi lingkungan dari keramik tanpa meresikokan kegagalan yang

besar (Chawla, 1998).

2.1.2.4 Komposit Berpenguat Serat

Serat adalah unsur utama pada bahan komposit berpenguat serat. Serat

menempati fraksi volume terbesar pada lapisan komposit dan membagi porsi yang

besar dari beban pada struktur komposit. menurut (Mallick, 2007) pemilihan yang

tepat dari serat, tipe, volume fraksi serat, panjang serat dan orientasi serat sangatlah

penting, serat mempengaruhi beberapa sifat dari lapisan komposit seperti:

1. Densitas

2. Kekuatan dan modulus tarik


13

3. Kekuatan dan modulus tekan

4. Kekuatan terhadap kegagalan oleh kelelahan yang baik

5. Konduktivitas termal dan listrik.

6. Biaya.

Serat mempunyai panjang yang signifikan, sehingga serat dapat dengan

mudah disejajarkan pada satu arah untuk menyediakan penguatan yang selektif

pada bahan yang lain. Serat mengandung banyak bentuk panjang, dan oleh karena

itu serat memiliki kemungkinan ketidaksempurnaan. Sifat kekuatan serat adalah

variable yang acak. Mengetes 10,000 serat dapat menghasilkan 10,000 nilai

kekuatan yang berbeda. Data kekuatan yang tidak seragam untuk membentuk

kemungkinan pendistribusian kekuatan tersebut. Kekuatan rata-rata dan menyebar

(bervariasi) menjadi jumlah yang penting dalam menentukan sifat dari suatu serat.

Karena kekuatan serat yang acak secara alami, banyak penelitian mencoba metode

kemungkinan untuk mempelajari kekuatan bahan komposit tersebut (Hyer, 1998).

Susunan atau orientasi dari serat relative terhadap satu sama lain,

konsentrasi serat dan distribusi semuanya memiliki pengaruh yang signifikan pada

kekuatan dan sifat yang lain dari komposit berpenguat serat. Skematik dari orientasi

komposit berpenguat serat ditunjukkan pada Gambar 2.5.


14

(a) (b) (c)

Gambar 2.5 Skematik Dari Orientasi Komposit Berpenguat Serat Secara (a)

Sejajar dan Panjang, (b) Sejajar dan Putus-putus, (c) Acak dan Putus-putus

(Callister dan Rethwisch, 2014).

2.1.2.5 Komposit Serat Panjang dan Sejajar

Respon mekanis dari komposit tipe ini bergantung pada beberapa faktor dan

termasuk dalam kelakuan tegang dan renggang dari fase serat dan pengikat, fase

fraksi volume dan arah dimana tegangan dan beban terjadi. Lebih jauh lagi, sifat

dari komposit memiliki serat yang sejajar merupakan anisotropis yang tinggi, maka

dari itu serat bergantung pada orientasi dimana mereka diukur.

2.1.2.6 Komposit Serat Sejajar dan Putus-putus

Meskipun efisiensi bahan penguat lebih rendah untuk serat putus-putus

dibandingan dengan serat panjang, komposit serat sejajar dan putus-putus

berkembang menjadi lebih penting pada pasar komersial. Serat gelas putus-putus

adalah yang paling dikembangkan, walaupun serat putus-putus karbon dan aramid

tetap digunakan. Komposit serat pendek tersebut dapat diproduksi dengan modulus


15

elastisitas mendekati 90% dan kekuatan tarik yang mendekati 50% dari serat

panjang dengan bahan yang sama.

2.1.2.7 Komposit Serat Putus-putus dan Orientasi Secara Acak

Secara normal, ketika serat diorientasikan secara acak, pendek dan serat

putus-putus digunakan, bahan penguat pada tipe ini secara skematis ditunjukan

pada Gambar 2.5(c). Untuk bahan penguat serat secara acak (dengan penguat

orientasi penguat serat secara acak), modulus bertambah dengan bertambahnya

fraksi volume serat. Jenis komposit ini yang akan dibahas dalam tugas akhir ini.

Dibawah ini adalah Tabel 2.1 yang menjabarkan efisiensi bahan penguat dari

komposit berpenguat serat untuk beberapa orientsi serat dan pada beberapa variasi

arah dari penerapan tegangan.

Tabel 2.1 Efisiensi Bahan Penguat Dari Komposit Berpenguat Serat Untuk

Beberapa Orientasi Serat dan Pada Beberapa Variasi Arah Dari Penerapan

Tegangan (Krenchel, 1964).

Orientasi Serat Arah Tegangan Efisiensi

bahan Penguat

Seluruh serat secara parallel

Parallel pada serat

Tegak lurus pada

serat

1

0

Serat secara acak dan seragam

didistribusikan pada bidang yang

spesifik

Arah manapun pada

bidang dari serat 3/8


16

Serat secara acak dan seragam

didistribusikan pada bidang tiga

dimensi

Arah manapun 1/5

Pertimbangan dari orientasi dan panjang serat untuk komposit tertentu

bergantung pada level dan penerapan tegangan alami sesuai dengan biaya

pembuatan. Laju produksi untuk komposit serat pendek (orientasi secara sejajar

maupun acak) begitu cepat, dan bentuk yang rumit dapat dibentuk dibandingkan

dengan bahan penguat serat lurus panjang (Callister dan Rethwisch, 2014).

2.1.3 Polimer

Polimer didefinisikan sebagai rangkaian panjang molekul yang

mengandung satu atau lebih dari pengulangan atom-atom, digabungkan bersama

oleh ikatan kovalen yang kuat. Bahan polimer (biasanya disebut plastik) adalah

kumpulan dari banyaknya molekul-molekul polimer dengan struktur kimia yang

sama (tapi tidak sama panjang). Polimer secara struktur jauh lebih rumit

dibandingkan dengan logam dan keramik. Polimer biayanya murah dan mudah

dibentuk. Tetapi polimer memiliki kekuatan dan modulus yang rendah dan

penggunaan dibatasi pada temperature rendah. Polimer secara umum lebih tahan

terhadap reaksi kimia dibandingkan dengan logam. Proses pembentukan molekul

besar dari yang kecil disebut polimerisasi, yang adalah proses dari penggabungan

banyak monomer-monomer, membentuk blok kemudian terbentuk polimer

(Chawla, 1998).

Beberapa polimer stabil secara termal jika dibandingkan dengan logam atau

keramik bahkan menjadi yang paling stabil, contohnya seperti polyimides, atau


17

poly-ether-ether-ketone (dikenal sebagai PEEK) terdegradasi oleh temperature

diatas 300OC, seperti yang diilustrasikan pada Tabel 2.2. di bawah ini tidak ada satu

pun bahan penguat yang dapat melawan degradasi secara kimia, tetapi

penghubungan jatuh pada kekuatan dan bertambahnya deformasi ketergantungan

waktu (mulur atau laju elastis), fitur yang biasanya terdapat pada semua polimer,

resin dengan sistem rangkaian silang lebih rendah dari termoplastik yang dapat di

kurangi dengan bahan penguat serat. Masalah yang lebih serius dari polimer adalah

kekuatan dan kekakuan mekanis yang sangat rendah dalam bentuk pejal, dan seperti

logam kelemahan plastik yaitu keuletan tetapi kelebihan terdapat pada kegetasan

(Harris, 1999).

Tabel 2.2 Stabilitas Termal Dari Beberapa Bahan Pengikat Polimer (Harris,

1999).

Type and Polymer Symbol Crystallinty Glass transition

temp, Tᶢ, ºC

Max use

temp, ºC

Thermosets:

Polyester PE No 80-100 50

Epoxy Ep No 120-180 150

Phenolic Ph No 130-180 200

Bismaleimide BMI No 180-200 220

Polymide PI No 300-330 280

Thermoplasts:

Polyamide (Nylon) PA Yes 80 125


18

Poly(phenylene

sulphide)

PPS Yes 100 260

Poly(ether ether ketone) PEEK Yes 143 250

Polycarbonate PC No 145 125

Polysulphone PS No 190 150

Poly(ether imide) PEI No 210 170

Poly(ether sulphone) PES No 230 180

Thermoplastic polyimide TPI No 270 240

2.1.3.1 Polimer Thermoset dan Thermoplastic.

Polimer yang sering dipakai adalah polimer yang sering disebut dengan

plastik. Plastik dibagi dalam dua kategori menurut sifat-sifatnya terhadap suhu,

yaitu:

1. Thermoset

Resin thermoset merupakan bahan yang tidak dapat mencair atau lunak

kembali apabila dipanaskan. Resin thermoset tidak dapat didaur ulang karena

telah membentuk ikatan silang antara rantai-rantai molekulnya. Sifat

mekanisnya bergantung pada unsur molekuler yang membentuk jaringan,

rapat serta panjang jaringan silang [Humaidi, 1998]. Contohnya: Polyester,

Epoxy, Phenolic, Bismaleimida (BMI), dan Poli-imida (PI).

2. Thermoplastic

Resin thermoplastik merupakan bahan yang dapat lunak apabila dipanaskan

dan mengeras jika didinginkan. Jika dipanaskan akan menjadi lunak dan

dapat kembali ke bentuk semula karena molekul-molekulnya tidak

mengalami cross linking (ikat silang). Contohnya: Polyether imide (PEI),

Nylon 66, PS, TPI, PC, PPS, PES, dan Poliester eterketon (PEEK).


19

Di bawah ini adalah Tabel 2.3 yang menjabarkan perbedaan antara polimer

Thermoplastic dan Thermoset.

Tabel 2.3 Perbedaan antara Thermoplastik dan Thermoset (Kaw, 2006).

Thermoplastics Thermoset

Soften on heating and pressure, and thus easy to

repair Decompose on heating

High strains to failure Low strains to failure

Indefinite shelf life Definite shelf life

Can be reprocessed Cannot be reprocessed

Not tacky and easy to handle Tacky

Short cure cycles Long cure cycles

Higher fabrication temperature and viscosities have

made it difficult to proces

Lower fabrication

temperature

Excellent solvent resistance Fair solvent resistante

2.1.4 Resin Poliester dan Resin Epoksi

Dalam pembuatan komposit, resin yang banyak digunakan adalah dari jenis

polimer thermoset yang terdiri dari:

a. Resin Poliester

Resin polyester paling banyak digunakan, terutama untk aplikasi

konstruksi ringan, selain itu harganya pun murah. Resin ini mempunyai sifat

yang khas, yaitu dapat di warnai, transparan, dapat dibuat kaku dan

fleksibel, tahan air, tahan cuaca dan bahan kimia. Polyester dapat digunakan

pada suhu kerja mencapai 79°C atau lebih tergantung partikel resin dan

keperluannya [Schwartz, 1984].

b. Resin Epoksi

Resin epoxy umumnya dikenal dengan sebutan bahan epoxy. Bahan

epoxy adalah salah satu dari jenis polimer yang berasal dari kelompok


20

thermoset. Bahan epoxy mempunyai sifat tidak bisa meleleh, tidak bisa di

olah kembali, dan atomnya berikatan kuat sekali. Epoxy sangat baik sebagai

bahan matriks pada pembuatan bahan komposit.

Resin epoksi disiapkan dari molekul oligomer ringan yang

mengandung dua atau lebih grup molekul epoksi. Oligomer yang paling

sering adalah diglycidyl ethers, atau secara khusus diglycidyl ethers dari

bisphenol A (DGEBA). DGEBA adalah produk dari reaksi kondensasi

antara epichlorohydrin dan bisphenol A (lihat Gambar 2.6). dibandingkan

dengan poliester, resin epoksi tidak sensitif untuk menyerap kelembaban

dan menunjukan performa mekanis dan termal yang unggul, tetapi

pembuatan dan pengeringan dari epoksi lebih lambat dan harga dari resin

lebih mahal daripada poliester (Akay, 2015). Pada Tabel 2.4. Menjabarkan

tentang kelebihan dan kekurangan resin jenis epoxy.

Gambar 2.6 Formasi dari Pra-polimer Epoksi (Akay, 2015).

Tabel 2.4 Kelebihan dan Kekurangan Resin Jenis Epoxy (Kartini, 2002).

Kelebihan Kekurangan


21

Ringan, sehingga dapat

menurunkan biaya instalasi

Mudah mengalami proses penuaan

(aging) dan degradasi pada permukaan

akibat adanya stress listrik dan termal.

Tahan polusi Proses pembuatan lebih mahal

dibandingkan dengan isolator keramik

dan gelas

Bersifat hidrofobik Bersifat getas

Memiliki kekuatan dielektrik

yang baik.

Meskipun epoksi lebih mahal dibandingkan dengan bahan pengikat polimer

lainnya, tapi epoksi adalah komposit berpengikat polimer yang paling populer.

2.1.5 Mekanika Komposit

Bahan komposit terdiri dari dua atau lebih bahan pokok, perancangan dan

analisa dari bahan serupa berbeda dari bahan-bahan konvensional seperti logam.

Pendekatan untuk menganalisa sifat mekanis dari struktur komposit antara lain:

a) Menemukan sifat lapisan komposit rata-rata dari sifat masing-masing bahan

utama. Sifat seperti kekakuan, kekuatan, suhu dan koefisien ekspansi

kelembaban. Memperhatikan sifat rata-rata diperoleh dengan

mempertimbangkan lapisan yang homogen. Pada tingkat ini, satu yang

dapat dioptimalkan untuk permintaan kekakuan dan kekuatan dari lamina.

Hal ini disebut dengan micromechanics dari lamina.


22

b) Pengembangan dari hubungan tegangan regangan untuk lamina searah atau

tak searah. Pembebanan dapat diterapkan sekitar arah utama simetri lamina

atau diluar sumbu. Juga, satu pengembangan hubungan untuk kekakuan,

termal dan koefisien ekspansi kelembaban dan kekuatan dari sudut lapisan.

Teori kegagalan dari lamina berdasarkan tegangan didalam lamina dan sifat

kekuatan dari lamina. Hal ini disebut dengan macromechanics dari lamina.

Struktur yang dibuat dari bahan komposit pada umumnya adalah struktur

lapisan-lapisan lamina dibuat dari beberapa variasi lamina-lamina yang ditumpuk

pada satu sama lain. Mengetahui sifat mekanis makro dari sebuah lamina, yang

mengembangkan sifat mekanis makro dari laminat (lapisan-lapisan lamina).

Kekakuan, kekuatan dan koefisiensi ekspansi suhu dan kelembaban dapat

ditemukan pada keseluruhan laminat. Kegagalan laminat didasari oleh ketegangan

dan penerapan dari teori kegagalan pada setiap lapisan. Pengetahuan analisa dari

komposit dapat nantinya membentuk dasar dari perancangan mekanis pada struktur

bahan komposit (Kaw, 2006).

Bahan material memiliki banyak sifat-sifat mekanikal yang berbeda dari

kebanyakan bahan teknik konvensional. Beberapa sifat hanyalah modifikasi dari

sifat konvensional, sedangkan yang lainnya sepenuhnya baru dan membutuhkan

analisa baru dan prosedur eksperimental. Kebanyakan bahan teknik bersifat

homogen dan isotropik:

a) Benda homogen memiliki sifat yang seragam seluruhnya. Contohnya,

sifatnya yang dapat dengan sendirinya menentukan posisi didalam benda.


23

b) Benda isotropi memiliki sifat bahan yang sama disetiap arah pada setiap titik

didalam benda. Contohnya, sifatnya yang dapat dengan sendirinya

menentukan orientasi pada titik didalam benda.

Dikarenakan heterogen alami yang tidak melekat dari bahan komposit,

maka dengan tepat dipelajari dari dua titik konsentrasi; mikromekanis dan

makromekanis:

1. Mikromekanis adalah penelitian dari sifat bahan komposit yang mana

interaksi dari bahan utama yang diuji pada skala mikroskopis untuk

menentukan efek pada sifat dari bahan komposit.

2. Makromekanis adalah penelitian dari sifat bahan komposit yang mana

bahan tersebut diduga bersifat homogen dan efek dari bahan utama yang

terdeteksi hanya sebagai sifat makroskopik nyata yang dirata-ratakan pada

bahan komposit (Jones, 1999).

Mekanis dari bahan-bahan berhubungan dengan tegangan, regangan dan

perubahan bentuk pada struktur keteknikan diperlakukan terhadap beban mekanikal

dan termal. Asumsi umumnya pada mekanis bahan konvensional, seperti baja dan

aluminium, adalah bersifat homogen dan isotropi. Untuk bahan yang homogen, sifat

tidak tergantung pada lokasi, dan untuk bahan isotropis, sifatnya tidak tergantung

pada orientasi. Kecuali untuk pekerjaan dingin, butiran bahan logam diorientasikan

secara acak, jadi pada dasar statistik asumsi dari bahan isotropi dapat dibenarkan.

Komposit berpenguat serat, pada sisi lain, secara mikroskopik tidak homogen dan

tidak isotropis. Sebagai hasilnya, sifat mekanis dari komposit berpenguat serat jauh

lebih kompleks daripada bahan konvensional (Mallick, 2007).


24

2.1.6 Fraksi Volume Komposit

Dibawah ini adalah perhitungan pencampuran bahan komposit berdasarkan

fraksi volume bahan pengikat (matrik) dan volume serat:

Misal :

V r = % reinforcement

V m =% matrik

V h =% hardener

V com = 1

Maka persamaanya dapat dituliskan sebagai berikut :

V r + V m + V h = 1

2.1.7 Uji Tarik

Pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pengujian tarik.

Pengujian tarik adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik

dan regangan dari matrik epoksi, maupun komposit berpenguat serat. Cara

pengujian:

1. Menghidupkan mesin uji tarik dan mengecek mesin.

2. Menjepit benda uji pada grip penjepit mesin uji tarik.

3. Memberikan pembebanan perlahan-lahan secara bertahap meningkat

sampai suatu beban tertentu dan material benda uji patah.

4. Memberikan beban tarik pada benda uji yang akan menimbulkan

pertambahan panjang disertai pengecilan diameter benda uji.

5. Mematikan mesin uji tarik dan melepas benda uji dari grip mesin.


25

Mesin uji tarik ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7. Mesin Uji Tarik.

2.1.7.1 Rumus Perhitungan Tegangan dan Regangan

Tegangan adalah struktur mekanis yang menerima gaya eksternal, yang

mana bertindak diatas benda sebagai gaya permukaan (contohnya,

membengkokkan sebuah tongkat) dan gaya benda (contohnya, berat dari tiang

telefon yang berdiri secara vertikal). Gaya-gaya ini pada seluruh titik didalam benda

diperlukan karena gaya tersebut butuh lebih kecil dibandingkan dengan kekuatan

dari bahan yang digunakan pada struktur. Tegangan didefinisikan sebagai intensitas

dari beban per area, menentukan pengetahuan ini karena kekuatan dari sebuah

bahan pada hakekatnya diketahui dalam istilah tegangan.

Regangan merupakan pengetahuan tentang deformasi secara spesifik, yang

relatif merubah ukuran dan bentuk dari benda. Regangan pada sebuah titik juga

didefinisikan secara umum pada kubus yang sangat kecil dalam sistem koordinat

tangan kanan. Dibawah tekanan, panjang dari sisi kubus yang sangat kecil dapat


26

berubah. Permukaan dari kubus juga dapat berubah. Perubahan panjang dapat

disamakan dengan regangan normal dan perubahan bentuk dapat disamakan dengan

regangan geser (Kaw, 2006).

Hubungan antara tegangan dan regangan pada beban tarik ditentukan sebagai

berikut:

Tegangan :

P = σ x Aₒ

Atau

σ =P

𝐴𝑜

Dengan :

P = Beban yang diberikan dalam arah tegak lurus terhadap penampang spesimen

(kg)

Aₒ = Luas penampang mula spesimen sebelum diberi beban (mm2)

σ = Kekuatan tarik (kg/mm2)

Regangan dinyatakan sebagai :

Ԑ =∆𝐿

𝐿𝑜

Dengan :

Ԑ = Engineerin Strain (regangan)

𝐿𝑜= Panjang mula-mula spesimen

∆𝐿 = Penambahan panjang

2.1.8 Kerusakan Pada Komposit


27

Seperti semua bahan, komposit juga dapat gagal. Perbedaan yang penting

dengan menghormati bahan yang isotropis dimana ada banyak dasar dari

mekanisme kegagalan. Ini berkaitan dengan beban dan struktur laminat. Beberapa

mekanisme kegagalan yang terjadi pada komposit:

Sobekan (Splitting)

Delaminasi (Delamination)

Tertekuk (Buckling)

Kelelahan (Fatigue)

Kerusakan impak (Impact Damage)

Mulur dan stress relaxation

Pada umumnya ada tiga macam pembebanan yang menyebabkan rusaknya

suatu bahan komposit, yaitu pembebanan tarik tekan baik dalam arah longitudinal

maupun transversal, serta geser.

2.1.8.1 Kerusakan Akibat Beban Tarik Longitudinal

Pada bahan komposit yang akan diberi beban tarik searah serat, keruskan

bermula dari serat-serat yang patah pada penampang terlemah. Semakin besar

beban, akan semakin banyak pula serat yang patah. Pada kebanyakan kasus, serat

tidak patah sekaligus secara bersamaan. Apabila serat yang patah semakin banyak,

maka akan terjadi beberapa kemungkinan dan ditunjukan pada Gambar 2.8.

a. Bila serat mampu menahan gaya geser dan meneruskan ke serat sekitar,

maka serat yang patah akan semakin banyak. Hal ini akan menimbulkan


28

yang disebut retakan. Patahan yang terjadi disebut patah getas (brittle

failure).

b. Bila matrik tidak mampu menahan konsentrasi tegangan geser yang timbul

di ujung, serat dapat terlepas dari matrik (debonding) dan komposit akan

rusak tegak lurus arah serat.

c. Kombinasi dari kedua tipe diatas, pada kasus ini terjadi di sembarang

tempatdisertai dengan kerusakan matrik. Kerusakan yang terjadi berupa

patahan seperti sikat (brush type).

Gambar 2.8. Kerusakan Pada Komposit Akibat Beban Tarik Longitudinal

(Sumber: Adiyono, 1996)

2.1.8.2 Kerusakan Akibat Beban Tarik Transversal.

Serat pada komposit yang mengalami pembebanan tegak lurus arah serat

(transversal), akan mengalami konsentrasi tegangan pada interface antar serat dan

matrik itu sendiri. Oleh karena itu, bahan komposit yang mengalami beban

transversal akan mengalami kerusakan pada interface. Kerusakan transversal ini

juga dapat terjadi pada komposit dengan jenis serat acak dan lemah dalam arah

transversal. dengan demikian, Gambar 2.9. memperlihatkan kerusakan akibat beban

tarik transversal terjadi karena:


29

a. Kegagalan tarik matrik

b. Debonding pada interface antara serat dan matrik

Gambar 2.9. Kerusakan Pada Komposit Akibat Beban Tarik Transversal

(Sumber: Bambang Kismono Hadi, 2000:41)

2.1.8.3 Kerusakan Internal Mikroskopik

Definisi kerusakan suatu bahan disesuaikan dengan kebutuhan. Beberapa

struktur dapat dianggap rusak apabila terjadi kerusakan total. Namun untuk struktur

tertentu, deformasi yang sangat kecil sudah dapat dianggap sebagai kerusakan.

Hal ini sangat dapat terjadi pada komposit. Pada bahan ini, kerusakan

internal mikroskopik dapat jauh terjadi sebelum kerusakan yang sebernarnya

terjadi. Kerusakan mikroskopik yang terjadi pada komposit dapat berupa:

a. Patah pada serat (fiber breaking)

b. Retak mikro pada matrik (matrix micro crack)

c. Terkelupasnya serat dari matrik (debonding)

d. Terlepasnya lamina satu dengan yang lainnya (delamination)

Untuk melihat kerusakan ini maka harus menggunakan mikroskop, dan foto

mikro akan menunjukkan jenis-jenis kerusakannya. Karena kerusakan ini tidak

dapat dilihat oleh mata secara langsung, maka akan sulit menentukan kapan dan

dimana suatu komposit akan rusak. Oleh karena itu, suatu komposit dikatakan

mengalami kerusakan apabila kurva tegangan-regangan (didapat dari pengujian


30

tarik) tidak lagi linear, atau ketika bahan tersebut telah rusak total. Hal ini berlaku

baik pada komposit satu lapis (lamina) maupun laminat.

2.1.9 Tumbuhan Pinang

Pinang merupakan tanaman yang sekeluarga dengan kelapa. Salah satu jenis

tumbuhan monokotil ini tergolong palem-paleman. Secara rinci, sistematika pinang

diuraikan sebagai berikut:

Divisi : Plantae

Kelas : Monokotil

Ordo : Arecales

Famili : Arecaceae atau Palmae

Genus : Areca

Spesies :Areca catechu L

2.1.9.1 Kandungan kimia pinang

Biji buah pinang mengandung alkaloid, seperti arekolin (C8H

13NO

2),

arekolidine, arekalin, guvakolin, guvasine dan isoguvasine, tanin terkondensasi,

tannin terhidrolisis, flavon, senyawa fenolik, asam galat, getah, lignin, minyak

menguap dan tidak menguap, serta garam. Maskromo dan Miftahorrochman (2007)

menyebutkan bahwa biji buah pinang mengandung proantosianidin, yaitu suatu

tannin terkondensasi yang termasuk dalam golongan flavonoid. Proantosianidin


31

mempunyai efek antibakteri, antivirus, antikarsinogenik, anti-inflamasi, anti-alergi,

dan vasodilatasi. Tanaman pinang berpotensi antikanker karena memiliki efek

antioksidan, dan antimutagenik.

Maskromo dan Miftahorrochman (2007) menyatakan batang pinang

mengandung beberapa kandungan yang sama dengan buahnya. Batang pinang

mengandung alkaloid, tanin, kanji, resin, karbohidrat, dan arekolin. Menurut

Nugroho dkk. (2004) batang kelapa bagian atas dan bagian dalam banyak

mengandung gula dan pati sehingga proses ekstraksi membuat sebagian gula dan

pati akan terlarut. Distribusi holoselulosa pada kelapa baik secara longitudinal

maupun lateral memiliki kecenderungan tidak beraturan.

2.1.9.2 Morfologi tumbuhan

Pinang merupakan tanaman famili palmae yang dapat mencapai tinggi 15 -

20 m dengan batang tegak lurus bergaris tengah 15 cm. Buahnya berkecambah

setelah 1,5 bulan dan 4 bulan kemudian mempunyai jambul daun-daun kecil yang

belum terbuka. Pembentukan batang baru terjadi setelah 2 tahun dan berbuah pada

umur 5-8 tahun tergantung keadaan tanah. Tanaman ini berbunga pada awal dan

akhir musim hujan dan memiliki masa hidup 25-30 tahun. Biji buah berwarna

kecoklatan sampai coklat kemerahan, agak berlekuk-lekuk dengan warna yang

lebih muda. Pada bidang irisan biji tampak perisperm berwarna coklat tua dengan

lipatan tidak beraturan menembus endosperm yang berwarna agak keputihan

(Depkes RI, 1989). Tumbuhan pinang dan bagian-bagiannya di tunjukan pada

Gambar 2.10.


32

Gambar 2.10. Pinang dan bagian-bagiannya (Sumber:

http://www.wikipedia.co.id/pinang)

2.1.9.3 Serat Pinang

Kayu palmae mempunyai sifat yang lebih dekat dengan kayu daun lebar

daripada kayu daun jarum. Hal ini dicerminkan oleh adanya saluran pada struktur

kayu kelapa sawit yang menyerupai sel pembuluh pada kayu daun lebar. Jadi untuk

mengetahui serat pada batang pinang rujukan dari serat daun lebar dapat digunakan.

Apabila sepotong kayu daun lebar seratnya dipisah-pisahkan dan diamati di

bawah mikroskop, maka akan tampak sel-sel dengan berbagai macam bentuk

ukuran, ada yang mirip tong atau pipa, ada yang mirip kotak dan ada yang berbentuk

panjang dan sangat lansing. Sel-sel yang berbentuk panjang dan langsing ini dikenal

dengan nama serat. Dinding serat biasanya lebih tebal dari dinding parenkim dan

pembuluh. Panjangnya antara 300-3600 mikron. Ketebalan dindingnya relatif

dibandingkan diameter, dapat tipis, tebal atau sangat tebal. Serat dikatakan

berdinding sangat tebal jika lumen atau rongga selnya hampir seluruhnya terisi

dengan lapisan-lapisan dinding. Sifat mechanic serat dapat dilihat pada Tabel 2.5.

Dari ciri inilah dapat dipahami bahwa serat berfungsi sebagai penguat batang pohon

(Mandang dan Pandit, 1997).


http://www.wikipedia.co.id/pinang

33

Tabel 2.5 Mechanical Properties Serat Pinang (Bino dkk, 2016)

Tensile Strenght (MPa) Young’s modulus (GPa) Elongation (%)

147-322 1,142-3,155 10,23-13,15

Dalam penelitian ini serat pinang direndam untuk memisahkan lignin dari

serat pinang. Serat pinang itu juga dapat diolah secara kimia untuk meningkatkan

sifat mekanik menggunakan NaOH. Di antara semua serat alam, pinang tampaknya

merupakan bahan yang menjanjikan karena murah, ketersediaan melimpah dan

tanaman yang berpotensial tinggi. Volume serat pinang mencapai 30% - 45% dari

total volume buah.

2.2 Tinjauan Pustaka

Mastur Azizul (2016) telah melakukan penelitian yang berjudul ‘Pengaruh

Fraksi Volume Serat Buah Pinang Pada Komposit Terhadap Kekuatan Mekanik’

yang bertujuan untuk menguji kekuatan mekanik dari serat buah pinang dengan

pengujian tarik dan bending dengan variasi serat ukuran fraksi volume 40%, 50%,

dan 60%. Hasil pengujian tarik menunjukan komposit serat buah pinang untuk

volume serat 40% tegangannya rata-rata 7,09 MPa dan regangannya rata-rata 2,0%,

volume serat 50% tegangan rata-ratanya 7,70 MPa dan regangan rata-ratanya 2,0%,

fraksi volume 60% tegangan rata-ratanya 9,78 MPa dan regangan rata-ratanya

3,3%. Sedangkan untuk uji bending diperoleh fraksi volume serat 40% tegangan

rata-ratanya adalah 17,50 MPa, fraksi volume serat 50% tegangan rata-ratanya

adalah 18,18 MPa, dan pada fraksi volume serat 60% tegangan rata-ratanya adalah

27,14 MPa.


34

Muhajir (2006) telah melakukan penelitian tentang variasi tata letak serat

yang berjudul ‘Analisis Kekuatan Tarik Bahan Komposit Matriks Resin Berpenguat

Serat Alam Dengan Berbagai Varian Tata Letak’ yang bertujuan mengetahui

pengaruh tata letak serat terhadap karakteristik komposit serat. Spesimen matriks

resin dibuat dengan standar ASTM D 638 M-84 dengan bahan resin epoksi dan

katalis menggunakan metode pengecoran. Teknik pengumpulan data yang

digunakan adalah teknik pengujian laboratorium. Intrumen yang digunakan berupa

lembar pencatatan. Teknik analisis data yang digunakan adalah teknik ANOVA

menggunakan bantuan SPSS. Dari hasil penelitian yang dilakukan didapatkan

kekuatan tarik komposit tertinggi dengan tata letak random sebesar 3,38 kgf/mm²

dan perpanjangan sebesar 0,38 mm, Cross sebesar 3,03 kgf/mm2 dan perpanjangan

sebesar 0,86 mm, continuous sebesar 2,24 kgf/mm² dan perpanjangan sebesar 1,03

mm, woven sebesar 1,64 kgf/mm2 dan perpanjangan sebesar 0,64 mm. Bentuk

patahan menunjukan bahwa hasil pengujian tarik mengalami patahan getas, karena

ujung patahan terdapat patahan 90º dan kasar, adannya mekanisme fiber pull out,

Hal ini menunjukkan lemahnya ikatan antara serat dan matrik karena serat

mengandung lapisan seperti lilin (lignin dan kotoran lainnya) yang menghalangi

ikatan interface antara serat dengan matrik, sedangkan ada yang tidak terlalu

menunjukkan fiber pull out, karena ikatan interface antara serat dan matrik kurang

kuat dan ada yang tidak menunjukan terjadi fiber pull out, karena ikatan interface

antara serat dan matrik sangat kuat. Hal ini membuktikan bahwa jenis tata letak

serat penguat juga berpengaruh besar terhadap bahan komposit.


35

Bifel (2005) melakukan penelitian yang berjudul ‘Pengaruh Perlakuan

Alkali Serat Sabut Kelapa terhadap Kekuatan Tarik Komposit Polyester’ yang

bertujuan untuk meningkatkan gaya ikat antara serat sabut kelapa dengan matrik

dengan menggunakan perlakuan alkali serat sebelum dipergunakan. Perlakuan

alkali dengan melakukan perendaman serat sabut kelapa didalam larutan NaOH

5% selama (2, 4, 6, 8) jam. Setelah dicuci dan dikeringkan serat sabut kelapa

dipergunakan sebagai penguat pada komposit matrik polyester 60 %. Hasil yang

diperoleh dari pengujian tarik pada penelitian ini menunjukan bahwa dengan fraksi

Volume melakukan perendaman serat sabut kelapa kedalam larutan 5% NaOH

selama 2 jam dengan harga kekuatan tarik yang optimal dengan nilai 21,075 Mpa.

Hal ini juga terbukti dari hasil foto makro penampang patahan, yaitu terjadi patahan

komposit untuk waktu perendaman 6 jam dan 8 jam, fiber pull out. Sedangkan pada

waktu perendaman selama 2 jam dan 4 jam, jenis patahan getas.

Dengan demikian, kesimpulan yang dapat diambil dari beberapa penelitian

diatas bahwa pengaruh varian letak serat, fraksi volume serat serta lama

perendaman alkali akan mempengaruhi sifat komposit.


37

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Penelitian

Proses penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1 sebagai berikut :

Gambar 3.1 Skema Penelitian.

Pembelian bahan

Resin Epoksi Cetakan Kaca Pinang

Pembuatan benda uji :

1. Resin tanpa serat

2. Komposit dengan fraksi volume serat 4%, 6%, 8%, dan 10%

dengan orientasi serat disusun secara acak.

3. Pemotongan benda uji sesuai dengan ASTM

Uji tarik

Hasil penelitian

Pembahasan

Kesimpulan

Kajian pustaka

NaOH

Pengolahan

Serat


38

3.2 Persiapan Penelitian

Sebelum memulai pengujian, mempersiapkan semua yang dibutuhkan

dalam pembuatan benda uji adalah hal yang pokok. Pertama-tama adalah

menentukan tempat pembuatan benda uji, kemudian membeli alat dan bahan yang

dibutuhkan selama proses pembuatan sampai finishing. 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. Timbangan Digital b. Cetakan Kaca 30 x 20 x 0,5 cm

c. Stik es krim d. Gerinda

e. Suntikan f. Spatula


39

g. Kikir dan Tanggem h. Sarung Tangan Karet

i. Gelas Ukur 1000 cc j. Gelas Plastik

k. Penggaris l. Jangka Sorong

m. Mesin Uji Tarik n. Mesin Milling

Gambar 3.2 Alat-alat yang Digunakan


40

3.2.2 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

b) Resin Epoxy dan Hardener.

Jenis resin yang digunakan dalam pembuatan benda uji adalah jenis resin

epoxy yang akan di campurkan dengan pengeras hardener, yang dapat dilihat pada

Gambar 3.4.

a b

Gambar 3.4. a. Resin Epoxy b. Epoksi Hardener


41

c) Release Ag ent

Release agent adalah bahan untuk mempermudah melepas komposit pada

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

dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Release Agent

d) NaOH

NaOH yang digunakan berupa kristal yang akan dilaurkan dengan air.

NaOH dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. NaOH Kristal

3.3 Perhitungan Komposisi Komposit

Komposisi dari serat pada komposit dibuat dengan variasi fraksi volume

serat 4%, 6%, 8% dan 10%. Perhitungan komposisi resin epoxy dan hardener


42

dihitung pula dengan menggunakan fraksi volume cetakan dengan perbandingan

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

a) Mencari Massa Jenis Serat Buah Pinang.

Dengan perhitungan:

ρ = massa total-massa awal / volume

a. Langkah pertama adalah menyiapkan serat buah pinang yang telah

dibersihkan dan diberi perlakuan alkali.

b. Menyiapkan suntikan, dan menimbang massa suntikan

c. Memasukan serat ke dalam suntikan dengan volume yang telah ditentukan

d. Menimbang massa total.

e. Melakukan perhitungan pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Mencari Massa Jenis Serat

no Volume

serat (cm³)

Massa Total

(gram)

Massa Wadah

(gram)

Massa jenis

{ρ} (gr/cm³)

1 2 3,343 2,467 0,438

2 2 3,229 2,495 0,367

3 20 37,326 31,013 0,315

Rata-rata 0,373

b) Menghitung Volume Cetakan

Dengan asumsi:

Volume cetakan = volume komposit total

Vcet = Vkomp

Maka, volume komposit:


43

𝑉𝑘𝑜𝑚𝑝 = 20 𝑐𝑚 × 30 𝑐𝑚 × 0,5 𝑐𝑚

= 300 cm³

c) Menghitung perbandingan serat buah pinang dengan fraksi 4% dan resin 96%.

Rumus: Massa Serat = Vc x 4% x 𝜌

= 300 x 4 x 0.373

= 4,47 gram.

Massa Epoxy = 96% x Vc

= 96 % x 300

= 288 cm³

Dengan perbandingan Resin Epoxy dan Hardener 1 : 1 maka massa Epoxy :

= 288/2

= 144 cm³ epoxy

= 144 cm³ Hardener

d) Menghitung perbandingan serat buah pinang dengan fraksi 6% dan resin 94%.


= 300 x 6 x 0.373

= 6,71 gram.


= 94 % x 300

= 282 cm³


= 282/2

= 141 cm³ epoxy


44

= 141 cm³ Hardener

e) Menghitung perbandingan serat buah pinang dengan fraksi 8% dan resin 92%.


= 300 x 8 x 0.373

= 8,96 gram.


= 92 % x 300

= 276 cm³


= 276/2

= 138 cm³ epoxy

= 138 cm³ Hardener

f) Menghitung perbandingan serat buah pinang dengan fraksi 10% & resin 90%.


= 300 x 10 x 0.373

= 11,19 gram.


= 90 % x 300

= 270 cm³


= 270/2

= 135 cm³ epoxy

= 135 cm³ Hardener


45

3.4 Proses Pembuatan Komposit

Proses dari pembuatan komposit terlebih dahulu mempersiapkan cetakan

dan juga mempersiapkan serat yang telah dikenakan perlakukan NaOH. Setelah

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 dalam

penelitian adalah ASTM D638-14. Pengujian dilakukan dengan uji tarik yang

dilakukan di Laboratorium Logam Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

Benda uji yang akan di uji berjumlah enam buah pada setiap variasi. Berikut ini

adalah langkah-langkah yang dilakukan:

a. Dilakukan perhitungan massa resin yang akan digunakan sebagai acuan

100%. Hal ini dilakukan dengan cara menghitung volume epoxy resin +

epoxy hardener sesuai degan volume cetakan (30 x 20 x 0.5 cm). hasil

perhitungan yang didapati dijabarkan pada sub bab 3.3 Perhitungan

komposisi komposit.

b. Merendam serat dengan NaOH sebanyak 5% selama 2 jam dan pengeringan

di bawah sinar matahari selama 3 jam. Seperti ditunjukkan pada Gambar

3.7.

Gambar 3.7. Perlakuan Alkali


46

c. Serat yang sudah dikenakan perlakuan NaOH kemudian ditimbang sesuai

dengan variasinya (4%, 6%, 8% dan 10%) dan dibentuk dengan ukuran 30

x 20 x 0.5 cm sesuai dengan ukuran cetakan. Seperti ditunjukkan pada

Gambar 3.8.

a b

Gambar 3.8. a.Penimbangan Serat Sesuai Dengan Variasi Fraksi Volume.

b.Pembentukan Serat Sesuai Cetakan

d. Langkah selanjutnya adalah cetakan dibersihkan kemudian diberi mirror

glaze sebagai release agent agar hasil cetakan mudah dilepas dari cetakan.

Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9. Pelapisan Cetakan Dengan Mirror Glaze

e. Mencampurkan resin epoxy dan epoxy hardener, kemudian seperlimanya

dituang ke dalam cetakan sebagai lapisan resin yang pertama. Seperti

ditunjukkan pada Gambar 3.10.


47

a b

Gambar 3.10. a.Pencampuran Epoxy dan Hardener. b. Penuangan 1/5 Resin ke

Dalam Cetakan

f. Setelah lapisan resin yang pertama dilakukan peletakan serat ke dalam

cetakan, kemudian resin yang masih ada dituang semuanya ke dalam

cetakan. Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11. Peletakan Serat ke Dalam Resin Epoxy

g. Kemudian serat ditekan-tekan menggunakan spatula atau sumpit agar udara

atau celah yang masih ada bisa tertupi dengan baik supaya tidak menjadi

void. Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12. Pengamatan Dalam Proses Pencetakan Untuk Menghindari

Void.

h. Selanjutnya dilakukan pengamatan pada keseluruhan cetakan serta

pelepasan void-void yang masih terjebak.


48

i. Dilakukan penutupan cetakan dengan menggunakan kaca yang ditekan agar

hasil permukaan bisa menjadi rata. Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13. Penutupan Cetakan Dengan Kaca.

j. Tunggu komposit mengalami proses pengeringan. Lama waktu pengeringan

yang dibutuhkan adalah ± 24 jam.

k. Setelah komposit kering, komposit dilepaskan dari cetakannya. Seperti

ditunjukkan pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14. Komposit Setelah Kering dan Dilepas Dari Cetakannya.

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

ditentukan.

m. Komposit siap untuk di uji.


49

3.5 Standar Uji dan Ukuran Benda Uji

Ukuran yang digunakan pada benda uji berdasarkan standar uji tarik

komposit yaitu ASTM D638-14. Dimensi ditunjukkan pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15. Sketsa Standar Uji Tarik

3.6 Cara Penelitian

Komposit yang sudah jadi selanjutya diuji menggunakan metode pengujian

tarik. Berikut ini adalah lagkah-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.


50

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 di atur menjadi nol.

h) Kecepatan pengujian diatur menjadi 10 mm/menit. Kemudian tekan tombol

down untuk memulai pengujian tarik.

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

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

benda uji dengan variasi yang lainnya.


51

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian

Dalam penelitian ini dilakukan pengujian tarik untuk mengetahui kekuatan

tarik dan regangan komposit berpenguat serat buah pinang dengan variasi volume

serat 4%, 6%, 8%, 10% dengan orientasi serat secara acak. Dalam setiap variasi

presentasi volume di buat sebanyak enam spesimen benda uji dan diberi perlakuan

alkali 5% selama 2 jam, jadi jumlah benda uji ada 30 spesimen dengan empat variasi

dan resin epoxy. Hasil pengujian dan perhitungan disajikan dalam bentuk tabel dan

grafik, sedangkan analisis dalam bentuk tulisan.

4.1.2 Hasil Pengujian Benda Uji Komposit

Pengujian yang dilakukan dengan menggunakan alat yaitu mesin uji tarik.

Data yang diperoleh dari hasil pengujian di jabarkan dengan perhitungan sesuai

dengan rumus yang ada.

a) Hasil Pengujian Tarik Matrik Epoxy

Pengujian yang dilakukan dengan menggunakan mesin uji tarik menghasilkan

print-out grafik hubungan beban-pertambahan panjang pada setiap spesimen

benda uji. Berikut adalah tabel dan grafik hasil pengujian matrik epoxy dengan

perbandingan epoxy dan hardener 1 : 1. Hasil pengujian disajikan dalam Tabel

4.1- 4.4 dan Gambar 4.1- 4.3.


52

Tabel 4.1. Dimensi Resin Epoxy

Res

in E

po

xy

Dimensi matrik epoxy

No Spesimen Lebar (mm) Tebal (mm) A (mm2)

1 RC-1 13,50 5,20 70,20

2 RC-2 13,50 5,20 70,20

3 RC-3 13,50 5,10 68,85

4 RC-4 13,40 4,60 61,64

5 RC-5 13,40 5,20 69,68

6 RC-6 13,50 5,20 70,20

Rata-rata 13,47 5,08 68,46

Tabel 4.2 Kekuatan Tarik Resin Epoxy

Res

in E

poxy

Spesimen A (mm2) Beban (kg) Gravitasi

(m/s)

Kekuatan tarik

(kgf/mm²)

RC-1 70,2 358,8 9,81 50,14

RC-2 70,2 372,5 9,81 52,05

RC-3 68,85 333,7 9,81 47,55

RC-4 61,64 318 9,81 50,61

RC-5 69,68 359,3 9,81 50,58

RC-6 70,2 379 9,81 52,96

Rata-rata 68,46 353,55 9,81 50,65

Tabel 4.3 Regangan Resin Epoxy

Res

in E

poxy

Spesimen Lo (mm) ΔL (mm) L (mm) Regangan (%)

RC-1 50 2,25 52,25 4,5

RC-2 50 3,8 53,8 7,6

RC-3 50 1,7 51,7 3,4

RC-4 50 2,8 52,8 5,6

RC-5 50 2,35 52,35 4,7

RC-6 50 2,9 52,9 5,8

Rata-rata 50,00 2,63 52,63 5,27


53

Tabel 4.4 Modulus Elastisitas Resin Epoxy

Res

in E

poxy

Spesimen

Kekuatan

tarik (Mpa)

Regangan

(%)

Modulus elastisitas

(MPa)

RC-1 50,14 4,5 11,142

RC-2 52,05 7,6 6,849

RC-3 47,55 3,4 13,984

RC-4 50,61 5,6 9,037

RC-5 50,58 4,7 10,763

RC-6 52,96 5,8 9,132

Rata-rata 50,65 5,27 10,15

Gambar 4.1 Grafik Kekuatan Tarik Resin Epoxy

Gambar 4.2 Grafik Regangan Resin Epoxy

05

1015202530354045505560

Kek

uat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Reg

angan

(%

)

Spesimen


54

Gambar 4.3 Grafik Modulus Elastisitas Resin Epoxy

b) Hasil Pengujian Tarik Komposit Berpenguat Serat Pinang.

Pengujian dilakukan terhadap beberapa variasi fraksi volume serat komposit

yang telah disiapkan dan menggunakan ASTM D638-14. Setiap variasi fraksi

volume terdapat enam spesimen benda uji. Hasil dari pengujian disajikan

dalam tabel 4.5 - 4.21.

Tabel 4.5 Dimensi Komposit Serat Pinang 4%

Kom

posi

t S

erat

Pin

ang 4

%

Dimensi komposit


1 FC-2-1 13,10 4,92 64,45

2 FC-2-2 13,18 4,90 64,58

3 FC-2-3 13,30 4,85 64,51

4 FC-2-4 13,20 5,00 66,00

5 FC-2-5 13,30 4,90 65,17

6 FC-2-6 13,30 4,90 65,17

Rata-rata 13,23 4,91 64,98

0123456789

101112131415

Mod

ulu

s E

last

isit

as

(MP

a)

Spesimen


55

Tabel 4.6 Kekuatan Tarik Komposit Serat Pinang 4%

Kom

posi

t se

rat

pin

ang 4

%

Spesimen A (mm2) Beban

(kg)

Gravitasi

(m/s)

Kekuatan

tarik

(kgf/mm²)

FC.2-1 64,452 250,5 9,81 38,128

FC.2-2 64,582 190,8 9,81 28,983

FC.2-3 64,505 213,3 9,81 32,439

FC.2-4 66 231,3 9,81 34,380

FC.2-5 65,17 189,2 9,81 28,480

FC.2-6 65,17 260,8 9,81 39,258

Rata-rata 64,98 222,65 9,81 33,61

Tabel 4.7 Regangan Komposit Serat |Pinang 4%

Kom

posi

t se

rat

pin

ang 4

% Spesimen Lo (mm) ΔL (mm) L (mm)

Regangan

(%)

FC.2-1 50 1,7 51,7 3,4

FC.2-2 50 1 51 2

FC.2-3 50 1,6 51,6 3,2

FC.2-4 50 2,65 52,65 3,3

FC.2-5 50 1,25 51,25 2,5

FC.2-6 50 1,4 51,4 2,8

Rata-rata 50,00 1,43 51,43 2,87

Tabel 4.8 Modulus Elastisitas Komposit Serat 4%

Kom

posi

t se

rat

pin

ang 4

% Spesimen

Kekuatan tarik

(Mpa) Regangan

(%)

Modulus

elastisitas

(MPa)

FC.2-1 38,128 3,4 11,214

FC.2-2 28,983 2 14,491

FC.2-3 32,439 3,2 10,137

FC.2-4 34,380 3,3 10,418

FC.2-5 28,480 2,5 11,392

FC.2-6 39,258 2,8 14,021

Rata-rata 33,61 2,87 11,95


56


Ko

mp

osi

t S

erat

Pin

ang

6%

Dimensi komposit


1 FC-4-1 13,10 4,85 63,54

2 FC-4-2 13,25 5,30 70,23

3 FC-4-3 13,15 4,80 63,12

4 FC-4-4 13,10 4,85 63,54

5 FC-4-5 13,20 4,80 63,36

6 FC-4-6 13,20 4,90 64,68

Rata-rata 13,17 4,92 64,74


Kom

posi

t se

rat

pin

ang 6

%


(m/s)

Kekuatan tarik

(kgf/mm²)

FC.4-1 63,535 260,5 9,81 40,22

FC.4-2 70,225 220,6 9,81 30,81

FC.4-3 63,12 249 9,81 38,69

FC.4-4 63,535 235,9 9,81 36,42

FC.4-5 63,36 224,1 9,81 34,69

FC.4-6 64,68 243,9 9,81 36,99

Rata-rata 64,74 239 9,81 36,31


Kom

posi

t se

rat

pin

ang 6


Regangan

(%)

FC.4-1 50 1,25 51,25 2,5

FC.4-2 50 1 51 2

FC.4-3 50 1,65 51,65 3,3

FC.4-4 50 1,45 51,45 2,9

FC.4-5 50 1,2 51,2 2,4

FC.4-6 50 1,2 51,2 2,4

Rata-rata 50,00 1,29 51,29 2,58


57


Kom

posi

t se

rat

pin

ang 6

% Spesimen

Kekuatan tarik

(Mpa)

Regangan

(%)

Modulus

elastisitas (MPa)

FC.4-1 40,22 2,5 16,08

FC.4-2 30,81 2 15,40

FC.4-3 38,69 3,3 11,72

FC.4-4 36,42 2,9 12,56

FC.4-5 34,69 2,4 14,45

FC.4-6 36,99 2,4 15,41

Rata-rata 36,31 2,58 14,28


Kom

posi

t S

erat

Pin

ang 8

% Dimensi komposit


1 FC-6-1 13,30 5,38 71,55

2 FC-6-2 13,15 5,66 74,43

3 FC-6-3 13,30 5,24 69,69

4 FC-6-4 13,28 5,05 67,06

5 FC-6-5 13,24 5,64 74,67

6 FC-6-6 13,28 5,44 72,24

Rata-rata 13,26 5,40 71,61


Kom

po

sit

sera

t pin

ang 8

% Spesimen A (mm2) Beban (kg)

Gravitasi

(m/s)

Kekuatan tarik

(kgf/mm²)

FC.6-1 71,55 227,8 9,81 31,23

FC.6-2 74,42 225,3 9,81 29,69

FC.6-3 69,69 231,1 9,81 32,53

FC.6-4 67,06 247,7 9,81 36,23

FC.6-5 74,67 223,4 9,81 29,34

FC.6-6 72,24 226 9,81 30,68

Rata-rata 71,61 230,22 9,81 31,62


58


Kom

posi

t se

rat

pin

ang 8


Regangan

(%)

FC.6-1 50 1 51 2

FC.6-2 50 1,2 51,2 2,4

FC.6-3 50 1,2 51,2 2,4

FC.6-4 50 1,3 51,3 2,6

FC.6-5 50 1,1 51,1 2,2

FC.6-6 50 1 51 2

Rata-rata 50,00 1,13 51,13 2,27


Kom

posi

t se

rat

pin

ang 8

%

Spesimen

Kekuatan tarik

(Mpa) Regangan

(%)

Modulus

elastisitas

(MPa)

FC.6-1 31,23 2 15,61

FC.6-2 29,69 2,4 12,37

FC.6-3 32,53 2,4 13,55

FC.6-4 36,23 2,6 13,96

FC.6-5 29,34 2,2 13,34

FC.6-6 30,68 2 15,34

Rata-rata 31,62 2,27 14,03


kom

posi

t se

rat

pin

ang 1

0%

Dimensi komposit


1 FC-8-1 13,29 5,25 69,77

2 FC-8-2 13,30 5,15 68,50

3 FC-8-3 13,24 5,10 67,52

4 FC-8-4 13,30 5,00 66,50

5 FC-8-5 13,30 5,10 67,83

6 FC-8-6 13,20 4,90 64,68

Rata-rata 13,27 5,08 67,47


59


Kom

posi

t se

rat

pin

ang 1

0%


(m/s)

Kekuatan tarik

(kgf/mm²)

FC.8-1 69,77 227,2 9,81 31,94

FC.8-2 68,49 270,4 9,81 38,72

FC.8-3 67,52 222,4 9,81 32,31

FC.8-4 66,50 214,6 9,81 31,65

FC.8-5 67,83 256,1 9,81 37,03

FC.8-6 64,68 214,6 9,81 32,54

Rata-rata 67,47 234,22 9,81 34,04

Tabel 4.19 Regangan Komposit Serat Pinang 10%

Kom

posi

t se

rat

pin

ang 1

0%

Spesimen Lo (mm) ΔL (mm) L (mm) Regangan

(%)

FC.8-1 50 1 51 2

FC.8-2 50 1,7 51,7 3,4

FC.8-3 50 1 51 2

FC.8-4 50 1 51 2

FC.8-5 50 1,1 51,1 2,2

FC.8-6 50 1,1 51,1 2,2

Rata-rata 50,00 1,15 51,15 2,30


Kom

posi

t se

rat

pin

ang 1

0%

Spesimen

Kekuatan tarik

(Mpa) Regangan

(%)

Modulus

elastisitas

(MPa)

FC.8-1 31,94 2 15,97

FC.8-2 38,72 3,4 11,39

FC.8-3 32,31 2 16,15

FC.8-4 31,65 2 15,82

FC.8-5 37,03 2,2 16,83

FC.8-6 32,54 2,2 14,79

Rata-rata 34,04 2,30 15,16


60

Tabel 4.21 Kekuatan Tarik, Regangan dan Modulus elastisitas Rata-rata

Kom

posi

t Fraksi volume

serat (%)

Kekuatan tarik

(Mpa) Regangan

(%)

Modulus

elastisitas

(MPa)

Resin Epoxy 50,65 5,27 10,15

FC. 4% 33,61 2,87 11,95

FC. 6% 36,31 2,58 14,28

FC.8% 31,62 2,27 14,03

FC.10% 34,04 2,30 15,16

Dari hasil pengujian komposit berpenguat serat buah pinang dengan variasi

fraksi volume 4%, 6%, 8%, dan 10%, di dapat grafik data yang ditunjukkan pada

Gambar 4.4- 4.18.

Gambar 4.4 Grafik Kekuatan Tarik Komposit Serat Pinang 4%.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Kek

uata

n T

ari

k (

MP

a)

Spesimen


61

Gambar 4.5 Grafik Regangan Komposit Serat Pinang 4%

Gambar 4.6 Grafik Modulus Elastisitas Komposit Serat Pinang 4%

0

1

2

3

4

Reg

an

gan

(%

)

Spesimen

0123456789

10111213141516

Mod

ulu

s E

last

isit

as

(MP

a)

Spesimen


62

Gambar 4.7 Grafik Kekuatan Tarik Komposit Serat Pinang 6%


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Kek

uata

n T

ari

k (

MP

a)

Spesimen

0

1

2

3

4

Reg

an

gan

(%

)

Spesimen


63



0123456789

1011121314151617

Mod

ulu

s E

last

isit

as

(MP

a)

Spesimen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Kek

uat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen


64



0

1

2

3

Reg

an

gan

(%

)

Spesimen

0123456789

1011121314151617

Mod

ulu

s E

last

isit

as

(MP

a)

Spesimen


65



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Kek

uata

n T

ari

k (

MP

a)

Spesimen

0

1

2

3

4

Reg

an

gan

(%

)

Spesimen


66


Gambar 4.16 Grafik Kekuatan Tarik Rata-rata

0123456789

101112131415161718

Mod

ulu

s E

last

isit

as

(MP

a)

Spesimen

50,65

33,6136,31

31,6234,04

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Resin Epoxy komposit serat

pinang 4%

komposit serat

pinang 6%

komposit serat

pinang 8%

komposit serat

pinang 10%

Kek

uata

n T

ari

k (

MP

a)

Spesimen


67

Gambar 4.17 Grafik Regangan Rata-rata

Gambar 4.18 Grafik Modulus Elastisitas Rata-rata

5,27

2,872,58

2,27 2,30

0

1

2

3

4

5

6


pinang 4%

komposit serat

pinang 6%

komposit serat

pinang 8%

komposit serat

pinang 10%

Reg

an

gan

(%

)

Spesimen

10,15

11,95

14,28 14,03

15,16

0123456789

10111213141516


pinang 4%

komposit serat

pinang 6%

komposit serat

pinang 8%

komposit serat

pinang 10%

Mod

ulu

s E

last

isit

as

(MP

a)

Spesimen


68

4.2 Pembahasan

Dari Gambar 4.16 kekuatan tarik rata-rata terbesar di dapat pada bahan resin

dengan hasil yang didapatkan yaitu 5,164 kg/mm2 atau 50,650 MPa. Sedangkan

pada komposit berpenguat serat buah pinang menunjukkan kekuatan tarik rata-rata

data terjadi penurunan kekuatan dengan bertambahnya fraksi volume serat pada

komposit.

Dari Gambar 4.17 regangan rata-rata terbesar pada bahan resin dan variasi

fraksi volume komposit berpenguat serat pinang dengan hasil yang didapatkan yaitu

5,27% pada bahan resin tanpa diberi bahan penguat serat yang menunjukkan bahwa

resin epoxy tanpa penguat serat ulet.. Pada regangan juga terjadi penurunan nilai

dari data rata-rata komposit berpenguat serat dengan nilai terendah pada fraksi

volume serat 8% tetapi terjadi peningkatan nilai pada fraksi volume serat 10%.

Dari Gambar 4.18 modulus elastisitas rata-rata terbesar pada variasi fraksi

volume komposit berpenguat serat pinang dengan hasil yang didapatkan yaitu 15,16

MPa pada komposit berpenguat serat pinang 10%. Pada modulus elastisitas bahan

penguatan serat pada bahan resin dengan menjadi komposit berpenguat serat pinang

mengalami peningkatan nilai dibandingkan dengan bahan resin saja, nilai yang

didapatkan cenderung meningkat yang menunjukan bahwa komposit semakin kaku.

Berdasarkan pada nilai modulus elastisitas membuktikan bahwa komposit

memiliki kemampuan yang cukup berpengaruh pada besarnya tegangan untuk dapat

menyebabkan deformasi atau perubahan dimensi dan bentuk dibandingkan dengan

bahan resin tanpa bahan penguat serat.


69

Kerusakan awal yang kebanyakan terjadi pada bahan resin adalah

disebabkan oleh rongga udara yang membuat volume resin menurun dan dapat

menurunkan kekuatan resin terhadap pembebanan tarik dan hasilnya.

Kerusakan yang kebanyakan terjadi pada komposit disebabkan oleh tidak

melekatnya serat dengan bahan pengikatnya atau resin yang biasa disebut

debonding. Debonding yang terjadi pada komposit ini dapat terjadi karena beberapa

hal seperti serat yang saling menumpuk, kandungan lapisan serat yang tidak dapat

menyatu pada resin dan kondisi serat yang kurang bersih saat melakukan

pembuatan komposit. Dengan terjadinya debonding maka dapat berdampak

pengurangan kekuatan pada komposit dan kurangnya fungsi sebagai bahan penguat

pada bahan pengikat.


70

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari semua hasil pengujian, perhitungan, pengamatan dan analisis data,

maka dapat ditarik beberapa kesimpulan yang berupa sifat mekanis bahan

pembentuk komposit. Beberapa kesimpulan yang dapat diambil antara lain:

1. Nilai tegangan komposit rata-rata terbesar terdapat pada variasi fraksi

volume serat 6% dengan nilai 3,701 kg/mm² atau 36,31 MPa dan nilai

kekuatan tarik rata-rata terkecil pada presentasi volume 8% dengan nilai

3,223 kg/mm2 atau 31,62 MPa. Nilai regangan rata-rata terbesar terdapat

pada presentasi volume serat 4% dengan nilai 2,87% dan yang terendah

pada presentasi volume 8% dengan nilai 2,27%. Sedangkan nilai modulus

rata-rata terbesar terdapat pada komposit berpenguat serat pinang 10%

dengan nilai 15,16 MPa.

2. Resin epoxy mempunyai nilai kekuatan tarik sebesar 5,164 kg/mm² atau

50,650 MPa, nilai regangan sebesar 5,27% dan modulus elastisitas resin

epoxy menunjukan nilai yang terkecil dari komposit serat pinang dengan

nilai 10,15 MPa.

3. Pada penelitian ini nilai kekuatan tarik rata-rata dan nilai regangan rata-

rata terbesar terdapat pada bahan resin epoxy, sedangkan komposit

berpenguat serat pinang yang disusun secara acak menunjukkan hasil nilai-

nilai tersebut cenderung menurun. Sedangkan pada modulus elastisitas


71

komposit menjukkan peningkatan nilai pada setiap banyaknya fraksi

volume serat yang menunjukan bahwa komposit ini kaku.

3.2 Saran

1. Pada saat pembuatan komposit, metode hand lay-up memiliki beberapa

kekurangan sehingga mungkin dapat mencoba metode open molding dan

yang lainnya.

2. Pada saat pembuatan komposit dengan metode hand lay-up proses

penggabungan antara serat dan matrik harus benar-benar teliti dan

dilakukan penekanan agar dapat mengurangi rongga udara (void).

3. Untuk memperoleh permukaan komposit yang dihasilkan rata disarankan

untuk menggunakan cetakan dari kaca dan dilapisi dengan release agent

agar komposit tidak melengket pada cetakan dan dapat dengan mudah

dilepaskan dari cetakan.

4. Pada komposit ini juga dapat dilanjutkan untuk mencari nilai ketahanan

beban kejut bahan dengan uji impak sesuai dengan kebutuhan

pengaplikasiannya.

5. Proses pembentukan spesimen benda uji dibentuk dengan seragam sesuai

dengan standar yang digunakan dan hati-hati agar tidak terjadi kecacatan

pada spesimen

6. Untuk pengujian tarik hindarilah penggunaan sudut yang menyebabkan

takikan pada spesimen agar spesimen dapat menerima pembebanan yang

lebih seragam dan merata.


72

7. Sebaiknya pada proses pemotongan benda uji sesuai standar ASTM

menggunakan mesin CNC agar ukuran yang di dapat lebih presisi.


73

DAFTAR PUSTAKA

Akay, M. (2015). An Introduction to Polymer-Matrix Composites First Edition.

bookboon.com.

Adiyono, Aloysius Lilik (1996). Pengaruh Suhu Curing Terhadap Komposit

Polimer. FST. Universitas Sanata Dharma.

ASTM, A. b. (2014). America Society for Testing Material. Philadelphia, PA.

Bifel dkk. 2005. Pengaruh Perlakuan Alkali Serat Sabut Kelapa terhadap

Kekuatan Tarik Komposit Polyester. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains

dan Teknik, Universitas Nusa Cendana Jl. Adisucipto, Penfui-Kupang NTT,

Indonesia.

Chawla, K. K. (2011). Composite Materials Science and Engineering Third

Edition. Birmingham: Springer.

Depkes RI. 1998. Hematologi. Pusdiknes Depkes RI: Jakarta. Frances.

Floyd, Thomas L., 1993. Principles of Electric Circuits. Englewood Clieffs, New

Jersey: Prentice-Hall, Inc

H. Krenchel. 1964. Fibre Reinforcement. Akademisk Forlag, Copenhagen.

Denmark

Harris, B. (1999). Engineering Composite Materials. London: The Institute of

Materials.


74

Hyer, M. W. (1998). Stress Analysis Of Fiber-Reinforced Composite Materials.

Illinois: WBC/McGraw-Hill.

J. S. Binoj, R. Edwin Raj, V. S. Sreenivasan, G. Rexin Thusnavis. (2016).

Morphological, Physical, Mechanical, Chemical and Thermal

Characterization. Science Direct .

Jones, R. M. (1999). Mechanics Of Composite Materials second Edition.

Blacksburg: Taylor & Francis.

Kartini. R. (2002) Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Polimer Berpenguat

Serat Alam, Jurnal Sains Materi Indonesia.

Kismono Hadi, Bambang, Mekanika Struktur Komposit, November 2000

Kaw, A. K. (2006). Mechanics of Composite Material Second Edition. Boca: CRC

Press.

L. Hertanto Nugroho. Biologi Dasar. (Universitas Gajah Mada: Jakarta, 2004)

Mallick, P. (2007). Fiber-Reinforced Composites Materials, Manufacturing and

Design. Michigan: CRC Press.

Mandang, Y.I. dan I.K.N. Pandit. 1997. Seri Manual. Pedoman Identifikasi Kayu

Di Lapangan. Yayasan Prosea Bogor dan Pusat Diklat dan Pegawai & SDM

Kehutanan Bogor

Maskromo, I dan Miftahorrochman, (2007). Keragaman Genetik Plasma Nutfah

Pinang Di Propinsi Gorontalo. Jurnal.


75

Mastur, Azizul. 2016. Pengaruh Fraksi Volume Serat Buah Pinang pada Komposit

terhadap Kekuatan Mekanik. Program Studi Teknik Mesin, Sekolah Tinggi

Teknik Wiworotomo Purwokerto.

Muhamad Muhajir, dkk. 2006. Analisis Kekuatan Tarik Bahan Komposit Matriks

Resin Berpenguat Serat Alam Dengan Berbagai Varian Tata Letak. Jurusan

Pendidikan Teknik Mesin-FT, Universitas Negeri Malang.

Schwartz, M.M. 1984. Composite Materials Handbook. Mc.Graw-Hill Inc New

York.

Van Vlack, Lawrence H, (1985). Ilmu dan Teknologi Bahan. Edisi ke 5

(Djapri,Sriati,Trans), Erlangga, Jakarta

William D. Callister, J., & Rethwisch, D. G. (2014). Materials Science and

Engineering an Introduction. Rosewood Drive: Wiley.

http://www.wikipedia.co.id/pinang, diakses 24 mei 2017


http://www.wikipedia.co.id/pinang

76

LAMPIRAN


77

a) Gambar Benda Uji:

Gambar spesimen resin epoxy

Gambar spesimen komposit serat 4%



78

Gambar spesimen komposit 8%



79

b) Gambar Diagram Milimeter Blok:

Resin epoxy:


80

Komposit berpenguat serat 4%:


81



82



83



sifat komposit berpenguat serat buah … · mpa dan nilai kekuatan tarik rata-rata terkecil pada...

Documents