i

TUGAS AKHIR

ANALISA LEMBARAN KOMPOSIT BERPENGUAT SERBUK IJUK MESH 60 MENGGUNAKAN MATRIK KARET ALAM DENGAN VARIASI KOMPOSISI SERBUK IJUK (0, 10, 20)

PHR TERHADAP RADIASI SINAR GAMMA

Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

ANIM NUR FAID

NIM : D 200.10.0051

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

ii

iii

iv

v

vi

MOTTO

“ Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila

engkau telah selesai (dari sesuatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk

urusan yang lain), dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap ”

(QS. Al-Insyirah: 6-8)

“ Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah

dilaksanakan/diperbuatnya ”

(Ali Bin Abi Thalib)

“ Sebaik-baik obat menghadapi kekhawatiranmu tentang masa depanmu

adalah engkau memperbaiki kondisimu yang sekarang ”

(Khalid al-Mosleh)

vii

ANALISA LEMBARAN KOMPOSIT BERPENGUAT SERBUK IJUK MESH 60 MENGGUNAKAN MATRIK KARET ALAM DENGAN VARIASI

KOMPOSISI SERBUK IJUK (0, 10, 20) PHR TERHADAP RADIASI SINAR GAMMA

Anim Nur Faid, Masyrukan, Joko Sedyono Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Surakarta Email : animnurf@gmail.com

ABSTRAKSI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh komposit berpenguat serbuk ijuk mesh 60 menggunakan matrik karet alam terhadap radiasi sinar gamma. Komposisi serbuk ijuk yang digunakan dalam penelitian ini adalah variasi (0, 10, 20) phr. Pembuatan komposit diawali dengan persiapan bahan serat ijuk, lateks I radiasi 60% dan bahan kimia seperti darvan, Zno, ZDEC, ionol, sulfur untuk bahan penunjang dalam pembuatan komposit.

Proses awal pembuatan serat menjadi serbuk dilakukan dengan pencucian serat ijuk menggunakan air bersih. Kemudian dilakukan penjemuran dibawah sinar matahari sampai kering dan dilanjutkan proses penggilingan, penumbukan dan pemotongan menggunakan blender agar cepat terurai menjadi serbuk. Pada pembuatan komposit, bahan kimia yang digunakan sebagai bahan penunjang dilakukan proses dispersi terlebih dahulu. Proses dispersi bahan kimia seperti ZnO, ZDEC dan ionol dilakukan selama 24 jam, sedangkan sulfur selama 48 jam. Pencampuran bahan komposit dilakukan pada sebuah gelas dan diaduk selama 15 menit kemudian di tuang kedalam cetakan dengan dimensi yang sudah ditentukan. Selanjutnya, dilakukan proses vulkanisasi dengan menggunakan oven dengan suhu 900C selama 1 jam.

Hasil pengujian menunjukkan, Semakin tinggi komposisi serbuk ijuk yang digunakan pada material komposit, semakin tinggi pula nilai daya serap radiasi yang dihasilkan. Nilai daya serap komposit terhadap radiasi sinar gamma tanpa partikel ijuk (0 phr) diperoleh nilai daya serap sebesar 26,58%, komposit dengan fraksi berat serbuk ijuk 10 phr diperoleh nilai daya serap sebesar 31,44% dan komposit dengan fraksi berat serbuk ijuk 20 phr diperoleh nilai daya serap sebesar 32,46%. Hal ini menunjukkan bahwa besar komposisi serbuk ijuk mempengaruhi daya serap terhadap radiasi sinar gamma.

Kata kunci: Komposit, Serbuk Ijuk aren, Lateks, Proteksi radiasi, Radiasi Sinar Gamma

ANALYSIS SHEETS COMPOSITE POWDER 60 MESH FIBERS USING A MATRIX OF NATURAL RUBBER WITH POWDER COMPOSITION VARIATION FIBERS (0, 10, 20) PHR AGAINST GAMMA RADIATION

Anim Nur Faid, Masyrukan, Joko Sedyono

Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Surakarta

Email: animnurf@gmail.com

ABSTRACTION

This study aims to determine how much influence Composite powder 60 mesh fibers using a matrix of natural rubber against gamma radiation. Powder composition fibers used in this study was the variation (0, 10, 20) phr. Manufacture of composite fiber material begins with the preparation of fibers, latex I 60% radiation and chemicals such as darvan, ZnO, ZDEC, ionol, sulfur for support in the manufacture of composite materials.

The initial process of manufacturing fiber into powder made with palm fiber laundering using clean water. Then do the drying in the sun until dry and continue the process of milling, comminution and cutting using a blender to quickly break down into powder. In the manufacture of composite, a chemical used as supporting material dispersion process is carried out beforehand. The dispersion process chemicals such as ZnO, ZDEC and ionol carried out for 24 hours, while sulfur for 48 hours. Mixing of composite materials made on a glass and stirred for 15 minutes and then is poured into a mold with the dimensions specified. Furthermore, the vulcanization process by using an oven with a temperature of 900C for 1 hour.

The higher the powder composition of the fibers used in composite materials, the higher the value the absorption of radiation produced. Values composite absorption of the gamma radiation without particle fibers (0 phr) absorption values obtained by 26.58%, with the weight fraction powder composite fibers 10 phr obtained absorption values of 31.44% and composite powders with a weight fraction of fibers 20 phr absorption values obtained by 32.46%. This indicates that a large roofed powder composition affects absorption of gamma radiation.

Keywords: Composites, Powder Ijuk palm, Latex, Radiation protection, Radiation Gamma Rays

viii

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu.

Syukur alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas Akhir berjudul “ANALISA LEMBARAN KOMPOSIT

BERPENGUAT SERBUK IJUK MESH 60 MENGGUNAKAN MATRIK

KARET ALAM DENGAN VARIASI KOMPOSISI SERBUK IJUK (0, 10,

20) PHR TERHADAP RADIASI SINAR GAMMA” dapat terselesaikan

atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini,

penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati menyampaikan rasa

terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

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

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo Besar R., ST., MSc., Ph.D. Selaku Ketua

Jurusan Teknik Mesin.

3. Bapak Masyrukan, ST, MT. Selaku dosen pembimbing utama

yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam

penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar

dan ramah.

ix

4. Bapak Joko Sedyono, Ph.D. Selaku dosen pendamping kedua

yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam

penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar

dan ramah.

5. Dosen Jurusan teknik mesin Universitas Muhammadiyah

surakarta yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada

penulis selama mengikuti kegiatan kuliah.

6. Bapak dan Ibu tercinta yang setiap waktu selalu mendoakan,

memberikan semangat dan dorongan, serta terimakasih atas

semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini

sehingga semangat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semua doa

dan kasih sayang yang tulus darimu akan selalu mengiringi

langkahku.

7. Semua pihak Balai Besar Kulit, Karet dan Plastik Jogjakarta yang

tidak bisa saya sebutkan satu persatu yang telah membantu saya

dan memberikan ijin penelitian untuk menggunakan alat

laboratrium.

8. Sahabat terbaik Rudi Rukayadi, Faisal R, semua sedulur ijuk,

team, keluarga kost pandawa 2 dan teman-teman seperjuangan

lainnya terima kasih atas bantuannya dan atas segala suka dan

duka selama penyelesaian Tugas Akhir ini, semoga persaudaraan

tetap terjaga sampai kapanpun.

x

xi

DAFTAR ISI

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 .Perumusan masalah ....................................................... 3

1.3 .Pembatasan Masalah ..................................................... 3

1.4 .Tujuan Penelitian ............................................................ 4

1.5 .Manfaat Penelitian .......................................................... 5

1.6 . Sistematika Penulisan .................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 . Kajian Pustaka .............................................................. 7

xii

2.2 Landasan Teori ............................................................. 9

2.2.1 Pengertian Komposit ............................................. 9

2.2.2 Klasifikasi Komposit .............................................. 10

2.2.3 Sifat Dari Komposit ............................................... 16

2.2.4 Bagian Utama Komposit ....................................... 17

2.2.5 Serat ..................................................................... 17

2.2.6 Serat Ijuk Aren ...................................................... 19

2.2.7 Matrik .................................................................... 22

2.2.8 Bahan Kimia Pembuatan Komposit ...................... 23

2.2.9 Jenis Radiasi dan Interaksinya dengan Materi ...... 27

2.2.10 Pengujian Radiasi Sinar Gamma ......................... 39

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 43

3.2 Prosedur Penelitian ......................................................... 44

3.2.1 Studi Pustaka ......................................................... 44

3.2.2 Studi Lapangan ...................................................... 44

3.2.3 Persiapan Bahan ................................................... 44

3.2.4 Pencucian dan Pengeringan Serat Ijuk .................. 44

3.2.5 Penggilingan dan Penumbukan Serat Ijuk ............. 45

3.2.6 Pemblenderan dan Penyaringan Serbuk IJuk ........ 46

3.2.7 Dispersi Bahan kimia ............................................. 47

3.2.8 Pembuatan Komposit ............................................. 48

3.2.9 Pengujian Radiasi sinar Gamma ............................ 49

xiii

3.3 Alat dan Bahan ................................................................ 51

3.3.1 Bahan..................................................................... 51

3.3.2 Alat ......................................................................... 55

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Fraksi Berat Komposit ................................. 61

4.2 Perhitungan Daya Serap Komposit ................................. 62

4.3 Pembahasan Pegujian Radiasi Sinar Gamma ................ 66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ..................................................................... 69

5.2 Saran ............................................................................... 69

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Fibrous Composites ..................................................... 11

Gambar 2.2 Jenis Penataan Serat ................................................... 12

Gambar 2.3 Laminate Composites .................................................. 14

Gambar 2.4 Particuate Composites ................................................. 15

Gambar 2.5 Proses Peluluhan Alpha ............................................... 28

Gambar 2.6 Proses Peluluhan Beta ................................................. 29

Gambar 2.7 Proses Ionisas.............................................................. 31

Gambar 2.8 Peristiwa Eksitasi ......................................................... 31

Gambar 2.9 Peristiwa Brehmsstrahlung .......................................... 32

Gambar 2.10 Peristiwa Tumbukan Elastik ......................................... 33

Gambar 2.11 Peristiwa Tumbukan Tidak Elastik ............................... 34

Gambar 2.12 Proses Peluruhan Gamma ........................................... 36

Gambar 2.13 Produksi Sinar-X Karakteristik ..................................... 36

Gambar 2.14 Peristiwa Efek Foto Listrik ............................................ 37

Gambar 2.15 Peristiwa Peristiwa Efek Compton ............................... 38

Gambar 2.16 Peristiwa Produksi Pasangan ...................................... 38

Gambar 2.17 Tata Letak Pengujian ................................................... 41

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................... 43

Gambar 3.2 Serat Ijuk ........................................................................ 45

Gambar 3.3 Pengeringan Serat Ijuk ................................................... 45

Gambar 3.4 Penggilingan Serat Ijuk .................................................. 46

xv

Gambar 3.5 Penumbukan Serat Ijuk .................................................. 46

Gambar 3.6 Pemblenderan Ijuk ......................................................... 47

Gambar 3.7 Mesh .............................................................................. 47

Gambar 3.8 Penyaringan Serbuk ....................................................... 47

Gambar 3.9 Serbuk Ijuk ..................................................................... 47

Gambar 3.10 Spesimen Pengujian .................................................... 49

Gambar 3.11 Detektor Geiger Muller ................................................. 50

Gambar 3.12 Sumber Radiasi............................................................ 50

Gambar 3.13 Rangkaian Alat Ui Sinar Gamma ................................. 50

Gambar 3.14 Lateks I Radiasi 60% ................................................... 51

Gambar 3.15 Serbuk Ijuk Aren........................................................... 51

Gambar 3.16 Air ................................................................................. 52

Gambar 3.17 Darvan ......................................................................... 52

Gambar 3.18 Ionol ............................................................................. 53

Gambar 3.19 Sulfur ............................................................................ 53

Gambar 3.20 ZDEC ........................................................................... 54

Gambar 3.21 ZnO .............................................................................. 54

Gambar 3.22 Alat Roll ........................................................................ 55

Gambar 3.23 Palu .............................................................................. 55

Gambar 3.24 Blender ......................................................................... 56

Gambar 3.25 Mesh 60 ....................................................................... 56

Gambar 3.26 Tabung Dispersi ........................................................... 57

Gambar 3.27 Butiran Keramik............................................................ 57

xvi

Gambar 3.28 Mesin agiator ............................................................... 58

Gambar 3.29 Timbangan digital ......................................................... 58

Gambar 3.30 Sendok ......................................................................... 59

Gambar 3.31 Gelas ............................................................................ 59

Gambar 3.32 Cetakan ........................................................................ 59

Gambar 3.33 Oven ............................................................................ 60

Gambar 3.34 Jangka Sorong ............................................................. 60

Gambar 4.1. Grafik Antara Daya Serap Dengan Variasi Komposit .... 68

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Daya serap pelat timbal (Pb) dengan berbagai ketebalan,

pada tegangan operasi pesawatsinar-X 100 KeV, 5 mA ... 8

Tabel 2.2 Daya serap komposit dengan ketebalan 0,18 cm, pada

tegangan operasi pesawat sinar-X 100 KeV, 5 mA .......... 8

Tabel 2.3 Koefisien Serapan Papan Komposit Serat Ijuk terhadap

Sinar- β dan Sinar- ......................................................... 9

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Phr ke Gram ......................................... 62

Table 4.2 Geometri Pengujian Radiasi Sinar Gamma ....................... 62

Table 4.3 Hasil Pengujian Intensitas Radiasi Sinar Gamma Dengan

Variasi Fraksi Berat Serbuk Ijuk 0 phr, 10 phr, 20 phr....... 63

Table 4.4 Hasil Pengolahan Data Chi Square Test Variasi Tanpa

Serbuk Ijuk 0 phr Seteleh Melewati Perisai Radiasi (I)...... 64

Table 4.5 Hasil Pengolahan Data Chi Square Test Variasi Serbuk

Ijuk 10 phrSetelah Melewati Perisai Radiasi (I) ................. 64

Table 4.6 Hasil Pengolahan Data Chi Square Test Variasi Serbuk

Ijuk 20 phr Setelah Melewati Perisai Radiasi (I) ................ 65

Table 4.7 Hasil Pengolahan Data Chi Square Test Tanpa Perisai

Radiasi (I0) ........................................................................ 65

Table 4.8 Daya Serap Pada Masing-masing Sempel ........................ 67

Table 4.9 Daya Serap Rata-rata Pada Setiap Fraksi Berat

Komposit ........................................................................... 68

xviii

DAFTAR SIMBOL

= Gamma

x2 = Nilai chi square

Xi = Data hasil pencacah

= Nilai rata-rata hasil pencacah

Io = Intensitas sebelum melewati perisai

I = Intensitas sesudah melewati perisai

DS = Daya Serap