BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi banyak memunculkan penemuan-

penemuan baru di berbagai bidang. Salah satunya adalah di bidang teknik, yang telah

menunjukkan perkembangan yang sangat pesat.Banyak terobosan-terobosan baru dilakukan

guna mencapai suatu hasil yang dapat bermanfaat bagi umat manusia. Terobosan yang sering

dilakukan adalah terobosan dalam teknologi tentang material.

Komposit merupakan salah satu jenis material atau bahan di dalam dunia teknik yang

dibuat dengan penggabungan dua atau lebih macam bahan yang mempunyai sifat berbeda

menjadi satu material baru dengan sifat yang berbeda pula.Penggunaan dan pemanfaatan

material komposit ini semakin berkembang, seiring dengan meningkatnya penggunaan bahan

tersebut yang semakin meluas mulai dari yang sederhana seperti alat-alat rumah tangga

sampai sektor industri baik industri skala kecil maupun industri skala besar. Komposit dari

bahan serat (fibrous composite) terus diteliti dan dikembangkan guna menjadi bahan alternatif

pengganti bahan logam, hal ini disebabkan sifat dari komposit serat yang kuat, dan

mempunyai berat yang lebih ringan dibandingkan dengan logam. Susunan komposit serat

terdiri dari serat dan matriks sebagai bahan pengikatnya.

Komposit sandwich merupakan salah satu jenis komposit struktur yang sangat

potensial untuk dikembangkan.Komposit sandwich terdiri dari dua flat komposit dan core.

Selama ini core yang biasanya dipakai adalah polyurethane (PU), divynil cell PVC , dan

honeycomb. Komposit sandwich dapat diaplikasikan sebagai struktural maupun non-

struktural bagian internal dan eksternal pada kereta, bus, truk, dan jenis kendaraan yang

lainnya. (Bismarck, et all. 2008)

Penelitian tentang komposit diperkuat serat alam sudah banyak dilakukan oleh para

peneliti, seperti yang dilakukan oleh Yanuar dan Diharjo, 2002. Komposit dibuat dalam

bentuk chopped strand mat dan dilakukan pengujian bending komposit serat gelas 3 layer

dengan density 300 gram/m2 dan 450 gram/m2 diperoleh kekuatan bending 208,58 MPa dan

157,06 MPa Komposit

dengan density material yang lebih kecil menghasilkan tebal komposit yang tipis pula,

sehingga sifat lenturnya semakin tinggi. Komposit tersebut memiliki kekuatan bending yang

lebih tinggi, namun kemampuan menahan bebannya tetap lebih rendah.

Ketersediaan kayu sengon laut (albizzia falcate) yang berlimpah, merupakan SDA

yang dapat direkayasa menjadi produk teknologi andalan nasional sebagai core komposit

sandwich. Rekayasa core dapat dilakukan dari kayu utuh ataupun limbah potongan kayu.

Konsep rekayasa core ini merupakan tahapan alih teknologi yang diilhami oleh masuknya

core impor kayu balsa dari Australia. Sifat fisik kayu sengon laut hampir sama dengan kayu

balsa.

Serat gelas adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis

tengah sekitar 0,005 mm – 0,01 mm. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun

menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin sehingga menjadi bahan yang kuat dan

tahan korosi untuk digunakan sebagai badan mobil dan bangunan kapal. Dia juga digunakan

sebagai agen penguat untuk banyak produk plastik; material komposit yang dihasilkan

dikenal sebagai plastik diperkuat-gelas (glass-reinforced plastic, GRP) atau epoxy diperkuat

glass-fiber (GRE), disebut “fiberglass” dalam penggunaan umumnya.

Pemanfaatan serat alam sebagai salah satu bahan penyusun komposit yaitu untuk

menggantikan serat-serat sintetis. Pisang merupakan salah satu tanaman yang memiliki

kandungan serat yang cukup tinggi pada batangnya, sehingga serat dari batang pisang sangat

berpotensi sebagai bahan dalam pengembangan komposit. Pada penelitian ini, serat batang

pisang akan digunakan sebagai penguat pada komposit sandwich serat gelas matriks

polyester.

1.2 Rumusan masalah

Berdasarkan uraian-uraian yang telah dikemukakan pada latar belakang di atas maka

dapat dirumuskan suatu permasalahan yang menjadi objek dalam penelitian ini adalah

bagaimana pengaruh Komposit sandwich serat batang pisang dan serat gelas – polyester

dengan core kayu sengon laut sebagai alternative papan partikel.

1.3 Tujuan penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan

fraksi volume serat batang pisang terhadap kekuatan bending komposit sandwich serat batang

pisang dan serat gelas - polyester dengan core kayu sengon laut sebagai bahan alternative

papan partikel.

1.4 Manfaat penelitian

- Mengembangkan material komposit sebagai bahan alternatif pengganti papan partikel.

- Mengurangi pencemaran lingkungan.

- Publikasi ilmiah berupa jurnal nasional terkait dengan sifat kekuatan bending dari

komposit sandwich polyester diperkuat serat batang pisang dan serat gelas.

1.5 Tempat penelitian

1.6 Hipotesa Karakteristik material sangat di pengaruhi oleh partikel-partikel penyusunnya, pada

komposit sandwich yang akan di teliti ini akan menambahkan serat batang pisang dan serat gelas dengan alternative kayu sengon laut dan papan partikel yang akan berpengaruh terhadap kekuatan bending nya.

BAB IILANDASAN TEORI

1.1 Tinjauan pustaka

Bahan-bahan serat alam merupakan kandidat sebagai bahan penguat untuk dapat

menghasilkan bahan komposit yang ringan, kuat, ramah lingkungan serta ekonomis. Alam

telah banyak menyediakan kebutuhan manusia mulai dari makanan sampai bahan

bangunan.Salah satunya adalah bahan-bahan serat alam.

Hasil penelitian Sulistijono (2008) tentang analisa pengaruh fraksi volume serat

kelapa pada komposit matrik polyester terhadap kekuatan tarik, impact dan bending

menunjukkan bahwa serat kelapa yang dikombinasikan dengan polyester sebagai matrik akan

dapat menghasilkan komposit alternatif yang salah satunya berguna sebagai duduk bantal

mobil, papan/meja. Dengan memvariasikan fraksi volume serat kelapa, diharapkan akan

didapatkan kekuatan tarik, impact dan bending komposit yang maksimal untuk mendukung

pemanfaatan komposit alternative.

Komposit merupakan sejumlah sistem multifasa sifat gabungan, yaitu gabungan

antara bahan matrik atau pengikat dengan penguat unsur utama (Nasmi, 2007). Bahan

komposit adalah serat karena serat menentukan karakteristik bahan komposit seperti

kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik yang lain. Matrik bertugas melindungi dan

mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik, dan meneruskan gaya dari suatu serat ke serat

yang lain. Matrik dapat berupa keramik dan logam di samping berupa polimer.

Gabungan antara serat dan matrik disebut bahan komposit. Bahan komposit

menggabungkan keunggulan kekuatan dan kekakuan serat dengan massa jenis yang rendah.

Hasilnya suatu bahan yang ringan tetapi kuat dan kaku. Dengan kata lain, bahan ini

mempunyai harga spesifik modulus dan modulus strength yang lebih besar dibandingkan

dengan bahan lain. Berdasarkan penelitian Haryanto, dkk (2004), komposit sandwich serat

gelas acak 300 gr/m2 pada Vf = 30% bermatrik polyester dengan core kayu sengon laut

setebal 10 mm memiliki kekuatan bending dan impak adalah 125,44 MPa dan 0,045 MPa.

Komposit sandwich merupakan jenis komposit yang sangat cocok untuk menahan

beban lentur, impak, meredam getaran dan suara. Komposit sandwich dibuat untuk

mendapatkan struktur yang ringan tetapi mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi

(Harbian, 2007). Biasanya pemilihan bahan untuk komposit sandwich Syaratnya adalah

Komposit sandwich dibuat untuk mendapatkan struktur yang ringan tetapi mempunyai

kekakuan dan kekuatan yang tinggi (Harbian, 2007). Biasanya pemilihan bahan untuk

komposit sandwich Syaratnya adalah

ringan, tahan panas dan korosi, serta harga juga dipertimbangkan. Pemanfaatan komposit

secara komersial sekarang ini berupa papan buatan seperti papan partikel (particle board).

Papan partikel adalah papan buatan yang terbuat dari serpihan kayu dengan bantuan

perekat sintetis kemudian mengalami kempa panas sehingga memiliki sifat seperti kayu,

tahan api dan merupakan bahan isolasi serta bahan akustik yang baik (Dumanauw, 1993).

Menurut Badan Standar Nasional (1996) papan partikel adalah produk kayu yang dihasilkan

dari pengempaan panas antara campuran partikel kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya

dengan perekat organik serta bahan perekat lainnya yang dibuat dengan cara pengempaan

mendatar dengan dua lempeng datar. Menurut Haygreen dan Bowyer (1996), beberapa

partikel yang digunakan untuk bahan baku pembuatan papan partikel adalah : pasahan

(shaving), serpih (flake), Biskit (wafer), Serbuk gergaji (saw dust), Untaian (strand), dan lain

–lain. Contoh papan partikel yang sudah ada dipasaran seperti ditunjukkan dalam gambar ۱.

Gambar I. Papan partikel

Persiapan alat dan bahan

- Serat gelas- Perlakuan serat batang pisang

Pembuatan Cetakan

Pembuatan core kayu sengon lautPemotongan kayu sengon laut :

280x100x30 (mm) Penjemuran kayu sengon laut ±15

Pembuatan skin komposit SandwichHybrid serat gelas/serat batang pisang

Fraksi volume serat pisang = 10%, 20% dan 30%

Fraksi volume serat gelas = 10%

Pembuatan komposit Sandwich- Perekatan skin dan core dengan perekat polyester

Curing komposit: pada suhu kamar selama 24 jam

Pembuatan spesimen uji

Pengujian komposit sandwichTPB

(Three Point Bending)

Pengambilan Data dan Pembahasan

Kesimpulan

selesai

mulai

BAB IIIMETODE PENELITIAN

3.1 bagan alir penelitian

3.2 Alat dan bahan

3.3 Prosedur penelitian

Proses Pengambilan Serat Batang Pisang :

a. Batang pisang yang sudah tua dijemur sampai layu untuk

memudahkan pengambilan serat dari batangnya.

b. Serat diambil dari batang pisang dengan cara diserut menggunakan bambu.

c. Serat yang telah diambil kemudian dicuci dengan air bersih.

d. Penjemuran dan pengeringan serat di bawah terik matahari sampai kering

Perlakuan Serat

a. Serat batang pisang direndam dalam larutan NaOH 4% selama 2 jam.

b. Serat kemudian dibersihkan dengan air bersih untuk menghilangkan NaOH

yang masih menempel.

c. Penjemuran dan pengeringan di bawah terik matahari sampai kering.

d. Pemotongan serat menjadi masing-masing 2 cm.

Pembuatan Skin Komposit Sandwich

a. Pembuatan skin menggunakan metode hand lay up.

b. Pertama cetakan diolesi porselin untuk mempermudah pengangkatan spesimen.

c. Serat gelas dan serat batang pisang ditimbang dengan variasi fraksi volume:

serat gelas konstan 10%, serat batang pisang 10%, 20% dan 30%.

d. Resin dan katalis (1%) dicampur untuk mempercepat waktu curing. Kemudian

dituang ke dalam cetakan dan diratakan.

e. Campuran serat gelas dan serat batang pisang dimasukkan ke dalam cetakan

yang berisi campuran resin dan katalis secara acak dan diratakan kembali.

f. Campuran serat dan resin didiamkan selama 24 jam sampai kering. Selanjutnya

cetakan dibongkar dan komposit dibentuk menjadi spesimen uji sesuai dengan

standar ASTM.

Pembuatan komposit skin mengacu pada variasi fraksi volume serat batang

pisang dimana dalam pembuatan komposit sandwich untuk satu spesimen

sandwich terdapat dua komposit skin sehingga total kmposit skin sebelum

dibuat sandwich berjumlah 18 komposit skin.

Pembuatan Core Kayu Sengon Laut

Pembuatan core komposit sandwich ini menggunakan kayu sengon laut yang

dipotong berbentuk segi empat. Kayu sengon laut yang telah dipotong dijemur selama 10

hari. Setelah dijemur kayu akan dibentuk sesuai dengan ukuran core komposit sandwich

untuk pengujian bending dengan ukuran 280 mm untuk panjangnya, lebarnya 100 mm dan

tebal 30 mm.

Alkali (NaOH)

Sifat alami serat alam adalah hydrophilic, yaitu suka terhadap air berbeda dari

polimer yang hydrophobic. Pengaruh perlakuan alkali terhadap sifat permukaan serat alam

selulosa telah diteliti dimana kandungan optimum air mampu direduksi, sehingga sifat

alami hydrophilic serat dapat memberikan kekuatan ikatan interfacial dengan matrik

polimer secara optimal (Bismarck dkk, 2002). Dalam penelitian ini serat alam yang di

pakai adalah serat batang pisang, yang mana serat tersebut akan di rendam dalam larutan

NaOH 4% selama 2 jam.

Pembuatan Komposit Sandwich

Konstruksi komposit sandwich terdiri dari core kayu sengon laut dan skin

komposit yang terdiri dari skin kombinasi serat gelas dan serat batang pisang yang

mengapitnya. Pada pembuatan komposit sandwich ini antara core dan skin direkatkan

dengan menggunakan perekat polyester. Komposit dibiarkan menyatu/memadat (curing)

di dalam ruangan selama 24 jam. Setiap spesimen dilakukan dengan 3 kali pengulangan

untuk masing-masing variasi fraksi volume serat pisang yaitu 10%, 20%, dan 30%

sedangkan fraksi volume serat gelas konstan yaitu 10%.

Karakterisasi kekuatan bending Komposit Sandwich

Pengujian bending komposit sandwich ini menggunakan metode three point

bending. Spesimen uji bending komposit mengacu pada standar ASTM C393, dimana

mempunyai dimensi panjang sebesar 280 mm dan lebar sebesar 100 mm. (Anonim,2007).

5mm

skin

core

Gambar 2. Spesimen Uji Bending komposit sandwich

Karakteristik kekuatan bending Komposit Sandwich.

Tahapan pengujian bending komposit sandwich dilakukan sesuai dengan

langkah - langkah berikut :

1. Mengukur dimensi spesimen meliputi : Panjang (L), lebar (b), tebal core (c), tebal

skin (t), tebal sandwich (d).

2. Pemberian label pada setiap spesimen yang telah diukur.

3. Pemasangan spesimen uji pada tumpuan dengan tepat dan pastikan indentor tepat

di tengah-tengah kedua tumpuan.

4. Pengesetan indicator pembaca beban/gaya yang akan diberikan kepada spesimen

komposit sandwich sehingga menunjukkan angka nol.

5. Pencatatan besarnya beban/gaya yang diberikan kepada spesimen komposit

sandwich sampai terjadi patah, yaitu berupa beban maksimum (Pmax).

6. Setelah mendapatkan data hasil pengujian dilanjutkan dengan perhitungan

kekuatan bending (σb) dan tegangan geser core (τ).

30 mm

5mm

280 mm100 mm

Pengujian Bending Komposit Skin

Pengujian bending komposit skin ini juga menggunakan metode three point

bending. Spesimen uji bending komposit mengacu pada standar ASTM D790, dimana

mempunyai dimensi panjang sebesar 250 mm dan lebar sebesar 25 mm. Spesimen uji

bending komposit skin dapat dilihat pada gambar ٣.

Gambar 3. Spesimen Uji Bending komposit skin

P

6 mm

25 mm250 mm

200 mm

½ L

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil dan perhitungan- Di peroleh setelah mendapatkan data pengujian

4.2 Pembahasan- Setelah data, hasil, dan perhitungan di dapatkan.

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan- Untuk kesimpulan, merangkum data, hasil, dan pembahasan dalam penelitian

5.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2007. Composite Material Handbook, Volume 3: Polymer Matrix Composite,

material usage, design and analysis, Departemen of defense, USA.

Bismarck, A., Baltazar, Y.J and Sarlkakis, K., 2008, Green Composites as Panacea? Socio-

Economic Aspects of Green Materials, Environment,Development and Sustainability,

8(3), 445-463.Nourbakhsh,A., Kokta, B.V., Ashori,A., Latibari,A.j., Effect of a Novel

Coupling Agent, Polybutadiene Isocyanate, on Mechanical Properties of Wood-Fiber

Polypropylene Composites, Journal of Reinforced Plastics and Composites,vol 27,hal

1679.

Dumanauw, 1993, papan partikel, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Haygreen, Bowyer, 1996, bahan baku sebagai pembuatan papan partikel. Universitas

Sumatara Utara, Medan.

Harbian, 2007, Pengaruh Ketebalan Inti (Core) Terhadap Kekuatan Bending Komposit

Sandwich Serat E-Glass Chopped Strand Mat-Unsaturatd Polyester Resin Dengan

Inti (Core) Spon, Tugas Akhir Fakultas Teknik Universitas Semarang.

Haryanto, A., 2007, Peningkatan Ketahanan Bending Komposit Hybrid Sandwich Serat Kenaf

dan Serat Gelas Bermatrik polyester dengan core kayu sengon laut. Tugas Akhir.

Universitas Surakarta. Surakarta.

Nasmi H.S, 2010. Analisis kekuatan bending material komposit diperkuat serat pandan wangi

dengan matrik polyester dan epoxy, Jurnal Teknik Mesin, ITS, Vol. 10, No. 3. Hal.

147-155.ISSN 1411-9471.

Sulistijono., 2008, Analisa Pengaruh Fraksi Volume Serat Kelapa Pada Komposit Matriks

Polyester Terhadap Kekuatan Tarik, Impact Dan Bending, Tugas Akhir Teknik Mesin,

ITS, Surabaya.

Yanuar.,Diharjo. 2002, pengaruh berat chooped strand terhadap kekuatan bending, impak dan

tarik komposit GFRS, UNS, Surakarta.

LAMPIRAN