46-155-1-PB

POLITEKNOSAINS EDISI KHUSUS DIES NATALIS Juni 2011

Kekuatan Tarik dan Bending… 68

KEKUATAN TARIK DAN BENDING KOMPOSIT

SERAT LIMBAH KAIN TEKTIL (SINGSIN) DENGAN

MENGGUNAKAN PEREKAT RESIN POLYESTER

Teguh Wiyono

1, Kuncoro Diharjo

2

1.

Mahasiswa Magister Teknik Mesin UNS

2. Staf Pengajar S2 Teknik Mesin UNS

ABSTRACT

Waste fiber textile fabric on Spinning machinery of production in

textile mills and fabric makers striated SMEs can cause environmental

problems if not handled properly. In general, the fibers are disposed as

garbage or burned so that it can pollute the environment. Yet the

researchers from various parts of the world at this point has focused its

attention on the utilization of natural fibers and natural fiber composite

materials berpenguat which is an environmentally friendly composite

materials

Because of the specific strengths of several types of natural fibers have a

value that can be matched to the value of glass fiber strength, thus

allowing the use of natural fibers as a substitute of glass fiber material

that has some drawbacks in terms of the environment on the use of glass

fiber composite materials engineering can lead to skin irritation at the

time processing and also in terms of health can lead to respiratory

problems caused by the suctioning of fiber glass dust. Other intensive

driving spur development of natural fiber composites are environmental

directives

And regulations

Key words. Natural fibers, Singsin

Pendahuluan

Dengan berlimpahnya

serat limbah kain tektil pada

mesin Spinning dari hasil

produksi di pabrik tektil maupun

UMKM pembuat kain lurik dapat

menimbulkan masalah lingkungan

apabila tidak ditangani dengan

baik. Pada umumnya, serat

tersebut di buang sebagai sampah

ataupun dibakar yang sehingga

dapat mencemari lingkungan.



Padahal para peneliti dari

berbagai belahan dunia pada saat

ini telah memfokuskan

perhatiannya pada pemanfaatan

serat alam dan material komposit

berpenguat serat alam yang

merupakan material komposit

yang ramah lingkungan (

Brouwer, 2000 ).

Kekuatan spesifik dari

beberapa jenis serat alam

mempunyai nilai yang dapat

menyamai nilai kekuatan serat

gelas, sehingga memungkinkan

penggunaan bahan serat alam

sebagai subsitusi bahan serat

gelas yang mempunyai beberapa

kelemahan dari segi lingkungan

( Biswas, Srikanth dan Nangia,

2001 ). Penggunaan serat gelas

pada rekayasa material komposit

dapat mengakibatkan iritasi kulit

pada saat pemrosesan dan juga

segi kesehatan dapat

menyebabkan gangguan

pernafasan yang disebabkan oleh

terhisapnya debu serat gelas.

Pendorong lainnya yang secara

intensif memacu pengembangan

komposit serat alam adalah

arahan dan peraturan lingkungan.

Sebagai contoh, European

Union’s End-of-Life of Vehicles (

ELV ) Legislation menyatakan

bahwa pada tahun 2015 semua

kendaraan harus menggunakan

bahan yang 95 % dapat didaur

ulang – sehingga solusi total yang

ramah lingkungan diperlukan.

Dari kecenderungan ini dapat

diperkirakan bahwa

pengembangan bahan komposit

‘hijau’ ramah lingkungan yang

berbasis serat dan resin yang

dibuat dari tumbuhan dapat

merupakan solusi dalam

permasalahan tersebut ( Karus

dan Kaup, 2002 ).

Di Surakarta dan

sekitarnya banyak berdiri pabrik

tektil dan setiap harinya

berproduksi menghasilkan

berbagai macam kain maupun

baju yang berbahan baku dari

kapas, sehingga limbah serat kain

dari mesin spinning tersebut

melimpah banyak dan dibiarkan

begitu saja atau dibakar setelah

mengering dan menumpuk.

Diperkirakan kandungan serat

alam dalam limbah kain tektil

tersebut mencapai di atas 80 %.

Oleh karena itu potensi serat

limbah kain tektil menjadi

informasi utama dalam gagasan

penelitian ini. Jenis penguat serat

kain tektil yang akan digunakan

pada komposit ini adalah serat

acak ( random ). Bahkan,

penguatan komposit serat acak

inilah yang banyak diterapkan di

industri komposit.

Matrik pengikat yang

biasa digunakan dalam rekayasa

panel komposit adalah bahan

polimer termoplast maupun



termoset. Namun, kajian

pemilihan jenis matrik yang

penting adalah jenis polimer yang

memiliki interaksi ikatan yang

kuat dengan serat alam kain tektil

dan harganya murah. Bahkan

matriks yang dipilih untuk

digunakan dalam penelitian ini

adalah resin unsaturated

polyester.

Metodologi Penelitian

Bahan utama penelitian

adalah serat limbah kain tektile

yang disusun secara acak,

pembuatan spesimen skin

komposit menggunakan fraksi

berat yaitu perbandingan berat

antara serat dan matrik sebesar

10% serat dan 90% matrik. 15%

serat dan 85 matrik ,20% serat

dan 80 % matrik serta 25% serat

dan 75 % matrik .Katalis yang

digunakan sebesar 1 % dari berat

resin. Dilakukan secara hand lay

up, dimana serat Singsin ditaruh

pada dasar cetakan, yang

sebelumnya telah dituang

campuran resin termosetting

BQTN-EX dan katalis MEKPO.

Kemudian di atas serat singsin

tadi dituang campuran resin

termosetting BQTN-EX dan

katalis MEKPO sampai semua

serat singsin terendam. Cetakan

penutup dipasang di atas

spesimen dan ditekan dengan

press berkekuatan 5 ton serta

dibiarkan mengeras pada

temperatur ruang. Proses

selanjutnya spesimen

dibekukan pada temperatur ruang

selama 2 jam. Pengujian

dilakukan dengan uji tarik serta

dengan (ASTM D 638) serta uji

bending three point bending

ASTM D790.

Hasil dan Pembahasan

Pengujian tarik komposit serat

singsin ( limbah kain tektile )

dengan matriks polyester

dilakukan dengan menggunakan

mesin uji tarik SHIMADZU servo

pulser capacity ± 20 tons untuk

menguji sebanyak 4 spesimen

tarik komposit untuk tiap-tiap

fraksi massa sesuai dengan

standar ASTM D 638-02.



Data Hasil Pengujian Tarik

Fraksi

Berat (%)

No. spesi-men

Ukuran

Pmaks

(Newton)

σ Tegangan tarik maks.

rata-rata (MPa)

ε Regangan rata-rata

(%) T

(mm) L

(mm) AO

(mm)

10

1 3.3 13.2 43.56 529

13.02 2,125 2 3.2 13.3 42.56 549

3 3.2 13.3 42.56 624

4 3.4 13.4 45.56 566

15

1 3.1 13.4 41.54 549

14.82 2,225 2 3.2 13.2 42.24 651

3 3.2 13.3 42.56 665

4 3.2 13.4 42.88 655

20

1 3.2 13.2 42.24 1018

25.92 3,100 2 3.5 13.3 46.55 1456

3 3.4 13.3 45.22 862

4 3.6 13.4 48.24 1384

25

1 3.2 13.2 42.24 851

17.80 2,775 2 3.4 13.3 45.22 702

3 3.5 13.3 46.55 760

4 3.3 13.2 43.56 838

Grafik Pengujian Tarik

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

1 2 3 4

Tegangan

KN

Nomor Spesimen

Spesimen 10% besar serat 90% berat Resim Spesimen 15% berat serat 85% berat resim

Spesimen 20% berat serat 80% berat resim Spesimen 25% berat serat 75% berat resim



Berdasarkan data hasil

pengujian tarik diketahui bahwa

dengan bertambahnya prosentase

fraksi berat tidak selalu

berpengaruh terhadap kekuatan

tariknya. Komposit yang memiliki

kekuatan tarik tertinggi pada

fraksi berat singsin diatas adalah

komposisi 20% berat serat

singsin dan 80 % berat resin

dikarenakan perbandingan

tersebut terlihat perbandingan

antara serat dan resin dapat

mengikat dengan baik terlihat dari

pengujian tarik yang dilakukan

bahwa komposisi tersebut rata –

rata tegangan tariknya sebesar

25.92 MPa, diikuti fraksi massa

25 % serat 75% resin tegangan

tariknya sebesar 17.80 MPa dan

yang terendah pada fraksi berat

serat 10% dan 90% berat resin

sebesar 13.02 MPa.

Regangan yang dimiliki komposit

ini sama dengan kekuatan

tariknya, yang mempunyai

regangan tertinggi pada fraksi

20% berat serat dan 80 % berat

resin sebesar 3,1%, diikuti fraksi

massa 25 % serat 75% resin

sebesar 2,775% dan yang

terendah pada fraksi berat

10% serat dan 90% berat resin

sebesar 2,215%. Sehingga dalam

hal ini berat serat singsin terhadap

resin hanya yang komposisi yang

sesuai dalam ikatannya resin

terhadap serat yang berpengaruh

pada kekuatan tarik dan regangan

yang dimilikinya. Semakin besar

kandungan serat komposit singsin

tidak selalu berpengaruh terhadap

kekuatan tariknya. Demikian pula

regangan yang dimiliki juga

meningkat. Hal ini disebabkan

pengaruh serat singsin dan resin

yang sesuai dalam membentuk

ikatannya yang mampu

menahan gaya tarik yang

diterimanya dengan meneruskan

gaya ke arah matriks.

Data Hasil Pengujian Bending

Pengujian bending komposit

serat singsin ( Limbah kain tektile

) dengan matriks polyester

dilakukan dengan menggunakan

mesin uji tarik SHIMADZU servo

pulser capacity ± 20 tons untuk

menguji sebanyak 4 spesimen

bending komposit untuk tiap-tiap

fraksi massa sesuai dengan

standar ASTM D 790-02.



Data hasil pengujian Bending

Fraksi

Berat (%)

No. spesi-men

Ukuran

Pmaks

(Newton)

σ Tegangan tarik maks.

rata-rata (MPa)

T (mm)

L (mm)

AO

(mm)

10

1 4.1 15 61.5 50

1.12 2 4.0 15 60 64

3 4.0 15 60 77

4 4.1 15 61.5 84

15

1 4.2 15 63 98

1.37 2 4.1 15 61.5 84

3 4.1 15 61.5 81

4 4.0 15 60 77

20

1 4.2 15 63 98

1.90 2 4.1 15 61.5 121

3 4.0 15 60 101

4 4.0 15 60 145

25

1 4.0 15 60 98

1.41 2 4.1 15 61.5 81

3 4.1 15 61.5 84

4 4.0 15 60 81`

Grafik Pengujian Bending

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

1 2 3 4

Tegangan

KN

Nomor Specimen

Spesimen 10% besar serat 90% berat Resim Spesimen 15% berat serat 85% berat resim

Spesimen 20% berat serat 80% berat resim Spesimen 25% berat serat 75% berat resim



Seperti pengujian tarik

bahwa berdasarkan data hasil

pengujian bending diketahui

bahwa dengan bertambahnya

prosentase fraksi berat serat

singsin tidak selalu berpengaruh

terhadap kekuatan bendingnya.

Komposit yang memiliki

kekuatan bending tertinggi pada

prosentase berat singsin diatas

adalah 20% berat serat singsin

dan 80 % berat resin dikarenakan

perbandingan tersebut yang dapat

bercampur secara sempurna

terlihat dari pengujian bending

yang dilakukan bahwa komposisi

tersebut rata –rata tegangan

bending sebesar 1.90 MPa,

diikuti fraksi massa 25 % serat

75% resin tegangan tariknya

sebesar 1.41 MPa dan yang

terendah pada fraksi berat serat

10% dan 90% berat resin sebesar

1.12 MPa. Sehingga dalam hal ini

banyaknya serat singsin terhadap

resin hanya yang sesuai

komposisinya supaya dapat

membentuk ikatan antara resin

terhadap serat sehingga

berpengaruh pada kekuatan

bending yang dimilikinya. Hal ini

disebabkan pengaruh serat singsin

dan resin yang sesuai dalam

membentuk ikatannya yang

mampu menahan gaya bending

yang diterimanya dengan

meneruskan gaya ke arah matriks.

Kesimpulan

Berdasarkan penelitian dan

analisis dapat disimpulkan

beberapa hal sebagai

berikut: Dengan

bertambahnya prosentase fraksi

berat serat singsin tidak selalu

berpengaruh terhadap kekuatan.

dalam hal ini berat serat singsin

terhadap resin hanya yang

berkomposisi sesuai dalam

ikatannya yang berpengaruh pada

kekuatan yang dimilikinya.

Semakin besar kandungan serat

komposit singsin tidak selalu

berpengaruh terhadap kekuatan

tarik maupun bending. Demikian

pula regangan yang dimiliki juga

meningkat. Hal ini disebabkan

pengaruh serat singsin dan resin

yang sesuai dalam membentuk

ikatannya yang mampu menahan

gaya tarik yang diterimanya

dengan meneruskan gaya ke arah

matriks.

DAFTAR PUSTAKA

------------, 2002, Annual books of

ASTM Standards, Section 7

: Textile, D 638-02

------------, 2002, Annual books of

ASTM Standards, Section 7:

Textile, D 790-02

ASTM, 1998. “Annual Book of

ASTM Standar”, Section 4,

Vol. 04.06, ASTM, West

Conshohocken.



Callister, W.D, 2000. Materials

Science and Engineering:

An Introduction, edisi ke 5.

John Willey, New York.

George J., Janardhan R., Anand

J.S., Bhagawan S.S dan

Thomas S., 1996. “Melt

Rheological behavior os

short Pineapple Fibre

Reinforced Low density

Polythylene Composites”,

Journal of Polymer, Volume

37, No.24, Gret britain.

Gibson O.F., 1994, “Principles of

Composite Material

Mechanics”, McGraw-Hill

International Editional

Editions, USA.

Jones R.M., 1975, “Mechanics of

Composite Materials”,

McGraw-Hill Kogakusha

Ltd, tokyo, Japan.

Karnani R., Krishnan M., dan

Narayan R., 1987. “Biofiber

Reinforced Polypropylene

Composites”, Reprinted

from Polymer Engineering

and science, Vol.37. No.2.

Kaw A.K., 1997. “Mechanics of

Composite Materials”, CRC

Press, New York.

Ray D., Sarkar B.K., Rana A.K.,

dan Bose N.R., 2001.

“Effect of Alkali Treated

Jute Fibres on Composites

Properties”, Bulletin of

Materials Science, Vol.24,

No.2, pp. 129-135, Indian

Academy of science.

Roe P.J. dan Ansel M.P., 1985.

“Jute-reinfirced polyester

Composites” Journal of

Materials Science 20, pp.

4015-4020, UK.

Schawardz M.M., 1984,

Composite Material

Handbook Mc Graw-will,

Singapura.

Shackeltord, 1992, “Introduction

to Materials Science for

Engineer,” Third Edition,

Macmillan Publishing

Company, New York.

46-155-1-PB

Documents

Transcript of 46-155-1-PB