BAB Ieprints.unram.ac.id/6245/1/4. BAB I,II,III,IV,V, dan... · Web viewSelanjutnya pada spesimen...

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Komposit merupakan suatu material didunia teknik yang dibuat dengan

penggabungan dua macam bahan yang mempunyai sifat berbeda menjadi satu

material baru dengan sifat yang berbeda pula. Komposit dari bahan serat terus

diteliti dan dikembangkan guna menjadi bahan alternatif pengganti bahan logam,

hal ini disebabkan sifat komposit serat yang lebih kuat dan ringan dibandinggkan

dengan logam.Bahan komposit telah digunakan dalam industri pesawat

terbang,otomotif, maupun alat-alat olahraga.penggunaan komposit diberbagai

bidang tidak lepas dari sifat-sifat unggul yang di miliki komposit yaitu ringan,

kuat, kaku, serta tahan terhadap korosi.

Penelitian yang mengarah terhadap pengembanggan komposit telah

dilakukan, terutama komposit penguat serat alam. Penelitian ini dilakukan seiring

dengan majunya eksploitasi penggunaan bahan alam alam dalam kehidupan

sehari-hari.Keuntungan mendasar yg dimiliki oleh serat alam adalah jumlah

berlimpah, dapat diperbaharui dan di daur ulang serta tidak mencemari

lingkungan. Untuk memperoleh sifat mekanik yang tinggi maka serat alam telah

diberi berbagai macam perlakuan yang dapat meningkatkan sifat mekaniknya.

Penelitian terdahulu/terkait dengan penelitian ini, seperti yg dilakukan

oleh Murherje dan Satyanarayana, 1984. Dimana dalam penelitiannya mereka

meneliti serat sisal. Sisal merupakan salah satu serat alam yang paling banyak

digunakan dan paling mudah dibudidayakan. Serat sisal merupakan serat keras

yang di hasilkan dari proses ekstraksi dari daun tanaman sisal (agave sisalana).

Tanaman sisal dapat menghasilkan 200-250 daun dimana masing-masing daun

terdiri dari 1000-1200 bundel serat yang mengandung 4% serat, 0,75% kultikula,

8% material kering, 87,25% air. (Murherjee dan Satyanarayana, 1984).

Selain serat sisal, pemanfaatan serat karung goni merupakan langgah yang

baik juga guna meninggkatkan fungsinya yang selama ini hanya digunakan

sebagai karung pembungkus. Saat ini industri karung goni yang masih beroprasi

1

tinggal dua yaitu PK. Rossela Baru Surabaya, dan satu lagi di Banten.Tutupnya

beberapa industri karung gone disebabkan oleh kalah bersaingnya dengan karung

plastik. Pengembangan riset dan teknologi dengan memanfaatkan produk lokal

merupakan langkah bijak guna meningkatkan nilai jual material lokal.(Arif

Wicaksono, 2006)

Berdasarkan uraian diatas maka penulis tertarik untuk meneliti sifat

mekanik dan struktur mikro komposit polyethyline yang diperkuat serat sisal dan

karung goni dengan variasi fraksi volume. Sehingga peneliti mengambil judul

”Study sifat makanik dan struktur mikro komposit Polyethylene diperkuat serat

sisal dan serat karung goni”.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian yang telah dikemukakan pada latar belakang diatas

maka dapat dirumuskan suatu permasalahan yang menjadi objek dalam penelitian

ini adalah bagaimana pengaruh fraksi volume serat terhadap sifat mekanik dan

struktur mikro komposit hybrid serat sisal-karung goni dengan matrix

polyethylene.

1.3 Batasan Masalah

Untuk menghindari permasalahan yang meluas dalam penelitian ini perlu

diberikan batasan-batasan masalah sebagai berikut :

1. Pengujian yang dilakukan adalah uji bending, uji tarik, dan struktur mikro.

2. Serat yang digunakan adalah serat sisal dan serat karung goni dengan arah

serat sisal searah dan karung goni dengan arah diacak.

3. Resin yang dipake adalah polyethylene.

4. Konsentrasi NaOH adalah 4% dengan waktu perendaman 1 jam.

5. Pembuatan komposit dilakukan secara manual.

6. Panjang serat sisal disesuaikan dengan cetakan.

7. Panjang serat karung goni 2 cm.

2

1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan penelitian :

Adapun yang menjadi tujuan dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui

Study sifat makanik dan struktur mikro komposit Polyethylene diperkuat serat

sisal dan serat karung goni.

Manfaat penelitian :

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mengetahui pengaruh volume serat terhadap sifat

mekanik dan struktur mikro material komposit polyethylene.

2. Pengembangan teori terhadap volume serat yang baik

untuk membuat material komposit.

3. Kemajuan ilmu dan teknologi dalan berbagai bidang.

1.5 Tempat Penelitian

Penelitian ini akan dilaksanakan di laboratorium Metalurgi Teknik

Mesin, Laboraturium Struktur dan Bahan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Mataram.

1.6 Hipotesis

Variasi fraksi volume serat hybrid sisal/karung goni mempengaruhi sifat

mekanik dan struktur mikro komposit polyethylene.

3

BAB II

DASAR TEORI

2.1 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.

Salah satu penelitian terdahulu mengenai komposit polimer serat alam

telah dilakukan oleh Paramasivam dan Abdulkalam dengan menggabungkan serat

sisal di dalam matriks epoxy. Proses pembuatannya dilakukan dengan

penggulungan dan laminasi. Pembuatan komposit jenis ini relatif mudah dengan

biaya produksi yang rendah. Kekuatan tarik komposit sisal-epoxy sebesar 250-300

Mpa, atau setengah dari kekuatan tarik komposit serat gelas-epoxy dengan

komposisi yang sama. Densitas serat sisal yang rendah menjadikan kekuatan

komposit sisal dapat disejajarkan dengan komposit gelas. Modulus komposit sisal-

epoxy yang searah sebesar 8.5 Gpa. Hal ini menunjukkan kemungkinan

pengembangan komposit dengan kombinasi serat alam yang melimpah untuk

digunakan sebagai bahan bangunan maupun struktur jalan. Belum ada penelitian

yang mengkaji kualitas komposit jenis ini akibat paparan cuaca. Komposit yang

terbuat dari 25% berat serat sisal dengan polyester diproduksi dengan teknik cetak

press. Hasil pengujian terhadap sifat mekanik komposit menunjukkan modulus

komposit 1.9 dimana komposit serat gelas-plastik mempunyai modulus 2.71.

Kekuatan spesifik komposit sama besar dengan resin polyester yaitu 34-41 Mpa.

Kekuatan tekan menunjukkan nilai 30 J/m2, tiga kali lebih tinggi dibanding

polyester dan 30% lebih rendah dibanding komposit serat gelas-plastik. (Adhi

Kusumastuti, 2009)

Joseph et al, 1995, mengkaji pengaruh metode pembuatan, kandungan,

panjang dan orientasi serat terhadap kekuatan tarik komposit sisal-polyethylene.

Kekuatan tarik serat akan optimal pada panjang serat 6 mm, yaitu mencapai

4

12.5 MPa. Pada panjang serat 10 mm, kekuatan serat akan turun menjadi 10.24

MPa. Kesejajaran serat sisal akan meningkatkan kekuatan tarik dan modulus

elastisitas komposit. Perbedaan metode pembuatan akan menyebabkan perbedaan

sifat mekanis serat. Serat yang panjang akan cenderung keriting saat percetakan.

Hal ini menyebabkan berkurangnya panjang efektif serat sehingga sifat

mekanisnya pun menurun.

Selanjutnya penelitian yang dilakukan oleh Varghese et al, 1994, yang

meneliti komposit serat sisal dengan matriks karet. Matriks karet meliputi karet

alam dan karet sintetis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa panjang serat

optimalyang digunakan adalah 6 mm, sama dengan yang digunakan pada

komposit sisal-polyester. Tingginya fraksi volume serat akan meningkatkan

ketahanan serat terhadap efek perendaman terutama pada permukaan serat.

Orientasi serat juga menurunkan tingkat degradasi akibat proses perendaman.

Peningkatan dosis radiasi sinar gamma akan meningkatkan tingkat pembusukan

serat (Varghese et al, 1994).

Kemudian penelitian yang dilakukan oleh Putra Dewa Gede Pertama.,

2011, yang meneliti pengaruh fraksi volume serat daun nanas terhadap kekuatan

tarik komposit unsaturated polyester fraksi volume serat 10% dengan orientasi

serat searah, dengan rata-rata kekuatan tarik 16,03 Mpa. Sedangkan penelitian

yang dilakuakan oleh Putra Ari Rosiadi., 2012, yang meneliti serat karung goni

terhadap kekuatan tarik komposit polyethylene fraksi volume serat 10% dengan

orientasi serat searah, dengan rata-rata kekuatan tarik 15,95 Mpa.

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Komposit

a. Pengertian Komposit

Komposit merupakan sejumlah sistem multifasa sifat gabungan, yaitu

gabungan antara bahan matrik atau pengikat dengan penguat unsur utama.

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

5

meneruskan gaya dari suatu serat ke serat 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.

Secara umum, dikenal tiga kelompok komposit, yaitu:

1. Komposit berserat yaitu komposit berpenguat serat antara lain seperti,

serat gelas (fiber glass), serat karbon, serat grafit sampai serat baja.

2. Komposit laminer atau laminat yaitu komposit berpenguat dalam bentuk

lembaran seperti kertas, kain.

3. Komposit partikel atau partikulat yaitu komposit berpenguat dalam bentuk

butiran seperti kerikil, pasir, filler dalam bentuk kontinyu.

b. Unsur Penyusun Komposit

Pada umumnya bahan komposit terdiri dari dua unsur, yaitu serat

(fiber) dan bahan pengikat serat tersebut yang disebut matrik.

1. Serat

Salah satu unsur penyusun bahan komposit adalah serat.

Serat inilah yang terutama menentukan karakteristik bahan komposit,

seperti kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik lainnya. Serat

inilah yang menahan sebagian besar gaya-gaya yang bekerja pada

bahan komposit.

Banyak jenis serat baik serat alam maupun serat sintetik.

Serat alam yang utama adalah kapas, wol, sutra dan rami (hemp),

sedangkan serat sintetik adalah rayon, polyester, akril, dan nilon.

Masih banyak serat lainnya dibuat untuk memenuhi keperluan

sedangkan yang disebut di atas adalah jenis yang paling dikenal.

Secara garis besar dapat disebutkan bahwa serat alam adalah

kelompok serat yang dihasilkan dari tumbuhan, binatang dan mineral.

6

Penggunaan serat alam di industri tekstil dan kertas secara luas

tersedia dalam bentuk serat sutera, kapas, kapuk, rami kasar (flax),

goni, rami halus dan serat daun.

Komposit dengan penguat serat (fibrous composite) sangat

efektif, karena bahan dalam bentuk serat jauh lebih kuat dan kaku

dibanding bahan yang sama dalam bentuk padat (bulk). Kekuatan

serat terletak pada ukurannya yang sangat kecil, kadang-kadang

dalam orde mikron. Ukuran yang kecil tersebut menghilangkan cacat-

cacat dan ketidaksempurnaan kristal yang biasa terdapat pada bahan

berbentuk padatan besar, sehingga serat menyerupai kristal tunggal

yang tanpa cacat, dengan demikian kekuatannya sangat besar.

2. Matriks (Resin)

Matriks (resin) dalam susunan komposit bertugas melindungi

dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik. Matriks harus bisa

meneruskan beban dari luar ke serat. Umumnya matriks terbuat dari

bahan-bahan yang lunak dan liat. Polimer (plastik) merupakan bahan

umum yang biasa digunakan. Matriks juga umumnya dipilih dari

kemampuannya menahan panas. Polyester, vinilester dan epoksi

adalah bahan-bahan polimer yang sejak dahulu telah dipakai sebagai

bahan matriks.

Persyaratan di bawah ini perlu dipenuhi sebagai bahan

matriks untuk pencetakan bahan komposit :

1. Resin yang dipakai perlu memiliki viskositas rendah, dapat sesuai

dengan bahan penguat dan permeable.

2. Dapat diukur pada temperatur kamar dalam waktu yang optimal.

3. Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan.

4. Memiliki kelengketan yang baik dengan bahan penguat

5. Mempunyai sifat baik dari bahan yang diawetkan.

Tidak ada bahan yang dapat memenuhi semua persyaratan di

atas tetapi pada saat ini paling banyak dipakai adalah polyester tak

jenuh (Surdia, 2000).

7

c. Tipe Komposit Serat

Untuk memperoleh komposit yang kuat harus dapat menempatkan

serat dengan benar. Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat

pada komposit, yaitu

1. Continuous Fiber Composite

Continuous atau uni-directional, mempunyai susunan serat panjang dan

lurus, membentuk lamina diantara matriknya. Jenis komposit ini paling

sering digunakan. Tipe ini mempunyai kelemahan pada pemisahan antar

lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh

matriknya.

2. Woven Fiber Composite (bi-dirtectional)

Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena

susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat

memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan

kekakuan akan melemah.

3. Discontinuous Fiber Composite

Discontinuous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek.

Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 (Gibson, 1994) :

a) Aligned discontinuous fiber

b) Off-axis aligned discontinuous fiber

c) Randomly oriented discontinuous fiber

4. Hybrid Fiber Composite

Hybrid fiber composite merupakan komposit gabungan antara tipe

serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat menganti

kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.

d. Faktor Yang Mempengaruhi Performa Komposit

Penelitian yang mengabungkan antara matrik dan serat harus

memperhatikan beberapa faktor yang mempengaruhi performa Fiber-Matrik

Composites antara lain:

8

1. Faktor Serat

Serat adalah bahan pengisi matrik yang digunakan untuk dapat

memperbaiki sifat dan struktur matrik yang tidak dimilikinya, juga

diharapkan mampu menjadi bahan penguat matrik pada komposit untuk

menahan gaya yang terjadi.

2. Letak Serat

Dalam pembuatan komposit tata letak dan arah serat dalam matrik yang

akan menentukan kekuatan mekanik komposit, dimana letak dan arah

dapat mempengaruhi kinerja komposit tersebut.

Menurut tata letak dan arah serat diklasifikasikan menjadi 3 bagian yaitu:

1. One dimensional reinforcement, mempunyai kekuatan dan modulus

maksimum pada arah axis serat.

2. Two dimensional reinforcement (planar), mempunyai kekuatan pada dua

arah atau masing-masing arah orientasi serat.

3. Three dimensional reinforcement, mempunyai sifat isotropic

kekuatannya lebih tinggi dibanding dengan dua tipe sebelumnya.

Pada pencampuran dan arah serat mempunyai beberapa

keunggulan, jika orientasi serat semakin acak (random) maka sifat mekanik

pada 1 arahnya akan melemah, bila arah tiap serat menyebar maka

kekuatannya juga akan menyebar kesegala arah maka kekuatan akan

meningkat.

3. Panjang Serat

Panjang serat dalam pembuatan komposit serat pada matrik

sangat berpengaruh terhadap kekuatan. Ada 2 penggunaan serat dalam

campuran komposit yaitu serat pendek dan serat panjang. Serat panjang

lebih kuat dibanding serat pendek. Serat alami jika dibandingkan dengan

serat sintetis mempunyai panjang dan diameter yang tidak seragam pada

setiap jenisnya. Oleh karena itu panjang dan diameter sangat berpengaruh

pada kekuatan maupun modulus komposit. Panjang serat berbanding

diameter serat sering disebut dengan istilah aspect ratio. Bila aspect ratio

makin besar maka makin besar pula kekuatan tarik serat pada komposit

9

tersebut. Serat panjang (continous fiber) lebih efisien dalam peletakannya

daripada serat pendek. Akan tetapi, serat pendek lebih mudah peletakannya

dibanding serat panjang. Panjang serat mempengaruhi kemampuan proses

dari komposit serat. Pada umumnya, serat panjang lebih mudah

penanganannya jika dibandingkan dengan serat pendek. Serat panjang pada

keadaan normal dibentuk dengan proses filament winding,

dimana pelapisan serat dengan matrik akan menghasilkan distribusi yang

bagus dan orientasi yang menguntungkan. Ditinjau dari teorinya, serat

panjang dapat mengalirkan beban maupun tegangan dari titik tegangan ke

arah serat yang lain. Pada struktur continous fiber yang ideal, serat akan

bebas tegangan atau mempunyai tegangan yang sama. Selama fabrikasi,

beberapa serat akan menerima tegangan yang tinggi dan yang lain mungkin

tidak terkena tegangan sehingga keadaan di atas tidak dapat tercapai.

Sedangkan komposit serat pendek, dengan orientasi yang benar, akan

menghasilkan kekuatan yang lebih besar jika dibandingkan continous fiber.

Hal ini terjadi pada whisker, yang mempunyai keseragaman kekuatan tarik

setinggi 1500 kips/in2 (10,3 GPa). Komposit berserat pendek dapat

diproduksi dengan cacat permukaan yang rendah sehingga kekuatannya

dapat mencapai kekuatan teoritisnya. Faktor yang mempengaruhi variasi

panjang serat chopped fiber composites adalah critical length (panjang

kritis).

Panjang kritis yaitu panjang minimum serat pada suatu diameter serat yang

dibutuhkan pada tegangan untuk mencapai tegangan saat patah yang tinggi.

4. Bentuk Serat

Bentuk Serat yang digunakan untuk pembuatan komposit tidak begitu

mempengaruhi, yang mempengaruhi adalah diameter seratnya. Pada

umumnya, semakin kecil diameter serat akan menghasilkan kekuatan

komposit yang lebih tinggi. Selain bentuknya kandungan seratnya juga

mempengaruhi.

10

5. Faktor Matrik

Matrik dalam komposit berfungsi sebagai bahan mengikat serat menjadi

sebuah unit struktur, melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau

memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik,

sehingga matrik dan serat saling berhubungan. Pembuatan komposit serat

membutuhkan ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matrik. Selain

itu matrik juga harus mempunyai kecocokan secara kimia agar reaksi yang

tidak diinginkan tidak terjadi pada permukaan kontak antara keduanya.

Untuk memilih matrik harus diperhatikan sifat-sifatnya, antara lain seperti

tahan terhadap panas, tahan cuaca yang buruk dan tahan terhadap

goncangan yang biasanya menjadi pertimbangan dalam pemilihan material

matrik. Bahan Polimer yang sering digunakan sebagai material matrik

dalam komposit ada dua macam adalah thermoplastik dan termoset.

Thermoplastik dan termoset ada banyak macam jenisnya yaitu:

a. Thermoplastik

− Polyamide (PI),

− Polysulfone (PS),

− Poluetheretherketone (PEEK),

− Polyhenylene Sulfide (PPS),

− Polypropylene (PP),

− Polyethylene (PE) dll.

b. Thermosetting

− Epoksi,

− Polyester.

− Phenolic,

− Plenol,

− Resin Amino,

− Resin Furan dll.

6. Faktor Ikatan Fiber-Matrik

Komposit serat yang baik harus mampu untuk menyerap matrik yang

memudahkan terjadi antara dua fase. Selain itu komposit serat juga harus

11

mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi, karena serat

dan matrik berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistribusian tegangan.

Kemampuan ini harus dimiliki oleh matrik dan serat. Hal yang

mempengaruhi ikatan antara serat dan matrik adalah void, yaitu adanya

celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat

menyebabkan matrik tidak akan mampu mengisi ruang kosong pada

cetakan. Bila komposit tersebut menerima beban, maka daerah tegangan

akan berpindah ke daerah void sehingga akan mengurangi kekuatan

komposit tersebut. Pada pengujian tarik komposit akan berakibat lolosnya

serat dari matrik. Hal ini disebabkan karena kekuatan atau ikatan

interfacial antara matrik dan serat yang kurang besar (Schwartz, 1984).

7. Katalis

Katalis ini digunakan untuk membantu proses pengeringan resin dan serat

dalam komposit. Waktu yang dibutuhkan resin untuk berubah menjadi

plastik tergantung pada jumlah katalis yang dicampurkan. Semakin banyak

katalis yang ditambahkan maka makin cepat pula proses curringnya. tetapi

apabila pemberian katalis berlebihan maka akan menghasilkan material

yang getas ataupun resin bisa terbakar. Penambahan katalis yang baik 1%

dari volume resin. Bila terjadi reaksi akan timbul panas antara 60 0C – 90

0C.

Panas ini cukup untuk mereaksikan resin sehingga diperoleh kekuatan dan

bentuk plastik yang maksimal sesuai dengan bentuk cetakan yang

diinginkan (Justus Sakti Raya, 2001).

2.2.2 Serat Sisal

Tanaman Sisal yang juga mempunyai nama lain, yaitu Agave sisalana

Perrine, pada umumnya termasuk jenis tanaman semusim. Menurut sejarah,

tanaman ini berasal dari Brazil dan dibawa ke Indonesia oleh para pelaut Spanyol

dan Portugis sekitar tahun 1599. Di Indonesia tanaman tersebut sudah banyak

dibudidayakan, terutama di pulau Jawa dan Sumatera yang antara lain terdapat di

daerah Subang, Majalengka, Purwakarta, Purbalingga, Bengkulu, Lampung dan

12

Palembang, yang merupakan salah satu sumber daya alam yang cukup berpotensi

(Anonim, 2006).

Tanaman Sisal akan dibongkar setelah dua atau tiga kali panen untuk

diganti tanaman baru, oleh karena itu limbah daun Sisal terus berkesinambungan

sehingga cukup potensial untuk dimanfaatkan sebagai produk tekstil yang dapat

memberikan nilai tambah (Doraiswarmy dkk., 1993).

2.1. Tanaman Sisal

Daun sisal mempunyai lapisan luar yang terdiri dari lapisan atas dan

bawah. Diantara lapisan tersebut terdapat banyak ikatan atau helai-helai serat

(bundles of fibre) yang terikat satu dengan yang lain oleh sejenis zat perekat

(gummy substances) yang terdapat dalam daun.

Karena daun sisal tidak mempunyai tulang daun, adanya serat-serat dalam

daun sisal tersebut akan memperkuat daun sisal saat pertumbuhannya Dari berat

daun sisal hijau yang masih segar akan dihasilkan kurang lebih sebanyak 2,5

sampai 3,5% serat serat daun sisal.

Pengambilan serat daun Sisal pada umumnya dilakukan pada usia tanaman

berkisar antara 1 sampai 1,5 tahun. Serat yang berasal dari daun sisal yang masih

muda pada umumnya tidak panjang dan kurang kuat. Sedang serat yang

dihasilkan dari tanaman sisal yang terlalu tua, terutama tanaman yang

13

pertumbuhannya di alam terbuka dengan intensitas matahari cukup tinggi tanpa

pelindung, akan menghasilkan serat yang pendek kasar dan getas atau rapuh

(Doraiswarmy dkk., 1993).

Tabel 2.1 Sifat mekanik serat sisal (Adhi Kusumastuti, 2009)

Densitas

(kg/m3)

Moisture

Content

(%)

Kekuatan

Tarik

(MPa)

Modulus

(GPa)

Maximum Strain

(%)

Diameter

(µm)

1450

1450

-

1030

1410

1400

-

1450

11

-

-

-

-

-

-

604

530-640

347

500-600

400-600

450-700

530-630

450-700

9.4-15.8

9.4-22

14

16-21

9-20

7-13

17-22

7-13

-

3-7

5

3.6-5.1

5-14

4-9

3.65-5.12

4-9

50-200

50-300

-

-

100-300

-

100-300

-

(Sumber : http://journal.uii.ac.id/index.php/jurnal-teknoin/article/view/795/713.

Diakses 12-04-2011).

2.2.3 Karung Goni

Pemanfaatan serat karung goni merupakan langgah yang baik juga

guna meninggkatkan fungsinya yang selama ini hanya digunakan sebagai karung

pembungkus. Saat ini industri karung goni yang masih beroprasi tinggal dua yaitu

PK. Rossela Baru Surabaya, dan satu lagi di Banten.Tutupnya beberapa industri

karung gone disebabkan oleh kalah bersaingnya dengan karung plastik.

Pengembangan riset dan teknologi dengan memanfaatkan produk lokal

merupakan langkah bijak guna meningkatkan nilai jual material lokal.(Arif

Wicaksono, 2006)

14

http://journal.uii.ac.id/index.php/jurnal-teknoin/article/view/795/713

2.2. Karung Goni

Kain karung Goni dibuat dari serat kulit batang (bast fiber) dari

tanaman Kenaf (Hibiscus Canabinus), banyak tumbuh di daerah tropis seperti

Indonesia. Umumnya panjang serat ini (individual cells) 3-5 mm dengan

mengandung lignin 13 % dan sebagian besar terdiri dari sellulosa 71 %.

(Anonim)

Tabel 2.2 Sifat mekanik serat alam (Annur Dhyah, 2009)

Serat Alam

Elongasi (%) Kekuatan Spesifik (Mpa)

Bambu 2 357-536Jute 1,2-1,3 230-538

Kenaf 1,9 307-538

2.2.4 Perekat (adhesive)

Perekat adalah zat yang mengikat dua benda dengan pelekatan dan

perekatan permukaan. Sifat mekanis perekat banyak ditentukan oleh hakekat

termoset dan termoplastik komponen perakatnya. Dikenal sebagai perekat

termoplastik, perekat termoset dan perekat campuran resin-karet.

15

Perekat memiliki efesiensi mempertautkan lembaran-lembaran tipis

atau bahan berbeda, menambah keluesan desain, memperluas sebaran tegangan

pada sambungan. Perekat terdiri dari perekat jenis dan perekat mekanis.

Perekat jenis ini bersifat kimia dan tarik menarik antara kedua benda. Perekat

jenis ini dapat berupa ikatan kimia misalnya karet-logam. Sedangkan perekat

mekanis merupakan gaya ikatan akibat saling taut. Bila perekat jenis

merupakan gaya aktif yang menyatukan bahan satu sama lain, serta efektif

pada beban tarik, geser dan kelupas, sedangkan perekat mekanis bersifat pasif

dan tidak terlalu efektif kecuali dengan bantuan gaya luar (Hartomo, 1992).

Penggunaan perekat perlu dioptimalkan, karena ada keuntungan dan

kerugiannya :

a. Keuntungan perekat

Perekat mampu menyambung berbagai jenis bahan berbeda atau tidak

sepadan modulus dan ketebalannya. Perekat juga memudahkan penyambungan

dan fabrikasi bentuk-bentuk rumit, saat cara lain mustahil dilakukan. Perekat

juga memungkinkan terjadinya produk akhir dengan penampilan memuaskan,

permukaan dan kontur bagus, tidak ada rongga-rongga, tidak ada bagian

menonjol seperti sekrup dan sebagainya. Bentuk dan cara perekat juga

memungkinkan penerapannya pada alur proses produksi. Perekat juga mudah

dan cepat pakai, di samping dapat sekaligus menyambung banyak komponen.

Kekuatan perekat cukup tinggi, biaya ekonomis dibandingkan dengan

cara-cara lain. Mempergunakan perekat dapat meringankan berat barangnya,

juga menyeragamkan distribusi tegangan pada seluruh bagian benda yang

disambungkan. Karena perekat mempunyai sifat elongasi (pemanjangan)

memadai, perekat mampu menyerap tegangan, mendistribusikan dan

memindahkan tegangan tersebut secara merata – efektif. Sifat getaran dan

keluwesan baik. Bahan yang tak tahan panas dapat disambung dengan baik

oleh perekat yang sesuai. Sifat isolasi dan penambahan (seal) perakat cukup

bagus, tidak ada keboncoran, tahan lembab dan bahan kimia, bahkan dapat

tahan kedap listrik, panas serta suara (Hartomo, 1992).

16

b. Kerugian Perekat

Proses perekatannya terkadang rumit agar hasilnya baik, karena perlu

persiapan, permukaan yang hendak disambung (kimia mekanis), kondisi suhu,

tekanan dan kelembabannya, perlu optimal, waktu curing dapat lama,

memerlukan alat dan aksesori lain. Kuat ikatan optimalnya tidak seketika

tercapai sebagaimana teknik las. Begitu pula desain sambunganya tidak boleh

sembarangan agar tegangan patahan dan kelupasannya minimal, disamping

koefisien muai panasnya mesti seimbang (Hartomo, 1992).

Perekat juga tidak sepenuhnya tahan panas, dingin atau beku,

kerusakan oleh organisme, bahan kimia, zat pemlastik, radiasi, dan kondisi

pamakaian ekstrim. Apabila tidak sesuai dengan barang yang disambungkan

dapat menyebabkan korosif dan sebagainya. Terutama sehubungan dengan

basis perekat, basis pelarut ada beberapa racun dan mudah terbakar. Pada

perekat termoplastik bila dikenai tegangan berkepanjangan akan mengalami

creep (panjalaran), juga rendah kuat kelupasannya. Ketahanan jangka panjang

pada kondisi ekstrim sering tidak diketahui secara pasti (Hartomo, 1992)

2.2.5 Jenis-Jenis Perekat

Sifat mekanik perekat banyak ditentukan oleh hakekat termoset dan

termoplastik komponen perekatnya. Dikenal tiga jenis perekat yaitu :

a. Perekat Termoplastik

Perekat ini dapat dilebur, dilarutkan, melunak bila dipanaskan,

mengalami creep (jalaran) bila dikenai beban. Perekat termoplastik tidak

mengalami perubahan kimia saat terbentuknya ikatan. Ini hanya berguna bila

dipakai untuk beban ringan dalam merekatkan logam, plastik, gelas, keramik,

dan beban berpori (kertas, kayu, kulit, dan kain), sedangkan kondisi kerjanya

tidak ekstrim.

b. Perekat Termoset

Terbentuknya ikatan pada perekat ini dibantu oleh panas, katalis atau

gabungannya. Sifatnya bagus, tahan creep, memadai selaku perekat, struktural

berbeban berat, serta tahan kondisi ekstrim panas, dingin radiasi, lembaban,

17

dan bahan kimia. Perekat termoset dapat berasal dari alam (hewan, tanaman,

karet) atau sintetik (epoxy, fenolik, polyester, polyaromat).

c. Perekat campuran resin karet

Jenis ini sangat lazim dipakai dan sifatnya merupakan gabungan sifat

komponennya. Resin termoset campuran karet baik untuk perekat struktural,

pada logam atau benda kaku lainnya. Contohnya : perekat fenolik-itril dan

fenolik-neopren. Bila resin saja, sifatnya cenderung getas. Bila karetnya saja,

sifat lekat, kohesi dan adhesinya kurang baik. Bila digabungkan

penggunaannya meluas, untuk tekstil, kayu, logam, karpet, tile dan lain-lain

keperluan industri maupun rumah tangga.

2.2.6 Perekat Polyethylene

Polyethylene adalah material yang berwarna putih dan mengkilap,

mempunyai density sebesar 0,91-0,96. Jika densitynya meningkat maka

kekakuan, kekerasan, dan kekuatan, distorsi panas dan kemampuan untuk

menstransmisikan gas juga meningkat. Jika densitynya diturunkan maka

kekuatan impack dan stress cracked resistance akan meningkat.

Stress cracket resistance adalah perubahan permukaan yang dialami

Polyethylene dan beberapa jenis plastik lainnya pada saat dislubungi minyak

dan jenis hidrokarbon yang lainnya.

Sifat-sifat dari material polyethylene adalah :

1. Sangat kuat pada tempratur rendah.

2. Ketahanan kimia yang sangat baik.

3. Permeabilitas terhadap gas dan udara.

4. Penyusutan yang baik.

5. Mempunyai fleksibilitas yang baik pada suhu rendah

6. Mempunyai ketahanan elektrik yangt baik.

7. Mudah diwarnai.

8. Tidak berbau dan berasa.

18

Polyethylene dibedakan menjadi 2 yaitu Low Density dan High

Density Polyethylene.

Low Density Polyethylene (LDPE)

LDPE mulai meleleh pad atempratur 115 C dengan density antara 0,91-

0,94. Dapat larut diberbagai macam pelerut pada tempratur diatas 100 C.

Sifat mekanik dari LDPE adalah ketangguhan yang baik dan tetap lunak

pada range tempratur yang lebar.

High Density Polyethylene (HDPE)

HDPE mulai meleleh pada tempratur 127 C dengan density antara 0,95-

0.97. Sifat mekanik HDPE adalah lebih kaku bila dibandingkan dengan

LDPE, tetapi mempunyai kekuatan dan kekerasan yang lebih baik.

2.2.7 Uji bending

Pengujian bending adalah salah satu pengujian yang sudah lama

dipakai karena dapat dilakukan pada bahan uji berbentuk standar dan tidak

perlu menggunakan mesin uji khusus atau mesin uji seperti biasanya (Supardi,

E, 1999).

Pengujian suatu bahan dimaksudkan untuk memperoleh kepastian

mengenai sifat-sifat dan kekuatan bahan tersebut. Melalui pengujian yang teliti

akan diketahui apakah bahan tersebut dapat digunakanuntuk suatu konstruksi

tertentu.

Pengujian bending (bengkok) static merupakan salah satu pengujian

yang dipakai sejak lama karena dapat dilakukan terhadap batang uji berbentuk

sederhana. Pengujian bengkok dapat dilakukan terhadap bahan getas dan untuk

bahan liat dimaksudkan agar dapat menentukan adanya cacat dan retakan pada

permukaan material. Pengujian bengkok pada bahan keras dan getas adalah

cara terbaik untuk menentukan kekuatan dan kegetasan.

Untuk mengetahui kekuatan bending dapat dilakukan pengujian dengan

mesin uji Torsee. Pada pengujian bending, bagian atas spesimen akan

mengalami tegangan tekan dan bagian bawah akan mengalami tegangan tarik.

19

Bentuk spesimen pengujian ketahanan bending sesuai dengan standar

ASTM D 790.

Gambar 2.3 Spesimen Uji Bending ASTM D 790

Kekuatan bending suatu material dapat dihitung dengan persamaan

berikut:

σ =

Keterangan:

σ = Kekuatan bending, MPa

M = Momen, N.mm

I = Inersia, mm4

c = Jarak dari sumbu netral ke tegangan serat, mm

Pada material yang homogen pengujian batang sederhana dengan dua

titik dudukan dan pembebanan pada tengah-tengah batang uji (three point

bending),

maka tegangan maksimum dapat dihitung dengan persamaan berikut (ASTM D

790):

.................................................................. (2.2)

Keterangan:

σ = Kekuatan bending, MPa

P = Beban, N

L = Panjang span, mm

20

25,4 mm152,4 mm

6 mm

…………………………………………..………… (2.1)

b = lebar batang uji, mm

d = tebal batang uji, mm

2.2.8 Uji Tarik

Pengujian tarik dilakukan terhadap spesimen batas uji yang standar,

bahan yang akan diuji mula-mula dibuat menjadi batang uji dengan bentuk

sesuai dengan suatu standar. Pada bagian tengah dari batang uji merupakan

bagian yang menerima tegangan. Pada bagian ini diukur panjang batang uji,

yaitu bagian yang dianggap menerima pengaruh dari pembebanan, bagian

inilah yang selalu diukur pada proses pengujian.

Bentuk spesimen pengujian kekuatan tarik sesuai dengan standar

ASTM D 3039.

20 mm 80 mm 20 mm 6mm

25

mm

Gambar 2.4 Sepesimen Uji Tarik (ASTM D 3039)

Batang uji dipasang pada mesin tarik, dijepit dengan penekanan pada

mesin tarik pada ujung-ujungnya dan ditarik kearah memanjang secara

perlahan-lahan. Selama penarikan, setiap saat dicatat atau tercatat dengan

grafik yang tersedia pada mesin tarik. Penekanan berlangsung terus sampai

batang uji putus.

Data yang diperoleh dari mesin uji tarik biasanya dinyatakan dengan

grafik beban-pertambahan panjang (grafik P-ΔL). Garfik ini masih belum

banyak gunanya karena hanya menggambarkan kemampuan batang uji (bukan

kemampuan bahan) untuk menerima beban gaya. Untuk dapat digunakan

menggambarkan sifat bahan secara umum, maka grafik P-ΔL harus dijadikan

21

grafik lain yaitu suatu diagram tegangan-regangan (stress-strain diagram)

kadang-kadang juga disebut diagram tarik.

Gambar 2.5 Diagram beban – pertambahan panjang

Sumber : H.M.M.A. Rashed, M. A. Islam and F. B. Rizvi / Journal of Naval Architecture and Marine Engineering (2006)

Data yang diperoleh dari mesin tarik dinyatakan dalam grafik tegangan

regangan (stiess-strain) atau disebut juga diagram tarik.

..........................................................................(2.4)

Dimana : σ = Engineering Stress (Mpa)

F = Beban tarik (N)

A0 = Luas penampang mula-mula (m2)

ε = .....................................................................(2.5)

ε = Engineering Strain ( % )

L1 = Panjang setelah dibebani (mm)

L0 = Panjang mula-mula sebelum dibebani (mm)

22

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Pengujian Tarik

Mulai

Survei Lapangan dan Studi Pustaka

Pembuatan Komposit :Serat sisal dengan arah searahSerat karung goni dengan arah acak

Fraksi Volume Serat Hybrid (%) : 0:30, 10:20, 15:15, 20:10, 30:0

Persiapan Alat dan Bahan

Pengujian Bending

Analisa Data dan Pembahasan

Perlakuan Alkali Serat Dengan

NaOH 4% Selama 1 Jam

Pembuatan Cetakan

Pembuatan Spesimen Uji Bending ASTM D 790 dan Uji Tarik ASTM D 3039

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Persiapan Alat dan Bahan

Pengujian Struktur Mikro

3.2 Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen yaitu berupa

pengujian material komposit yang telah dibuat. Adapun pengujian yang dilakukan adalah

uji bending, uji tarik dan struktur mikro.

Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Alat Uji Bending (three point bending)

Alat ini digunakan untuk melakukan pengujian bending komposit.

b. Alat Uji Tarik

Alat ini digunakan untuk melakukan pengujian tarik pada komposit.

c. Cetakan

Alat ini digunakan untuk mencetak komposit.

d. Timbangan

Timbangan berfungsi untuk menimbang NaOH, serat dan polyester.

e. Kamera

Kamera digunakan untuk memotret segala sesuatu yang berkaitan dengan

pengujian, baik berupa proses maupun hasil penelitian.

f. Jam

Penggunaannya sebagai pengatur waktu perendaman.

g. Gelas Ukur

Digunakan untuk menakar matrik yang digunakan agar sesuai dengan perhitungan.

h. Spidol

Untuk menandai spesimen.

i. Jangka Sorong

Digunakan untuk mengukur panjang, lebar dan tebal spesimen.

j. Silet, Cutter, Pisau

Untuk mengangkat komposit dari cetakan

k. Amplas

Untuk menghaluskan spesimen.

l. Gerinda

Untuk memotong dan membentuk spesimen.

m. Alat Penyerut

Berfungsi untuk memisahkan serat nanas dari daunnya.

3.2.2 Bahan Penelitian

Adapun bahan dalam penelitian ini adalah :

a. Resin polyethylene

b. Serat karung goni

c. Serat sisal

d. Larutan NaOH dengan konsentrasi larutan : 4 %

3.3 Perlakuan Alkali Serat

1. Serat yang sudah diambil dan kering kemudian direndam dalam larutan NaOH

dengan konsentrasi 4% volume selama 1 jam.

2. Setelah serat selesai direndam, kemudian serat tersebut dinetralisir dengan cara

dibilas menggunakan air aquades dalam kondisi mengalir.

3. Serat yang sudah dibilas kemudian dikeringkan.

3.4 Proses Pembuatan Cetakan

1. Untuk pengujian bending menggunakan kaca setebal 6 mm, dengan panjang dan

lebar cetakan 152,5 mm x 25 mm, di sesuaikan dengan ukuran spesimen

pengujian.

2. Untuk pengujian tarik menggunakan kaca setebal 6 mm, dengan panjang dan

lebar cetakan 120 mm x 25,5 mm, di sesuaikan dengan ukuran spesimen

pengujian.

3.5 Proses Pembuatan Spesimen

Setelah serat sisal selesai diperlakukan alkali, kemudian serat dipotong-potong

sesuai dengan panjang cetakan, dan serat karung goni dipotong sepanjang 20 mm.

Selanjutnya searat ditimbang sesuai dengan fraksi volume serat 10, 15, 20, 30 (%

volume) dan kemudian diaduk secara manual selama 10 menit untuk serat karung goni

acak sampai campuran dianggap homogen dan dituangkan kedalam cetakan. Kemudian

campuran tersebut dituangkan ke dalam cetakan dan di atasnya diletakan serat sisal

searah yang panjangnya sesuai dengan panjang cetakan, selanjutnya dituangkan lagi serat

karung goni yang telah dicampur resin.

Serat karung goni + Serat sisal

resin polyetylene

Gambar 3.2. Langkah Pembuatan Spesimen

3.6 Pengujian Ketahanan Bending

Pengujian ini dilakukan dengan metode pembebanan tiga titik (three point

bending). Adapun tahap pengujian ketahanan bending adalah sebagai berikut:

1. Mengukur dimensi spesimen yang meliputi panjang, lebar dan tebal.

2. Setting lebar span tumpuan sesuai dimensi spesimen.

3. Setting tumpuan tepat pada tengah-tengah indentor.

4. Pemasangan spesimen uji bending pada tumpuan.

5. Setting indentor hingga menempel pada spesimen uji.

6. Pembebanan bending dengan kecepatan konstan.

Gambar 3.2. Pengujian Three Point Bending

½ LP

L=101.6 mm

Dalam pengujian ini akan dilakukan terhadap 15 spesimen yang terdiri dari 5

variasi yaitu :

Tabel 3.1 Desain Data Spesimen Pengujian

Fraksi Volume Serat Sisal

( % )

Fraksi Volume Serat Karung

Goni( % )

Uji Bending Uji TarikStruktur

Mikro

0 30 3 3 110 20 3 3 115 15 3 3 120 10 3 3 130 0 3 3 1

15 15 5

3.7 Pengujian Tarik

Pengujian tarik dilakukan terhadap spesimen/batang uji yang sudah standar.

Pada bagian tengah dari spesimen uji (pada bagian yang parallel) merupakan bagian

yang menerima tegangan yang uniform, dan pada bagian ini diukur “panjang uji”

(gauge length) yaitu bagian yang dianggap menerima pengaruh dari pembebanan.

Bagian ini yang selalu diukur panjangnya selama proses pengujian.

Langkah pertama dalam pengujian tarik adalah memasang spesimen yang

telah disiapkan pada mesin uji tarik, dijepit dengan pencekam pada ujung-ujungnya

dan diberi beban tarik ke arah memanjang secara perlahan-lahan dengan gaya nol

kemudian bertambah hingga benda itu putus. Pada saat pengujian gaya atau tegangan

dan perubahan panjang batang atau regangan dapat dimonitoring pengujian tersebut

disajikan dalam bentuk kurva tegangan regangan.

Dalam pengujian ini akan dilakukan terhadap 15 spesimen yang terdiri dari 5

variasi. Untuk rincian jumlah spesimen dapat dilihat pada tabel 3.2.

3.8 Pengujian Photo Mikro

Pengujian photo mikro dilakukan untuk mengetahui sifat morfologi terhadap

sampel. Dalam hal ini dapat dilihat rongga-rongga pencampuran serat dengan resin.

Langkah pengujian :

1. Sampel diletakan dalam cawan yang dilapisi emas.

2. Sampel disinari dengan pancaran elektron.

3. Pemotretan dilakukan setelah diset pada bagian tertentu dari objek dan

pembesaran yang di inginkan sehingga diperoleh foto sesuai yang diinginkan.

BAB IV

HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Uji Bending

Pengujian Bending dilakukan menggunakan alat uji bending dengan merk Hung

Ta Instrument. Data hasil uji bending yang diambil merupakan kekuatan bending rata-

rata dari tiga spesimen. Data-data dari pengujian kemudian dimasukkan dalam

persamaan-persamaan sehingga diperoleh besarnya kekuatan bending seperti pada tabel

berikut :

Tabel 4.1 Kekuatan bending

Fraksi Volume Serat Sisal dan

Karung Goni

(%)

Kekuatan Bending

Mpa Rata-Rata (Mpa)

30 : 0

65,13

76,16 74,43

82,01

20 : 10

53,7

57,28 55,22

54,68

15 : 15

49,33

46,21 46,38

43,61

10 : 20

40,03

43,93 41,87

41,66

0 : 30

33,51

30,91 32,21

32,21

Gambar 4.1 Hubungan Kekuatan Bending Dengan Perbandingan Fraksi Volume Serat

Sisal dan Karung Goni Pada Material Komposit Polyethylene.

Pada gambar 4.1 menunjukan adanya penurunan kekuatan bending komposit serat

hybrid seiring berkurangnya fraksi volume serat sisal. Dimana kekuatan bending rata-rata

tertinggi terdapat pada komposit dengan fraksi volume serat hybrid dengan perbandingan

serat sisal dan karung goni 30% : 0% yaitu 74,43 Mpa. Kemudian kekuatan bending

terendah terdapat pada komposit dengan perbandingan serat hybrid secara berrurutan

yaitu 20% : 10%, 15% : 15%, 10% : 20%, dan 0% : 30%, dengan masing-masing

kekuatan bending sebesar 55,22 Mpa, 46,38 Mpa, 41,87 Mpa, dan 32,21 Mpa.

Dengan demikian terdapat penurunan kekuatan bending yang terjadi, hal ini

dikarenakan semakin banyak serat sisal dengan orientasi serat searah, maka smakin tinggi

kekuatan bendingnya. Seperti yang ditunjukan pada gambar 4.2, dimana seluruh serat

yang digunakan adalah serat sisal dengan orentasi serat searah.

Void Serat Sisal

Gambar 4.2 Spesimen Uji Bending Komposit Hybrid Serat Sisal dan Karung Goni

Dengan Perbandingan Serat 30% : 0%, Yang Telah Diuji Bending

Pada gambar 4.2 Spesimen Uji Bending Komposit Hybrid Serat Sisal dan Karung

Goni Dengan Perbandingan Serat 30% : 0% tidak mengalami retakan setelah di uji

bending dengan rata-rata kekuatan bending tertinggi di antara yang lain, yaitu sebesar

74,43 Mpa. Hal ini disebabkan karena seluruh seratnya menggunakan serat sisal dengan

orentasi serat searah, yang bekerja secara optimal dan mampu menahan beban yang

diberikan. Selanjutnya pada spesimen dengan perbandingan serat sisal dan karung goni

20% : 10% mengalami penurunan sebesar 25,8 % dari spesimen dengan perbandingan

serat sisal dan karung goni 30% : 0%. Serat Karung Goni Serat sisal

Void Retakan



Penurunan diakibatkan karena adanya void akibat dari kurang sempurnanya ikatan

antar serat dengan resin, dan juga berkurangnya serat sisal dan terdapat serat karung goni

sebesar 10%. Penyebaran serat karung goni secara acak menyebabkan tidak meratanya

serat karung goni pada spesimen, yang mengakibatkan serat tidak mampu menjalankan

peranannya secara maksimal sebagai penerus gaya. Selanjutnya pada spesimen dengan

perbandingan serat sisal dan karung goni 15% : 15% mengalami penurunan sebesar 16,1

% dari spesimen dengan perbandingan serat sisal dan karung goni 20% : 10%. Void Serat Karung Goni

Serat Sisal Retakan



Kegagalan spesimen diakibatkan adanya void, dengan diawali dengan retakan

mikro yang dapat dilihat dengan mata, seperti pada saat melakukan pengujian yang di

tunjukan pada gambar 4.4. Penurunan ini diakibatkan fraksi volume serat searah dengan

serat acak sama jumlahnya sehingga kekuatannya bendingnyapun ikut menurun

dibandingkan dengan spesimen yang fraksi volume serat searahnya lebih banyak.

Selanjutnya pada spesimen dengan perbandingan serat sisal dan karung goni 10% : 20%

mengalami penurunan sebesar 9,8% dari spesimen dengan perbandingan serat sisal dan

karung goni 15% : 15%.

Serat Sisal

Retakan Serat Karung Goni



Pada gambar 4.5 terdapat retakan pada spesimen akibat uji bending. Posisi

retakan pada spesimen ini sejajar dengan serat karung goni yang dapat dilihat pada

gambar 4.5. Hal ini disebabakan jumlah serat karung goni lebih banyak dibandingkan

dengan jumlah serat sisal, yang mengakibatkan serat tidak dapat meneruskan gaya secara

maksimal. Kemudian pada spesimen dengan perbandingan serat sisal dan karung goni

0% : 30% mengalami penurunan sebesar 23,07% dari spesimen dengan perbandingan

serat sisal dan karung goni 10% : 20%.

Retakan Serat Karung Goni



Pada gambar 4.6 terdapat retakan yang cukup besar pada spesimen akibat uji

bending dengan rata-rata kekuatan bending terendah bila dibandingkan dengan yang lain.

Hal ini disebabkan karena penyebaran serat karung goni yang pendek dengan panjang 2

cm, dengan orentasi serat acak dan penyebaran serat yang tidak merata menyebabkan

serat tidak mampu menerima beban/gaya yang diberikan oleh resin bila dibandingkan

dengan spesimen yang lain.

4.2. Uji Tarik

Pengujian tarik ini dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin, Fakultas Teknik

Universitas Udayana. Uji tarik sendiri dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui

kekuatan tarik spesimen. Disamping itu juga, pengujian kekuatan tarik dilakukan untuk

mengetahui seberapa besar pengaruh volume serat terhadap kekuatan tarik spesimen

tersebut.

Tabel 4.2 Kekuatan tarik

Fraksi Volume Serat

Sisal dan Karung Goni

(%)

Kekuatan Tarik

N/mm2 Rata-Rata (N/mm2)

30 : 0

25,24

26,25 27,1

29,82

20 : 10

20,14

24,26 22,12

21,97

15 : 15

19,55

22,23 20,09

18,51

10 : 20

17,13

13,93 15,78

16,28

0 : 30

6,08

5,82 6,73

8,3

Gambar 4.7 Hubungan Kekuatan Tarik Dengan Perbandingan Fraksi Volume Serat Sisal

dan Karung Goni Pada Material Komposit Polyethylene.

Pada gambar 4.7 menunjukan adanya penurunan kekuatan tarik komposit serat

hybrid seiring berkurangnya fraksi volume serat sisal. Dimana kekuatan tarik rata-rata

tertinggi terdapat pada komposit dengan fraksi volume serat hybrid dengan perbandingan

serat sisal dan karung goni 30% : 0% yaitu 27,10 N/mm2 . Kemudian kekuatan tarik

terendah terdapat pada komposit dengan perbandingan serat hybrid secara berrurutan

yaitu 20% : 10%, 15% : 15%, 10% : 20%, dan 0% : 30%, dengan masing-masing

kekuatan tarik sebesar 22,12 N/mm2 , 20,09 N/mm2, 15,78 N/mm2 , dan 6,73 N/mm2.

Dengan demikian terdapat penurunan kekuatan tarik yang terjadi, hal ini

dikarenakan semakin banyak serat sisal dengan orientasi serat searah, maka smakin tinggi

kekuatan tariknya. Seperti yang ditunjukan pada gambar 4.8, dimana seluruh serat yang

digunakan adalah serat sisal dengan orentasi serat searah.

Resin Polyethylene Serat Sisal

Gambar 4.8 Spesimen Uji Tarik Komposit Hybrid Serat Sisal dan Karung Goni

Dengan Perbandingan Serat 30% : 0%, Yang Telah Diuji Tarik.

Pada gambar 4.2 Spesimen Uji Tarik Komposit Hybrid Serat Sisal dan Karung

Goni Dengan Perbandingan Serat 30% : 0%, dengan rata-rata kekuatan tarik tertinggi di

antara yang lain, yaitu sebesar 27,10 N/mm2. Hal ini disebabkan karena seluruh seratnya

menggunakan serat sisal dengan orentasi serat searah, yang bekerja secara optimal dan

serat yang terkena beban/gaya dapat terdistribusi secara merata sehingga mengakibatkan

kekuatan tarik spesimen menjadi tinggi. Selanjutnya pada spesimen dengan perbandingan

serat sisal dan karung goni 20% : 10% mengalami penurunan sebesar 18,37% dari

spesimen dengan perbandingan serat sisal dan karung goni 30% : 0%.

Serat Karung Goni Serat Sisal Void

Gambar 4.9 Spesimen Uji Tarik Komposit Hybrid Serat Sisal dan Karung Goni Dengan

Perbandingan Serat 20% : 10%, Yang Telah Diuji Tarik.

Kekuatan tariknya menurun diakibatkan karena adanya void karena kurang

sempurnanya ikatan antar serat dengan resin, dan juga berkurangnya serat sisal dan

terdapat serat karung goni sebesar 10%. Penyebaran serat karung goni secara acak

menyebabkan tidak meratanya serat karung goni pada spesimen, yang mengakibatkan

kekuatan tariknyapun ikut menurun karena kurang maksimalnya peranan serat sebagai

penerus gaya. Selanjutnya pada spesimen dengan perbandingan serat sisal dan karung

goni 15% : 15% mengalami penurunan sebesar 9,2 % dari spesimen dengan

perbandingan serat sisal dan karung goni 20% : 10%.

Serat Sisal Serat Karung Goni



Penurunan ini diakibatkan fraksi volume serat searah dengan serat acak sama

jumlahnya sehingga kekuatannya tariknyapun ikut menurun dibandingkan dengan

spesimen yang fraksi volume serat searahnya lebih banyak. Selanjutnya pada spesimen

dengan perbandingan serat sisal dan karung goni 10% : 20% mengalami penurunan

sebesar 21,45% dari spesimen dengan perbandingan serat sisal dan karung goni 15% :

15%.

Serat Sisal Serat Karung Goni



Pada gambar 4.11 terlihat penyebaran serat karung goni tidak merata dimana ada

sebagian serat yang mengumpul dan ada sebagian sisi yang dimana hanya ada serat

sisalnya saja. Hal ini menyebabkan serat tidak dapat meneruskan gaya secara maksimal,

yang mengakibatkan kekuatan tariknyapun menurun bila dibandingkan dengan spesimen

sbelumnya. Kemudian pada spesimen dengan perbandingan serat sisal dan karung goni

0% : 30% mengalami penurunan sebesar 57,35% dari spesimen dengan perbandingan

serat sisal dan karung goni 10% : 20%.

Serat Karung Goni

Gambar 4.12 Spesimen Uji Tarik Komposit Hybrid Serat Sisal dan Karung Goni Dengan

Perbandingan Serat 0% : 30%, Yang Telah Diuji Tarik.

Rata-rata kekuatan tarik terendah terdapat pada spesimen ini, bila dibandingkan

dengan spesimen yang lain, dengan rata-rata kekuatan tarik 6,73 N/mm2. Hal ini

disebabkan karena kurang maksimalnya peranan serat sebagai penerus gaya yang

diberikan pada spesimen karena panjang serat yang pendek, disamping itu juga karena tat

letak serat yang acak sehingga tidak menutup kemungkinan banyak serat yang letaknya

berlawanan dengan arah datangnya gaya.

4.3. Uji Photo Mikro

Uji Photo mikro merupakan alat yang digunakan untuk mengamati partikel pada

M = 10-100000 kali, resolusi permukaan hingga kedalaman 3-100 nm. Pengujian photo

mikro dilakukan untuk mengetahui mikrostruktur dari komposit yang telah dibuat.

Mekanisme pengambilan data photo mikro adalah berkas elektron yang dipancarkan oleh

sumber elektron kemudian berkas elektron ini akan berinteraksi dengan spesimen.

Sebagian elektron terabsorpsi oleh spesimen (sebagian kecil) dan sebagian lagi akan

terpantul dan terhambur balik. Elektro yang terpantul akan tertangkap oleh detektor

secondary electron dan yang terhambur balik akan tertangkap oleh Back Scatter Electron

(BSE). Sebelum bahan ditembak dengan photo mikro terlebih dahulu diratakan

permukaannya dengan menggunakan kertas gosok. Proses pengamatan mikrostruktur

menggunakan photo mikro dilakukan pada daerah laminasinya. Pengamatan elemen-

elemen yang ada pada komposit dilakukan pada titik pengamatan pada daerah matrik,

interface matrik penguat, dan pada daerah penguat. Setelah permukaan komposit tersebut

dipoles dengan autosol, maka dengan penyinaran di bawah mikroskop akan tampak batas

butir (sebagai garis), makin halus butir, makin kuat bahan dan kekuatan luluh, keuletan

dan ketangguhan bahan juga semakin tinggi. Photo mikro dari komposit dapat dapat

memberikan sebagian informasi yang mendukung sifat dari komposit tersebut. Adapun

hasil photo mikro yang dihasilkan dari pengamatan metalografi yang dilakukan sebagai

berikut :

Void Serat Sisal

Gambar 4.13 Photo Mikro Komposit Hybrid Serat Sisal dan Karung Goni Dengan

Perbandingan Serat 30% : 0%.

Dari pengamatan struktur mikro spesimen dengan fraksi volume serat sisal 30%

dan serat karung goni 0% (30%:0%) seperti pada gambar di atas, dimana orentasi serat

sisal yang searah tampak jelas, namun serat-serat tersebut kelihatan lebih menyatu satu

dengan yang lain karena diakibatkan oleh proses penekanan, dan terlihat juga beberapa

void yang terdapat pada spesimen tersebut.

Serat Karung Goni Void Serat Sisal



Pada pengamatan photo mikro spesimen komposit dengan fraksi volume serat

sisal Sisal 20% : karung goni 10% (20%:10%) dengan pembesaran 30 X seperti pada

gambar di atas, terlihat ada void, dan letak serat karung goni yang tidak beraturan dengan

diameter serat lebih besar bila di bandingkan dengan serat sisal yg mengakibatkan hampir

tertutupnya serat sisal sehingga serat sisal tampak tidak terlalu jelas.

Serat Karung Goni Void Serat Sisal



Pada pengamatan struktur mikro speimen komposit dengan fraksi volume serat

sisal 15% : serat karung goni 15% (15%:15%) pada gambar di atas mikrostruktur serat

karung goni terlihat jelas dan terdapat beberapa voit yang dapat mempengaruhi kekuatan

dari spesimen tersebut.

Void Serat Karung Goni Serat Sisal



Dari pengamatan struktur mikro spesimen dengan fraksi volume serat sisal 10%

dan serat karung goni 20% (10%:20%) seperti pada gambar di atas, dimana terdapat

beberapa void yang di akibatkan oleh penekanan yang tidak merata sewaktu pencetakan

komposit sehingga terdapat rongga-rongga udara.

Void Serat Karung Goni



Pada pengamatan struktur mikro speimen komposit dengan fraksi volume serat

sisal 0% : serat karung goni 30% (0%:30%) pada gambar di atas tampak jelas serat

karung goni karena pada komposit ini tidak menggunakan serat sisal hanya menggunakan

serat karung goni saja, dengan orentasi serat acak.

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan data dari analisa dan pembahasan yang telah dilakukan maka hasil

penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut :

Komposit hybrid serat sisal dan karung goni dengan orientasi serat sisal searah

dan serat karung goni acak dapat menunjukan bahwa semakin besar fraksi volume serat

sisal maka kekuatan tarik dan kekuatan bending semakin tinggi. Yang artinya bahwa

semakin besar fraksi volume serat karung goni maka kekuatan bending dan tariknya

semakain rendah. Sedangkan morfologi ikatan antara resin dan serat ditunjukan dalam

gambar photo mikro.

B. Saran

1. Resin polyethilene setelah dicampur dengan katalis akan cepat mengeras, untuk

itulah penuangan resin keserat harus dilakukn dengan cepat agar resin dapat

menyebar merata ke serat sehingga void dalam komposit dapat dikurangi.

2. Perkembangan komposit hybrid terus perlu dilakukan dan diteliti sehingga dapat

memperluas pemanfaatan natural fiber serta meminimalkan pemakaian serat

sintetis.

Daftar Pustaka

Achmad, 2010, Variasi Panjang Serat Daun Pandan Wangi Terhadap Ketangguhan Retak Dan Ketahanan Bending Material Komposit Dengan Matrik Polyester Dan Epoxy, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Mataram, Mataram

Annur D., Judawisastra H., Abdullah D., 2009, Optimasi Waktu Alkalisasi Terhadap Peningkatan Sifat Tarik Komposit Polyester Berpenguat Tekstil Serat Kenaf, Teknik Material Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara, Institut Teknologi Bandung, Bandung

Anonim, 2006, Budidaya Tanaman Kenaf.

Annur D., 2009, Sifat Mekanik Serat Alam.

Doraiswarmy dkk., 1993. Pineapple Leaf Fibres, Textile Progress Vol. 24 Number 1,Textile Institute.

Gibson, F.R., 1994, “Principles of Composite material Mechanis”, International Edition”, McGraw-Hill Inc, New York.

Hartomo, A. J. Rusdiharsono, A. Hardjanto, D. 1992, Memahami Polimer Dan Perekat, Andi Offset Yogyakarta.

http://journal.uii.ac.id/index.php/jurnal-teknoin/article/view/795/713.

H.M.M.A. Rashed, M. A. Islam and F. B. Rizvi, 2006, Journal of Naval Architecture and Marine Engineering.

Justus Kimia Raya, 2001, Technical Data Sheet, Jakarta.

Kusumastuti A., 2009, Aplikasi Serat Sisal Sebagai Komposit Polimer, Universitas Negeri Semarang.

Lokantara P., dan Suardana N. P. G., 2007, Analisis Arah Dan Perlakuan Serat Tapis Serat Rasio Epoxy Hardener Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis Komposit Tapis/Epoxy, Jurnal Cakram, Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana, Bali.

Murherjee dan Satyanarayan (dalam Adhi Kusumastuti, 2009, Aplikasi Serat Sisal Sebagai Komposit Polimer, Universitas Negeri Semarang).

http://journal.uii.ac.id/index.php/jurnal-teknoin/article/view/795/713

Putra D. G. P., 2011, Analisis Pengaruh Fraksi Volume Serat Daun Nanas Terhadap Ketahanan Bending Dan Kekuatan Tarik Komposit Unsaturated Polyester (UPE), Tugas Akhir, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Mataram, Mataram

Schwartz M., 1984 Composite Materials Handbook, McGraw-Hill Inc.,NewYork, USA

Surdia,T., 2000, Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta: Pradnya Paramita.

Supardi E., 1999, Pengujian Logam, Angkasa Bandung. Bandung.

Varghese et al, 1994 (dalam Adhi Kusumastuti, 2009, Aplikasi Serat Sisal Sebagai Komposit Polimer, Universitas Negeri Semarang).

Wicaksono, A., 2006 (dalam Adhi Kusumastuti, 2009, Aplikasi Serat Sisal Sebagai Komposit Polimer, Universitas Negeri Semarang).

BAB Ieprints.unram.ac.id/6245/1/4. BAB I,II,III,IV,V, dan... · Web viewSelanjutnya pada spesimen...

Documents

Transcript of BAB Ieprints.unram.ac.id/6245/1/4. BAB I,II,III,IV,V, dan... · Web viewSelanjutnya pada spesimen...