KARAKTERISTIK KEKUATAN KOMPOSIT SERAT KULIT POHON … · komposit serat kulit pohon terap...

i

KARAKTERISTIK KEKUATAN KOMPOSIT SERAT KULIT POHON

TERAP DENGAN VARIASI JUMLAH LAPISAN SERAT

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

Mencapai derajat sarjana S-1

Diajukan oleh :

JEPRI

NIM : 125214096

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE CHARACTERISTIC OF LAYER THE COMPOSITE TREE BARK

TERAP STRENGTH ON WITH THE VARIATION

As partial fulfillment of the requirement

To obtain the Sarjana Teknik degree

In Mechanical Engineering

by

Jepri

Student Number : 125214096

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016


iii



Disusun oleh :

Nama : Jepri

NIM : 125214096

Telah Disetujui Oleh :

Yogyakarta, 29 Agustus 2016

Pembimbing Utama

Budi Setyahandana, S.T.,M.T.


iv

SKRIPSI



Dipersiapkan dan ditulis oleh :

Nama : Jepri

NIM : 125214096

Dipertahankan dihadapan Panitia Penguji Skripsi

Fakultas Sains dan Teknologi

Pada tanggal :

29 Agustus 2016

Susunan Panitia Penguji

Ketua : Prasetyadi, S.SI,M.SI. ……………………….

Sekretaris : Wibowo Kusbandono, S.T.,M.T. ……………………….

Anggota : Budi Setyahandana, S.T.,M.T. ……………………….


Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

Dekan

Sudi Mungkasi, Ph.D.


v

PERNYATAAN

Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang

pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi,

dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang

pernah penulis tulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu

dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka


Jepri


vi

INTISARI

Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh variasi jumlah

lapisan serat komposit terhadap kekuatan tarik komposit serat kulit pohon terap

sebagai salah satu jenis serat alam. Selain itu penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui pengaruh variasi jumlah lapisan serat komposit terhadap regangan

pada kulit pohon terap, dan pengaruh perlakuan alkali.

Penelitian yang telah dilakukan ini menggunakan serat alam yaitu kulit

pohon Terap dengan variasi jumlah lapisan serat dengan susunan serat searah.

Resin yang digunakan adalah resin Yukalac 235, katalis Mepoxe, dan hand body

sebagai release agent. Komposit dibuat dengan menggabungkan 30% serat,

69,7% resin dan 0,3% katalis. Proses pencetakan komposit dilakukan dengan

cetakan kaca berukuran 15 cm x 30 cm x 0,5 cm. Metode pengambilan data

dilakukan dengan menguji tarik pada setiap benda uji komposit.

Hasil penelitian diperoleh nilai kekuatan tarik rata-rata di setiap lapisan

komposit serat kulit pohon terap bervariasi, yaitu untuk serat 1 lapis memiliki

kekuatan tarik 10,46 MPa, serat 2 lapis dengan kekuatan tarik 26,15 MPa, dan

serat 3 lapis dengan kekuatan tarik 26,15 MPa. Sedangkan untuk nilai regangan

rata-rata pada setiap lapisan komposit serat kulit pohon terap yaitu, untuk serat 1

lapis memiliki nilai regangan 1,5%, serat 2 lapis memiliki nilai regangan 1,53%,

serat 3 lapis memiliki nilai regangan 1,24%. Peningkatan kekuatan tarik terjadi

pada lapisan ke 2 dan 3, sedangkan penurunan kekuatan tarik terdapat pada

lapisan ke 1. Nilai regangan optimum diperoleh pada lapisan ke 2 yaitu 1,53%

dengan kekuatan tarik sebesar 26,15 MPa.

Kata kunci : pohon terap, komposit, perlakuan alkali, kekuatan tarik, regangan


vii

ABSTRACT

The purpose of this research was to determine the influence of layer

amount of tree bark Terap as natural composite fibers to its tensile strength. The

other purpose of this research was to determine the influence of layers amount of

tree bark Terap as natural composite fiber to its strain property, and also to

determine the influence of alkali treatment on this composite material.

This research used tree bark Terap as natural fiber with the variation of

layer amount Terap fiber in the same direction. The resin used was Yukalac 235

resin, catalyst Mepoxe, and the hand body as a release agent. Composite made by

combining 30% fiber, 69.7% 0.3% and resin catalyst. The composite printing

process was done with a glass mold measuring 15 cm x 30 cm x 0.5 cm. Research

examination procedure was done by tensile test on every composite object

materials.

The research results were obtained the value of tensile strength on average in each

layer of composite fiber tree bark Terap varied with number of layer, i.e. for

tensile strength of 1 layer fiber was 10.46 MPa, tensile strength of 2 layers fiber

was 26.15 MPa, and tensile strength of 3 layers fiber was 26.15 MPa. The mean

strain of each layer of composite fiber tree bark Terap varied with each layers; for

fiber 1 layer fiber the strain was 1.5%, 2 layers fiber with strain 1.53%, 3 layers

fiber with strain 1.24%. There was increasing value of tensile strength in fiber

layers 2 and 3, otherwise the decreasing value of tensile strength was on the fiber

layers of 1. The optimum strain property was obtained on a layer into 2 with value

1.53% with tensile strength of 26.15 MPa.

Keywords: tree terap, alkali treatment, composite, tensile strength, strain


viii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta :

Nama : Jepri

NIM : 125214096

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta skripsi saya yang berjudul :



Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media

lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa

perlu meminta ijin dari saya maupun memberi royalty kepada saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal, 29 Agustus 2016

Yang menyatakan,

( Jepri )


ix

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala

kasih karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Selama melakukan penelitian ini, penulis telah banyak menerima bantuan,

masukan, perhatian dan semangat dari banyak pihak. Oleh karena itu, pada

kesempatan kali ini pwnulis menyampaikan rasa penghargaan dan terima kasih

yang dalam kepada :

1. Sudi Mungkasi, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Pembimbing Akademik dan

selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

3. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing, terima kasih

buat bimbingan dan cara berfikir yang dicontohkan selama ini.

4. Amiyanta,Amd dan Yustina selaku orang tua dari penulis.

5. Yuyun, Endang, Supriadi, Ola Sulastri, Yuliata dan Daniel selaku kaka,

abang dan adik yang telah memberikan semangat untuk belajar.

6. Seluruh staff pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta.

7. Teman-teman satu angkatan yang tidak dapat disebutkan nama nya satu

persatu.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang

perlu diperbaiki dalam skripsi ini, untuk itu penulis mengharapkan

masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk

menyempurnakannya.


x

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Terima kasih.


Penulis


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL……………………………..……….................................. i

TITLE PAGE ………………...…………………………………………..……. ii

HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………....…. iii

HALAMAN PERSETUJUAN…………………………..…………..…........... iv

HALAMAN PERNYATAAN……………………….………………...….......... v

INTISARI ………………………………………………………………............. vi

ABSTRAK…………………..………………………………………..…............ vii

HALAMAN PERSETUJUAN……….……………………………..…….....…viii

UCAPAN TERIMA KASIH………………………...……………......….....… ix

DAFTAR ISI…………………….………………………………….............…. xi

DAFTAR TABEL………………………………………………...….....…...... xiv

DAFTAR GAMBAR………………………………………………......…...…. xvi

BAB I PENDAHULUAN………………..…………………......…………….… 1

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

1.2 Rumusan Masalah…………………………………..…..……………. 2

1.3 Tujuan Penelitian dan Manfaat………………………………………. 2

1.3.1 Tujuan Penelitian………………………………...….…………… 2

1.3.2 Manfaat Penelitian…………………………….....……………… 2

1.4 Batasan Masalah……...…………….………..……....………………. 3

1.5 Sistematika Penulisan………….………...……………..……………. 3

BAB II DASAR TEORI……………………………………...…...…..………… 4

2.1 Pengertian Komposit…………………………………...…..………... 4

2.2 Bahan Penyusun Komposit……………………………...………….. 6

2.3 Klasifikasi Komposit………………………………..…...….………. 7

2.4 Karakteristik Material Komposit……….……...………..………….. 10

2.4.1 Sifat-Sifat Material Komposit………………………...……...... 10

2.4.2 Jenis-Jenis Material Komposit…………...….……...…………. 10

2.5 Macam Serat…………..…………….…………………....…….….. 11

2.6 Partikel……………………………………………………..…….… 13


xii

2.7 Flake…………………….…………………………....………….… 13

2.8 Bahan Tambahan…………………………………...…..…..….….. 13

2.9 Kaidah Pencampuran Komposit…………………...……..…….…. 13

2.10 Kerusakan Pada Komposit……………………..………............... 15

2.11 Kerusakan Internal Mikroskopik…………………….......………. 15

2.11.1 Fraksi Volume Minimum Reinforcing………...….…………. 16

2.11.2 Susunan Serat………………………….………….…..…….… 18

2.12 Mekanika Komposit…………...…...…….…………..…………... 19

2.12.1 Kondisi Isostrain…..…………………….………....…………. 19

2.12.2 Isostres….………………...………………..……...…………. 20

2.13 Modus Kegagalan Lamina……………....…………..………..….. 21

2.13.1 Modus Kegagalan Akibat Beban Tarik Longitudinal............... 21

2.13.2 Modus Kegagalan Akibat Tarik Konversal……….................. 22

2.14 Tinjauan Pustaka,…………………..…………...…………….…... 23

BAB III METODE PENELITIAN………………………….……....…….…... 25

3.1 Skema Penelitian……………......……………………...……….…... 25

3.2 Persiapan Benda Uji…….………......……………………..…….…. 26

3.2.1 Alat…………………..……………………………...……….…. 26

3.2.2 Bahan………………...……………………………................... 28

3.3 Perendaman Serat Dengan NaOH 5%.............................................. 31

3.4 Perhitungan Komposisi Komposit……...…...………........…….….. 32

3.5 Pembuatan Benda uji Tarik.. ………...…...…………........…….…. 33

3.6 Cara Penelitian…………………..…………..………….....………... 35

3.6.1 Uji Tarik……………...……………………...………...……..…. 35

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN………..…................ 36

4.1 Hasil Pengujian………………...…………………………............. 36

4.1.1 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik…...………..……...............… 36

4.1.2 Hasil Pengujian Benda Uji Komposit…………........…………. 41

4.2 Pembahasan…………...….....…………………………...……....... 54

4.3 Lampiran…………...…………….………….…………....….….…. 56


xiii

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……………………….…...….............. 59

5.1 Kesimpulan……………...……………………………………….... 59

5.2 Saran………………………………………………..…………........ 59


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Dimensi Matrik yukalac 235,………………………………...………. 37

Tabel 4.2 Sifat Mekanik Matrik yukalac 235…………………………...…..…… 37

Tabel 4.3 Sifat Mekanik Matrik yukalac 235………………………………...….. 37

Tabel 4.4 Dimensi Serat Kulit Pohon Terap 1 Lapis

Tanpa Perlakuan NaOH 5%.................................................................. 39

Tabel 4.5 Sifat Mekanik Komposit Serat Kulit Pohon Terap 1 Lapis

Tanpa Perendaman NaOH 5%.............................................................. 39

Tabel 4.6 Sifat Komposit Serat Kulit Pohon Terap 1 Lapis


Tabel 4.7 Dimensi Komposit Serat Kulit Pohon Terap 2 Lapis




Tabel 4.9 Sifat Mekanik Komposit Serat Serat Kulit Pohon Terap 2 Lapis



Tanpa Perendaman NaOH 5%............................................................. 43

Tabel 4.11 Sifat Mekanik Komposit Serat 3 Lapis





Dengan Perendaman NaOH 5%........................................................... 45


Dengan Perendaman NaOH 5%.......................................................... 45






xv


Dengan Perendaman NaOH 5%......................................................... 47


Dengan Perendaman NaOH 5%........................................................ . 47







Tabel 4.22 Rerata Kekuatan Tarik dan Regangan

Serat Kulit Pohon Terap Tanpa direndam NaOH 5%……………….. 51

Tabel 4.23 Rerata Kekuatan Tarik dan Regangan

Serat Kulit Pohon Terap Direndam NaOH 5%….…….…………..... 52


xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Bentuk Dari Matrik nya………. 7

Gambar 2.2 Interphase Dalam Komposit………………….………………….... 14

Gambar 2.3 (a) Model Komposit Berpenguat Serat, ( b)

Kurva Tegangan Vs Regangan…………...…….………………..... 16

Gambar 2.4 Fraksi Volume Serat……………………………………………..... 18

Gambar 2.5 Komposit Dengan Kondisi Regangan Sama……………….......…. 20

Gambar 2.6 Komposit Dengan Kondisi Tegangan Sama …………………...…. 20

Gambar 2.7 Modus Kerusakan Pada Bahan Komposit akibat

Beban Tarik Longgitudinal……………………………………...…. 22

Gambar 2.8 Kegagalan Pada Komposit Akibat Beban Tarik Transversal......… 22

Gambar 3.1 Alur Skema Penelitian………………………………………..…… 25

Gambar 3.2 Gambar Cetakan Kaca…………………………………………..… 26

Gambar 3.3 Alat Pemotong ( Gunting )………………………...…………...…. 26

Gambar 3.4 Gelas Ukur 1000cc………………………….…….....................…. 27

Gambar 3.5 Spatula Kecil……………………………….…….....................….. 27

Gambar 3.6 Masker…………………………………………………………..…. 28

Gambar 3.7 Grinda……………………………………………………….….…. 28

Gambar 3.8 Gambar Resin Yukalac 235……………………………….….…… 29

Gambar 3.9 Gambar Serat Kulit Pohon Terap………………...……..……….… 29

Gambar 3.10 Gambar Resin Mepoxe………………………………...……….…. 30

Gambar 3.11 Timbangan Digital………………………...…………………….…. 30

Gambar 3.12 Acetone…………………………………….………………………….…… 31

Gambar 3.13 Proses Perendaman Serat……………………...……………….….. 31

Gambar 3.14 Spesifikasi Ukuran Cetakan ASTM D 638 M-84 M-I…...………... 34

Gambar 4.1 Diagram Kekuatan Tarik Matrik yukalac 235…………...………... 38

Gambar 4.2 Diagram Regangan Matrik yukalac 235…………...…................... 38

Gambar 4.3 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat Kulit Pohon Terap

1 Lapis Tanpa Perendaman NaOH 5%............................................ 40

Gambar 4.4 Diagram regangan Komposit Serat Kulit Pohon Terap 1 Lapis


xvii

Tanpa Perendaman NaOh 5%.......................................................... 40


2 Lapis Tanpa Perendaman NaOH 5%............................................. 42

Gambar 4.6 Diagram Regangan Komposit Serat Kulit Pohon Terap 2 Lapis

Tanpa Perendaman NaOH 5%.......................................................... 42


3 Lapis Tanpa Perendaman NaOH 5%............................................. 44

Gambar 4.8 Diagram Regangan Komposit Serat Kulit Pohon Terap 3 Lapis

Tanpa perendaman NaOH 5%.......................................................... 44

Gambar 4.9 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat Kulit Pohon

Terap1 Lapis Dengan Perendaman NaOH 5%................................. 46

Gambar 4.10 Diagram Regangan komposit Serat Kulit Pohon Terap 1 Lapis

Dengan Perendaman NaOH 5%....................................................... 46


2 Lapis dengan Perendaman NaOH 5%............................................. 48

Gambar 4.12 Diagram Regangan Komposit Serat Serat Kulit Pohon Terap

2 Lapis Dengan Perendaman NaOH 5%.......................................... 48


3 Lapis Dengan Perendaman NaOH 5%.......................................... 50

Gambar 4.14 Diagram Regangan Komposit serat Kulit Pohon Terap 3 Lapis

Dengan Perendaman NaOH 5%....................................................... 50

Gambar 4.15 Diagram Rerata Kekuatan Tarik Komposit Serat Kulit Pohon

Terap 4 Lapis Tanpa Perendaman NaOH 5%................................... 51

Gambar 4.16 Diagram Rerata Regangan Komposit Serat Kulit Pohon Terap

Tanpa Perendaman NaOH 5%………………………..……...…… 52


Terap Dengan Perendaman NaOH 5%........……...………….……. 53

Gambar 4.18 Diagram Rerata Regangan Komposit Serat Kulit Pohon Terap

Dengan Perendaman NaOH 5%.................……………..……….… 53


Terap Serat 1-3 Lapis (MPa) …………….………………...…….… 54


xviii

Gambar 4.20 Diagram Rerata Regangan

Komposit Serat Kulit Pohon Terap1-3 Lapis ( MPa )……...…...… 54

Gambar 4.22 Patahan pada komposit serat Kulit Pohon Terap1 lapis………....... 63

Gambar 4.23 Patahan Pada Komposit Serat Kulit Pohon Terap 2 Lapis…...…… 63

Gambar 4.24 Patahan Pada Komposit Serat Kulit Pohon Terap 3 Lapis...……… 64


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini banyak orang berlomba untuk mengembangkan bahan alternatif di

bidang manufaktur salah satunya adalah bahan komposit. Komposit merupakan

suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material.

Penggabungan di dalam komposit ini adalah penggabungan antara bahan matriks

atau pengikat dan reinforcement atau bahan penguat. Dari dua bahan atau lebih

yang digabungkan dalam satu bahan komposit ini akan menghasilkan sifat-sifat

dari bahan baru yang lebih baik. Tujuan membuat komposit adalah untuk

mendapatkan bahan yang lebih baik dari bahan lain. Dalam artian bahwa

kemampuan komposit terdapat antara kemampuan serat dan matriks pengikatnya

serta memiliki sifat-sifat dari bahan yang menjadi penyusunnya.

Di pulau Kalimantan memiliki banyak jenis tanaman salah satunya adalah

Pohon Terap. Pohon terap adalah sejenis pohon buah yang masih satu marga

dengan nangka (Artocarpus). Bagi masyarakat suku dayak kalimantan, kulit

pohon terap biasanya digunakan sebagai pakaian adat, topi, tas, tali-temali dan

lain-lain.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis akan membahas tentang

komposit dari kulit pohon terap yang merupakan komposit serat alam. Serat alam

mempunyai beberapa keuntungan yaitu : lebih ringan, biaya produksi lebih

rendah, kekuatan dan kekakuan yang cukup tinggi, ketersediaan bahan cukup

melimpah, serta merupakan bahan yang dapat diperbaharui. Menurut Parlevliet,

dkk, (2006). kekuatan material komposit serat alam sangat dipengaruhi oleh

karakteristik serat alam, karakteristik matrik dan ikatan antara serat alam dan

matrik. Serat biasanya mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih besar dari

pada matriks.


2

Berdasarkan uraian singkat di atas, penelitian ini dilakukan untuk

mengetahui “Karakteristik Kekuatan Tarik Komposit Serat kulit Pohon Terap

Pada Uji Tarik Dengan Variasi Jumlah Lapisan Serat”.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh variasi

lapisan serat terhadap kekuatan Tarik pada bahan komposit serat pohon kulit terap

seperti tegangan dan regangan nya.

1.3 Tujuan Penelitian dan Manfaat

1.3.1 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh variasi jumlah lapisan serat komposit terhadap

kekuatan tarik pada serat kulit pohon terap.

2. Mengetahui pengaruh variasi jumlah lapisan serat komposit terhadap

regangan pada serat kulit pohon terap.

3. Mengetahui pengaruh perlakuan alkali. Perlakuan alkali yang dimaksud

adalah perendaman serat dengan NaOH 5%.

4. Mencari regangan terbaik pada lapisan serat kulit pohon terap.

1.3.2 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini, yaitu :

1. Menambah pengetahuan tentang komposit serat alam.

2. sebagai pustaka pada penelitian yang sejenis untuk pengembangan ilmu

teknologi komposit serat alam.

3. Menambah pengetahuan tentang proses pembuatan komposit yang terus

mengalami peningkatan.


3

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah yang ada dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Serat diberi perlakuan alkali selama 2 jam, setelah itu serat dibersihkan

dengan air dan selanjutnya dijemur dibawah terik sinar matahari selama

satu hari. Alkali yang dimaksud adalah perendaman serat dengan NaOH

5%.

2. Proses pengujian dan pengambilan data akan dilakukan di Laboratorium

Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Data yang akan diambil dalam penelitian adalah Karakteristik Kekuatan

Komposit Serat Kulit Pohon Terap Dengan Variasi Jumlah Lapisan Serat

Terhadap Kekuatan Tarik.

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan penelitian ini adalah sebagai berikut :

BAB I : Pendahuluan, yaitu menjelaskan tentang latar belakang masalah,

perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah dan

sistematika penulisan laporan.

BAB II : Dasar teori, yaitu menerangkan tinjauan pustaka dan ilmu-ilmu

teoritis yang berisi penelitian-penelitian yang berkaitan dan dasar

teori tentang komposit. Bab ini memberikan ilmu dasar yang

berguna sebagai acuan melakukan penelitian.

BAB III : Metode penelitian, yaitu menjelaskan tentang pelaksanaan

penelitian yaitu mengenai peralatan yang digunakan, tempat

percobaan, langkah percobaan dan pengambilan data.

BAB IV : Data dan analisa, menjelaskan data hasil percobaan yang telah

diperoleh serta data hasil percobaan.

BAB V : Penutup, berisi tentang kesimpulan penelitian dan saran.


4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Komposit

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau

lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat

mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Komposit

memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari logam, kekakuan jenis (modulus

Young/density) dan kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam.

Material komposit mempunyai kelebihan berbanding dengan bahan konvensional

seperti logam. Kelebihan tersebut pada umumnya dapat dilihat dari beberapa

sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan fisikal dan biaya seperti yang

diuraikan di bawah ini :

a. Sifat – sifat mekanik dan fisik

Pada umumnya pemilihan bahan matriks dan serat memainkan peranan

penting dalam menentukan sifat-sifat mekanik dan sifat komposit. Gabungan

matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yang mempunyai kekuatan

dan kekakuan yang lebih tinggi dari bahan konvensional seperti keluli.

b. Biaya

Faktor biaya juga memainkan peranan yang sangat penting dalam membantu

perkembangan industri komposit. Biaya yang berkaitan erat dengan

penghasilan suatu produk yang seharusnya memperhitungkan beberapa

aspek seperti biaya bahan mentah, pemrosesan, tenaga manusia, dan

sebagainya.

Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:

1. Penguat (reinforcement), yang mempunyai sifat kurang ulet tetapi kokoh

serta lebih kuat, dalam penelitian ini penguat komposit yang digunakan yaitu

dari serat alam. Pengelompokan komposit dapat dilihat dari bahan penguat

pada matrik atau yang menjadi matrik pengikatnya. Sifat-sifat yang dapat

dilihat dalam bahan komposit antara lain :


5

1) Tahan terhadap korosi

Bahan ini mempunyai sifat tahan terhadap korosi yang tidak dimiliki

oleh bahan yang terbuat dari logam. Sifat ini sangat diperlukan sebagai

bahan pembuat blade, karena blade bersinggungan langsung dengan

udara bahkan dengan air laut.

2) Sifat fatik

Bahan dari komposit memiliki sifat fatik yang lebih baik dari logam.

3) Sifat yang lain, bahan yang terbuat dari komposit memiliki umur pakai

yang lama atau bisa dikatakan awet dalam penggunaan. Tidak hanya itu

bahan yang terbuat dari komposit ini juga memiliki permukaan yang

lebih halus.

Selain mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan,bahan komposit ini juga

memiliki sifat-sifat yang merugikan antara lain :

1) Pada umumnya bahan komposit tidak tahan terhadap zat kimia atau

larutan-larutan tertentu.

2) Saat ini harga dari bahan komposit masih relatif mahal.

2. Matriks, umumnya lebih ulet tetapi mempunyai kekuatan dan kekokohan

yang lebih rendah.

Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang

digunakan, yaitu :

1) Fibrous composites ( komposit serat ) merupakan jenis komposit yang hanya

terdiri dari satu lapisan yang menggunakan penguat serat atau fiber. Dan

komposit serat ini dibagi lagi menjadi 2 bagian . yaitu :

a. Komposit tradisional ( komposit alam ) yang biasa berupa serat kayu,

jerami, kapas, wol, sutera, serat eceng gondok, serat pisang, dll.

b. Komposit sintesis, yaitu komposit yang mempunyai bahan penguat

serat yang diproduksi dengan industri manufaktur, dimana komponen-

komponen nya diproduksi secara terpisah, kemudian digabungkan

dengan teknik tertentu agar diperoleh struktur, sifat dan geometri yang


6

diinginkan. Serat sintesis ini dapat berupa serat gelas karbon, nilon dan

polyester.

2) Laminated composites ( komposit laminat ) merupakan jenis komposit yang

terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap

lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.

3) Particulate Composites ( composit partikel ) merupakan komposit yang

menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara

merata dalam matriksnya.

2.2 Bahan Penyususn Komposit

Seperti yang kita ketahui komposit adalah penggabungan antara dua

macam jenis material atau lebih dengan fase yang berbeda. Dari penggabungan

ini, maka akan menghasilkan suatu bahan dengan unjuk kerja ( performance )

yang dapat lebih baik dari fase-fase awal sebagai penyusunnya.

Adapun bahan-bahan penyusun komposit , yaitu :

1. Phase pertama ( Matrik )

Matrik adalah bahan utama dalam penyusunan komposit yang berfungsi

sebagai pengikat secara bersama-sama, selain itu matrik juga berfungsi sebagai

pelindung serat dari kerusakan eksternal, pelindung terhadap keausan, goresan

dan zat kimia ganas, penerus gaya ( principtal load-carying agant ) dari satu

serat ke serat lain.

2. Phase kedua ( Reinforcement)

Phase kedua ini sangat penting dalam penyusunan bahan komposit yaitu

sebagai penguat ( Reinforcing Agent ), phase ini dapat berupa fiber, partikel, dan

serat. Serat ( fiber ) adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongan

komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Serat dapat

digolongkan menjadi dua jenis, yaitu :

a. Serat Alami

b. Serat sintesis ( serat buatan manusia )

Dan bentuk dari serat ( fiber ) ini mempunyai bentuk yang berbeda, yaitu :


7

a. Continuous Roving ( sejajar )

b. Woven Roving ( dianyam )

c. Chopped Strand Mat ( acak )

2.3 Klasifikasi Komposit

Berdasrakan matrik, komposit dapat diklasifikasikan kedalam tiga

kelompok besar, yaitu :

a. Komposit Matrik Polimer ( KMP ), Polimer sebagai matrik

b. Komposit Matrik Logam ( KML ), logam sebagai matrik

c. Komposit Matrik Keramik ( KMK ), keramik sebagai matrik

Gambar 2.1 Klasifikasi komposit berdasarkan bentuk dari matrik nya

a. Komposit Matrik Polimer ( Polymer Matrix Composites – PMC )

Bahan ini merupajan bahan komposit yang sering digunakan, biasa disebut

polimer berpenguat serat (FRP – Fibre Reinforced Polymers or Plastics).Bahan

ini menggunakan suatu polimer berbahan resin sebagai matriknya, dan suatu jenis

serat seperti kaca, karbon dan aramid (Kevlar) sebagai penguatannya.

Komposit ini bersifat :

1) Biaya pembuatan lebih rendah

2) Dapat dibuat dengan produk massal

3) Ketangguhan baik

4) Lebih ringan

Keunggulan PMC :

1) Memiliki kekakuan yang tinggi


8

2) Memiliki kekuatan yang tinggi

3) Kerapatan yang rendah

4) Modulus spesifik nya tinggi

5) Mempunyai stabiitas ukuran yang baik.

Jenis polimer yang sering digunakan (Sudira, 1985) :

1. Thermoplastic

Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali

(recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang

akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic akan meleleh pada suhu

tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik

(reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Contoh

dari thermoplastic yaitu Poliester, Nylon 66, PP, PTFE, PET, Polieter sulfon,

PES, dan Polieter eterketon (PEEK).

2. Thermoset

Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali

pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan

yang tinggi tidak akan melunakkan thermoset melainkan akan membentuk arang

dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel,

seperti jenis-jenis melamin. Plastik jenis thermoset tidak begitu menarik dalam

proses daur ulang karena selain sulit penanganannya juga volumenya jauh lebih

sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik yang bersifat thermoplastic. Contoh

dari thermoset yaitu Epoksida, Bismaleimida (BMI), dan Poli-imida (PI)

b. Komposit Matrik Logam ( Metal Matrix Composites – MMC )

Komposit jenis ini merupakan komposit yang memiliki matrik logam.

Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996.

Keunggulan MMC dibandingkan dengan PMC :

1) Transfer tegangan dan regangan yang baik


9

2) Ketahanan terhadap temperature tinggi

3) Tidak menyerap kelembapan

4) Tidak mudah terbakar

5) Kekuatan tekan dan geser yang baik

6) Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik

7) Mempunyai keuletan yang tinggi

8) Titik lebur yang rendah

9) Mempunyai densitas yang rendah

Kekurangann dari MMC ini sendiri, yaitu :

1) Biayanya mahal

2) Standarisasi material dan proses yang sedikit

c. Komposit Matrik Keramik ( Ceramic Matrix Composites – CMC )

Jenis ini merupakan dua fase dengan satu fase berfungsi sebagai

reinforcement dan satu fase sebagai matriks, dimana matriks tersebut terbuat dari

keramik.

Keunggulan nya :

1) Dimensinya lebih stabil bahkan lebih stabil dari pada logam

2) Sangat tangguh, bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron

3) Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus

4) Unsur kimianya stabil pada temperatur tinggi

5) Tahan pada temperatur tinggi ( creep )

6) Kekuatan dan ketangguhan tinggi, dan ketahanan tinggi.

Kerugian nya :

1) Sulit diproduksi dalam jumlah besar

2) Relatif mahal

3) Hanya aplikasi tertentu


10

2.4 Karakteristik Material Komposit

2.4.1 Sifat-Sifat Material Komposit

Dalam pembuatan sebuah material komposit dimana sifat dari material

komposit dipengaruhi oleh beberapa factor yaitu, material yang digunakan sebagai

bentuk komponen dalam komposit, bentuk geometri dari unsur-unsur pokok dan

akibat struktur dari sistem komposit, cara dimana bentuk satu mempengaruhi

bentuk lainnya Menurut Agarwal dan Broutman, yaitu dimana bahan komposit

mempunyai ciri-ciri yang berbeda dan komposisi untuk menghasilkan suatu bahan

yang mempunyai sifat dan ciri tertentu yang berbeda dari sifat dan ciri konstituen

asalnya.

Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen yang

terdiri dari fase yang tersebar dan fase yang berterusan. Fase tersebut terdiri dari

serat atau bahan pengukuh.

2.4.2 Jenis-Jenis Material Komposit

a. Material Komposit Serat

Material komposit serat yaitu komposit yang terdiri dari serat dan bahan

dasar yang diproduksi secara fabrikasi, misalnya serat + resin sebagai

bahan perekat, sebagai contoh adalah FRP (Fiber Reinforce Plastic).

b. Komposit Lapis (Laminated Composite)

Komposit lapis yaitu komposit yang terdiri dari lapisan dan bahan penguat,

contohnya polywood, jenis ini sering digunakan sebagai bahan bangunan

dan kelengkapannya.

c. Komposit Partikel (Particulate Composite)

Komposit partikel yaitu komposit yang terdiri dari partikel dan bahan

penguat seperti butiran ( batu dan pasir ) yang diperkuat dengan semen

yang sering kita jumpai sebagai beton.


11

2.5 Macam Serat

Dalam dunia industri banyak mengenal berbagai macam serat yang dapat

dipergunakan sebagai bahan penguat dalam pembuatan komposit. Berikut ini

adalah bahan serat yang sering dipakai :

1) glass

Serat glass adalah bahan yang sangat banyak dipakai dalam pembuatan

komposit polimer. Serat glass memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

a. Harga murah

b. Tidak mudah terbakar

c. Isolator listrik yang bagus

d. Memiliki sifat antikorosi yang baik

e. Memiliki kekuatan tarik yang tinggi

f. Memiliki regangan yang rendah

Serat glass mempunyai beberapa jenis antara lain :

a) Serat glass A

Serat glass ini memiliki kandungan alkali yang tinggi. Material ini tidak

banyak dipakai dalam proses produksi sebagai reinforcement agent. Komposisi

yang terkandung didalam serat glass A yaitu :

- SiO2

- CaO

- Na2O

- Al2O3+Fe2O3

b) Serat glass E

Serat glass E memiliki komposisi berupa kalsium, alumunium hidroksida,

borosilikat, pasir silika, serta memiliki kandungan alkali yang rendah. Selain itu

serat E glass juga sering digunakan karena harga serat E glass cukup murah. Serat

E glass merupakan isolator yang baik, akan tetapi material dengan menggunakan

E glass merupakan material yang cukup getas. Serat glas ini juga mempunyai

kekuatan tarik sekitar 3,44 GPa dan mempunyai modulus elastisitas 72,3 GPa.


12

c) Serat glass D

Serat glass D ini mempunyai karakteristik dielektrik yang baik, maka serat

glass D ini sering dipakai dalam produksi pembuatan peralatan elektronik.

d) Serat glass R dan serat glass S

Kedua serat ini memiliki komposisi bahan kimia yang berbeda, akan tetapi

kedua serat ini dapat digunakan sebagai bahan penguat dan memiliki kemampuan

tinggi, serta serat ini dapat diaplikasikan sebagai reinforcement agent dalam

proses pembuatan pesawat terbang. Kekuatan tarik serat tersebut mencapai 4,48

GPa dengan modulus elastisitas 85,4 GPa, karena itu serat jenis ini memiliki harga

yang lebih mahal.

Serat gelas adalah bahan yang yang paling banyak digunakan pada komposit

polimer, karena serat glass ini memiliki harga yang relatif murah. Serat glass juga

memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

a. Mempunyai kekuatan spesifik yang relatif tinggi.

b. Tahan terhadap suhu panas dan korosi.

c. Proses pembuatan relatif mudah.

2) Karbon

Karbon bisa menjadi fiber dengan modulus elastis yang tinggi. Selain itu

karbon juga memiliki kerapatan dan koefisien dilatasi rendah. Fiber-C (C-fiber)

adalah kombinasi antara grafit dan karbon amorphous.

3) Boron

Boron memiliki elastisitas yang tinggi, tetapi bahan boron ini mahal

sehingga pemakaiannya dibatasi.

4) Kevlar 49

Bahan Kevlar ini digunakan sebagai fiber untuk bahan polimer. Bahan ini

memiliki kerapatan yang rendah dan memiliki kekuatan spesifik atau strengh to

weight yang besar untuk semua jenis fiber yang ada.

5) Keramik

Karbide silikon (SiC) dan oksida alumunium (Al2O3) merupakan salah

satu fiber yang sering dijumpai pada keramik. Kedua bahan tersebut memiliki


13

modulus elastisitas yang tinggi dan dapat digunakan menguatkan logam dengan

kerapatan dan modulus elastis yang rendah seperti alumunium dan magnesium.

6) Logam

Filament baja (kontinu atau tak kontinu) bahan ini sering digunakan

sebagai fiber dalam plastik.

2.6 Partikel

ukuran partikel yang ada bervariasi, dari yang berskala mikroskopik

hingga skala makroskopik. Partikel ini sering digunakan sebagai fase reinforc

pada logam dan keramik. Mekanisme penguatan oleh partikel tersebut

dipengaruhi oleh ukuran partikel itu sendiri. Pada skala mikroskopik, dihgunakan

partikel yang berupa serbuk halus (ukuran kurang dari µm) yang dapat

terdistribusi dalam matrik dengan konsentrasi 15%. Dengan adanya serbuk matrik

dapat menjadi keras dan menghambat gerakan dislokasi yang dapat timbul. Dalam

hal ini besar beban luar sebagian ada pada matrik.

2.7 Flake

Flake pada umum nya berupa partikel dua dimensi, seperti contoh mika

mineral (silica K dan Al) dan tale [Mg3Si4O10(OH)2], yang bisa digunakan sebagai

fase reinforc pada plastik. Bahan jenis ini relatif murah dan memiliki ukuran yang

bervariasi dengan panjang 0,001-1,0 mm dan lebar 0,001-0,005 mm.

2.8 Bahan tambahan

Bahan tambahan yang mempunyai fungsi untuk mempersingkat reaksi

waktu pengeringan pada temperature ruangan yaitu katalis. Katalis yang terlalu

banyak akan menimbulkan panas pada proses pengeringan. Hal ini dapat merusak

bahan yang dibuat. Katalis yang dipergunakan sebagai proses pada pembuatan

FRP berasal dari bahan organic peroxide seperti methyl ethyl ketone peroxide dan

Acetly acetone peroxide.

2.9 Kaidah Pencampuran Komposit

Dalam pemilihan bahan komposit, haruslah memilih kombinasi yang

optimum dari sifat masing-masing bahan penyusunnya. Dengan pencampuran

kombinasi yang baik maka akan menghasilkan komposit dengan unjuk kerja yang

baik pula. Sifat-sifat komposit ditentukan oleh Phase matrik dan Phase


14

reinforcing sebagai bahan penyusunnya, bentuk geometri bahan penyusunnya

serta interaksi antara fase penyusun komposit.Rongga udara (void), tidak

merekatnya Phase reinforcing pada phase matrik (interface), rusak atau retaknya

serat (crack) dan adanya rongga antara phase reinforcing dan phase matrik

(interphase) harus dihindari.

Gambar 2.2 Interphase dalam komposit.

Bahan komposit dibuat untuk memperbaiki sifat-sifat dari bahan

penyusunnya. Komposit meningkatkan kekuatan tarik matrik dan mengurangi

regangan matrik. Komposit juga menurunkan kekuatan tarik serat dan

meningkatkan regangan serat. Serat yang memiliki sifat getas tetapi memiliki

kekuatan tarik tinggi dipadukan dengan matrik yang memiliki kekuatan tarik yang

rendah dan kekuatan regangan yang besar, akan menjadi suatu bahan yang

memiliki sifat yang lebih baik. Perbaikan sifat inilah yang membuat bahan dari

komposit banyak digunakan sebagai bahan yang digunakan dalam bidang teknik

dan industri.

Beberapa perhitungan bahan komposit antara lain :

a) Massa komposit (mc)

mc = mm+mr (2.1)


15

dengan : mm = massa matrik

mr = massa renforce

b) Volume komposit (Vc)

Vc = Vm+Vr+Vv (2.2)

Dengan : Vm = volume matrik

Vr = volume reinforce

Vv = volume voids (rongga,cacat)

c) Kerapatan komposit (ρc)

ρc = ρc = (fm x ρm)+(fr x ρr) (2.3)

dengan : ρm = kerapatan matrik

ρr = kerapatan reinforce

fm = fraksi volume matrik

2.10 kerusakan pada komposit

pada umumnya ada tiga macam pembebanan yang menyebabkan rusaknya

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

maupun transversal, serta geser.

2.11 Kerusakan Internal Mikroskopik

Kerusakan Mikroskopik yang terjadi pada komposit dapat berupa :

e) Patah pada serat (fiber breaking)

f) Retak mikro pada matrik (matric micro crack)

g) Terkelupasnya serat dari matrik (debounding)

h) Terlepasnya lamina satu dengan yang lain nya (delamination)


16

2.11.1 Fraksi Volume Minimum Reinforcing

Gambar 2.3 (a) Model komposit berpenguat serat, (b) Kurva tegangan Vs

regangan

Modulus elastis komposit kearah longitudinal Ec

Ec = fmEm + frEr (2.4)

Dengan : Em = modulus elastis matrik

Er = modulus elastis reinforced

Jika suatu bahan komposit mendapat beban tarik maka, dalam kondisi ini

pase reinforcing dan matriknya mempunyai perpanjangan yang sama sehingga

dapat ditulis :

Ɛr = Ɛm = Ɛc (2.5)

Kekuatan tarik bahan komposit (σu)c

(σu)c = Vr(σu)r+(1-Vr)σm (2.6)

dengan σm = tegangan tarik matrik saat reinforcing putus karena tarikan.

Pada saat tegangan σm dan matrik yang digunakan getas (ɛc = ɛm) maka berlaku :


17

σm = ( u)

r x Em = ArEm (2.7)

dengan Ar = perpanjangan saat reinforcing putus.

Maka untuk bahan komposit berlaku :

Ec = VrEr + (1-Vr)( u)

m (2.8)

dengan ( u)

m

= tangent dari kurfa tarik.

Apabila pembebanan berada dalam daerah elastis bahan sama dengan

modulus elastis dari matriknya, maka daerah pembebanan yang elastik maka

berlaku :

Ec = VrEr + VmEm (2.9)

Agar suatu bahan komposit memiliki sifat mekanis yang baik, fraksi

volume Vr lebih besar dari harga kritis. Tetapi pada kenyataanya, apabila fraksi

volume relatif kecil tidak akan efektif. Ini disebabkan karena tegangan yang

terjadi akan ditahan oleh bahan matrik tersebut. Dalam kondisi ini (σu)c sama

dengan tegangan tarik matriknya (σu)m. maka akan dipakai rumus :

(σu)c = (1-Vt)(σu)m (2.10)

Fraksi volume minimum rainforcing adalah

(Vr)min = ( u)m u

( u)r ( u)m m

(2.11)


18

2.11.2 Susunan serat

Berdasarkan susunan seratnya dapat dibedakan menjadi dua jenis

serat yaitu serat kontinu dan serat tidak kontinu. Berdasarkan teori serat yang

panjang akan lebih efektif dalam menyalurkan beban jika dibandingkan dengan

serat yang pendek. Tetapi teori tersebut sulit untuk diwujudkan dalam praktek

pembuatannya. Hal ini disebabkan karena pada serat yang panjang akan terjadi

ketimpangan pada saat menerima beban antar serat, dimana sebagian serat akan

mengalami tegangan dan serat yang lain bebas dari tegangan. Jika komposit

tersebut dibebani hingga mendekati kekuatan patahnya, sebagian serat akan

patah sebelum serat yang lain menjadi patah. Komposit dengan bahan serat

pendek dapat menghasilkan kekuatan yang lebih besar dibandingkan dengan

serat yang panjang, yaitu dengan cara memasang orientasi serat pada arah

optimum yang dapat ditahan oleh serat.

Jenis komposit serat antara lain :

a) Serat kontinu :

1) Serat satu arah

2) Serat dua arah

b) Serat tidak kontinu :

1) Serat arah acak

Gambar 2.4 Fraksi volume serat.


19

2) Serat arah teratur

c) Serat multilapis :

1) Laminat

2) Hybrid

2.12 Mekanika komposit

Sifat mekanik bahan komposit berbeda dengan bahan yang lainnya. Tidak

seperti bahan teknik yang lain yang memiliki sifat homogen dan isontropik, bahan

komposit memiliki sifat heterogen dan anisontropik. Sifat heterogen bahan

komposit terjadi karena bahan komposit tersusun dari dua atau lebih bahan yang

memiliki sifat mekanik yang berbeda, sehingga analisis mekanik pada komposit

berbeda dengan bahan konvensional yang lain. Sifat mekanikpada bahan komposit

merupakan fungsi dari :

a. Sifat mekanik komponen penyusunnya

b. Geometri susunan masing-masingkomponen

c. Interface antara komponen

Mekanika komposit dapat dianalisis dari dua sudut pandang, yaitu dengan

analisis mikromekanik dengan memperlihatkan sifat-sifat mekanik bahan

penyusunnya. Analisis makromekanik memperlihatkan sifat-sifat bahan komposit

secara umum tanpa memperlihatkan sifat ataupun hubungan antara komponen

penyusunnya.

2.12.1 Kondisi isostrain

Kondisi isostrain merupakan komposit dengan kondisi regangan yang

sama. Dalam hal ini tegangan pada material mengakibatkan regangan yang sama

pada semua lapisan komposit. Kita asumsikan bahwa ikatan antar lapisan tetap

utuh selama dikenai tegangan. Pada contoh komposit ini disebut dengan kondisi

regangan yang sama.

Kita mendapatkan penjumlahan rata-rata modulus elastisitas dari komposit

dengan hubungan antara modulus elastis dari serat, matrik, dan presentase dari

volume masing-masing seperti pada gambar 2.5


20

2.12.2 Isostres

Maksud dari isostres condision adalah komposit dengan kondisi tegangan

yang sama. Misalnya struktur komposit berlapis yang ideal dan terdiri dari lapisan

serat dan matrik dengan masing-masing susunan lapisan tegak lurus terhadap

tegangan yang ditarik. Dalam kasus ini tegangan pada struktur komposit

menghasilkan kondisi tegangan yang sama, seperti pada gambar 2.5

Gambar 2.5 Komposit dengan kondisi

regangan sama

Gambar 2.6 Komposit dengan kondisi

tegangan sama.


21

2.13 Modus kegagalan lamina

Pada umumnya ada tiga macam pembebanan yang menyebabkan suatu

bahan komposit menjadi rusak, antara lain pembebanan tarik, tekan dalam arah

longitudinal maupun transversal dan geser.

2.13.1 Modus kegagalan akibat beban tarik longitudinal

Pada bahan komposit lamina yang diberi beban searah dengan serat.

Kegagalan berawal dari serat-serat yang patah pada penampang yang paling

lemah. Apabila beban yang diberikan semakin besar, maka semakin banyak serat

yang akan patah. Kebanyakan komposit serat tidak sekaligus patah pada waktu

yang bersamaan. Variasi kerusakan serat yang patah relatif kecil kurang dari 50%

beban maksimum.

Apabila serat yang patah semakin banyak, ada tiga kemungkinan :

a. Bila matrik mampu menahan gaya geser dan meneruskan serat

disekitarnya, maka serat yang patah akan semakin banyak sehingga akan

menimbulkan retak. Bahan komposit akan patah getas seperti gambar 2.7

(a)

b. Apabila matrik tidak mampu menahan konsentrasi tegangan geser yang

timbul diujung serat dapat terlepas dari matrik dan komposit rusak searah

dengan serat seperti pada gambar 2.7 (b)

c. Kombinasi dari kedua tipe patahan pada kasus ini adalah patah serat yang

terjadi di sebarang tempat bersamaan dengan rusaknya matrik. Modus

kerusakan berbentuk seperti sikat, seperti pada gambar 2.7 (c)


22

Gambar 2.7 Modus kerusakan pada bahan komposit akibat beban

Tarik longitudinal

2.13.2 Modus kegagalan akibat beban tarik transversal

Bahan yang memiliki susunan serat tegak lurus dengan arah pembebanan,

menyebabkan konsentrasi tegangan pada interface antara serat dan matrik itu

sendiri. Karena bahan komposit yang mendapat beban transversal akan gagal pada

intervase antar serat dan matrik, meskipun terjadi juga kegagalan tarnsversal pada

serat bila arah serat acak dan lemah dalam arah transversal.

Dengan demikian modus kegagalan akibat beban tarik transversal terjadi

karena:

1) Kegagalan matrik

2) Debonding pada interface antara serat dan matrik

Gambar 2.8 Kegagalan pada komposit akibat beban tarik transversal


23

2.14 Tinjauan Pustaka

Aris Suprianto (2005), peneliti membahas tentang ketebalan komposit

serat terhadap kekutan tarik, cetakan yang dipergunakan 26 x 15 x 2,5. Benda uji

yang dibuat dengan komposisi serat dengan komposisi berat serat 1%, 2%, 3%,

4%, 5% dari berat matrik. Benda uji komposit fraksi berat 2% dibuat dengan tebal

3mm, 5mm, 7mm, 9mm. benda uji dibuat dengan ukuran panjang 180mm dengan

diameter 3mnm. Komposit diuji dengan standar ASTM. Dari hasil pengujian dan

analisis dari pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa, fraksi berat serat

menaikan kekuatan tarik bahan komposit. Ketebalan komposit mempengaruhi

turunnya kekuatan tarik komposit. Kekuatan tarik tertinggi ada pada komposit

dengan ketebalan 3mm, sekitar 7,5kg/mm2. Kerusakan yang terjadi pada komposit

tergolong patah getas.

Franswell Saragih (2005), penelitian ini membahas tentang pengaruh

fraksi beratserat terhadap komposit yang berpengaruh terhadap kekuatan tarik

setelah dilakukan pengujian tarik. Cetakan utama terbuatdari kaca dengan ukuran

26 x 15 x 0,5cm. Pembuatan benda uji serat dengan panjang 12cm dan diameter

3mm, kemudian dilakukan uji tarik sebanyak dua kali. Membuat benda uji

komposit dengan fraksi berat 1%, 2%, 3%, 4%, 5%. Bahan komposit kemudian

dipotong dan diuji tarik dengan mengacu pada standar pengujian ASTM D 3039-

76. Pengujian dilakukan sebanyak 4 kali pada setiap fraksi masa serat. Setelah

proses pengujian dilakukan didapatkan nilai uji tarik kemudian didapatkan nilai

kekuatan tarik pada komposit. Berdasarkan hasil penelitian maka didapatkan

kesimpulan sebagai berikut: pertama, fraksi berat serat menaikan kekuatan tarik

bahan komposit dibandingkan dengan kekuatan tarik matrik pengikat, kekuatan

yang paling besar sekitar 6,9kg/mm2. Kedua, semakin besar presentase serat maka

regangan akan semakin kecil. Ketiga, kerusakan yang terjadi pada komposit

tergolong kerusakan getas.

Kesimpulan dari kedua tinjauan pustaka diatas adalah komposisi antara

serat, resin, dan katalis sangat berpengaruh terhadap kekuatan tarik, selain itu

jumlah lapisan serat yang digunakan juga mempengaruhi hasil uji tarik yang akan

dilakukan. Perhitungan banyak nya resin, katalis, dan serat harus dihitung dengan


24

teliti, karena semua bahan saling melengkapi dan sangat mempengaruhi hasil

akhir pada penelitian komposit.


25

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Penelitian

Skema yang dilakukan pada penelitian ini dapat dilihat dalam gambar 3.1

Gambar 3.1 Alur skema penelitian.

Pembelian bahan

Analisis

Serat Alam ( Serat Kulit Pohon Terap )

Hasil penelitian

Resin Yukalac

235

Kesimpulan

Pembuatan Benda Uji :

1. Resin tanpa serat

2. Komposit dengan variasi lapisan serat

( 1 lapis 2 lapis, dan 3 lapis )

Pengujian :

1. Pengujian tarik

Katalis

Mepoxe

Mencari bahan

Mulai

a. Perendaman

dengan NaOH

5%

b. Tanpa

perendaman

NaOH 5%


26

3.2 Persiapan Benda Uji

3.2.1 Alat

Dalam proses pembuatan komposit dengan serat alam ( Serat Kulit Pohon

Terap ) dibutuhkan alat sebagai berikut :

1. Cetakan

Dalam proses pembuatan komposit ini cetakan yang digunakan adalah

cetakan yang terbuat dari kaca dengan ukuran 15 x 30 x 0,5 cm. seperti pada

gambar 3.2

Gambar 3.2 Gambar cetakan kaca.

2. Alat Pemotong ( gunting )

Alat pemotong untuk serat sesuai dengan ukuran cetakan, seperti gambar 3.3

Gambar 3.3 Alat pemotong ( gunting ).


27

3. Gelas Ukur 1000cc

Gelas ukur digunakan untuk memudahkan mengukur jumlah resin yang

akan digunakan dan memudahkan saat pencampuran. Seperti pada gambar 3.4

Gambar 3.4 Gelas ukur 1000cc.

4. Spatula Kecil

Spatula ini digunakan untuk memudahkan pengadukan dan meratakan

campuran resin dengan katalis pada serat. Seperti terlihat pada gambar 3.5

Gambar 3.5 Spatula kecil.


28

5. Masker

Masker ini digunakan untuk mencegah mikroorganisame supaya tidak

masuk ke dalam tubuh pada saat prosese pencetakan dan menghindari debu dari

pemotongang komposit.

Gambar 3.6 Masker.

6. Grinda ( Alat Potong )

Grinda ini digunakan untuk memotong bahan komposit sesuai dengan

ukuran yang telah dibentuk .

Gambar 3.7 Grinda ( Alat Potong ).

3.2.2 BAHAN

Adapun bahan-bahan yang dipergunakan dalam pembuatan komposit

dengan serat alam ( serat kulit pohon terap ) sebagai berikut :


29

1. Resin

Resin yang dipergunakan dalam pembuatan komposit ini adalah resin

Yukalac 235. Ciri-ciri resin yukalac ini adalah resin ini memiliki warna yang agak

kecoklatan Seperti dalam gambar 3.8

Gambar 3.8 Gambar resin Yucalac 235.

2. Serat

Pada penelitian pembuatan komposit ini serat yang dipakai adalah serat

alam ( serat kulit pohon terap ). Serat kulit pohon terap ini sangat berlimpah dan

mudah di dapat di dalam hutan, terutama di hutan Kalimantan barat. Arah serat

yang dipakai merupakan serat acak. Dapat dilihat pada gambar 3.9

Gambar 3.9 Gambar serat kulit pohon terap.

3. Katalis

Katalis yang dipergunakan adalah katalis MEPOXE ( Methyl Ethyl Ketone

Peroxide ). Katalis ini memiliki fungsi untuk mempercepat proses pengerasan

dalam pembuatan komposit. Dapat dilihat pada gambar 3.10


30

Gambar 3.10 Gambar katalis MEPOXE.

4. Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang serat yang akan

digunakan. Dapat dilihat pada gambar 3.11

Gambar 3.11 Timbangan digital.

5. Acetone

Acetone ini dapat dipergunakan untuk membersihkan sisa resin yang

menempel pada alat-alat yang digunakan dalam proses pembuatan komposit.

Pemakaian acetone hanya dapat digunakan jika resin belum mengering, jika resin

tersebut sudah mengering maka akan sulit untuk dibersihkan. Bahan acetone ini

tidak dapat dipergunakan sebagai bahan pengencer dalam proses pembuatan,


31

meskipun bahan acetone memiliki sifat untuk mengencerkan resin. Dapat dilihat

pada gambar 3.12

Gambar 3.12 Acetone.

3.3 Perendaman Serat Dengan NaOH 5%

Perendaman serat dilakukan dengan NaOH 5% selama 2 jam, tujuan dari

proses perendaman ini untuk menghilangkan unsur-unsur yang terdapat pada serat

tersebut seperti kotoran, minya, unsur warna dan lain-lain. Setelah itu serat

dikeringkan di atas terik matahari selama 1 hari.

Gambar 3.13 Proses perendaman serat.


32

3.4 Perhitungan komposisi komposit

Komposisi dalam pembuatan komposit yang dibuat adalah 30% serat,

69,7% resin, dan 0,3% katalis. Perhitungan komposit ini berdasarkan perhitungan

volume total pada cetakan. Ukuran cetakan yang dipergunakan adalah

15x30x0,5cm.

Berikut ini merupakan perhitungan yang dilakukan :

a) Menghitung volume cetakan

Dengan asumsi yang dipakai volume cetakan = volume komposit,

sehingga perhitungannya adalah :

Volume cetakan = volume komposit

Vcet = Vkomp

Sehingga volume komposit :

Vkomposit = 15x30x0,5cm

= 225 cm3

b) Menghitung volume serat

Volume serat (Vserat) = 30% x Vkomposit

=

x 225 cm

3

= 67,5 cm3

c) Masa serat dapat dihitung dengan menggunakan perhitungan

volume serat :

ρ =

, dengan masa jenis serat = 34,1983

⁄ 3

Sehingga masa seratnya :

Mserat = ρserat x Vserat

= 34,1983

⁄ 3 x 67,5 cm3

Mserat = 2308,38 gr

d) Untuk menghitung jumlah resin dapat dihitumng sebagai berikut:

Volume resin = 69,7% x Vkomposit

3cm 225 x 100

7,69


33

= 156,825 cm3

= 156,825 ml

e) Menghitung jumlah katalis yang dipakai :

Volume katalis = 0,3% x Vkomposit

3cm 225 x 100

3,0

= 0,675 cm3

= 0,675 ml

3.5 Pembuatan benda uji tarik

Pada proses pembuatan benda uji tarik ini dibutuhkan 4 spesimen benda

uji untuk tiap lapisan. Ada 3 macam lapisan serat yang dipergunakan. sehingga

total spesimen yang dibutuhkan ada 12 spesimen. Orientasi serat yang

dipergunakan sama, yaitu serat searah dengan jumlah resin dan katalis sama pada

tiap jumlah lapisan. Hal ini bertujuan semua lapisan serat memiliki perbandingan

resin dan katalis yang sama.

Berikut ini merupakan langkah pembuatan benda uji tarik :

a. Cetakan disiapkan dan dilapisi dengan minyak atau faselin terlebih dahulu

kemudian ketakan dilapisi dengan aluminium voil agar resin tidak

menempel pada cetakan.

b. Serat dipotong dengan ukuran 15 x 30 cm sebanyak 10 lembar. Karena

dalam pembuatan benda uji terdiri dari 1 sampai 3 lapisan serat.

c. Campuran resin dan katalis dituang dalam cetakan, dengan urutan resin,

kemudian serat, setelah serat dilapisi lagi dengan resin. Proses ini

dilakukan dari pembuatan serat 1 lapis sampai 3 lapis.

d. Setelah resin diratakan pada dasar cetakan, serat pertama diletakkan di atas

resin yang sudah merata pada dasar cetakan. Kemudian dituang kembali

dengan resin dan diratakan menggunakan spatula kecil agar resin dapat

meresap dalam serat yang telah disusun. Hal ini dilakukan sampai serat

lapis kedua tertutup oleh resin. Hal yang sama juga dilakukan untuk 2


34

sampai 3 lapis, hanya saja pembagian resin yang berbeda sesuai lapisan

serat yang digunakan.

e. Urutan dalam proses pembuatan dalam menuang resin dan meletakkan

serat adalah resin, serat, resin, serat, resin

f. Proses berikutnya komposit ditunggu hingga benar-benar kering. Dimana

lamanya proses pengeringan adalah tiga hari.

g. Setelah kering komposit dapat dikeluarkan dari cetakan.

h. Setelah kering komposit dapat dipotong dan dibentuk sesuai ukuran yang

sudah ditentukan.

Berikut ini merupakan gambar dari spesimen untuk uji tarik seperti dalam

gambar 3.13

Gambar 3.14 Spesifikasi ukuran cetakan ASTM D 638 M-I.


35

3.6 Cara Penelitian

Komposit yang diuji menggunakan metode pengujian Tarik. Pengujian

Tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan Tarik dari komposit tersebut.

3.6.1 Uji Tarik

Langkah-langkah untuk melakukan pengujian Tarik dari benda uji komposit

adalah sebagai berikut :

1. Mempersiapkan benda komposit yang telah jadi

2. Kertas millimeter blok diletakan pada printer

3. Mesin kemudian dinyalakan, kemudian benda uji dipasangkan pada grip.

4. Grip dikencangkan, dan jangan terlalu keras agar tidak merusak benda uji

5. Pemasangan extensiometer pada benda uji dan nilai elongationnya diatur

menjadi nol.

6. Nilai beban juga diatur menjadi nol.

7. Kecepatan uji diatur, area start ditekan sebanyak dua kali kemudian

tombol down ditekan.

8. Setelah data dari pengujian Tarik didapatkan, proses pengujian Tarik

diulang untuk benda uji komposit selanjutnya sampai selesai.


36

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian

Setelah semua data didapat, dilakukan pengolahan data dan perhitungan.

Hasil yang didapat ditampilkan dalam bentuk grafik maupun tabel.

4.1.1 Hasil Pengujian Benda Uji Matrik

Dari hasil pengujian tarik matrik didapatkan sifat-sifat mekanik yaitu

kekuatan tarik dan regangan. Sebelum pengujian dilakukan benda uji diukur tebal

dan lebar terlebih dahulu. Langkah-langkah pengujian dan perhitungan sebagai

berikut :

A = Luas penampang matrik

= Lebar x Tebal

= 10.3 x 3,29

= 33.89 mm2

Kekuatan tarik = MPa 61,14 kg/mm 6,23 89,33

2,211

A

beban 2

a. Dari pertambahan panjang yang sudah diperoleh, regangan dapat dicari

sebagai berikut :

∆L = pertambahan panjang = 1,6 mm

L0 = panjang mula-mula = 50 mm

Regangan = 32% 100% x 7050

6,1

Dengan cara yang sama dilakukan perhitungan, dan hasil perhitungan

dapat dilihat pada table 4.1 , 4.2 dan 4.3


37

Spesimen Lebar ( mm ) Tebal (mm) A ( mm ) Lo ( mm2)

NC-M.1 10,3 3,29 33,89 50

NC-M.2 10 3,31 33,1 50

NC-M.3 10 3,31 33,1 50

NC-M..4 10,1 3,39 34,24 50

Spesimen A ( mm2) Beban ( kg )

Kekuatan Tarik

( kg/mm2)

Kekuatan

Tarik ( MPa )

NC-M.1 33,887 211,2 6,23 61,14

NC-M.2 33,1 212,4 6,42 62,95

NC-M.3 33,1 203,3 6,14 60,25

NC-M.4 34,239 123 3,59 35,24

Rata-Rata 33,5815 187,475 5,60 54,90

Spesimen L Lo ( mm2) ( % )

NC-M.1 1,6 50 3,2

NC-M.2 1,4 50 2,8

NC-M.3 1,3 50 2,6

NC-M.4 1,2 50 2,4

Rata-rata 1,375

2,75

Dari hasil pengujian tarik matrik didapatkan diagram kekuatan tarik dan

regangan matrik, dapat dilihat pada gambar 4.1, 4.2 dan 4.3

Tabel 4.2 Sifat mekanik matrik yukalac 235

Tabel 4.1 Dimensi matrik yukalac 235

Tabel 4.3 Sifat mekanik matrik yukalac 235


38

4.1.2 Hasil Pengujian Benda Uji Komposit

Pengujan tarik komposit dilakukan dengan menggunakan mesin uji tarik.

Pada pengujian tarik ini, data yang dihasilkan berupa grafik beban dan

pertambahan panjang. Hasil dari analisis grafik pengujian tarik tersebut, diketahui

beberapa sifat mekanis komposit seperti ditunjukan pada tabel 4.3

61.14 62.95 60.25

35.24

0

10

20

30

40

50

60

70

NC-M.1 NC-M.2 NC-M.3 NC-M.4

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

3.2 2.8

2.6 2.4

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

NC-M.1 NC-M.2 NC-M.3 NC-M.4

Re

gan

gan

( %

)

Spesimen

Gambar 4.1 Diagram kekuatan tarik matrik yukalac 235

Gambar 4.2 Diagram regangan matrik yukalac 235


39

Spesimen Lebar ( mm ) Tebal (mm) A ( mm ) Lo ( mm2)

TP-1.1 10 4 40 50

TP-1.2 10 4 40 50

TP-1.3 10 4 40 50

TP-1.4 10 4 40 50


Kekuatan Tarik

( kg/mm2)

Kekuatan

Tarik ( MPa )

TP-1.1 40 47,9 1,20 11,75

TP-1.2 40 46,1 1,15 11,.31

TP-1.3 40 30,9 0,77 7,58

TP-1.4 40 45,7 1,14 11,21

Rata-Rata 40

1,07 10,46


TP-1.1 0,75 50 1,5

TP-1.2 0,65 50 1,3

TP-1.3 0,45 50 0,9

TP-1.4 0,25 50 0,5

Rata-rata 0,525

1,05

Keterangan :

TP : Tanpa Perlakuan.

Tabel 4.4 Dimensi serat kulit pohon terap1 lapis tanpa perendaman NaOH 5%

Tabel 4.5 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon terap 1 lapis tanpa

perendaman NaOH 5%

Tabel 4.6 Dimensi serat kulit pohon terap1 lapis tanpa

perendaman NaOH 5%


40

11.75 11.31

7.58

11.21

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

TP-1.1 TP-1.2 TP-1.3 TP-1.4

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

1.5

1.3

0.9

0.5

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

TP-1.1 TP-1.2 TP-1.3 TP-1.4

Re

gan

gan

(%

)

Spesimen

Gambar 4.3 Diagram kekuatan tarik serat kulit pohon

terap1 lapis tanpa perendaman NaOH 5%

Gambar 4.4 Diagram regangan komposit serat kulit pohon

terap1 lapis tanpa perendaman NaOH 5%


41

spesimen Lebar ( mm ) Tebal (mm) A ( mm ) Lo ( mm2)

TP-2.1 11,25 3,27 36,79 50

TP-2.2 10,5 3,25 34,13 50

TP-2.3 10,5 3,27 34,34 50

TP-2.4 10,4 3,25 33,80 50


Kekuatan Tarik

( kg/mm2)

Kekuatan

Tarik ( MPa )

TP-2.1 36,79 98,1 2,67 26,16

TP-2.2 34,13 89,1 2,61 25,61

TP-2.3 34,34 90,2 2,63 25,77

TP-2.4 33,8 93,2 2,76 27,05

Rata-Rata 34,765 92,65 2,67 26,15


TP-2.1 0,4 50 0,8

TP-2.2 0,45 50 0,9

TP-2.3 0,4 50 0,8

TP-2.4 1,8 50 3,6

Rata-Rata 0,7625

1,525

Tabel 4.7 Dimensi Dimensi komposit serat kulit pohon terap 2 lapis

tanpa perendaman NaOH 5%


perendaman NaOH 5%

Tabel 4.9 Dimensi Dimensi komposit serat kulit

pohon terap 2 lapis tanpa perendaman

NaOH 5%


42

26.16

25.61 25.77

27.05

24.50

25.00

25.50

26.00

26.50

27.00

27.50

TP-2.1 TP-2.2 TP-2.3 TP-2.4

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

0.8 0.9 0.8

3.6

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

TP-2.1 TP-2.2 TP-2.3 TP-2.4

Re

gan

gan

(%

)

Spesimen

Gambar 4.5 Diagram kekuatan tarik komposit serat kulit pohon

terap 2 lapis tanpa perendaman NaOH 5%

Gambar 4.6 Diagram regangan komposit serat kulit pohon terap2

lapis tanpa perendaman NaOH 5%


43


TP-3.1 10,2 4,3 43,86 50

TP-3.2 10,2 4 40,80 50

TP-3.3 10,4 4,1 42,64 50

TP-3.4 10,5 3,35 35,18 50


Kekuatan Tarik

( kg/mm2)

Kekuatan

Tarik ( MPa )

TP-3.1 43,86 128,3 2,93 28,70

TP-3.2 40,8 100,7 2,47 24,21

TP-3.3 42,64 90,6 2,12 20,84

TP-3.4 35,18 110,6 3,14 30,84

Rata-Rata 40,62 107,55 2,67 26,15


TP-3.1 0,6 50 1,2

TP-3.2 0,35 50 0,7

TP-3.3 0,65 50 1,3

NC-3.4 0,9 50 1,8

Rata-Rata 0,625

1,25

Tabel 4.10 Dimensi Dimensi komposit serat kulit pohon terap 3 lapis tanpa

perendaman NaOH 5%


perendaman NaOH 5%

Tabel 4.12 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon

terap 3 lapis tanpa perendaman NaOH 5%


44

28.70

24.21

20.84

30.84

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

TP-3.1 TP-3.2 TP-3.3 TP-3.4

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

1.2

0.7

1.3

1.8

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

TP-3.1 TP-3.2 TP-3.3 TP-3.4

Re

gan

gan

(%

)

Spesimen

Gambar 4.7 Diagram kekuatan tarik komposit serat kulit pohon terap 3

lapis tanpa perendaman NaOH 5%

Gambar 4.8 Diagram regangan komposit serat kulit pohon terap 3 lapis

tanpa perendaman NaOH 5%


45


DP-1.1 10 3,7 37 50

DP-1.2 10 3,8 38 50

DP-1.3 10,4 3,3 34,32 50

DP-1.4 10,2 3,2 33 50


Kekuatan Tarik

( kg/mm2)

Kekuatan

Tarik ( MPa )

DP-1.1 37 126,4 3,42 33,51

DP-1.2 38 32,7 0,86 8,44

DP-1.3 34,32 114,5 3,34 32,73

DP-1.4 33 75,4 2,28 22,41

Rata-Rata 35,58

2,47 24,27


DP-1.1 0,75 50 1,5

DP-1.2 0,45 50 0,9

DP-1.3 0,85 50 1,7

DP-1.4 0,55 50 1,1

Rata-rata 0,65

1,3

Keterangan :

DP : Dengan Perlakuan.

Tabel 4.13 Dimensi komposit serat kulipohon terap 1 lapis dengan perendaman

NaOH 5%

Tabel 4.14 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon terap 1 lapis dengan

perendaman NaOH 5%

Tabel 4.15 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon

terap1 lapis dengan perendaman NaOH 5%


46

33.51

8.44

32.73

22.41

0

5

10

15

20

25

30

35

40

DP-1.1 DP-1.2 DP-1.3 DP-1.4

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

1.5

0.9

1.7

1.1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

DP-1.1 DP-1.2 DP-1.3 DP-1.4

Re

gan

gan

( %

)

Spesimen

Gambar 4.9 Diagram kekuatan tarik komposit serat kulit pohon terap 1

lapis dengan perendaman NaOH 5%

Gambar 4.10 Diagram regangan komposit serat kulit pohon terap 1

lapis dengan perendaman NaOH 5%


47


DP-2.1 10,4 4,3 45 50

DP-2.2 10 4,5 45 50

DP-2.3 10,2 4,1 41,82 50

DP-2.4 10 4,2 42 50


Kekuatan Tarik

( kg/mm2)

Kekuatan

Tarik ( MPa )

DP-2.1 45 158,2 3,52 34,49

DP-2.2 45 93,2 2,07 20,32

DP-2.3 41,82 98,2 2,35 23,04

DP-2.4 42 81,6 1,94 19,06

Rata-Rata 43,455 107,8 2,47 24,23


DP-2.1 0,65 50 1,3

DP-2.2 0,45 50 0,9

DP-2.3 0,45 50 0,9

DP-2.4 0,45 50 0,9

Rata-rata 0,5

1

Tabel 4.16 Dimensi komposit serat kulit pohon terap2 lapis dengan perendaman

NaOH 5%

Tabel 4.17 Sifat mekanik komposit serat serat kulit pohon terap 2 lapis dengan

perendaman NaOH 5%

Tabel 4.18 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon terap

2 lapis dengan perendaman NaOH 5%


48

34.49

20.32 23.04

19.06

0

5

10

15

20

25

30

35

40

DP-2.1 DP-2.2 DP-2.3 DP-2.4

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

1.3

0.9 0.9 0.9

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

DP-2.1 DP-2.2 DP-2.3 DP-2.4

Re

gan

gan

( %

)

Spesimen


terap 2 lapis dengan perendaman NaOH 5%


dengan perendaman NaOH 5%


49

spesimen Lebar ( mm ) Tebal

(mm) A ( mm ) Lo ( mm

2)

DP-3.1 10 4,5 45 50

DP-3.2 10,2 4,5 45,9 50

DP-3.3 10 4,5 45 50

DP-3.4 10 4,5 45 50


Kekuatan Tarik

( kg/mm2)

Kekuatan

Tarik ( MPa )

DP-3.1 45 78,7 1,75 17,16

DP-3.2 45,9 96 2,09 20,52

DP-3.3 45 101,6 2,26 22,15

DP-3.4 45 70,6 1,57 15,39

Rata-Rata 45,225 86,725 1,92 18,80


DP-3.1 0,85 50 1,7

DP-3.2 0,45 50 0,9

DP-3.3 0,55 50 1,1

DP-3.4 0,65 50 1,3

Rata-rata 0,625

1,25

Tabel 4.19 Dimensi komposit serat kulit pohon terap 3 lapis dengan

perendaman NaOH 5%

Tabel 4.20 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon terap 3 lapis dengan

perendaman NaOH 5%

Tabel 4.21 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon terap

3 lapis dengan perendaman NaOH 5%


50

Dari hasil pengujian yang telah dilakukan dengan ketebalan spesimen yang

berbeda, didapatkan hasil kekuatan tarik dan Regangan yang paling tinggi ada

pada komposit Matrik dengan kekuatan tariknya yaitu sebesar 54,90 MPa dan

regangan yang paling tinggi ada pada komposit dengan serat 2 lapis yaitu 1,53 %.

17.16

20.52 22.15

15.39

0

5

10

15

20

25

DP-3.1 DP-3.2 DP-3.3 DP-3.4

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

1.7

0.9

1.1

1.3

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

DP-3.1 DP-3.2 DP-3.3 DP-3.4

Re

gan

gan

( %

)

Spesimen


terap 3 lapis dengan perendaman NaOH 5%




51

Dari masing-masing lapisan serat komposit diambil nilai rata-rata dari

kekuatan tarik dan regangan. Nilai rata-rata yang diperoleh dapat dilihat pada

tabel 4.28.

spesimen

kekuatan tarik

( MPa )

Regangan

( % )

Matrik 54,90 2,75

serat 1 lapis 10,46 1,05



54.90

10.46

26.15 26.15

0

10

20

30

40

50

60

Matrik serat 1 lapis serat 2 lapis serat 3 lapis

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

Gambar 4.15 Diagram rerata kekuatan tarik komposit serat kulit pohon

terap tanpa perendaman NaOH 5%

Tabel 4.22 Rerata kekuatan tarik dan regangan serat kulit pohon

terap tanpa perendaman NaOH 5%


52

Dan untuk hasil pengujian komposit yang seratnya direndam NaOH 5%

menghasilkan kekuatan tarik dan Regangan komposit yang paling tinggi ada pada

lapisan serat ke 1 yaitu 24,27 MPa dan regangan komposit yang paling tinggi ada

pada lapisan serat ke 1 yaitu sebesar 1,3 %. Dari masing-masing lapisan serat

komposit diambil nilai rata-rata dari kekuatan tarik dan regangan. Nilai rata-rata

yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 4.23.

spesimen

kekuatan tarik

( MPa )

Regangan

( % )

Matrik 54,90 2,75




2.75

1.50 1.53

1.25

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00


Re

gan

gan

( %

)

Spesimen

Gambar 4.16 Diagram rerata regangan komposit serat kulit

pohon terap tanpa perendaman NaOH 5%

Gambar 4.23 Rerata kekuatan tarik komposit serat

kulit pohon terap direndam NaOH 5%


53

54.90

24.27 24.23

18.8

0

10

20

30

40

50

60


Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

2.75

1.3

1.00

1.25

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3


Re

gan

gan

( %

)

Spesimen


terap dengan perendaman NaOH 5%

Gambar 4.18 Diagram rerata regangan komposit serat kulit pohon terap



54

4.2 Pembahasan

Untuk pembuatan komposit perbandingan yang dipakai yaitu 30% serat,

69,7% matrik, dan 0,3% katalis. Pada pembuatan komposit ini pembagian resin

pada tiap lapisan berbeda. Jumlah resin yang dipakai untuk serat 1 sampai 3 lapis

sama yaitu 156,285 ml. Jadi jumlah pembagian resin untuk melapisi serat berbeda,

10.46

26.15 26.15 24.27 24.23

18.8

0

5

10

15

20

25

30

serat 1 lapis serat 2 lapis serat 3 lapis

Ke

kuat

an T

arik

(M

Pa)

Spesimen

sebelum direndam NaOH5%

sesudah direndam

2.75

1.50 1.53

1.25 1.3

1.00

1.25

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

1 2 3

Re

gan

gan

( %

)

Spesimen

Matrik

SebelumDirendam NaOH5%

SesudahDirendam NaOH5%


terap 1-3 lapis ( MPa )

Gambar 4.20 Diagram rerata regangan komposit serat kulit pohon terap 1-3

lapis (%)


55

tergantung jumlah lapisan serat yang disusun. Untuk serat 1 lapis jumlah resin

yang dipakai untuk tiap lapisan berbeda dengan serat 2 lapis, jika untuk serat 1

lapis jumlah resin dibagi menjadi 2 bagian, yaitu cetakan diberi oleh resin

kemudian diberi serat, kemudian ditutup dengan resin. Jadi untuk serat 1 lapis

resin yang dibutuhan untuk setiap pelapisan yaitu 78,1425 ml. Untuk serat 2 lapis

resin dibagi menjadi 3 bagian, serat 3 lapis resin dibagi menjadi 4 bagian, dan

sehngga jumlah resin untuk 1 sampai 3 lapis tetap yaitu 156,285 ml.

Dan untuk proses pencetakan komposit dibagi ada 2 variasi yaitu serat

tanpa direndam dengan NaOH 5% dan serat yang direndam dengan NaOH 5%.

Variasi ini dilakukan untuk melihat perbandingan hasil kekuatan Tarik (MPa) dan

hasil dari regangan (%) komposit

Dari tabel 4.27 dan 4.28 diperoleh nilai kekuatan Tarik komposit tertinggi

ada pada lapisan ke 2 dan 3 dimana kekuatan tariknya sama yaitu 26,25 MPa dan

regangan tertinggi ada pada lapisan ke 2 yaitu 1,5% tetapi setelah direndam

dengan NaOH 5%, kekuatan tarik nya menurun menjadi 24,23 MPa dan 18,8

MPa. Penurunan ini bisa terjadi disebabkan oleh jenis arah serat, void, crack dan

ketidak sempurnaan penyatuan antara matrik dan serat.

Dari hasil pengujian tarik yang telah dilakukan, lapisan serat 1 lapis, 2

lapis, dan 3 lapis, memiliki kekuatan tarik dan regangan yang berbeda. Kekuatan

tarik komposit rata-rata setiap lapisan sebelum dan sesudah direndam dengan

NaOH 5%, untuk serat 1 lapis 10,46 MPa dan 24,25 MPa, serat 2 lapis 26,15 MPa

dan 24,23 MPa, serat 3 lapis 26,15 MPa dan 18,8 MPa. Kekuatan tarik terendah

ada pada serat yang seblum direndam dengan NaOH 5% yaitu ada pada lapisan ke

1 dengan kekuatan tarik nya sebesar 10,46 MPa. Hal ini dikarenakan ketebalan

lapisan resin yang kurang rata pada setiap sisinya dan pentranferan beban tidak

baik. Untuk regangan rata-rata pada komposit sebelum dan sesudah direndam

dengan NaOH 5% serat 1 lapis 1,5% dan 1,3%, 2 lapis 1,53% dan 1,00%, 3 lapis

1,25% dan 1,25. Pada serat 1 lapis, 2 lapis dan 3 lapis nilai regangan nya

menurun. Hal ini bisa disebabkan karena serat terlapisi resin dengan merata. Jadi


56

saat dilakukan pengujian tarik ada sebagian beban yang hanya diterima oleh

matrik atau serat dan ada sebagian pentransferan beban yang baik sehingga nilai

regangan yang dihasilkan bervariasi.

Hasil pengujian juga dipengaruhi patahan pada komposit. Hasil yang

maksimal terjadi saat patahan yang terjadi antara serat dan matrik patah secara

bersamaan. Hasil yang kurang maksimal terjadi saat patahan yang terjadi antara

serat dan matrik tidak bersamaan, masih ada bagian serat yang tersisa pada

patahan. Hal seperti ini mengakibatkan hasil pengujian tidak maksimal, karena

pada bagian komposit masih terdapat celah yang mengakibatkan matrik dan serat

tidak menempel. Celah yang terdapat pada komposit berpengaruh saat dilakukan

pengujian tarik, karena beban yang diperoleh tidak dapat disalurkan keseluruh

permukaan komposit.

4.3 Lampiran

Berikut dilampirkan patahan dari masing-masing lapisan hasil uji Tarik

pada komposit.

Gambar 4.21 Patahan Pada Komposit Serat kulit pohon terap1 Lapis


57

Gambar 4.22 Patahan Pada Komposit Serat serat kulit pohon terap2 Lapis

Gambar 4.23 Patahan Pada Komposit Serat kulit pohon terap 3 Lapis


58

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan, penulis dapat mengambil kesimpulan yaitu :

1. Kekuatan tarik di setiap lapisan komposit serat kulit pohon terap

bervariasi, untuk serat 1 lapis kekuatan tariknya 10,46 MPa, serat 2 lapis

26,15 MPa, dan untuk serat 3 lapis memiliki kekuatan tarik sebesar 26,15.

2. Di setiap variasi jumlah lapisan serat, regangannya juga bervariasi yaitu

untuk serat 1 lapis 1,5%, serat 2 lapis 1,53%, dan untuk serat 3 lapis

memiliki regangan sebesar 1,25%.

3. Perlakuan alkali tidak berpengaruh signifikan terhadap kekuatan tarik

komposit serat kulit pohon terap. Ada sebagian lapisan serat komposit

yang mengalami peningkatan dan ada sebagian lapisan serat komposit

yang mengalami penurunan. Peningkatan kekuatan tarik ada pada lapisan

ke 1. Dan penurunan kekuatan tarik ada pada lapisan ke 2 dan 3.

4. Regangan terbaik ada pada lapisan ke 2 yaitu 1,53% dengan kekuatan

tariknya sebesar 26,15 MPa.

5.2 Saran

Dalam penelitian yang sudah dilakukan masih terdapat kesalahan dan

kekurangan. Untuk menyempurnakan penelitian selanjutnya perlu diperhatikan

hal-hal sebagai berikut :

1. Pada proses pembuatan benda uji adalah dengan cara hand lay-out, untuk

mendapatkan tebal yang merata sebaiknya pembuatan benda uji dilakukan

dengan sangat teliti dan memperhatikan tempat untuk meletakkan cetakan.

Tempat meletakkan cetakan harus rata, jika tidak maka resin tidak rata

pada permukaan serat.


59

2. Saat proses pembuatan komposit, harus menggunakan masker dan kaca

mata karna aroma dari resin and serbuk saat pemotongan dapat

mengganggu kesehatan.

3. Dalam uji tarik agar data yang diperoleh akurat dan tidak terjadi

kesalahan, harus diperhatikan benda yang dijepit oleh griper harus rata.

Hal ini sangat penting, agar benda uji benar-benar ditarik tegak lurus dan

tidak meleset. Jika griper menjepit tidak sempurna atau miring data yang

didapat tidak akurat.


60

DAFTAR PUSTAKA

1. Annual book of ASTM. 1985. America Society for Testing Material.

Philadelphia, PA.

2. Budinski, K. G. Engineering Materials, Properties and Selection.

Prentince Hall International, Inc.

3. Gibson,R. F. 1994. Principles of Composite Material Mechanics.

Singapore: Mc Graw Hill, Inc.

4. Surdia, Tata, dan Saito, S. 1985. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta:

Pradnya Paramitha.

5. Ratni Kartini,H.Darma setiawan, A.Karo Karo dan Sudirman. Pembuatan

Dan Karakterisasi Komposit Polimer Berpenguat Serat Alam. 2002.


KARAKTERISTIK KEKUATAN KOMPOSIT SERAT KULIT POHON … · komposit serat kulit pohon terap...

Documents

Transcript of KARAKTERISTIK KEKUATAN KOMPOSIT SERAT KULIT POHON … · komposit serat kulit pohon terap...