KARAKTERISTIK KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT TANDAN … · Bahan yang digunakan adalah serat tandan...

KARAKTERISTIK KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN NaOH

DENGAN FRAKSI VOLUME 4 %, 6 % DAN 8 %

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagai salah satu persyaratan Mencapai derajat sarjana Teknik Mesin

Oleh

G. ESTU NUGROHO

NIM: 135214030

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE CHARACTERISTIC OF FIBER COMPOSITE EMPTY BUNCH OF PALM OIL USED NaOH WITH VOLUM FRACTION

OF 4%, 6% AND 8%

FINAL PROJECT

as Partial Fulfilment of the Requirement

to Obtion The Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

by

G. Estu Nugroho

Student number : 135214030

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCINCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017


KARAKTERISTIK KOMPOSIT BERPIENGUAT SERATTANDAN KOSONGユ露 LAPA SAWIT R/11ENGGUNAKAN NaOIII

DENGAN FRASIVOLUME40/0,60/O DAN80/0

Disustt Olehi

Ntta:G.Estu Nuttho

111


SKRIPSI

KARAKTERISTIK KOMPOSIT BERPENGUAT SERATTANDAN KOSONG KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN NaOH

DENGAN FRAKSI VOLUME 4 0A,6 % DAN 8 %

Dipersiapkan dan ditulis oleh:

Nama. G. Estu Nugroho

NIM: 13521406A

Dipertatrankan di hadapan panitia Penguji Skripsi

Fakultas Sains dan Teknologi

Padatanggal:

19 Juli 2017

Susunan Panitia Penguj i :

Ketua : RB Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si.

Sekretaris : Dr. Yohanes Baptista Lukiyaato, M"T

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

Yogyakarta, l9 Juli 2017

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

*. Dekan

W/,-1,$. Si., M.Math.Sc., Ph. D.

iv


PERNYATAAN

Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak dapat terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan

Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapatkarya atau pendapatyang

pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu

dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, ̂l

9 J uli 20 17

G. Estu Nugroho


LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Yang bertandatangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata

Dharma:

Nama : G. Estu Nugroho

Nomor Mahasiswa : 135214030

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul:

..KARAKTERISTIK KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT TANDAN

KOSONG KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN NaOH DENGAN FRAKSI

4oh,6oh DAN 8%o"

Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan

dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,

mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain

untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan

royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Yogyakarta, 19 Juli 2017

Yang menyatakan,

VI


vii

INTISARI

Industri pengolahan kelapa sawit di Indonesia cukup banyak, hal itu

berdampah semakin banyak pula limbah yang dihasilkan salah satunya adalah serat

tandan kosong kelapa sawit. Pemanfaatan serat tandan kosong kelapa sawit untuk

produk teknologi yang bermanfaat masih terbatas, umumnya serat tandan kosong

kelapa sawit diolah secara tradisional.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui fraksi volume serat terbaik

terhadap kekuatan tarik, dan regangan pada pengujian tarik komposit dengan

menggunakan resin polyester berpenguat serat tandan kosong kelapa sawit dengan

menggunakan NaOH.

Bahan yang digunakan adalah serat tandan kosong kelapa sawit, resin

polyester Yukalac 157 dan katalis. Serat tandan kosong kelapa sawit dengan

perlakuan alkali (5% NaOH) selama 2 jam. Komposit serat disusun acak dan di buat

dengan metode cetak tekan. Pengujian tarik komposit menggunakan standar ASTM D

-638 dengan alat uji Universal Testing Machine (UTM). Pengamatan visual

dilakukan untuk mengetahui bentuk patahan.

Hasil penelitian komposit berpenguat serat tandan kosong kelapa sawit

dengan menggunakan NaOH dengan fraksi volume 4%, 6% dan 8% di peroleh

kekuatan tarik dan regangan tertinggi pada fraksi volume 4% yaitu sebesar 36,3 MPa

dan nilai regangan 1,95%. Terjadi penurunan kekuatan dibandingkan komposit resin,

semakin banyak fraksi volume serat yang di berikan sangat berpengaruh terhadap

kekuatanya. Banyaknya serat memungkinkan penumpukan serat sehingga

mengakibatkan resin tidak dapat masuk, sehingga serat tidak dapat menyatu dengan

matriknya. Terdapatnya banyak void pada cetakan juga membuat kekuatan komposit

menurun.

Kata kunci : Serat tandan kosong kelapa sawit, Komposit, kekuatan tarik.


viii

ABSTRACT

Palm oil processing industry in Indonesia quite a lot, it is booming more and

more waste generated one of them is empty bunches of palm oil. The utilization of oil

palm empty fruit bunches useful for technology products is still limited, the generally

empty bunch fibers of palm oil are traditionally processed.

This study was aimed to find out the best fraction volume of fiber to tensile

strength, and strain on composite tensile test by using polyester resin with fiber bunch

of empty palm oil bunches using NaOH.

The materials used were oil palm empty bunch fiber, Yukalac 157 polyester

resin and catalyst. Fibers of oil palm empty bunched with alkaline treatment (5%

NaOH) for 2 hours. The fiber composite was stacked randomly and created by press

printing method. Tensile composite test using ASTM D-638 standard with Universal

Testing Machine (UTM) test equipment. Visual observation is done to determine the

shape of the fault.

The result of the composite study showed that the fibers of empty bunches

palm oil using NaOH with volume fraction of 4%, 6% and 8% were obtained by the

highest tensile strength and strain at 4% volume fraction of 36.3 MPa and 1,95%

strain. There was a decrease in strength compared to the matrix composite, the more

the volume fraction of fiber that was given was very influential to its strength.

The amount of fiber allowed the buildup of the fibers to cause the resin not to

enter, so the fibers could not blend with the matrix. The presence of many voids in

the mold also made the composite strength decreased.

Keywords: Fibers of oil palm empty bunches, Composites, tensile strength.


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat, sehingga

penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah

untuk memenuhi sebagai persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma.

Penulis menghaturkan terimakasih yang sangat mendalam kepada semua

pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini, khususnya

kepada:

1. Bapak Budi Setyahandana, S.T, M.T., selaku pembimbing skripsi yang

dengan sabar dan penuh pengertian telah memberikan banyak bantuan dan

ilmunya dalam penelitian skripsi ini.

2. Bapak RB. Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si., selaku Pembimbing Akademik yang

selama ini telah membantu dan memperjuangkan dalam kelancaran kegiatan

akademik.

3. Bapak Ir. PK. Purwadi, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik USD yang telah membantu dalam kelancaran untuk keperluan Prodi.

4. Bapak Wibowo Kusbandono, S.T., bapak Stefan Mardikus, S.T., M.T., bapak

Ir. Rines, M.T., bapak Doddy Purwadianto, S.T., M.T., dan bapak Dr. Drs.

Asan Damanik, selaku Dosen Fakultas Teknik Mesin USD yang telah

memberikan masukan-masukan dan ilmu yang berharga.

5. Keluarga tercinta (alm bapak, ibu dan kakak) yang telah memberikan

sumbangan besar baik moril maupun materil.

6. Agnes Vera, kekasih pujaan hati yang telah menemani dalam susah dan

senang serta dengan sabar menunggu kelulusan penulis.

7. Mbak Sri, Mas Yudi dan Bella, selaku keluarga terimakasih yang selama

penulis kuliah memberikan tumpangan untuk tinggal bersama.

8. Giyan Angga selaku teman baik yang selalu memberikan semangat dan

motivasi


9.Tcmall― teman attkatan 2013 dall tcmall¨teman scpc」 uallgan(PaSka,J● on,

Ccrり,Sinlon),tcrimakasih atas semallgtt yang telah dibcrikalla.

10.Teman― temall bcllllain PES(Fillllan,Nehem dan Nelson),terimakasih banyak

atas kcmenangan selama ini.

11.Temall― teman itsal“flltsal rcbOm"(Ha■ d,Umar,Tatag,Towik)yang SClalu

menemani futsal saat pulang kampung.

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak

kekurallgan. 01ch karena itll,bila ada saran,koreksi dan kritik demi kesempurnaan

skrlpsi inl,akan penulis terilna dengan ikhlas.Dengan segala keterbatasan yang ada,

penulis berharap skripsi ini dapat lllemberikan manfaat.

Yogyakarta,19 Juli 2017


xi

DAFTAR ISI

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

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

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iv

LEMBAR PEPRNYATAAN ........................................................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN ................................................. vi

INTISARI.......................................................................................................... vii

ABSTRACT........................................................................................................viii

KATA PENGANTAR .................................................................................... ix

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

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xvii

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

I.I Latarbelakang ........................................................................................1

I.2 Rumusan Masalah ................................................................................4

1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................5

1.4 Batasan Masalah ..................................................................................5

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

BAB II DASAR TEORI ..................................................................................7

2.1 Pengertian kompositt ..........................................................................7

2.2 Natrium Hidroksida ..............................................................................9

2.3 Komponen Bahan Komposit ................................................................10

2.3.1 Matriks (Resin) ................................................................................10

2.3.1.1 MMC:Metal Matriks Composite ..................................................11

2.3.1.2 CMC: Ceramic Matriks Composite ..............................................12


xii

2.3.1.3PMC: Polymer Matriks Composite ...............................................12

2.3.2 Resun Polyester ...............................................................................13

2.3.3 Reinforcment atau Filler ..................................................................13

2.3.3.1 Particulate (Partikel) ....................................................................15

2.3.3.2 Flake Composites .........................................................................17

2.3.3.3 Fiber (Fibricus Composite) ...........................................................17

2.3.3.4 Struktural ......................................................................................20

2.4 Faktor Ikatan Fiber-Matriks ................................................................22

2.5 Faktor Ikatan Filler-Matriks..................................................................22

2.6 Jenis-jenis Serat ..................................................................................24

2.6.1 Faktor Serat ......................................................................................24

2.6.2 Letak Serat .......................................................................................25

2.6.3 Panjang Serat ...................................................................................25

2.6.4 Bentuk Serat .....................................................................................26

2.6.5 Faktor Matrik ...................................................................................26

2.6.6 Katalis ..............................................................................................26

2.6.7 Void .................................................................................................27

2.7 Kaidah Pencampuran Komposit (Rules of Mixture ............................28

2.8 Fraksi Volume ....................................................................................30

2.9 Presentasi Jumlah Serat ......................................................................31

2.7 Tinjauan Pustaka .................................................................................29

2.10 Release Agent ...................................................................................32

2.11 Kekuatan Tarik .................................................................................34

2.12 Tinjauan Pustaka ...............................................................................35

BAB III METODE PENELITIAN ..................................................................37

3.1Skema Penelitian .................................................................................37

3.2 Penyiapan Tempat Penelitian, Pembuatan Cetakan, Benda Uji .........38


xiii

3.2.1 Tempat Penelitian ............................................................................38

3.2.2 Pembuatan Cetakan .........................................................................38

3.2.3 Benda Uji...........................................................................................38

3.2.4 Bahan Tambah Komposit ................................................................39

3.2.5 Alat Pendukung Penelitian ..............................................................43

3.3 Perhitungan Komposit ........................................................................50

3.4 Pembuatan Benda Uji .........................................................................53

3.4.1 Pembuatan Benda Uji Resin (Polymer) ...........................................53

3.4.2 Proses Pembuatan Komposit Berbahan Tambah Serat ................... 54

3.5 Standar Uji dan Ukuran Benda Uji .....................................................56

3.6 Cara Penelitian ....................................................................................58

3.6.1 Pengujian Tarik ................................................................................58

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................60

4.1 Hasil Pengujian ...................................................................................60

4.2 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik ........................................................60

4.2.1 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik Matrik .........................................63

4.2.2 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik Komposit .................................... 70

4.2.3 Hasil Rata-rata Pengujian Benda Uji Tarik Matrik dan Komposit ..83

4.2.4 Pembuatan Uji Tarik Matrik dan Komposit ....................................86

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................88

5.1 Kesimpulan .........................................................................................88

5.2 Saran ...................................................................................................89

DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................90


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Matrix dan Reinforcement .................................................... 7

Gambar 2.2 Pengelompokkan Berdasarkan Matriks yang Digunakan .... 11

Gambar 2.3 Aplikasi MMC Untuk Gigi Palsu ......................................... 11

Gambar 2.4 Aplikasi CMC Untuk Bahan Busi ........................................ 12

Gambar 2.5 Contoh Barang Berbahan PMC ............................................ 13

Gambar 2.6 Struktur Bagan Komposit ..................................................... 15

Gambar 2.7 a.Fla flake b.Filter ................................................................ 17

Gambar 2.8 Continous Fibre Composite .................................................. 19

Gambar 2.9 Woven Fibre Composite ....................................................... 19

Gambar 2.10 Hybrid Composite .............................................................. 20

Gambar 2.11 Mikrostruktur Lamina ........................................................ 21

Gambar 2.12 Structural Composites Sandwich Panels ............................ 22

Gambar 2.13 Interface dan Interphase ..................................................... 28

Gambar 2.14 a) Crack b)Interface ............................................................ 29

Gambar 2.15 Jenis-jenis Release Agent ................................................... 33

Gambar 2.16 Alat Uji Teknik UTM ......................................................... 35

Gambar 2.17 Kurva Tegangan Listrik ...................................................... 35

Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian ....................................................... 38

Gambar 3.2 Sawit Utuh dan Tandan Kosong Kelapa Sawit .................... 38

Gambar 3.3 Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit ..................................... 39

Gambar 3.4 Resin Yukalac 157 ................................................................ 41

Gambar 3.5 Katalis ................................................................................... 41

Gambar 3.6 Miror Glace .......................................................................... 42

Gambar 3.7 NaOH ................................................................................... 43

Gambar 3.8 Timbangan Analitik .............................................................. 44

Gambar 3.9 Ember ................................................................................... 44


xv

Gambar 3.10 Cetakan ............................................................................... 44

Gambar 3.11 Gunting ............................................................................... 45

Gambar 3.12 Penggaris ............................................................................ 45

Gambar 3.13 Jangka Sorong .................................................................... 46

Gambar 3.14 Gelas Ukur .......................................................................... 46

Gambar 3.15 Suntikan .............................................................................. 46

Gambar 3.16 Kuas .................................................................................... 47

Gambar 3.17 Sarung Tangan .................................................................... 47

Gambar 3.18 Sepatula .............................................................................. 48

Gambar 3.19 Gerinda ............................................................................... 48

Gambar 3.20 Mesin Milling ..................................................................... 49

Gambar 3.21 Mesin Uji Tarik .................................................................. 49

Gambar 3.22 Perendaman Serat ............................................................... 55

Gambar 3.23 Serat Setelah Proses Alkali dengan NaOH ........................ 56

Gambar 3.24 Ukuran Standar ASTM D-638 ........................................... 57

Gambar 3.25 Bentuk dan Ukuran Spesimen Uji Tarik ............................ 58

Gambar 4.1 Diagram kekuatan Tarik Matrik Yukalac 157 ...................... 66

Gambar 4.2 Diagram Regangan Matrik Yukalac 157 .............................. 66

Gambar 4.3 Diagram Modulus Elastisitas Matrik Yukalac 157 .............. 67

Gambar 4.4 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat 4% ...................... 71

Gambar 4.5 Diagram Regangan Komposit Serat 4% ............................... 72

Gambar 4.6 Diagram Modulus Elastisitas Komposit Serat 4% ............... 72

Gambar 4.7 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat 6% ...................... 75

Gambar 4.8 Diagram Regangan Komposit Serat 6% ............................... 75

Gambar 4.9 Diagram Modulus Elastisitas Komposit Serat 6% ............... 76

Gambar 4.10 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat 8% .................... 78

Gambar 4.11 Diagram Regangan Komposit Serat 8% ............................. 79


xvi

Gambar 4.12 Diagram Modulus Elastisitas Komposit Serat .................... 79

Gambar 4.13 Diagram Rata-Rata Nilai Kekuatan Tarik .......................... 81

Gambar 4.14 Diagram Rata-Rata Regangan ............................................ 82

Gambar 4.15 Diagram Rata-Rata Modulus Elastisitas ............................. 82

Gambar 4.16 Patahan yang Terjadi pada Komposit Resin ....................... 85

Gambar 4.17 Patahan yang Terjadi pada Komposit Serat 4% ................. 85

Gambar 4.18 Patahan yang Terjadi pada Komposit Resin 6% ................ 86

Gambar 4.19 Patahan yang Terjadi pada Komposit Resin 8% ................ 86


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Keuntungan dan Kerugian dari Komposit Komersi ................. 8

Tabel.2.2. Spesifikasi Unsaturated Polyester Resin Yukalac 157 ........... 14

Tabel 3.1 Hasil Perhitungan Mencari Massa Jenis Serat ......................... 51

Tabel 3.2 Ukuran geometri ASTM D-638 ............................................... 57

Tabel 4.1 Hasil Kekuatan Tarik Serat ....................................................... 60

Tabel 4.1.1 Standar Deviasi Data Kekuatan Tarik komposit 0% ........... 61

Tabel 4.2 Hasil Standar Deviasi Data Kekuatan Tarik komposit 0% ...... 63

Tabel 4.3 Standar Deviasi Matrik Yucalak 157 ........................................ 64

Tabel 4.4 Dimensi Matrik Yucalak 157 ................................................... 65

Tabel 4.5 Sifat Mekanik Matrik Yucalak 157 .......................................... 65

Tabel 4.6 Sifat Mekanik Yucalak 157 ...................................................... 66

Tabel 4.7 Standar Deviasi Komposit Serat 4% . ....................................... 68

Tabel 4.8 Dimensi Komposit Serat 4% Sebelum Diseleksi ..................... 69

Tabel 4.9 Sifat Mekanis Komposit Serat 4% Sebelum Diseleksi ............ 69

Tabel 4.10 Sifat Mekanis Komposit Serat 4% Debelum Diseleksi .......... 70

Tabel 4.11 Dimensi Komposit Serat 4% Setelah Diseleksi ..................... 70

Tabel 4.12 Sifat Mekanis Komposit Serat 4% Setelah Diseleksi ............ 71

Tabel 4.13 Sifat Mekanis Komposit Serat 4% Setelah Diseleksi ............ 71

Tabel 4.14 Dimensi Komposit Serat 6% Detelah Diseleksi ..................... 74

Tabel 4.15 Sifat Mekanis Komposit Serat 6% ......................................... 74

Tabel 4.16 Sifat Mekanis Komposit Serat 6% . ....................................... 75

Tabel 4.17 Dimensi Komposit Serat Fraksi Volume 8% .......................... 77

Tabel 4.18 Sifat Mekanis Komposit Serat Fraksi Volume 8% ................ 78

Tabel 4.19 Sifat Mekanis Komposit Serat Fraksi Volume 8% ................ 78

Tabel 4.20 Rata-Rata Nilai Benda Uji Tarik Matrik dan Komposit ........ 81


xviii


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kelapa Sawit merupakan salah satu tanaman budidaya penghasil minyak

nabati berupa Crude Plam Oil (CPO), pohon-pohon ini banyak ditanam dalam

perkebunan di Indonesia terutama di pulau Sumatera, Kalimantan, Sulawesi, dan

Papua. Selain menghasilkan Crude Palm Oil (CPO), dalam proses pengolahan kelapa

sawit menghasilkan banyak limbah. Satu ton kelapa sawit mampu menghasilkan

limbah berupa tandan kosong kelapa sawit (TKKS) sebanyak 23% atau 230 kg,

limbah cangkang (Shell) sebanyak 6,5% atau 65 kg, wet decanter solid (lumpur

sawit) 4% atau 40 kg, serabut (Fiber) 13% atau 130 kg serta limbah cair sebanyak

50% (Mandirim, 2012).

Keempat limbah padat tersebut limbah tandan kosong kelapa sawit (TKKS)

jumlahnya cukup besar yaitu sekitar 126.317,54 ton/tahun (Mandirim, 2012), namun

pemanfaatannya masih terbatas. Sementara ini hanya dibakar dan sebagian

dihamparkan pada lahan kosong sebagai mulsa/pupuk, di kawasan sekitar pabrik.

Paparan di atas dapat dilihat bahwa saat ini perkembangan perkebunan kelapa

sawit semakin pesat. Proses pengolahan kelapa sawit menjadi berbagai macam

kebutuhan maka sudah pasti meninggalkan sisa-sisa yang dikenal dengan nama

limbah. Limbah dalam pengolahan kelapa sawit ini tidak terlalu berdampak buruk

bagi lingkungan karena salah satu bentuk limbah yang bersifat organik, tanpa

mengandung bahan kimia yang membahayakan lingkungan. Beberapa limbah kelapa

sawit pun sering dimanfaatkan untuk keperluan perkebunan dan peternakan. TKKS

merupakan limbah organik membuatnya menjadi mudah untuk diolah dan aman bagi

lingkungan. Pemanfaatan TKKS itu sendiri cukup bervariasi namun hanya sebatas

sebagai pupuk atau juga pengeras jalan, dari hal tersebut penulis akan mencoba

menggunakan limbah TKKS sebagai bahan tambah pada komposit dan akan dicari

kekuatan.


2

Kata komposit (composite) berasal dari kata “to compose” yang berarti

menyusun atau menggabungkan. Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari

kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak

homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya

berbeda (Matthews dkk, 1993). Bahan komposit umumnya terdiri dari dua unsur,

yaitu serat (fiber) sebagai bahan pengisi dan matrik sebagai bahan pengikat serat.

Dari campuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat

mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya.

Komposit merupakan sejumlah sistem multi fasa sifat dengan gabungan, yaitu

gabungan antara bahan matrik atau pengikat dengan penguat. Matrik adalah

bagian komposit yang secara kontinyu melingkupi penguat dan berfungsi mengikat

penguat yang satu dengan yang lain serta meneruskan beban yang diterima oleh

komposit ke penguat. Sedangkan penguat adalah komponen yang dimasukkan ke

dalam matrik yang berfungsi sebagai penerima atau penahan beban utama yang

dialami oleh komposit (Mehta, 1986). Bahan penyusun komposit tersebut masing-

masing memiliki sifat yang berbeda dan ketika digabungkan dalam komposisi

tertentu terbentuk sifat baru yang disesuaikan dengan keinginan (Krevelen, 1994).

Sekian banyaknya komposit, salah satunya serat yang sering dimanfaatkan

sebagai komposit serat, komposit serat merupakan perpaduan antara matrik dan bahan

baku sebagai penguatnya. Pada umumnya, serat yang digunakan memiliki kekuatan

tarik yang lebih kuat dibandingkan matrik. Setelah dua komponen dipadukan

diharapkan akan terbentuk komposit dengan harga.

Pemanfaatan serat kelapa sawit untuk produk teknologi yang bermanfaat

masih sangatlah terbatas, umumnya serabut kelapa sawit tersebut diolah secara

tradisional untuk menjadi pupuk kompos akan dimanfaatkan kembali sebagai pupuk

pada perkebunan kelapa sawit itu sendiri, malah karena banyaknya limbah itu di

lingkungan limbah serabut kelapa sawit hanya di jadikan untuk pengerasan badan


3

jalan.

Namun dewasa ini semakin dikembangkan menjadi produk–produk yang

bermanfaat bahkan telah menjadi produk–produk yang meniliki nilai jual. Banyak

penelitian ilmiah yang berhubungan dengan limbah serabut kelapa sawit yang telah

dikerjakan seperti: pembuatan papan partikel dengan perekat fenol formaldahyde, dan

bahan baku kertas. Pemanfaatan alternatif ini sangat beralasan yaitu: mudah

tersedianya bahan baku, umur pakai dapat lebih lama, mudah didesain, dapat didaur

ulang, bebas korosi, daya tahan tinggi dan mampu menyerap daya panas, serta

ekonomis.

komposit adalah gabungan dari beberapa bahan maka umumnya sifat

komposit lebih unggul setelah dilakukan penggabungan, keunggulan sifatnya antara

lain :

a. Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang tinggi.

b. Komposit dapat dirancang sedemikian rupa sehingga dapat terhindar dari korosi.

c. Dapat memberikan penampilan dan kehalusan permukaan yang lebih baik

Menurut Hairul Abral tentang studi kekuatan tarik dan sifat fisik serat TKKS

sebelum dan setelah mengalami perlakuan alkali NaOH bahwa serat yang tidak diberi

perlakuan alkali memiliki kekuatan tarik paling kecil yaitu sebesar 19,4 MPa, dan

setelah pemberian perlakuan alkali selama satu jam kekuatan tarik rata-rata serat

meningkat sampai 29,9MPa. Dari pengujian diperoleh kekuatan tarik rata-rata serat

maksimal diperoleh pada serat yang diberikan treatment alkali selama 2 jam yaitu

sebesar 53,7 MPa, sementara setelah diberi perlakuan alkali selama 3 jam kekuatan

tarik rata-ratanya cenderung menurun menjadi 44,8 MPa. Penurunan kekuatan serat

tersebut dapat dikarenakan kerusakan struktur serat akibat waktu perlakuan terlalu

lama.(Abral, 2010)

Lokantara dan Suardana, 2007 telah meneliti tentang analisis arah serat tapis

serta rasio hardener terhadap sifat fisis dan mekanis komposit tapis/polyester dimana

mereka membandingkan perlakuan NaOH dan KmnO4 sehingga didapatkan bahwa


4

dengan perlakuan KMnO4 2% selama 15 menit dengan arah serat 45o memiliki nilai

tertinggi terhadap sifat mekanis komposit, variasi persentase NaOH dan KMnO4 pada

proses perlakuan serat memberikan pengaruh yang signifikan terhadap kekuatan tarik

dan kekuatan bending komposit. Penelitian tentang sifat mekanis komposit serat

kelapa dengan resin poliester. Setelah dilakukan pengujian dan foto SEM didapatkan

fraksi volume serat yang optimal dari komposit serat kelapa yang dapat menahan

perambatan retak.

Hasil penelitian yang dilakukan oleh Josep untuk mengetahui efek perlakuan

alkali terhadap kekuatan serat kelapa sawit dengan matrik berupa karet alam.Tiga

perlakuan alkali diteterapkan yaitu konsentrasi NaOH 5%, 10%, dan 15%. Komposit

dengat serat yang dilakukan perlakuan alkali NaOH5% menghasilkan kekuatan tarik

9,95 MPa, sedangkan pada perlakuan alkali 10% NaOH dan 15% NaOH

menghasilkan kekuatan tarik 9,61 MP dan 8,865 MPa. Jadi perlakuan alkali NaOH

5% menghasilkan kekuatan tarik terbaik.(Josep. S, 2006 ).

Hasil pengujian yang dilakukan oleh Shirley Savetlana didapat bahwa

peningkatan kandungan serat pada komposit serat TKKS meningkatkan sifat mekanik

komposit. Penelitian ini dilakukan dengan perlakuan alkali 5% NaOH dan dilakukan

post-curing pada temperature 62oC dengan waktu penahanan selama 4 jam. Komposit

15% serat TKKS memiliki kekuatan bending, kekuatan tarik dan modulus elastisitas

tertinggi yaitu 63,63 MPa, 24,72 MPa, dan 3,37 MPa.(Savetlana, 2012)

Melihat fakta di atas, peneliti tertarik untuk melakukan penelitian betujuan

mengetahui karakterisitik komposit berpenguat tandan kosong kelapa sawit dengan

penambahan NaOH guna mendapatkan kekuatan tarik dengan melakukan pengujian

tarik.

1.2 Rumusan Masalah

Pada tahap ini keterbatasan penyusunan dalam ilmu pengetahuan yaitu, waktu

dan literatur maka perlu adanya rumusan-rumusan masalah dengan tujuan agar


5

pembahasan setiap poin yang ada agar lebih terarah dan terselesaikan dengan baik.

Rumusan masalah yang saya bahas pada karakteristik komposit ini adalah.

1. Seberapa besar pengaruh perlakuan alkali pada kekuatan tarik komposit serat

TKKS?

2. Berapakah fraksi volume serat terbaik supaya dihasilkan komposit serat

TKKS dengan kekuatan tertinggi?

1.3 Tujuan Penelitian

Dalam hal ini penulis melakukan penelitian tentang serabut kelapa sawit yang

bertujuan untuk : .

1. Mengetahui fraksi volume serat terbaik terhadap kekuatan tarik pada

pengujian tarik.

2. Mengetahui fraksi volume serat terbaik terhadap regangan pada pengujian

tarik.

3. Mengetahui fraksi volume terbaik modulus elastisitas pada pengujian tarik

komposit.

4. Mengetahui jenis patahan yang terjadi pada bahan komposit setelah dilakukan

uji tarik.

1.4 Batasan Masalah

Karena terdapat begitu banyak hal yang dapat diteliti serta hal yang dapat

mempengaruhi karakteristik dari komposit partikel serabut kelapa sawit, maka

penulis memiliki batasan penelitian pada hal–hal sebagai berikut :

a) Pengujian yang dilakukan pada komposit adalah pengujian tarik.

b) Bahan penguat komposit adalah serat tandan kelapa sawit yang

mempunyai ukuran panjang 6cm–8cm, dengan fraksi volume serat

sebesar 4%, 6%, dan 8%.

c) Menggunakan cetakan yang terbuat dari kaca dengan ukuran: panjang 30 cm

dan lebar 20 cm.

d) Matrik yang digunakan sebagai bahan pengikat adalah resin polyester.


6

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang didapat pada penelitian yang penulis lakukan adalah

a) Hasil dari penelitian dapat dijadikan artikel ilmiah, yang dapat digunakan

untuk penelitian selanjutnya atau dapat digunakan sebagai pertimbangan

dalam pemanfaatan limbah kelapa sawit.

b) Dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang komposit khususnya

Karakteristik Komposit Serat Tanda Kelapa Sawit.

c) Mengetahui karakteristik dari komposit setelah diberikan pengujian dalam

rangkaian penelitian.


7

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Komposit

Pengertian komposit adalah kombinasi dari dua material atau lebih yang

memiliki fasa yang berbeda menjadi suatu material baru yang memiliki properti lebih

baik dari keduanya. Komposit bisa diartikan bahan yang terbentuk apabila dua atau

lebih komponen yang berlainan digabung (Kroschwitz, 1987). K. Van Rijswijk et.al

dalam bukunya Natural Fibre Composite (2001) menjelaskan komposit adalah bahan

hibrida yang terbuat dari resin polimer diperkuat dengan serat, menggabungkan sifat–

sifat mekanik dan fisik.

Gambar 2.1 Matrix dan reinforcement

Bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana merupakan susunan

dari dua unsur yang bekerja bersama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda

terhadap sifat-sifat unsur bahan penyusunnya. Komposit terdiri dari suatu bahan utama

(matrik) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk

meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat

(fiber). Material komposit terdiri dari lebih dari satu tipe material dan dirancang untuk

mendapatkan kombinasi karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya

(Handoyo Kus, 2008).

Bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro yang didefinisikan

sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran atau kombinasi dua atau

lebih unsur-unsur utama yang secara makro berbeda dalam bentuk dan atau


8

komposisi material yang tidak dapat dipisahkan (Schwartz, 1984). Material

komposit mempunyai beberapa keuntungan diantaranya (Schwartz, 1997):

1. Bobotnya ringan

2. Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang baik

3. Biaya produksi murah

4. Tahan korosi

Sedangkan (Peter, 2002) menjelaskan keuntungan dan kerugian komposit di dalam

tabel 2.1.

Tabel 2.1. Keuntungan dan Kerugian dari Komposit Komersial (Jurnal Penelitian

Characterization and Treatments of Pineapple Leaf Fibre Thermoplastic Composite

For Construction Application, Munirah Mochtar, et.al, 2007)

Keuntungan Kerugian

- Berat berkurang

- Rasio antara kekuatan atau

rasio kekakuan dengan berat

tinggi

- Sifat-sifat yang mampu

beradaptasi: Kekuatan atau

kekakuan dapat beradaptasi

terhadap pengaturan beban

- Lebih tahan terhadap korosi

- Kehilangan sebagian sifat

dasar material

- Ongkos manufaktur rendah

- Konduktivitas termal atau

konduktivitas listrik meningkat

atau menurun

- Biaya bertambah untuk bahan

baku dan fabrikasi

- Sifat-sifat bidang melintang

lemah

- Kelemahan matrik, kekerasan

rendah

- Matrik dapat menimbulkan

degradasi lingkungan

- Sulit dalam mengikat

- Analisa sifat-sifat fisik dan

mekanik sulit dilakukan,

analisis untuk efisiensi

damping tidak mencapai

konsensus


9

Tabel 2.1 dapat dilihat bahwa aplikasi komposit masih terbatas disebabkan

oleh faktor ekonomi. Komposit menggunakan serat gelas atau material teknik yang

lain sebagai penguat, biaya bahan mentah dan biaya fabrikasi akan menjadi tinggi.

Hal ini jelas terlihat pada bidang industri yang memanfaatkan material komposit,

seperti pada bidang penerbangan dan kelautan.

2.2 Natrium hidroksida

Natrium hidroksida (NaOH), juga dikenal sebagai soda kaustik alkali itu adalah

dasar logam kaustik. Hal ini digunakan di banyak industri, terutama sebagai basis

kimia yang kuat dalam pembuatan pulp dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan

diterjen dan sebagai pembersih tiriskan. Produksi di seluruh dunia pada tahun 2004

adalah sekitar 60 juta ton, sementara permintaan adalah 51 juta ton. Natrium

hidroksida murni adalah padatan putih yang tersedia dipelet, serbuk, butiran, dan

sebagai larutan jenuh 50%. Ini adalah higroskopis dan mudah menyerap karbon

dioksida dari udara sehingga harus di simpan dalam wadah kedab udara. Hal ini

sangat larut dalam air dengan pembebasan panas. Hal ini juga larut dalam etanol dan

methanol meskipun pemeran kelarutan rendah dalam pelarut dari pada kalium

hidroksida. Natrium hidroksida cair merupakan basis yang kuat, namun suhu tinggi

yang di perlukan aplikasi batas, hal ini tidak larut dalam meter dan pelarut non-polar.

Sebuah larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain

dan kertas. Natrium hidroksida di dominasi ion, mengandung kation natrium

hidroksida dan anion. Anion hidroksida natrium hidroksida membuat dasar yang

sangat kuat yang bereaksi dengan asam membentuk air dan garam yang sesuai.

Natrium hidroksida bereaksi dengan asam protik untuk memberikan air dan garam

yang sesuai.

Sebagai contoh, dengan asam klorida, natrium klorida terbentuk:

NaOH (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H2 O (l)

Secara umum reaksi netralisasi tersebut diwakili oleh satu persamaan ionik sederhana

bersih:


10

OH-(aq) + H + (aq) → H2O (l)

2.3 Komponen Bahan Komposit

Material komposit terdiri dari dua buah penyusun yaitu reinforcement (bahan

pengisi) dan matrik. Bahan komposit merupakan penggabungan dua macam bahan

atau lebih yaitu matrik dan reinforcement agent.

2.3.1 Matrik (Resin)

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.

Matrik pada komposit dapat berbentuk :

a.Logam

b.Keramik

c.Polimer

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. Matrik memiliki

fungsi:

1. Mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur

2. Melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan

3. Mentransfer dan mendistribusikan beban ke serat

4.Menyumbangkan beberapa sifat seperti, kekakuan, ketangguhan dan tahanan listrik.


11

Berdasarkan matrik yang digunakan komposit dapat di kelompokkan menjadi 3 ,

pengelompokkan itu bisa kita lihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Pengelompokkan Berdasarkan Matrik yang Digunakan

Sumber : http://yudiprastyo53.files.wodpress.com/2011/12/2.pnj

2.3.1.1 MMC: Metal Matrik Composite

Metal matrik composite adalah salah satu jenis komposit yang memiliki

matrik logam. MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yang

diteliti adalah continous filamen MMC yang digunakan dalam industri penerbangan.

aplikasi metal matrik komposit bisa di lihat di Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Aplikasi MMC Untuk Gigi Palsu

Sumber: http://www.shinysmiledentalclinic.com/wp-

content/uploads/2014/06/macam-macam-gigi-tiruan5.jpg


12

2.3.1.2 CMC: Ceramic Matrik Composite

CMC merupakan material dua fasa dengan satu fasa berfungsi sebagai

penguat dan satu fasa sebagai matrik dimana matriknya terbuat dari keramik. Penguat

yang umum digunakan pada CMC adalah; oksida, carbide, nitride. Salah saru proses

pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX yaitu proses pembentukan

komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan matrik keramik

di sekeliling daerah filler. Komposit dengan matrik kramik bisa digunakan sebagai

bahan tambah pada pembuatan busi, seperti dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Pengaplikasian CMC untuk bahan busi

Sumber: http://asset.bmdstatic.com/assets/data/image_product_500x500/denso-busi-

iridium-denso-sk20r11-sku214400_0-2015119163928.jpg

2.3.1.3 PMC: Polymer Matrik Composite

Polimer merupakan matrik yang paling umum digunakan pada material

komposit. Karena memiliki sifat yang lebih tahan terhadap korosi dan lebih ringan.

Matrik polimer terbagi 2 yaitu termoset dan termoplastik. Perbedaannya polimer

termoset tidak dapat didaur ulang sedangkan termoplastik dapat didaur ulang

sehingga lebih banyak digunakan belakangan ini. Jenis-jenis termoplastik yang biasa

digunakan adalah polypropylene (PP), polystryrene (PS), polyethylene (PE), dan lain-

lain. Penggungaan PMC bisa banyak aplikasinya seperti barang-barang yang sering

kita jumpai di rumah kita sendiri seperti Gambar 2.5.


13

Gambar 2.5 Contoh Barang Berbahan PMC

Sumber : http://3.bp.blogspot.com/-b2sp6gjx044/tdzzwo-

tdki/aaaaaaaahg/tz_282plb5a/s1600/apache-helicopter-44.jpg

2.3.2 Resin Polyester

Unsaturated Polyester Resin (UPR) merupakan jenis resin termoset atau lebih

populernya sering disebut polyester saja. UPR berupa resin cair dengan viskositas

yang cukup rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa

menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoset lainnya.

Unsaturated Polyester Resin (UPR) yang digunakan dalam penelitian ini adalah seri

Yukalac 157 ® BQTN-EX Series, dimana memiliki beberapa spesifikasi sendiri, yaitu

Tabel.2.1. Spesifikasi Unsaturated Polyester Resin Yukalac 157® BTQN-EX


14

Sember: https://rajafiber.files.wordpress.com/2013/11/data-kekuatan-

material.jpg?w=530

2.3.3 Reinforcement atau Filler

Reinforcement (penguat) adalah salah satu bagian utama dari komposit yang

berfungsi sebagai penanggung beban utama pada komposit.

Reinforcement agent pada komposit dapat berbentuk:

a. Fiber (serat)

b. Partikel

c. Flake

Untuk lebih jelasnya, pembagian komposit dapat dilihat pada Gambar 2.6


15

Gambar 2.6 Struktur Bagan Komposit

Https://ramatawa.files.wordpress.com/2008//11/klas-komposit.jpg

2.3.3.1 Particulate (Partikel)

Komposit partikel merupakan komposit yang mengandung bahan penguat

berbentuk partikel atau serbuk. Partikel sebagai bahan penguat sangat menentukan

sifat mekanik dari komposit karena meneruskan beban yang didistribusikan oleh

matrik. Ukuran, bentuk dan material partikel adalah faktor-faktor yang

mempengaruhi sifat mekanik dari komposit partikel. Hal yang perlu diperhatikan

dalam pembuatan komposit partikel adalah menghilangkan unsur udara dan air

karena partikel yang berongga atau memiliki lubang udara kurang baik digunakan

dalam campuran komposit. Adanya udara dan air di sela-sela partikel dapat

mengurangi kekuatan dan mengurangi ketahanan retak bahan. Komposit partikel

merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel-partikel dan

sekaligus mengikatnya dengan suatu matrik bersama-sama dengan satu atau lebih

unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain- lain.


16

Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat

isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren di antara fase

partikel dan matrik yang menunjukkan sambungan yang baik.

Sifat-sifat komposit partikel dipengaruhi beberapa faktor, antara lain:

1. Ukuran dan bentuk partikel

2. Sifat-sifat atau bahan partikel

3. Rancangan partikel

4. Rasio perbandingan antara partikel

Partikel sebagai elemen penguat sangat menentukan sifat mekanik dari

komposit karena meneruskan beban yang di distribusikan oleh matrik.Ukuran, bentuk

dan material partikel adalah faktor-faktor yang mempengaruhi property mekanik dari

komposit partikel. Pengaruh peningkatan kehalusan partikel pada komposit antara

lain :

1) Memperkecil diameter pori

2) Meningkatkan kerapatan

3) Meningkatkan nilai porositas

4) Meningkatkan kekuatan tekan dan kekuatan lentur

Keuntungan dari komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel :

a. Kekuatan lebih seragam pada berbagai arah

b. Dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan kekerasan

material

c. Cara penguatan dan pengerasan oleh partikulat adalah dengan menghalangi

pergerakan dislokasi.

Komposit yang disusun oleh reinforcement berbentuk partikel, dimana

interaksi antara partikel dan matrik terjadi tidak dalam skala atomik atau molekular.

Partikel seharusnya berukuran kecil dan terdistribusi merata. Contoh dari

largeparticle composite adalah cemet dengan sand atau gravel, cemet sebagai matrik

dan sand atau gravel, cemet sebagai matrik dan sand sebagai partikel, Sphereodite


17

steel (cementite sebagai partikulat), Tire (carbon sebagai partikulat), Oxide-Base

Cermet (oksida logam sebagai partikulat).

Gambar 2.7 a. Flat flake sebagai penguat b. Filler sebagai penguat

Sumber: http://3.bp.blogspot.com/-

owtpgqejuxq/wruu281lhli/aaaaaaaaacny/uzyizhpxagtwl-

bhqkjes7kty9swee6wcew/s1600/6.png

Dispersion strengthened particle

a) Fraksi partikulat sangat kecil, jarang lebih dari 3%.

b) Ukuran yang lebih kecil yaitu sekitar 10-250 nm.

2.3.3.2 Flake composites

Komposit serpihan terdiri atas serpihan-serpihan yang saling menahan dengan

mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam matrik. Pengertian dari serpihan

adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam

peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar permukaannya. Sifat-sifat khusus

yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat

disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas

penampang lintang tertentu. Pada umumnya serpihan-serpihan saling tumpang tindih

pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang

dapat mengurangi kerusakan mekanis karena penetrasi atau perembesan.

2.3.3.3 Fiber (Fibricius Composite)

Komposit serat (Fibricius Composite) adalah komposit yang terdiri dari serat

dan matrik yang dibuat secara fabrikasi, misalnya serat ditambah resin sebagai bahan


18

perekat. Komposit serat merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu

lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat. Serat yang

digunakan bisa berupa fibers glass, fibers carbon ,fibers nylon, dan fibers graphite.

Serat ini disusun secara acak (chopped strand mat) maupun dengan orientasi tertentu

bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih komplek seperti anyaman, sebagai contoh

FRP (Fibrous Reinforce Plastik) plastik yang diperkuat dengan serat dan banyak

digunakan, yang sering disebut fiber glas, contoh lainya PCB (Pulp Cement Bord)

semen yang diperkaya dengan serat pulp dan dicetak dalam lembaran datar atau

gelombang. PCB menggantikan papan asbes dalam penggunaanya, karena asbes akan

terhisap dan merugikan kesehatan dengan menimbulkan ganguan kesehatan pada

paru-paru.

Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit,

sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang

digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh

matrik akan diteruskan kepada serat. Sehingga serat akan menahan beban sampai

beban maksimum, oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus

elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun komposit.

Tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang

digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh

matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai

beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan

modulus elastisitas yang lebih tinggi dari pada matrik penyusun komposit (Vlack L.

H., 1985).

Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit yaitu:

a. Continuous Fibre Composite

Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina

diantara matriknya. Tipe ini mempunyai kelemahan pemisahan antar lapisan. Jenis


19

komposit ini paling banyak digunakan. Kekurangan tipe ini adalah lemahnya kekuatan

antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriknya.

Gambar 2.8 Continuous fibre composite.(Gibson, 1994)

b. Woven Fibre Composite (bi-directional)

Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena

susunan seratnya mengikat antar lapisan. Susunan serat memanjangnya yang tidak

begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan melemah.

Gambar 2.9 Woven Fiber Composite.(Gibson, 1994)


20

3. Discontinous Fibre Composite

Discontinous Fibre Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek.

Gambar 2.10 Hybrid FiberComposite. (Gibson, 1994)

Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 :

a) Aligned discontinous fibre

b) Off-axis aligned discontinous fibre

c) Randomly oriented discontinous fibre

2.3.3.4 Struktural

Komposit struktural dibentuk oleh reinforce-reinforce yang memiliki bentuk

lembaran-lembaran. terdiri dari sekurang-kurangnya dua material berbeda yang

direkatkan bersama-sama. Proses pelapisan dilakukan dengan mengkombinasikan

aspek terbaik dari masing-masing lapisan untuk memperoleh bahan yang berguna.

Berdasarkan struktur, komposit dapat dibagi menjadi dua yaitu struktur dan

struktur sandwich.

a) Laminate

Laminate adalah gabungan dari dua atau lebih lamina (satu lembar komposit

dengan arah serat tertentu) yang membentuk elemen struktur secara integral pada

komposit. Proses pembentukan lamina ini menjadi laminate dinamakan proses

laminai. Sebagai elemen sebuah struktur, lamina yang serat penguatnya searah saja

(unidirectional lamina) pada umumnya tidak menguntungkan karena memiliki sifat

yang buruk. Untuk itulah struktur komposit dibuat dalam bentuk laminate yang terdiri


21

dari beberapa macam lamina atau lapisan yang diorientasikan dalam arah yang

diinginkan dan digabungkan bersama sebagai sebuah unit struktur. Struktur laminate

dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 2.11 Mikrostruktur lamina. (Widodo, 2008)

b) Sandwich panels

Komposit sandwich merupakan salah satu jenis komposit struktur yang sangat

potensial untuk dikembangkan. Komposit sandwich merupakan komposit yang

tersusun dari 3 lapisan yang terdiri dari flat composite (metal sheet) sebagai kulit

permukaan (skin) serta meterial inti (core) di bagian tengahnya (berada di

antaranya).Core yang biasa dipakai adalah core import, seperti polyuretan (PU),

polyvynilClorida (PVC), dan honeycomb. Komposit sandwich dibuat dengan tujuan

untuk efisiensi berat yang optimal, namun mempunyai kekakuan dan kekuatan yang

tinggi. Sehinggga untuk mendapatkan karakteristik tersebut, pada bagian tengah

diantara kedua skin dipasang core. Struktur komposit sandwich bisa di lihat pada

Gambar 5.


22

Gambar 2.12 Structural Composites Sandwich Panels.(Widodo, 2008)

2.4 Faktor Ikatan Fiber-Matrik

Komposit berpenguat serat banyak diaplikasikan pada alat-alat yang

membutuhkan material yang mempunyai perpaduan dua sifat dasar yaitu kuat namun

juga ringan. Komposit serat yang baik harus mampu menyerap matrik yang

memudahkan terjadi antara dua fase (Schwartz, 1984). Selain itu komposit serat juga

harus 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

(Schwartz, 1984).

2.5 Faktor Ikatan Filler-Matrik

Dengan adanya partikel berupa filler, maka pada beberapa daerah pada resin

sebagai matrik akan terisi oleh partikel, sehingga pada saat terjadi interlamellar

stretching, deformasi yang terjadi pada bagian amorph dapat diminimalisir oleh

partikel. Mekanisme penguatannya adalah bahwa dengan adanya partikel, maka jarak

antara bagian polimer yang strukturnya kristalin (berbentuk seperti

lempengan/lamelar) akan diperpendek oleh adanya partikel tadi. Dengan semakin


23

meningkatnya jumlah partikel yang ada (sampai pada batasan tertentu dimana matrik

masih mampu mengikat partikel), maka deformasi yang terjadi juga akan semakin

berkurang, karena beban yang sebelumnya diterima oleh matrik akan diteruskan atau

ditanggung juga oleh partikel sebagai penguat.

Ikatan antara matrik dan filler harus kuat. Apabila ikatan yang terjadi cukup

kuat, maka mekanisme penguatan dapat terjadi. Tetapi apabila ikatan antar

permukaan partikel dan matrik tidak bagus, maka yang terjadi adalah filler hanya

akan berperan sebagai impurities atau pengotor saja dalam spesimen. Akibatnya filler

akan terjebak dalam matrik tanpa memiliki ikatan yang kuat dengan matriknya.

Sehingga akan ada udara yang terjebak dalam matrik sehingga dapat menimbulkan

cacat pada spesimen. Akibatnya beban atau tegangan yang diberikan pada specimen

tidak akan terdistribusi secara merata. Hal inilah yang menyebabkan turunnya

kekuatan mekanik pada komposit.

Ikatan antar permukaan yang terjadi pada awalnya merupakan gaya adhesi

yang ditimbulkan karena kekasaran bentuk permukaan, yang memungkinkan

terjadinya interlocking antar muka, gaya elektrostatik yaitu gaya tarik menarik antara

atom bermuatan ion, ikatan Van der Waals karena adanya dipol antara partikel

dengan resin. Permulaan kekristalan (nukleasi) pada polimer bisa terjadi secara acak

di seluruh matrik ketika molekul-molekul polimer mulai bersekutu (nukleasi

homogen) atau mungkin juga terjadi disekitar permukaan suatu kotoran (impurities

asing), yaitu mungkin suatu nukleator sengaja ditambahkan sehingga terjadi nukleasi

heterogen. Jadi partikel yang ditambahkan pada polimer akan berpengaruh terhadap

kristalisasi dari polimer itu sendiri.

Peningkatan volume filler akan mengurangi deformability (khususnya pada

permukaan) dari matriksehingga menurunkan keuletannya. Selanjutnya, komposit

akan memiliki kekuatan lentur yang rendah. Namun apabila terjadi ikatan antara

matrikdan filler kuat sifat mekanik akan meningkat karena distribusi tegangan merata.


24

Pola distribusi dari partikel juga akan mempengaruhi kekuatan mekanik. Pola

distribusi partikel dalam matrik dapat dianalisa secara sederhana dengan menghitung

densitas dari komposit pada beberapa bagiannya dalam satu variabel. Dari hasil

perhitungannya, densitas komposit memiliki nilai-nilai yang berbeda-beda dalam satu

variabelnya. Hal ini menunjukkan pola sebaran dari partikel yang kurang homogen.

Pada penelitian ini komposit dianalisa secara makroskopik. Makroskopik

adalah menganalisa bahan komposit dengan anggapan bahan komposit bersifat

homogen sehingga dalam analisa kekuatan komposit berdasarkan kekuatan komposit

secara keseluruhan. Sedangkan tinjauan secara mikroskopik pada penelitian ini

diabaikan. Mikroskopik adalah menganalisa bahan komposit berdasarkan interaksi

antara penguat dan matriknya.

2.6 Jenis-jenis Serat

Jenis-jenis serat yang banyak tersedia untuk menggunakan komposit, dan

jumlahnya hampir meningkat. Kekakuan spesifik yang tinggi (kekakuan dibagi oleh

berat jenisnya) dan kekuatan spesifik yang tinggi (kekuatan dibagi oleh berat

jenisnya) serat-serat tersebut disebut Advanced Fiber. Komposit terbuat dari serat-

serat tersebut yang disebut Advanced Composite. (Chawla, 1987).

Penelitian mengenai komposit yang mengabungkan antara matrik dan penguat

yang berupa serat harus memperhatikan beberapa faktor. Adapun faktor-faktor yang

mempengaruhi performa fiber matrik composites antara lain :

2.6.1 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.

2.6.2 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


25

3 bagian yaitu: yang pertama one dimensional reinforcement, mempunyai kekuatan

dan modulus maksimum pada arah axis serat. Yang kedua adalah two dimensional

reinforcement (planar), mempunyai kekuatan pada dua arah atau masing-masing arah

orientasi serat. Yang ketiga three dimensional reinforcement, mempunyai sifat

isotropic kekuatannya lebih tinggi dibanding dengan dua tipe sebelumnya. Pada

pencapuran 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 ke segala arah maka

kekuatan akan meningkat.

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

Pada umumnya, serat panjang lebih mudah penanganannya jika dibandingkan dengan

serat pendek. Serat panjang pada keadaan normal dibentuk dengan proses

filamentwinding, 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 (Schwartz,


26

1984). 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. Komposit

berserat pendek dapat diproduksi dengan cacat permukaan yang rendah sehingga

kekuatannya dapat mencapai kekuatan teoritisnya (Schwartz, 1984).

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 (Schwartz, 1984).

2.6.4 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 (Schwartz, 1984).

2.6.5 Faktor Matrik

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. Juga kemampuan

bertambahnya elongasi saat patah yang lebih besar dibandingkan dengan penguat.

Selain itu juga perlu diperhatikan berat jenis, viskositas, kemampuan membasahi

penguat, tekanan dan suhu curring, penyusutan.

2.6.6 Katalis

Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi reaksi kimia pada

suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu


https://id.wikipedia.org/wiki/Laju_reaksi

https://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_kimia

27

katalis berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis

memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu

lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi.

Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi yang lebih rendah.

Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi. Katalis

dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalis

heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan

pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam

fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis

menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk

sementara terjerap.

Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai

terbentuknya produk baru. Ikatan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga

akhirnya terlepas. Banyak sedikitnya katalis yang diberikan pada pembuatan

komposit juga berpengaruh pada sifat mekanik yang dihasilkan oleh komposit

nantinya.

2.6.7 Void

Void atau gelembung udara merupakan akibat yang tidak bisa dihindari pada saat

proses pembuatan. Untuk itu sebisa mungkin meminimalkan void yang dihasilkan

pada bahan komposit. Void (kekosongan) yang terjadi pada matrik sangatlah

berbahaya, karena pada bagian tersebut penguat tidak didukung oleh matrik,

sedangkan penguat selalu akan mentransfer tegangan ke matrik. Hal seperti ini

menjadi penyebab munculnya crack, sehingga komposit akan gagal lebih awal.

Kekuatan komposit terkait dengan void adalah berbanding terbalik yaitu semakin

banyak void maka komposit semakin rapuh dan apabila sedikit void komposit

semakin kuat. Void juga dapat mempengaruhi ikatan antara serat dan matrik , yaitu

adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat

menyebabkan matrik tidak akan mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila


https://id.wikipedia.org/wiki/Substrat

28

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).

2.7 Kaidah Pencampuran Komposit (Rules of Mixture)

Dalam pemilihan bahan komposit, haruslah dipilih kombinasi yang optimum

dari sifat masing-masing bahan penyusunnya. Pencampuran dengan kombinasi yang

optimum akan menghasilkan komposit dengan unjuk kerja yang baik pula. Sifat-sifat

komposit ditentukan oleh phase matrik dan phase reinforcing sebagai bahan

penyusunnya, bentuk geometri bahan penyusunnya serta interaksi antar phase

penyusun komposit. Rongga udara (void), tidak merekatnya phase reinforcing pada

phase matrik (interface), rusak atau retaknya serat (crack) danadanya rongga antara

phase reinforcing dan phase matrik (interphase) harusdihindari.

Gambar 2.13Interface dan Interphase

Sumber : http://3.bp.blogspot.com/-

3w_ee5g3rog/vrmevprtdyi/aaaaaaaaaqtw/ezr2qni0gzm/s320/new%2bpictur.jpg


29

Gambar 2.14 a) Crack,b) Interface

Sumber :http://3.bp.blogspot.com/-

3w_ee5g3rog/vrmehgyrtdyi/aaaaaaaaaqtw/ezr2qni0gzm/s32uh8new%2bpictur.jpg

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 bersifat getas tetapi memiliki kekuatan tarik yang tinggi

dipadukan dengan matrik yang memiliki kekuatan tarik rendah dan regangan yang

besar. Perpaduan tersebut menciptakan suatu bahan yang memiliki sifat-sifat yang

lebih baik. Perbaikan sifat-sifat inilah yang membuat komposit banyak digunakan

sebagai bahan yang digunakan dalam bidang teknik dan 29 industry. Perpaduan

bahan-bahan terus dilakukan untuk mendapatkan bahan baru yang mempunyaisifat-

sifat lebih baik dari bahan-bahan yang sudah ada. Dibawah ini adalah perhitungan

tentang bahan komposit:

a. Massa Komposit (mc)

,rmc mmm (2.1)

Dengan :

mm = massa matrik


http://3.bp.blogspot.com/-3w_ee5g3rog/vrmehgyrtdyi/aaaaaaaaaqtw/ezr2qni0gzm/s32uh8new%2bpictur.jpg

http://3.bp.blogspot.com/-3w_ee5g3rog/vrmehgyrtdyi/aaaaaaaaaqtw/ezr2qni0gzm/s32uh8new%2bpictur.jpg

30

rm = massa reinforcing

b. Volume komposit (Vc)

,vrmc VVVV (2.2)

Dengan : mV = volume matri

rV = volume reinorcing

vV = volume void (rongga, cacat)

c. Kerapatan komposit )( c

,)()(

c

rrmm

c

rm

c

cc

V

VV

V

mm

V

m

(2.3)

Dengan : m = kerapatan matrik

r = kerapatan reinforcing

Atau :

),()( rrmmc ff (2.4)

Dengan : c

mm

V

Vf dan ,

c

rr

V

Vf (2.5)

2.Fraksi Volume

Jika fraksi volume (%) adalah perbandingan volume bahan pembentuk

komposit terhadap volume komposit.

Misal : Vr = % Reinforcing

Vm = % Matrik

Vcat = % Katalis

Vcom = 100%


31

Maka : ,VkompositVcatVmVr (2.6)

2.9 Presentasi Jumlah Serat

Presentase jumlah serat mempengaruhi karakteristik dari komposit yang

dihasilkan. Presentase dapat dihitung berdasarkan fraksi volume maupun fraksi berat

komposit. Fraksi volume merupakan rasio antara volume komponen peyusun dengan

volume total komposit. Berikut ini adalah persamaan-persamaan perhitungan

presentase serat berdasarkan fraksi volume komposit.

Pada bahan komposit, jumlah fraksi volume komponen penyusunnya sama

dengan satu, dan dengan mengasumsikan tidak adanya rongga udara:

VmVf 1, (2.7)

Dengan :

Vf = fraksi volume serat

Vm = fraksi volume matrik

Sedangkan fraksi berat dapat dituliskan

,1WmWf (2.8)

Dengan :

Wf = fraksi berat serat

Wm = fraksi berat matrik

Massa jenis total komposit merupakan gabungan dari massa jenis komponen

penyusunnya :

mVmfVfc , (2.9)


32

Dengan :

c = massa jenis komposit

f = massa jenis serat

Vf = fraksi volume serat

m = massa jenis matrik

Vm = fraksi volume matrik

Persamaan diatas dapat ditulis sebagai berikut:

c = )1( VfmfVf

c = ,)( mVfmf (2.10)

Sehingga fraksi volume serat dapat diketahui dari persamaan:

Vf = ,mf

mc

(2.11)

Dengan mengetahui besar massa jenis total komposit dan komponen

penyusunnya maka fraksi volume serat akan dapat diketahui. Fraksi volume serat

dalam komposit merupakan parameter penting dalam mengatur sifat mekanik

komposit lamina yang dihasilkan. Pada umumnya besar fraksi volume bahan

komposit sekitar 20% sampai 60%, tergantung serat yang digunakan dan disesuaikan

dengan kebutuhan.

2.10 Release Agent

Release agent atau zat pelapis yang berfungsi untuk mencegah lengketnya

produk pada cetakan saat proses pembuatan. Pelapisan dilakukan sebelum proses

pembuatan dilakukan. Release agent yang biasa digunakan antara lain: waxes (semir),


33

mirror glass, polyvynil alcohol, film forming, dan oli. Jenis-jenis release agent

lainnya dapat dilihat pada Gambar 2.15.

A B

C D

Gambar 2.15J jenis-jenis Release Agent: A. Spray Waxe, B. Greaze/paselin Oil, C.

Polyvinylalcohol, D. Film Morning.

Sumber : https://www.techtransfer.com/blog/oil-andgrease-aplplication-methods/


34

2.11 Kekuatan Tarik

Pengujian tarik (tensile test) adalah pengujian mekanik secara statis dengan

cara sampel ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya dimana gaya tarik

yang diberikan sebesar P (Newton). Tujuannya untuk mengetahui sifat-sifat mekanik

tarik (kekuatan tarik) dari komposit yang diuji. Pertambahan panjang ( l ) yang

terjadi akibat gaya tarikan yang diberikan pada sampel uji disebut deformasi.

Regangan merupakan perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang

mula-mula. Regangan merupakan ukuran untuk kekenyalan suatu bahan yang

harganya biasanya dinyatakan dalam persen (Sears, 2002).

Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan.Hubungan tegangan-

regangan pada tarikan memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada laju

tegangan, temperature, kelembaban, dan seterusnya. Kekuatan tarik diukur dengan

menarik sekeping sampel dengan dimensi yang seragam. Tegangan tarik adalah

gaya yang diaplikasikan, F, dibagi dengan luas penampang A yaitu:

(2.12)

Satuan yang dipakai adalah dyne per sentimeter kuadrat (CGS) atau Newton

per meter kuadrat (MKS). Perpanjangan tarik ( ) adalah perubahan panjang ( l

)sampel dibagi dengan panjang awal ( l ):

(2.13)

Perbandingan tegangan ( ) terhadap perpanjangan ( ) disebut modulus tarik E

(2.14)

= Modulus tarik

l

l

A

F


35

Gambar2.16 Alat Uji Tarik UTM

(Sumber: http://www.alatuji.com/kategori/143/universal-testing-machine)

Gambar 2.17 Kurva Tegangan Tarik

2.12 Tinjauan Pustaka

“Sifat–Sifat Fisik dan Mekanis Komposit Serabut Kelapa” oleh Johanes

Martin Khristianto (2006). Khristianto melakukan penelitian mengenai komposit

serat alam, yang memanfaatkan serat alam sebagai penguat dan plastik sebagai matrik

pengikat (Natural Fiber Reinforced Plastic / NFRP). Serat alam yang digunakan

adalah serabut kelapa dalam bentuk potongan dengan panjang antara 0.5-1.5 cm.

Sedangkan matrik yang digunakan adalah resin polyester, sejenis plastik

thermosetting.


36

Dalam penelitiannya Khristianto melakukan beberapa pengujian untuk

mengetahui karakter dari komposit yang terbentuk.Pengujian yang dilakukan adalah

pengujian tarik dan impact.Dari pengujian yang telah dilakukan, didapatkan hasil

bahwa semakin meningkatnya fraksi volume serat dalam komposit membuat daya

tahan komposit terhadap beban tarik semakin rendah.Sedangkan dari pengujian

impact membuatnya semakin tahan beban impact.

“Study Perlakuan Alkali Dan Fraksi Volume Serat Terhadap Kekuatan

Bending, Tarik, Dan Impact Komposit Berpenguat Serat Rami Bermatrik Polyester

BQTN 157” oleh Ludi Hartanto (2009). Hartanto melakukan penelitian untuk

mengetahui kekuatan bending, tarik, dan impact yang optimal dari komposit serat

rami pada fraksi volume 20,30,40,50 % dengan variasi ketebalan 1 mm hingga 5 mm,

dengan perlakuan alkali, menggunakan polyester BQTN 157 sebagai matriknya.

Pembuatan dengan cara press mold, pengujian bending yang dilakukan dengan acuan

standart ASTM D 790-02, tarik dengan standart ASTM 638-02 dan impack charpy

dengan acuan standart ASTM D 256-00.

Hasil pengujian didapat pengaruh alkali 2,4,6,dan 8 jam pada fraksi volume

20%, 30%, 40%, 50%, dengan variasi tebal 1mm hingga 5mm. Pada pengujian

bending optimal rata-rata pada fraksi volume 40% dengan ketebalan 3mm dan paling

optimal pada alkali 2 jam,Pada uji tarik optimal pada fraksi volume 50% ketebalan

5mm dan paling optimal pada alkali 2 jam,dan Pada uji Impak optimal rata-rata pada

fraksi volume 40% dan 50% pada ketebalan 5mm dan paling optimal pada fraksi

volume 50% alkali 6 jam.


37

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 SkemaPenelitian

Berikut ini merupakan diagram alir dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Serat TKKS

BAHAN

Polyester

BAHAN

Katalis

BAHAN

Pembuatan benda uji :

1. Pembuatan cetakan

2. Pecetakan matrik tanpa

menggunakan serat

3. Pencetakan komposit

dengan komposisi

fraksi volume 4%, 6%,

8%

Uji tarik

BAHAN

Hasil penelitian

BAHAN

Pembahasan

BAHAN

Studi pustaka

BAHAN

Kesimpulan

BAHAN

Bahan

BAHAN

NaOH


38

3.2 Penyiapan Tempat Penelitian, Pembuatan Cetakan, Benda Uji dan Bahan

Komposit

3.2.1 Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium ilmu logam jurusan Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Sebelum melakukan penelitian terlebih

dahulu disiapkan alat dan bahan untuk membuat benda uji. Persiapan dimulai dengan

pembuatan cetakan di tukang kaca, kemudian membeli alat dan bahan yang akan

digunakan untuk pembuatan benda uji, terahir benda uji siap untuk proses pengujian.

3.2.2 Pembuatan Cetakan

Proses pembuatan cetakan pertama penulis sudah mempunyai material kaca

berbentuk persegi berukuran 1 meter x 1,5 meter sebanyak 2 buah. Dua kaca tersebut

lalu penulis mengantar ke tukang kaca untuk dipotong dan di bentuk sesuai dengan

ukuran yaitu 20cm x 30cmx 5mm, selain membuat cetakan penulis juga membuat

penutup untuk menutup cetakan saat proses mencetak komposit dengan material kaca

dengan ukuran 25cm x 4cm x 5mm.

3.2.3 Benda Uji

a) Sawit yang belum diolah dan sawit yang sudah diolah menjadi tankos dapat

dilihat pada Gambar 3.2

Gambar 3.2 Sawit Utuh dan Tandan Kosong Kelapa Sawit


39

b) Tandan kosong yang sudah dihancurkan dan menjadi serat dapat dilihat pada

Gambar 3.3

Gambar 3.3 Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit

3.2.4 Bahan Tambah Komposit

Bahan bahan utama yang digunakan untuk membuat komposit berpenguat

serat tandan kosong kelapa sawit adalah sebagai berikut :

a. Serat

Serat yang digunakan penulis pada penelitian ini adalah serat dari tandan

kosong kelapa sawit. Serat tandan kosong kelapa sawit merupakan serat yang kaku,

namun memiliki sifat yang kuat. Proses yang harus dilakukan penulis sebelum

menjadikan serat tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan tambah komposit adalah

sebagai berikut :

1. Mendapatkan Serat

Tandan kosong kelapa sawit didapatkan dari Lampung, namun dikarenakan

keterbatasan penulis, serat tandan kosong kelapa sawit didapatkan dari salah satu

teman yang berasal dari Lampung. Mendapatkan serat tandan kelapa sawit disana

tidak terlalu sulit, karena serat tandan kelapa sawit hanya menjadi limbah.


40

2. Pemilihan Serat

Rendam serat menggunakan air supaya tekstur serat tidak kaku saat dipotong.

Potong serat dengan menggunakan gunting yang berukuran kecil dan berwarna putih,

karena ada bagian serat yang berwarna coklat dan memiliki ukuran yang tebal. Serat

yang berwarna coklat memiliki sifat getas karena sudah layu, sedangkan yang tebal

itu akan berpengaruh kepada ukuran serat yang digunakan oleh penulis.

3. Pembersihan Tandan Kosong Kelapa Sawit

Serat yang sudah dipotong kemudian di bersihkan menggunakan air mengalir

hingga bersih dari kotoran yang menempel di serat. Setelah bersih serat yang masih

basah di urai agar terpisah satu dengan yang lain, mengurai serat saat basah lebih

mudah karena tidak kaku.

4. Penjemuran Serat Tandan Kosong Kelapa Kawit

Serat yang terurai kemudian di jemur dengan bantuan sinarmatahari guna

mengilangkan air setelah dicuci. Tunggu serat sampai benar-benar kering, kira-kira

memerlukan waktu 3 hari.

5. Pemilihan Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit

Serat tandan kosong kelapa sawit yang sudah di jemur sampai kering kemudian

dipilih dan di ukur dengan panjangserat 6-8 cm dan dengan rata-rata diameternya

1,97 mm.

b. Resin dan Katalis

Resin yang digunakan adalah resin polyester dengan jenis resin yaitu Yukalac

157, resin ini sering disebut juga dengan nama (UPR). (UPR) merupakan jenis resin

cair dengan viskositas yang cukup rendah, mengeras pada suhu kamar dengan bahan

tambah katalis yang berfungsi sebagai pengeras resin dapat dilihat pada Gambar

3.4dan Gambar katalis pada Gambar 3.5.


41

Gambar 3.4 Reain Polyester Yukalac 157

Gambar 3.5 Katalis


42

c. Release Agent

Bahan tambah yang di gunakan dalam pembuatan atau pencetakan komposit ada

beberapa antara lain adalah release agent. Mengantisipasi lengketnya produk dengan

cetakan, maka digunakan release agent agar memudahkan saat melepaskan produk

dari cetakan.Sifatnya yang lengket menyebabkan produk merekat dengan cetakan,

bahkan tidak bisa di lepas harus dengan memecahkan cetakan baru terlepas. Pelapisan

menggunakan release agent dilakukan sebelum melakukan pencetakan, penulis

menggunakan jenis mirror glaze. Jenis-jenis release agent ada banyak antara

lainwaxe (semir), mirror glaze, polyvinylalcohol, film morning, paselin dan oil.

Release agent yang penulis gunakan bisa dilihat pada Gambar 3.6

Gambar 3.6 Mirror GlazeYang Digunakan

d. NaOH (Natrium hidroksida)

NaOH digunakan untuk merendam serat, supaya mengurangi kadar minyak

yang masih terkandung di dalam serat. Proses alkali dengan menggunakan NaOH

berlangsung selama 2 jam, karena serat yang di miliki penulis cukup banyak sehingga

serat di bagi menjadi 3 bagian. NaOH sebanyak 50 gram di larutkan pada 1 liter air,

setelah larut serat lalu dimasukan dan di tunggu selama 2 jam. NaOH dapat dilihat

pada Gambar 3.8.


43

Gambar 3.8 NaOH

3.2.5 Alat Pendukung Penelitian

Alat-alat yang digunakan pada proses pembuatan komposit dengan serat

tandan kosong kelapa sawit adalah sebagai berikut :

1. Timbangan Digital (Timbangan Analitik)

Timbangan di gunakan untuk menimbang berat serat untuk mencari massa

jenis serat tandan kosong kelapa sawit. Timbangan tersebut terdapat di Laboratorium

Farmasi Sanata Dharma, penulis menggunakan timbangan tersebut karena merupakan

jenis timbangan digital atau timbangan analitik dengan keakuratan dalam membaca

berat pada serat. Timbangan analitik yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Timbangan analitik


44

2. Ember

Ember digunakan sebagai alat untuk merendam serat pada proser alkali

menggunakan NaOH. Ember yang dilihat pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Ember

3. Cetakan

Cetakan berbahan kaca berukuran 30 cm x 20 cm x 5 mm yang terbuat dari kaca,

berfungsi sebagai media mencetak komposit. Cetakan dapat dilihat pada Gambar

3.11.

Gambar3.11 Cetakan


45

4. Gunting

Berfungsi untuk memotong serat menjadi lebih pendek dan memisahkan serat,

dari serat yang berwarna putih dengan yang berwarna coklat. Gunting yang

digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Gambar3.12 Gunting

5. Penggaris

Untuk mengukur panjang serat supaya berukuran panjang 6-8 cm. Penggaris dapat

dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 penggaris

6. Jangka Sorong

Jangka sorong digunakan untuk mengukur diameter serat pada saat mencari rata-

rata massa jenis serat. Jangka sorong dapat dilihat pada Gambar 3.14.


46

Gambar 3.14 jangka sorong

7. Gelas Ukur

Sebagai media saat pencampuran resin dengan katalis sebelum pencetakan,

dengan banyak 300 ml resin. Gelas ukur dapat dilihat pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Gelas ukur

8. Suntikan

Berfungsi sebagai alat untuk mengambil katalis sebelum dicampur dengan resin.

Suntikkan dapat dilihat pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16 Suntikan


47

9. Kuas

Berfungsi sebagai alat untuk meratakan mirror glaze pada cetakan supaya

komposit mudah di lepas dari cetakan. Kuas dapat dilihat pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 kuas

10. Sarung Tangan

Berfungsi untuk melindungi dari bahan-bahan yang bersifat kimia yaitu resin dan

katalis. Resin apabila terkena tangan akan lengket dan susah dibersihkan, sedangkan

katalis jika terkena tangan akan terasa panas. Sarung tangan dapat dilihat pada

Gambar 3.18

Gambar 3.18 Sarung tangan

11. Sepatula

Berfungsi untuk melepaskan komposit dari cetakan setelah komposit kering.

Fungsi lainnya yaitu untuk membersihkan cetakan dari bekas resin yang tertinggal di

cetakan setelah proses pencetakan komposit. Sepatula dapat dilihat pada Gambar

3.19.


48

Gambar 3. 19 Sepatula

12. Gerinda

Berfungsi sebagai alat pemotong benda uji. Gerinda dapat dilihat pada Gambar

3.20

Gambar 3.20 Gerinda

13. Mesin Milling

Mesin milling digunakan saat membuat spesimen benda uji sesuai dengan ASTM

D-638. Mesin milling dapat dilihat pada Gambar 3.21.


49

Gambar 3.21 Mesin milling

14. Mesin Uji Tarik

Alat yang digunakan penulis untuk pengujian spesimen. Mesin uji tarik dapat

dilihat pada Gambar 3.22.

Gambar 3.22 Mesin Uji Tarik


50

3.3 Perhitungan Komposisi Serat

Komposisi dari komposit yang dibuat adalah menggunakan fraksi volume serat

sebesar 4%, 6%, 8% serat TKKS, 96%, 94%, 92% resin polyester. Penulis telah

melakukan uji kekuatan resin tanpa serat dengan campuran katalis 0,5%, 0,4% dan

0,3%. Setelah melakukan pengujian tarik didapatkan hasil yang terkuat adalah 0,4%,

maka dari itu peneliti memilih menggunakkan 0,4% katalis sebagai bahan tambah

nya. Perhitungan komposisi komposit dihitung berdasarkan perhitungan volume total

cetakan, namun sebelumnya peneliti harus mencari massa jenis dari serat tandan

kosong kelapa sawit terlebih dahulu. Mencari massa jenis serat dan perhitungan

antara lain yang dilakukan:

a. Pembuatan benda uji komposit adalah dengan mencari massa jenis ( ) serat

tandan kosong kelapa sawit. Adapun metode perhitungan massa jenis ( ) serat

tandan kosong kelapa sawit adalah sebagai berikut:

1. Membuat pilinan serat dengan variasi 6 perbesaran, menimbang 6 variasi

massa serat tandan kosong kelapa sawit, panjang serat 80 mm.

2. Mengukur diameter 6 variasi pilinan serat tandan kosong kelapa sawit.

3. Melakukan perhitungan dengan rumusan sebagai berikut:

Menghitung volume serat tandan kosong kelapa sawit pada setiap pilinan serat

dengan rumus :

TDv 2

4

(3.1)

Dimana:

v = volume serat tandan kosong kelapa sawit

D = diamater serat tandan kosong kelapa sawit

T = tinggi atau panjang dari serat tandan kosong kelapa sawit

4. Menghitung massa jenis serat aemua variasi, dengan rumus :


51

Menghitung massa jenis:

V

m

(3.2)

Dimana:

m = massa serat tandan kosong kelapa sawit

= jenis serat massa tandan kosong kelapa sawit

V = volume serat tandan kosong kelapa sawit

Tabel 3.1 Hasil Perhitungan Mencari Massa Jenis Serat

No Spesimen D V (mm3) Massa (gr) ρ Serat (gr/cm3)

1 Serat 0,96 57,9 0,025 0,435

2 Serat 1,04 67,9 0,034 0,499

3 Serat 2,08 271,7 0,130 0,478

4 Serat 2,14 287,6 0,157 0,547

5 Serat 2,68 451,1 0,250 0,555

6 Serat 2,92 535,5 0,265 0,494

Rata-rata 1,97 278,6 0,144 0,501

Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan mendapatkan nilai ata-rata massa

jenis serat yaitu :

rata-rata serat TKKS= 0,501 gr/cm3

b. Langkah selanjutnya setelah mendapatkan massa jenis dari serat TKKS adalah

menghitung komposisi serat tandan kosong kelapa sawit, resin dan katalis

berdasarkan volume cetakan dan prosentase komposisi yang diinginkan. Langkah-

langkah perhitungannya adalah sebagai berikut:

1. Menghitung volume cetakan

Dengan asumsi:

Volume cetakan = volume komposit total

Vcetakan = Vkomp


52

Maka, volume cetakan:

Vcetakan= 20 cm x 30 cm x 0,5 cm

= 300 cm3

2. Menghitung komposisi serat tandan kosong kelapa sawit, resin dan katalis

• Untuk fraksi volume 4% serat tandan kosong kelapa sawit:

Serat = 4

100 x 300 cm3x 0,501 gr/cm3

= 12 cm3x 0,501 gr/cm3

= 6,012 gr

Resin = 95,6

100 x 300 cm3

= 288 cm3

= 286,8 ml

Katalis = 0,4

100 x 286,8 cm3

= 1,147cm3

= 1,1 ml


Serat = 6

100 x 300 cm3 x 0,501 gr/cm3

= 18 cm3x 0,501 gr/cm3

= 9,018 gr

Resin = 93,6

100 x 300 cm3

= 280,8cm3

= 280,8 ml


53

Katalis = 0,4

100 x 280,8 cm3

= 1,123 cm3

= 1,1 ml


Serat = 8

100 x 300 cm3 x 0,501 gr/cm3

= 24 cm3 x 0,501 gr/cm3

= 12,024 gr

Resin = 91,4

100 x 300 cm3

= 274,2 cm3

Katalis = 0,4

100 x 274,2 cm3

= 1,104 cm3

= 1,09 ml

3.4 Pembuatan benda uji

3.4.1 Pembuatan Benda Uji Resin (polyester)

pembuatan benda uji resin atau tanpa bahan tambah serat TKKS, resin

menggunakan jenis resin Yukalac 157. Langkah-langkah pembuatan benda uji resin

antara lain:

1. Mencuci cetakan dan kaca penutup dengan air mengalir hingga bersih,

kemudian cetakan di jemur hingga kering dengan bantuan sinar matahari.

2. Menyiapkan release agent, setelah cetakan dan penutup kering dilapisi

dengan mirror glaze untuk mengantisipasi resin lengket dengan cetakan.


54

3. Resin dan katalis disiapkan, resin dituang pada gelas ukur secara perlahan

agar menggurangi void pada resin, sebanyak 300 ml

4. Menambahkan resin dengan katalis sebanyak 1,2 ml dengan menggunakan

suntikan yang berukuran 3 ml.

5. Resin dan katalis diaduk secara perlahan dan stabil selama 5-7 menit, hal ini

bertujuan agar katalis tercampur secara merata. Proses pengadukan yang

kurang stabil akan menimbulkan banyak void yang dapat menyebabkan

kekuata resin menurun.

6. Setelah resin dan katalis tercampur, resin dituang secara merata pada cetakan

agar tidak ada bagian yang kosong atau tidak terisi dengan resin.

7. Cetakan dititup dengan kaca penutup, supaya bertujuan permukaan atas

komposit resin bisa halus.

8. Proses pengeringan bisa mencapai 2 hari (48jam).

9. Komposit yang sudah kering dilepas dan melakukan proses pemotongan

sesuai dengan ASTM D-638.

3.4.2 Proses Pembuatan Komposit Berbahan Tambah Serat

Proses yang dilakukan dalam pembuatan benda uji komposit adalah proses

hand lay-up. Berikut adalah langkah-langkah pembuatan benda uji komposit:

1. Serat tandan kosong kelapa sawit disiapkan, sebelum serat di cetak

sebelumnya serat dilakukan proses alkali terlebih dahulu dengan

menggunakan NaOH. Proses perendaman serat tersebut pertama ember

dan NaOH disiapkan, lalu NaOH sebanyak 5 gr dilarutkan pada 1 liter air.

Perendaman serat dengan NaOH berlangsung selama 2 jam, setelah 2 jam

serat diangkat dan dicuci dengan menggunakan air mengalir sampai

bersih, proses ini bertujuan untuk menghilangkan kandungan minyak yang

masih ada pada serat. Perendaman serat menggunakan NaOH dapat dilihat

pada Gambar 3.23.


55

Gambar 3.23 Perendaman Serat

2. Cetakan dan penutup disiapkan dan dicuci, kemudian cetakan dan penutup

dilapisi dengan menggunakan release agent

3. Serat yang sudah mendapat perlakuan alkali di siapkan, kemudian di cuci

dan jemur. Serat setelah proses alkalisasi dapat dilihat pada Gambar 3.24.

Gambar 3.24 Serat Setalah Proses Alkali Dengan NaOH


56

4. Resin dan katalis disiapkan, tuang resin pada gelas ukur sesuai

perhitungan dan tambahkan katalis sebanyak 1,1 ml.

5. Campuran resin dan katalis diaduk secara perlahan dan teratur, agar kedua

zat tersebut dapat tercampur secara sempurna.

6. Resin dituang pada cetakan sebanyak setengah dari cetakan.

7. Serat yang tadi di jemur di masukan pada cetakan, metode yang digunakan

untuk menata serat adalah metode acak, serat yang dimasukan sesuai

dengan banyaknya tiap variasi.

8. Setelah serat selesai ditata, resin sisa dituangkan sampai habis.

9. Kemudian cetakan ditutup menggunakan penutup, saat proses menutup

dilihat apakah ada void atau tidak. Jika terdapat void bisa di ambil void

tersebut menggunakan kayu kecil.

10. Proses penutupan selesai lalu tunggu cetakan sampai kering selama 2 hari

(48 jam).

11. Setelah kering komposit dilepas dari cetakan, kemudian komposit

dipotong sesuai ukursn yang sudah dientukan.

3.5 Standar Uji Dan Ukuran Uenda Uji

Ukuran benda uji komposit yang digunakan menurut standar ASTM D-638

”Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics”dengan dimensi yang

disesuaikan seperti pada tabel 3.1 (tipe III).


57

Tabel 3.2 Ukuran Geometri ASTM D-638

Gambar3.26 Ukuran Standar ASTM D-638


58

Gambar 3.27 Bentuk dan Ukuran Spesimen Uji Tarik

3.6 Cara Penelitian

komposit yang di uji dengan metode pengujian tarik dan bentuk

patahanya, pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui seberapa kekuatan

komposit dengan bahan tambah serat tandan kosong kelapa sawit. Bentuk

patahan akan dilihat pada saat benda uji patah saat di uji tarik, apakah patah getas

atau patah debonding.

3.6.1 Pengujian Tarik

1. Benda uji disiapkan.

2. Kertas milimeter blok diletakkan pada printer.

3. Mesin kemudian dinyalakan, lalu benda uji dipasang pada grip.

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


59

5. Pemasangan extensometer pada uji dan nilai elongationnya diatur menjadi

nol.

6. Nilai beban diatur juga menjadi nol.

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

down ditekan.

8. Hentikan proses penarikan secepatnya setelah spesimen patah, catat gaya tarik

maksimum dan pertambahan panjangnya.

9. Sesudah mendapatkan data dari pengujian tarik, proses pengujian tarik

diulang untuk benda uji selanjutnya sampai selesai.


60

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian

Hasil pengujian spesimen komposit berpenguat serat tandan kosong

kelapa sawit, dilakukan pengolahan diatas serta perhitungan. Hasil data dan

perhitungan yang diperoleh akan di tampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.

4.1.2. Hasil pengujian tasik serat TKKS

Serat tandan kosong kelapa sawit yang digunakan telah diketahui nilai

kekuatan tariknya setelah serat di uji tarik, dengan menggunakan metode

timbangan digital dengan kapasitas timbangan 1 gram. Hasil pengujian tarik serat

dapat di lihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tarik Serat

4.2 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik

Pengujian tarik dilakukan pada benda uji matrik dan komposit serat tandan

kosong kelapa sawit, dengan fraksi volume sebesar 4%, 6% dan 8%.Pengujian

tarik pada fraksi volume 0% (matrik) menggunakan 6 spesimen. Fraksi volume

serat 4% menggunakan 5 variasi spesimen pada proses pengujian tarik, 6%

menggunakan 5 spesimen dan 8 % menggunagan 4 spesimen. Hasil pengujian

Kek

uat

an S

erat

kekuatan tarik pada serat TKKS

Spesimen

D

(mm)

A

(mm2)

Beban

(kg)

Kekuatan Tarik

(Mpa)

Serat 0,32 0,08 0,61 74,80

Serat 0,36 0,10 0,57 55,92

Serat 0,30 0,07 0,85 119,12

Serat 0,30 0,07 0,55 77,08

Serat 0,28 0,06 0,68 111,18

Serat 0,36 0,10 0,46 45,13

Rata-rata

0,08 0,62 80,54


61

tarik didapatkan data beban dan pertambahan panjang. Data tersebut dapat

dihitung kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas dari setiap benda uji.

Langkah-langkah perhitungannya yaitu sebagai berikut:

1. Semua spesimen dilakukan proses pengujian tarik dan menghasilkan data

pada setiap variasinya

2. Mencari data yang layak digunakan pada setiap variasi benda uji, karena

terdapat range data yang cukup lebar pada setiap variasi 0%, 4%, 6% dan

8%. Proses mencari data yang layak menggunakan metode Standar

Deviasi. Menggunakan metode Standar Deviasi dapat dilihat pada tabel

4.1 dan 4.2.

1

2

2

n

n

yy

S (4.1)

Contoh perhitungan manual

Tabel 4.1.1 Standar Deviasi Data Kekuatan Tarik dengan Fraksi Volume Serat

0% (matrik)

Spesimen UTS (MPa) UTS²

A - 0% 42.8 1836.6

B - 0% 49.9 2490.5

C - 0% 54.8 3004.7

D - 0% 56.8 3224.4

E - 0% 55.7 3106.4

F - 0% 52.3 2738.9

Rata-rata 52.1 2733.6

Σ1-6 312.4 16401.6


62

Standar Deviasi S = √𝛴𝑢𝑡𝑠²−

(𝛴𝑢𝑡𝑠)²

𝑛

𝑛−1

= √16401,6−

(16401,6)²

6

6−1

= √26,52

S = 5,15

Data Valid = Rata-rata data ± standar deviasi

= 52,07 ± 5,15

Data Terbesar = 52,07 + 5,15

= 57,22

Data Terkecil = 52.07 – 5,15

= 46,92

Setelah dilakukan seleksi data dengan Standar Deviasi, data pada

fraksi volume serat 0% (matrik) menjadi sebagai berikut:


63

Tabel 4.2 Hasil Standar Deviasi Data Kekuatan Tarik dengan Fraksi Volume

Serat 0% (matrik)

Spesimen UTS

(MPa)

B - 0% 49.9

C - 0% 54.8

D - 0% 56.8

E - 0% 55.7

F - 0% 52.3

Untuk mempermudah dan mempercepat pengolahan data yang rangenya

cukup lebar dengan standar deviasi, selanjutnya digunakan aplikasi Microsoft Excel.

3. Mencari luas penampang benda uji sebelum melakukan pengujian tarik. Cara

mencari luas penampang dapat dihitung dengan menggunakan rumus

sebagai berikut:

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 = 𝐿𝑒𝑏𝑎𝑟 ×𝑇𝑒𝑏𝑎𝑙 (4.2)

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 = 13,2 ×4,7 = 62,04 mm2

4. Hasil data dari pengujian tarik akan didapatkan data beban maksimal dan

pertambahan panjang.

5. Dari data beban maksimal akan didapatkan tegangan tarik dengan

menggunakan rumus sebagai berikut:

𝜎 =𝐹

𝐴𝑜 =

𝐵𝑒𝑏𝑎𝑛 × 𝑃𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠𝑖

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝐴𝑤𝑎𝑙 =

274,7(𝑘𝑔)×9,81 (𝑚

𝑠2)

62,88 (𝑚𝑚2) = 42,856 (MPa)

6. Dari data pertambahan panjang dan panjang awal bisa dicari regangan

dengan menggunakan rumus sebagai berikut:


64

𝜀 =∆𝐿

𝐿𝑜 𝑥 100% =

𝑃𝑒𝑟𝑡𝑎𝑚𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔

𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑎𝑤𝑎𝑙 𝑥 100% =

10 (𝑚𝑚)

50 (𝑚𝑚)𝑥 100% = 20%

7. Dari hasil perhitungan tegangan dan regangan, bisa dicari modulus

elastisitasnya dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

𝐸 = 𝜎

𝜀=

𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛

𝑅𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛=

42,856(𝑀𝑃𝑎)

20(%)= 2,14 𝑀𝑃𝑎

4.2.1 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik Matrik

Data hasil pengujian tarik dengan benda uji komposit resin dengan

menggunakan resin polyester Yukalac 157, serta hasil perhitungan data matrik, dapat

dilihat pada Tabel 4.3-4.9.

Dari data matrik Tabel 4.3-4.9 merupakan data yang didapatkan setelah proses

Standar Deviasi. Proses tersebut karena terlihat ada range data yang cukup lebar, agar

didapatkan data yang layak untuk digunakan.

Tabel 4.3 Standar Deviasi Matrik Polyester Yukalac 157

No Spesimen UTS

(MPa)

1 A - 0% 42.8

2 B - 0% 49.9

3 C - 0% 54.8

4 D - 0% 56.8

5 E - 0% 55.7

6 F - 0% 52.3

Hasil

Rata-rata 52.1

Σ1-6 312.4

Standar Deviasi 5.1

Data Terbesar 57.2

Data Terkecil 47


65

Tabel 4.4 Dimensi Matrik Polyester Yukalac 157

Kom

posi

t R

esin

Dimensi Komposit

No Spesimen

Lebar

(Mm)

Tebal

(mm)

A

(mm2)

2 B - 0% 12.9 4.8 61.9

3 C - 0% 13 5 65

4 D - 0% 13 4.8 62.4

5 E - 0% 13 5 65

6 F - 0% 13 4.8 62.4

Rata-rata 13 4.9 63.3

Tabel 4.5 Sifat Mekanik Matrik Polyester Yukalac 157

kom

posi

t re

sin

Kekuatan Tarik Komposit

Spesimen

A

(mm2)

Beban

(kg)

kekuatan tarik

(Mpa)

B - 0% 61.9 315.0 49.9

C - 0% 65.0 363.2 54.8

D - 0% 62.4 361.2 56.8

E - 0% 65.0 369.3 55.7

F - 0% 62.4 332.9 52.3

Rata-rata 63.3 348.3 53.9


66

Tabel 4.6 Sifat Mekanik Matrik Polyester Yukalac157

L

(mm)

ΔL

(mm)

regangan

(%)

modulus elastisitas

(MPa)

72 22 4,4 11,8

78 28 5,6 9,8

82 32 6,4 8,9

62 12 2,4 23,2

69 19 3,8 13,,8

72.6 22.6 4,52 13,4

Dari hasil pengujian tarik matrik didapatkan diagram kekuatan tarik, regangan

dan modulus elastisitas yang dapat dilihat pada Gambar 4.1, 4.2, 4.3.

49.954.8 56.8 55.7

52.3 53.9

0

10

20

30

40

50

60

70

80

B - 0% C - 0% D - 0% E - 0% F - 0% Rata-rata

KEK

UA

TAN

TA

RIK

(M

Pa)

POLYESTER YUKALAC 157


67

Gambar 4.1 Diagram Kekuatan Tarik Matrik Polyeser Yukalac 157

Gambar 4.2 Diagram Regngan Matrik Polyester Yukalac 157

Gambar 4.3 Diagram Modulus Elastisitas Matrik Polyester Yukalac157

Nilai rata-rata kekuatan tarik pada variasi 0% (matrik) resin polyester

Yukalac 157 pada Gambar 4.1 adalah 53,9 MPa, data terbesar terdapat pada spesimen

4.4

5.6

6.4

2.4

3.8

4.52

0

1

2

3

4

5

6

7

B - 0% C - 0% D - 0% E - 0% F - 0% Rata-rata

REG

AN

GA

N (

%)


11.39.8

8.9

23.2

13.8 13.4

0

5

10

15

20

25

B - 0% C - 0% D - 0% E - 0% F - 0% Rata-rata

MO

DU

LUS

ELA

STIS

ITA

S (M

Pa)



68

D – 0% dengan nilai sebesar 56,8 MPa, sedangkan untuk data terkecil terdapat pada

spesimen B – 0% 49,9 MPa. Gambar 4.2 menunjukan nilai rata-rata regangan pada

variasi 0% (matrik) adalah 4,5%, data terbesar terdapat pada D – 0% yaitu 6,4%

sedangkan data terkecil terdapat pada spesimen E – 0% yaitu 2,4%. Gambar 4.3 nilai

rata-rata modulus elastisitasnya pada spesimen 0% adalah sebesar 13,4 MPa, data

terbesar pada spesimen 0% (matrik) terdapat pada spesimen E – 0% adalah sebesar

23,2 MPa dan data terkecil terdapat pada spesimen D – 0% yaitu dengan nilai 8,9

MPa.

4.2.2 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik Komposit

Data hasil pengujian tarik serta hasil perhitungan data komposit, dapat dilihat

pada tabel 4.11sampai tabel 4.23

a. Fraksi Volume Serat 4% dengan Menggunaka NaOH

Tabel 4.7 Standar Deviasi Komposit Serat 4%

No Spesimen UTS (MPa)

1 A - 4% 35.6

2 B - 4% 34.6

3 C – 4% 23.7

4 E - 4% 36.2

5 F - 4% 38.64

Has

il

∑ 168.8

Rata-rata 33.7

Standar Deviasi 5.8

Data Terbesar 39.6

Data Terkecil 27.9


69

Tabel 4.8 Dimensi Komposit dengan Fraksi Volume Serat 4% dengan menggunakan

NaOH Sebelum Diseleksi

kom

posi

t se

rat

TK

KS

4%

Dimensi Komposit

No Spesimen lebar (mm) tebal (mm) A (mm2)

1 A – 4% 13.1 4.9 64.1

2 B - 4% 12.8 4.9 63

3 C - 4% 13.1 5 66.4

4 E - 4% 13 5.1 66.3

5 F - 4% 12.8 5.1 66.2

Rata-rata 13 5 65.2

Tabel 4.9 Sifat Mekanis Komposit dengan Fraksi Volume Serat 4% Dengan

Menggunakan NaOH Sebelum Diseleksi

kom

posi

t se

rat

TK

KS

4%

kekuatan tarik komposit

spesimen A (mm2) Beban (kg)

kekuatan tarik

(kg/mm2)

kekuatan

tarik

(MPa)

A - 4% 64.2 233.2 3.6 35.6

B - 4% 63 222.2 3.5 34.6

C - 4% 66.4 160.3 2.4 23.7

E - 4% 66.3 244.7 3.7 36.2

F - 4% 66.2 260.7 3.9 38.6

Rata-rata 65.2 224.2 3.4 33.7


70

Tabel 4.10 Sifat Mekanis Komposit dengan Fraksi Volume Serat 4% dengan

menggunakan NaOH Sebelum Diseleksi

Lo

(mm) L (mm) ΔL (mm) regangan (%) modulus elastisitas (MPa)

50 59.5 9.5 1,9 18,8

50 58 8 1,6 21,6

50 56.5 6.5 1,3 17,3

50 60.5 10.5 2,1 17,6

50 61 11 2,2 19,3

50 59.1 9.1 1,8 1.9

Data komposit serat berpenguat serat tandan kosong kelapa sawit dengan

fraksi volume 4% ada data yang memiliki range cukup lebar, selanjutnya digunakan

standar deviasi untuk mendapatkan data yang layak.

Data setelah diseleksi dengan standar deviasi maka didapatkan data yang

layak digunakan.

Tabel 4.11 Dimensi Komposit dengan Fraksi Volume Serat 4% dengan

menggunakan NaOH Setelah Diseleksi

Kom

posi

t S

erat

TK

KS

4%

Dimensi Komposit

No Spesimen Lebar (mm) Tebal (mm) A (mm2)

1 A - 4% 13.1 4.9 64.1

2 B - 4% 12.8 4.9 63

3 E - 4% 13 5.1 66.3

4 F - 4% 12.8 5.1 66.2

Rata-rata 12.9 5 65


71

Tabel 4.12 Sifat mekanis Komposit dengan Fraksi Volume Serat 4% dengan

menggunakan NaOH Setelah Diseleksi

Kom

posi

t S

erat

TK

KS

4%

kekuatan tarik komposit

Spesimen A (mm2)

Beban

(kg)

Kekuatan Tarik

(kg/mm2)

Kekuatan Tarik

(MPa)

A - 4% 64.2 233.2 3.6 35.6

B - 4% 63 222.2 3.5 34.6

E - 4% 66.3 244.7 3.7 36.2

F - 4% 66.2 260.7 3.9 38.6

Rata-rata 64.9 240.2 3.7 36.3

Tabel 4.13 Sifat Mekanis Komposit dengan Fraksi Volume Serat 4% dengan

menggunakan NaOH Setelah Dieleksi

Lo

(mm) L (mm) ΔL (mm) Regangan (%)

Modulus Elastisitas

(MPa)

50 59.5 9.5 1,9 18,8

50 58 8 1,6 21,6

50 60.5 10.5 2,1 17.6

50 61 11 2,2 19,3

50 59.7 9.7 19.5 19,3

Dari hasil pengujian tarik matrik didapatkan diagram kekuatan tarik,

regangan, dan modulus elastisitas yang dapat dilihat pada Gambar 4.4, 4.5 dan 4.6.


72

Gambar 4.4 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat dengan Fraksi Volume 4%

dengan Menggunakan NaOH

Gambar 4.5 Diagram Regangan Komposit Serat dengan Fraksi volume 4% dengan

Menggunakan NaOH

35.6 34.636.2

38.636.3

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

A - 4% B - 4% E - 4% F - 4% Rata-rata

KEK

UA

TAN

TA

RIK

(MP

a)

KOMPOSIT

1.9

1.6

2.12.2

1.95

0

0.5

1

1.5

2

2.5

A - 4% B - 4% E - 4% F - 4% Rata-rata

REG

AN

GA

N(%

)

KOMPOSIT


73

Gambar 4.6 Diagram Modulus Elastisitas Komposit Serat dengan Fraksi Volume 4%


Gambar 4.4 nilai rata-rata kekuatan tarik pada bahan komposit dengan fraksi

volume serat 4% dengan menggunakan NaOH adalah sebesar 36,3 MPa, data terbesar

terdapat pada spesimen F – 4% yaitu sebesar 38,6 MPa dan data terkecil pada

spesimen komposit serat 4% terdapat pada spesimen B – 4% dengan nilai yaitu 34,6

MPa. Gambar 4.5 menunjukan nilai rata-rata regangan pada komposit serat fraksi

volume serat 4% yaitu 1,9%, data terbesar terdapat pada spesimen F – 4% yaitu

sebesar 2,2% dan data terkecil terdapat pada spesimen B – 4% yaitu 1,6%. Gambar

4.6 nilai rata-rata modulus elastisitasnya pada bahan komposit dengan fraksi volume

serat 4% adalah sebesar 19,3 MPa, data terbesar pada variasi ini terdapat pada

spesimen B – 4% yaitu sebesar 21,6 MPa sedangkan untuk data terkecil terdapat pada

spesimen E – 4% dengan nilai yaitu 17,6 MPa.

18.8

21.6

17.619.3 19.3

0

5

10

15

20

25

A - 4% B - 4% E - 4% F - 4% Rata-rata

MO

DU

LUS

ELA

STIS

ITA

S(M

Pa)

KOMPOSIT


74

c. Fraksi volume serat 6%dengan menggunakan NaOH

Tabel 4.14 Dimensi Komposit dengan Fraksi Volume Serat 6% dengan

Menggunakan NaOH

Kom

posi

t S

erat

TK

KS

6%

Dimensi Komposit

No Spesimen Lebar (mm) Tebal (mm) A (mm2)

1 A - 6% 13.2 5.1 67.3

2 B - 6% 13.2 4.9 64.7

3 D - 6% 13.25 5 66.3

4 E - 6% 13.3 5.1 67.8

5 F - 6% 13.2 5.1 67.3

Rata-rata 13.23 5.04 66.7

Tabel 4.15 Sifat Mekanis Komposit Fraksi Volume Serat 6% dengan Menggunakan

NaOH

Kom

posi

t S

erat

TK

KS

6%


Spesimen A (mm2)

Beban

(kg)

Kekuatan Tarik

(Mpa)

A - 6% 67.3 180.5 26.3

B - 6% 64.7 162 24.6

D - 6% 66.3 245.6 36.4

E - 6% 67.8 196 28.3

F - 6% 67.3 252.7 36.8

Rata-rata 66.7 207.36 30.5


75

Tabel 4.16 Sifat Mekanis Komposit Serat Fraksi volume serat 6% dengan

Menggunakan NaOH

L (mm) ΔL (mm)

Regangan

(%)

Modulus Elastisitas

(MPa)

58 8 1,6 16,4

56 6 1,2 20,5

60.5 10.5 2,1 17,3

58.5 8.5 1,7 16,7

61 11 2,2 16,7

58.8 8.8 1,76 17,5

Hasil dari pengujian tarik komposit dengan fraksi volume serat 6% dengan

menggunakan NaOH didapatkan diagram kekuatan tarik, regangan, dan modulus

elastisitas yang dapat dilihat pada Gambar 4.7, 4.8, dan 4.9.

Gambar 4.7 Diagram Kekuatan Tarik Fraksi Volume 6% dengan

menggunakan NaOH

26.324.6

36.4

28.3

36.8

30.5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A - 6% B - 6% D - 6% E - 6% F - 6% Rata-rata

KEK

UA

RA

N T

AR

IK(M

Pa)

KOMPOSIT


76

Gambar 4.8 Diagram Regangan Fraksi Volume 6% Dengan Menggunakan

NaOH

Gambar 4.9 Diagram Modulus Elastisitas Fraksi Volume 6% dengan Menggunakan

NaOH

1.6

1.2

2.1

1.7

2.2

1.76

0

0.5

1

1.5

2

2.5

A - 6% B - 6% D - 6% E - 6% F - 6% Rata-rata

REG

AN

GA

N (

%)

KOMPOSIT

16.4

20.5

17.3 16.7 16.717.5

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

A - 6% B - 6% D - 6% E - 6% F - 6% Rata-rata

MO

DU

LUS

ELA

STIS

ITA

S (M

Pa)

KOMPOSIT


77

Gambar 4.7 Menunjukan nilai rata-rata kekuatan tarik pada bahan komposit

dengan fraksi volume 6% menggunakan NaOH adalah 32 MPa, data terbesar terdapat

pada spesimen F – 6% yaitu sebesar 36,8 MPa sedangkan untuk data terkecil terdapat

pada spesimen A – 6% yaitu dengan nilai 26,3 MPa. Gambar 4,8 menunjukan nilai

rata-rata regangan pada bahan komposit dengan fraksi volume serat 6% adalah 1,7%,

data terbesar tedapat pada spesimen F – 6% yaitu sebesar 2,2% sedangkan data

terkecil terdapat pada spesimen B – 6% dengan nilai yaitu 1,2%. Gambar 4.9 nilai

rata-rata modulus elastisitas pada bahan komposit dengan fraksi volume partikel 6%

adalah sebesar 17,5 MPa, pada data terbesar komposit serat 6% terdapat pada

spesimen D – 6%, E – 6%, F – 6% yaitu dengan nilai sebesar 20,5 MPa sedangkan

untuk data terkecil terdapat pada spesimen A – 6% dengan nilai yaitu 16,4 MPa.

d. Fraksi Volume Serat 8% Dengan Menggunakan NaOH

Tabel 4.17 Dimensi Komposit Serat Fraksi Volume 8% dengan Menggunakan

NaOH

kom

posi

t se

rat

TK

KS

8%

Dimensi Komposit

No Spesimen Lebar (mm) Lebal (mm) A (mm2)

1 A - 8% 13.3 4.9 65.8

2 C - 8% 13.2 5.1 6.2

3 D - 8% 13.2 5.1 67.3

4 F - 8% 13.0 5.1 66.5

Rata-rata 13.2 5.1 67


78

Tabel 4.18 Sifat Mekanis Komposit Serat Fraksi Volume 8% dengan Menggunakan

NaOH

Kom

posi

t S

erat

TK

KS

8%


Spesimen A (mm2) Beban (kg)

Kekuatan Tarik

(MPa)

A - 8% 65.8 153.6 22.9

C - 8% 68.2 132.8 19.1

D - 8% 67.3 194.7 28.4

F - 8% 66.5 184.9 27.2

Rata-rata 67 166.5 24.4

Tabel 4.19 Sifat Mekanis kompoosit Serat Fraksi Volume 8% Menggunakan

NaOH

L (mm) ΔL (mm) Regangan (%)

Modulus Elastisitas

(MPa)

50,6 0,6 1,2 1.9

50,75 0,75 1,5 1.3

5,75 0,8 1,6 1.8

50,75 0.75 1,5 1.8

50,75 0,725 1,45 1.7

Hasil dari pengujian tarik komposit dengan fraksi volume serat 8% didapatkan

diagram kekuatan tarik, regangan, dan modulus elastisitas yang dapat dilihat pada

Gambar 4.10, 4.11, dan 4.12.


79

Gambar 4.10 Diagram Kekuatan Tarik Komposit Serat Fraksi Volume 8%


Gambar 4.11 Diagram Regangan Komposit Serat Fraksi Volume 8% dengan

menggunakan NaOH

22.9

19.1

28.427.3

24.4

0

5

10

15

20

25

30

A - 8% C - 8% D - 8% F - 8% Rata-rata

KEK

UA

TAN

TA

RIK

(MP

a)

KOMPOSIT

1.2

1.51.6

1.5 1.45

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

A - 8% C - 8% D - 8% F - 8% Rata-rata

REG

AN

GA

N(%

)

KOMPOSIT


80

Gambar 4.12 Diagram Modulus Elastisitas Serat Fraksi Volume 8% dengan

Menggunakan NaOH

Gambar 4.10 Nilai rata-rata kekuatan tarik pada bahan komposit dengan

fraksi volume serat 8% dengan menggunakan NaOH adalah sebesar 24,4 MPa, data

terbesar terdapat pada spesimen F – 8% yatu sebesar 27,3 MPa serta untuk data

terkecil terdapat pada spesimen C – 8% dengan nilai yaitu 19,1 MPa. Gambar 4.11

menunjukan nilai rata-rata regangan pada komposit serat fraksi volume 8% dengan

menggunakan NaOH adalah 1,45 %, untuk data terbesar terdapat pada spesimen D –

8% yaitu dengan nilai sebesar 1,6% sedangkan untuk data terkecil terdapat pada

spesimen A – 8% yaitu dengan nilai 1,2%. Gambar 4.12 menunjukan nilai rata-rata

modulus elastisitas pada bahan komposit dengan fraksi volume 8% dengan

menggunakan NaOH adalah 16,9 MPa, data terbesar terdapat pada spesimen A – 8%

dengan nlai sebesar 19,1 MPa, sedangkan untuk data terkecil terdapat pada spesimen

C – 8% dengan nilai yaitu 12,7 MPa.

19.1

12.7

17.7 18.216.9

0

5

10

15

20

25

A - 8% C - 8% D - 8% F - 8% Rata-rata

MO

DU

LUS

ELA

STIS

itas

(M

Pa)

KOMPOSIT


81

4.2.3 Hasil Rata-rata Pengujian Benda Uji Tarik Matrik dan Komposit

Data hasil rata-rata pengujian tarik serta hasil perhitungan data matrik, dan

komposit, dapat dilihat pada Tabel 4.25. pnegujian sebelu,nya pada tabel 4.1

menunjukan rerata kekuatan tarik serat dan akan di gabungkan pada gambar 4.14.

Tabel 4.20 Hasil Nilai Rata-Rata Perhitungan Benda Uji Tarik Matrik dan Komposit

Rerata Hasil Pengujian Kekuatan Tarik Komposit

Spesimen

Kekuatan Tarik

(Mpa)

Regangan

(%)

Modulus Elastisitas

(Mpa)

RERATA

RESIN 53.9 4.52 13.4

RERATA

K-4% 36.3 1.95 19.3

RERATA

K-6% 30,5 1.76 17.5

RERATA

K-8% 24.4 1.45 16.9

.

Dari hasil hasil rata-rata pengujian tarik serta hasil perhitungan data matrik

dan komposit didapatkan diagram kekuatan tarik, regangan, dan modulus elastisitas

yang dapat dilihat pada Gambar 4.13, 4.14, dan 4.15.


82

Gambar 4.13 Diagram Rata-rata Nilai Kekuatan Tarik

Gambar 4.14 Diagram Rata-rata Nilai Regangan

53.9

36.330.5

24.4

80.50

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

RERATARESIN

RERATA K-4%

RERATA K-6%

RERATA K-8%

RERATASERAT

KEK

UA

TAN

TA

RIK

(MP

a)

JENIS KOMPOSIT

4.52

1.951.76

1.45

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

RERATARESIN

RERATA K-4%

RERATA K-6%

RERATA K-8%

REG

AN

GA

N(%

)

JENIS KOMPOSIT


83

Gambar 4.15 Diagram Rata-rata Nilai Modulus Elastisitas

4.2.4 Pembahasan Hasil Pengujian Tarik Matrik dan Komposit

Gambar 4.13 dapat dilihat hasil rat-rata nilai kekuatan tarik atau tegangan

dari benda uji polyester dan benda uji komposit serat tandan kosong kelapa sawit

grafik tersebut dapat dilihat bahwa semakin banyak fraksi volume serat menyebabkan

kekuatan tarik semakin menurun. Nilai rata-rata kekuatan tarik terbesar terdapat pada

komposit komposit resin polyester yaitu dengan nilai 54,9 MPa. Fraksi volume serat

tandan kosong kelapa sawit dengan menggunakan NaOH yang memiliki kekuatan

tarik terbesar terdapat pada fraksi volume 4% yaitu dengan nilai sebesar 36,3 MPa.

Kekuatan tarik pada fraksi volume 6% dan 8% mengalami penurunan nilai yaitu 32

MPa dan 24,4 MPa.

Gambar4.14 menunjukan hasil rata-rata nilai regangan dari benda uji

polyester dan benda uji komposit serat kelapa sawit. Pertambahan fraksi volume juga

13.4

19.3

17.5 16.9

0

5

10

15

20

25

RERATARESIN

RERATA K-4%

RERATA K-6%

RERATA K-8%

MO

DU

LUS

ELA

STIS

ITA

S(M

Pa)

JENIS KOMPOSIT


84

membuat regangan pada komposit serat menurun disbanding komposit resin,

komposit resin memiliki nilai regangan tertinggi yaitu 45%. Regangan yang

dihasilkan pada fraksi volume 4%, 6% dan 8% mengalami penurunan yaitu dengan

nilai 1,95%, 1,76% dan 1,45%. Penurunan nilai regangan pada fraksi volume 4% dan

6% hanya terjadi sangat tipis yaitu hanya 0,5% saja.

Gambar 4.15 dapat dilihat hasil rata-rata nilai modulus elastisitas dari

komposit serat tandan kosong kelapa sawit dengan menggunakan NaOH. Modulus

elastisitas yang dimiliki komposit resin yaitu 13,4 MPa, fraksi volume 4% memiliki

nilai terbesar yaitu 19,3 MPa. fraksi volume serat 6% dan 8% mengalami penurunan

angka yaitu 17,5 MPa pada spesimen 6%, sedangkan 8% menjadi 16,9% mengalami

penurunan nilai dibanding fraksi volume 4%. Hasil tersebut dapat dilihat fraksi

volume serat mempunyai tingkat kegetasan yang tinggi di bandingkan komposit resin

dan komposit serat 4% dan 8%, namun juga dapat dilihat semakin banyak serat nilai

modulus elastisitasnya semakin turun.

Pada pengujian tarik komposit resin dan komposit serat tandan kosong

kelapa sawit telah didapatkan hasil bahwa komposit resin lebih kuat dibandingkan

dengan komposit serat. Hasil tersebut sebabkan beberapa faktor seperti terdapat void

pada komposit, penumpukan serat pada masing-masing variasi komposit serat. Kadar

minyak pada serat yang masih banyak juga bisa mempengaruhi pada saat

pencampuran serat dengan resin pada saat pencetakan. Secara keseluruhan nilai

kekuatan tarik fraksi volume serat 4%, 6% dan 8% yang memiliki kekuatan tarik

paling baik adalah fraksi volume 4%.

Nilai yang di hasilkan untuk modulus elastisitas pada fraksi volume 4%

bukan menjadi nilai terbaik dibanding fraksi volume lainya malah terjadi peningkatan

nilai yang berarti getas. Disebabkan pada fraksi volume serat 4% memiliki jumlah

serat yang lebih sedikit di banding yang lainya, memungkinkan serat dapat merata

pada pencetakan dan mengurani penumpukan serat yang dapat menimbulkan rongga

sehingga tidak terisi dengan resin.


85

Jenis susunan serat juga mempengaruhi dari segi kekuatan, jenis susunan

serat acak lebih memungkinkan terjadinya kerusakan awal. Arah serat yang tidak rapi

memungkinkan serat tertekuk atau serat yang lebih pendek ukuranya terlepas dari

serat lain yang lebih panjang. Lepasnya ikatan serat pada awal pembuatan

menyebabkan kerusakan saat komposit mengalami beban tarik.

Proses milling untuk membuat spesimen ditemukan retak pada komposit

yang membuat area patahan saat pengujian tarik.terjadi retakan saat penjepitan pada

ragum milling yang terlalu kuat sehingga saat menerima hentakan mengalami

deformasi pada struktur komposit. Spesimen komposit setelah di lepas dari cetakan

riskan dengan suhu sekitarnya, jika suhu di sekitar tinggi dapat menyebabkan

komposit melengkung dan juga menjadi salahsatu faktor juga retak saat proses

milling. Patahan yang terjadi pada komposit serat saat pengujian tarik juga dapat di

timbulkan saat pembuatan radius pada spesimen, akan mempengaruhi karena bekas

mata milling yang tidak rata menyababkan takikan yang dapat menimbulkan potensi

patahan pada benda uji. Gambar patahan komposit masing-masing variasi,

dapat dilihat pada Gambar 4.16-4.19.

Gambar 4.16 Patahan yang Terjadi pada Spesimen Komposit Resin


86

Gambar 4.17 Patahan yang Terjadi pada Spesimen Komposit Serat 4%

Gambar 4.18 Patahan yang Terjadi pada KompositSserat 6%


87

Gambar 4.19 Patahan yang Terjadi pada Komposit Serat 8%


88

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. komposit serat tandan kosong kelapa sawit dengan dengan fraksi volume

4%, 6% dan 8% dengan menggunakan NaOH menghasilkan komposit

dengan kekuatan tarik terbaik yaitu fraksi volume 4% dengan nilai 36,3

MPa. Fraksi volume serat 4% menjadi variasi terbaik dibandingkan dengan

fraksi volume lainya, dikarenakan jumlah serat yang paling sedikit

dibandingkan dengan yang lainya. Semakin bertambahnya fraksi volume

yang ditambahkan malah mengakibatkan penurunan pada kekuatan

komposit, karena semakin banyak memungkinkan penumpukan serat

sehingga menimbulkan rongga yang dapat menyebabkan resin sulit masuk

pada saat pencetakan.

2. Fraksi 4% juga menjadi variasi yang memiliki nilai regangan yang paling

baik di bandingkan lainya yaitu dengan angka 1,95%. Menjadikan fraksi ini

menjadi yang paling ulet dibandingkan lainnya.

3. Nilai modulus elastisitas tertinggi justru malah dimiliki oleh variasi 4%

yaitu dengan angka 19,3 MPa, walaupun menjadi variasi dengan kekuatan

tarik dan regangan tertinggi namun malah menjadikan variasi ini memiliki

sifat getas. Setiap penambahan fraksi serat terjadi penurunan modulus

elastisitas, hal ini dapat disimpulkan bahwa fraksi yang sedikit membuat

nilai modulus elastisitasnya membaik.

4. Patahan yang terjadi pada komposit serat tandan kosong kelapa sawit

disetiap variasi adalah patah debounding. Hal ini dapat disebabkan adanya

interphase atau void yang timbul pada waktu proses pencetakan yang

kurang sempurna. Disebabkan juga antar serat tidak terikat dengan baik


89

5.2 Saran

Penulis menyadari bahwa hasil penelitian ini masih jauh dari sempurna, maka

dari itu peneliti sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat

membangun demi kesempurnaan hasil penelitian ini. Penulis juga menyarankan

beberapa hal yang perlu di perhatikan dalam proses diperhatikan pencetakan

komposit serat tandan kosong kelapa sawit:

1. Proses penyusunan serat harus secara merata agar setiap bagian komposit

terisi dengan serat secaa merata.

2. Foto pada saat proses pengerjan dari saat masih berbentuk serat sampai

menjadi komposit.

3. Pembersihan serat setelah perendaman dengan NaOH harus sampai bersih,

karena NaOH yang mempunyai sifat yang lecin dapat menyebabkan matrik

tidak dapat merekat dengan serat.

4. Meminimalisasi void pada komposit yang akan di buat sehingga akan

menaikan kekuatan komposit.

5. Proses pengadukkan rsin dengan katalih harus sangat teratur, agar tidak

mengakibatkan timbulnya void.


90

DAFTAR PUSTAKA

Abral, Hairul. 2010. “Studi Kekuatan Tarik dan Sifat Fisis Serat Cyathea

Contaminans Sebelum dan Sesudah Mengalami Perlakuan Alkali NaOH”.

Jurnal, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang.

ASTM D 638, 2002, Standard Test Method for Tensile Properties of Plastic,

American Society for Testing Materials, Philadelphia, PA.

Chawla, K.K. 1987. Composites Materials. First ed. Berlin: Springer-Verlag New

York Inc.

Gibson, Ronald F. 1994. Principles of Composite Material Mechanics. New York :

Mc Graw Hill,Inc 1994.

H.P.G. Santafé Júnior, 2010, Mechanical Properties of TensileTested Coir Fiber

ReinforcedPolyester Composites. Revista Materia.

Handoyo, Kus. 2008. Material Komposit. Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

ITS. Surabaya.

Hartanto, Ludi. (2009). Study Perlakuan Alkali dan Fraksi Volume Serat Terhadap

Kekuatan Bending, Tarik, dan Impak Komposit Berpenguat Serat Rami

Bermatrik Polyester BQTN 157.Skripsi. Surakarta, Indonesia: Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Khristianto, Johanes. 2006. Jurnal. “Sifat–Sifat Fisik dan Mekanis Komposit Serabut

Kelapa”

Krevelen, D. W. Van. 1994. Properties of Polymers, Their Correlation with Chemical

Structure, Their Nunerical Estimated and Prediction from Additional Group

Contribution, Threed Edition. Elsevier Science B. V. Amsterdam.

Nederlands.Hlm 33.


91

Kroschwitz, J. I., Grestle, F. P. 1987. Encyclopedia of Polymer Science and

Engineering, John Wiley Inc. New York

Lokantara, Putu dan NPG Suardana., 2007, “Analisis Arah dan Perlakuan Serat

Tapis serta Rasio Epoxy Hardener terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Komposit

Tapis/Epoxy”,JurnalIlmiah Teknik Mesin CAKRAM,Vol.1No.1.

Mandiri. 2012. Manual Pelatihan Teknologi Energi Terbarukan. Jakarta

Matthews, F.L,. Rawling, RD., 1993,Composite Material Engineering and Science,

Imperial College of Science, Technology and Medicine, London,, UK.

Mehta, P. K. 1986. Structure, Properties, and Material.New Jerse.Prentice Hall.Hal

65.

Munirah Mochtar, et.al, 2007.Jurnal Penelitian Characterization and Treatments of

Pineapple Leaf Fibre Thermoplastic Composite For Construction Application

Nayiroh, Nurun. 2013. “Teknologi Material Komposit”.Lecture Material. Malang:

Universitas Islam Negeri Malang.

Peter, S. T. 2002. Composite Materials and Processes. In: Harper, C. A. Ed.

Handbook of Plastics, Elastomers, & Composites. 4th ed. N. Y.: McGraw-Hill

Companies, Inc.

Savetlana, Shirley, Andriyanto, Andreas. 2012. “Sifat-Sifat Mekanik Komposit Serat

TKKS-Polyester”, Jurnal Mechanical. Jurusan Teknik Mesin, Universitas

Lampung.

Schwartz, M. M., 1997, Composite Material Handbook. Magrawhill: New York.

S. Josep, K. Josep, and S. Thomas, Int. J. 2006. Polym. Mater

Van Rijswijk, Brouwer K., Beukers W.D. 2002. “Application of Natural Fibre

Composites in The Development of Rural Societies”, Strutctures and Materials


92

Laboratory Faculty of Aeorspace Engineering Delft University of

Technology.

Vlack Lawrence. H., V. 1985.Ilmu dan Teknologi Bahan. Terjemahan Ir. Sriati

Djaprie. Jakarta : Erlangga.

Widodo, Basuki. 2008.Analisa Sifat MekanikKomposit Epoksi dengan Penguat Serat

Pohon Aren (Ijuk) Model Lamina Berorientasi Sudut Acak. Jurnal

TeknologiTechnoscientia. Malang, Indonesia : ITN Malang.

Zemansky, Sears. 2002. Fisika Universitas Edisi 10. Erlangga: Jakarta


93

LAMPIRAN

1. Gambar komposit resin polyester yukalac 157

2. Gambar komposit serat tandan kosong kelapa sawit 4%


94




95

5. Grafik Kekuatan Tarik Komposit 0%


96

6. Grafik Kekuatan Tarik Komposit Serat 4%


97



98



99


KARAKTERISTIK KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT TANDAN … · Bahan yang digunakan adalah serat tandan...

Documents

Transcript of KARAKTERISTIK KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT TANDAN … · Bahan yang digunakan adalah serat tandan...