PENGARUH KOMPOSISI DAN JENIS CARBON

TERHADAP KEKUATAN TARIK KOMPOSIT C-PMC

(CARBON POLYMER MATRIX COMPOSITE)

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata

Satu Teknik Mesin S-1

Disusun oleh :

Aditya Pradana

201510120311176

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2020

ii

POSTER

iii

SKRIPSI

iv

v

vi

vii

ABSTRAK

Penggunaan bahan-bahan alami sebagi komposisi variasi dalam

kekuatan tarik komposit C-PMC merupakan sebuah variasi yang sangat

ramah lingkungan, dalam variasi komposisi kali ini menggunakan

komposisi tempurung kelapa dan bonggol jagung sebagai campuran Resin

untuk mengetahui kekuatan tarik pada suatu material yang akan di uji. pada

penelitian kali ini menggunakan variasi dari serbuk bonggol janggung

dengan perbandingan 5% : 95%, 10% : 90%, 15% : 85%, 20% : 80% dan

juga untuk serbuk tempurung kelapa dengan perbandingan 5% : 95%, 10%

: 90%, 15% : 85%, 20% : 80%. Carbon bonggol jagung dalam kekuatan

tarik sangat berpengaruh, hal ini dibuktikan dengan variasi 95% : 5% yang

memiliki kekuatan tarik sangat tinggi, dan variasi 90% : 10% memiliki

kekuatan tarik yang sangat rendah dan patahan pada variasi carbon bonggol

jagung adalah patahan getas. Carbon temprung kelapa dalam kekuatan tarik

sangat berpengaruh, hal ini dibuktikan dengan variasi 95% : 5% yang

memiliki kekuatan tarik sangat tinggi, dan variasi 90% : 10% memiliki

kekuatan tarik yang sangat rendah dan patahan pada variasi carbon

tempurung kelapa adalah patahan getas.

Kata kunci : Material Komposit, Karbon, Variasi Karbon

viii

ABSTRACT

The use of natural material as composition variations in the tensile

strength of C-PMC composites is a very eco friendly variation, in this time

the composition uses the composition of the coconut shell and corncob as a

resin mixture to determine the tensile strength of a material to be tested. in

this study using variations of the powdery cob with a ratio of 5% : 95%,

10% : 90%, 15% : 85%, 20% : 80% and also for coconut shell powder with

a ratio of 5% : 95%, 10% : 90%, 15% : 85%, 20% : 80% Carbon corncobs

in tensile strength is very have a say, this is evidenced by the variation of

95% : 5% which has a very high tensile strength, and variation 90% : 10%

has a very low tensile strength and the fracture in the variation of carbon

stubble corn is brittle fracture. Coconut shell carbon in tensile strength is

very have a say, this is evidenced by the variation of 95% : 5% which has

a very high tensile strength, and variation 90:10 has very low tensile strength

and the fracture in the variation of coconut shell carbon is brittle fracture.

Keywords: Composite Material, Carbon, Carbon Variation

ix

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatu

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

rahmat dan hidayah-Nya, penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini sebagai

syarat untuk memperoleh gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin di Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Malang dengan berjudul “ Pengaruh Komposisi dan

Jenis Carbon Terhadap Kekuatan Tarik Komposit C-PMC (Carbon Polymer Matrix

Composite) “

Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini jauh dari sempurna,

walaupun demikian penulis telah berusaha semaksimal mungkin serta mendapatkan

bantuan dan bimbimngan dari Dosen Pembimbing dalam rangka penyusunan.

Tanpa bantuan dan dorongan dari berberapa pihak, tidaklah mudah menjalani masa

perkuliahan hingga pada penyusunan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini, penulis

menyampaikan terimah kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Allah SWT dengan segala rahmat serta karunia-Nya yang memberikan

kekuatan bagi peneliti dalam menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Murjito. ST, MT. Selaku kepala jurusan teknik mesin Universitas

Muhammadiyah Malang atas ilmunya dan bimbingannya selama di

Universitas Muhammadiyah Malang.

3. Ibu Dra. Rr. Heni Hendaryati, MT. Selaku pembimbing I yang senantiasa

membimbing dengan sabar, kebaikan hati, kesedian waktu dan semangatnya

dalam penyusunan tugas akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan

penelitian ini dengan baik.

4. Ibu Iis Siti Aisyah, ST., MT., Ph.D Selaku pembimbing II yang selalu

memberikan masukan dengan sabar, kesedian waktu dan semangatnya

dalam penyusunan tugas akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan

penelitian ini dengan baik.

5. Dosen jurusan Teknik Mesin yang telah memberi banyak ilmu bermanfaat

selama perkuliahan.

6. Kedua orang tua tercinta Bapak Edi Sutikno dan Ibuk Sri Mulyani yang

selalu memberi motivasi, memberi kasih sayang, untuk menyelesaikan

peneletian ini.

x

7. Keluarga tercinta Mbah Sebrok, Mbah Kasturi, Mbah Sri Tumpuk, Mbah

Yusuf, Mak Poniti dan Mella Nia Yuni F yang selalu memberikan masukan

dan motivasi serta kasih sayang, semangat, serta dukunganya untuk

menyelesaikan tugas akhir dengan baik.

8. Untuk Maria Ulfa, yang selalu memberikan dukungan, motivasi serta

semangat untuk menyelasaikan tugas akhir ini.

9. Teman – Teman Sempak Teles Crew ( Aditya Pradana , Miftakhul Huda,

Lukman Heru Setiawan, Anthony Indra Cahya, Wahyu Dwi Febianto, Adi

Suyanto, Dana Cahaya) yang selalu memberikan dukungan, semngat untuk

menyelesaikan tugas akhir ini

10. Teman – Teman terdekat kelas D (Danna Cahaya, Anggun Nandra S,

Miftakhul Huda, Anthoni Indra C,Setyo Adi Nugroho, Indra Gunawan,

Reza Lengga S, Rizal Aulia Hidayat, Aditya Ameng Priutama) yang selalu

mememani saat maba dan memberikan motivasi serta untuk Teman-teman

keluarga besar Kelas D yang selalu memberikan semangat agar tugas akhir

cepat selesai.

11. Teman – teman gila dirumah (Galih Aji #141, Adi Kuntink, Rino Putra

Permadi, Saiful Sate, Rizal Kuntul, Mamat Mjrt, Mamo, Mangel ) yang

selalu memberikan motivasi untuk cepat menyelesaikan tugas Akhir ini dan

yang selalu memberikan keceriaan saat pulang.

penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, oleh

karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan masukan yang membangun

untukkesempurnaan karya tulis ini, semoga karya tulis ini dapat menambah

wawasan ilmu dan bermanfaat bagi semua pihak.

Akhir kata penulis sampaikan terimah kasih kepada semua pihak yang telah

berperan serta dalam penyusuanan proposal penelitian. Semoga Allah SWT

senantiasa meridhai.

Wassalamualaikum Warrahmatullahi Wabarakatu

Malang, 21 Januari 2020

Penulis

xi

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL .................................................................................................. i

POSTER ................................................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii

LEMBAR ASISTENSI ........................................................................................ iv

LEMBAR PLAGIASI .......................................................................................... vi

ABSTRAK ........................................................................................................... vii

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

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

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

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii

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

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

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

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

1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 2

1.4 Manfaat Penelitian ......................................................................................... 3

1.5 Batasan Masalah ............................................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 4

2.1 Penelitian Terdahulu ...................................................................................... 4

2.2 Media Carbon Aktif ....................................................................................... 6

2.2.1 Tempurung Kelapa ................................................................................. 7

2.2.2 Bonggol Jagung ...................................................................................... 8

2.3 Komposit ....................................................................................................... 8

2.3.1 Bahan Penguat (Reinforcement) ........................................................... 12

2.3.2 Martiks (Resin) ..................................................................................... 13

2.4 Proses Produksi Material Komposit ............................................................ 16

2.4.1 Proses Hand Lay-Up ............................................................................. 16

2.4.2 Sheet Moulding Compound (SMC) ...................................................... 17

2.5 Bahan Tambahan Penyusun Komposit ........................................................ 17

2.6 Kekuatan Tarik ........................................................................................... 19

xii

2.7 Teori Lapisan Tersusun .............................................................................. 21

2.7.1 Continous Fiber Laminate .................................................................... 22

2.7.2 Discontinuous Fiber Laminate .............................................................. 22

2.8 Kegagalan Komposit ................................................................................... 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 24

3.1 Metode Penelitian ........................................................................................ 24

3.2 Tempat Uji Coba ......................................................................................... 24

3.3 Proses Pembuatan Material Uji ................................................................... 24

3.3.1 Persiapan Bahan dan Alat ..................................................................... 24

3.3.2 Peralatan yang Digunakan .................................................................... 25

3.3.3 Pengujian Mekanik Spesimen ............................................................... 26

3.4 Alur Pembuatan Spesimen Komposit .......................................................... 27

3.5 Pengujian Mekanik Komposit ..................................................................... 30

3.6 Metode Analisa Data ................................................................................... 32

3.7 Diagram Alir Proses Penelitian ................................................................... 33

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 34

4.1 Data Hasil Percobaan Pengujian Tarik ........................................................ 34

4.2 Perhitungan Porositas .................................................................................. 35

4.3 Pembahasan Grafik ...................................................................................... 38

4.3.1 Grafik Tegangan dengan Variasi Bonggol Jagung ............................... 38

4.3.2 Grafik Modulus Young dengan Variasi Bonggol Jagung ..................... 39

4.3.3 Grafik Regangan dengan Variasi Bonggol Jagung ............................... 39

4.3.4 Grafik Modulus Young Dengan Variasi Tempurung Kelapa ............... 40

4.3.5 Grafik Tegangan Dengan Variasi Tempurung Kelapa ......................... 41

4.3.6 Grafik Regangan Dengan Variasi Tempurung Kelapa ......................... 41

4.3.7 Grafik Porositas Bonggol Jangung ...................................................... 43

4.3.8 Grafik Prositas Tempurung Kelapa ...................................................... 43

BAB V PENUTUP ............................................................................................... 49

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 49

5.2 Saran ............................................................................................................ 49

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 50

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 : Komposit Partikel (Lumintang S, 2011) .......................................... 9

Gambar 2. 2 : Komposit Partikel Serpih (Flake) (Lumintang S, 2011) ................ 10

Gambar 2. 3 : Komposit Skeltal (Filled) (Lumintang S, 2011) ............................ 10

Gambar 2. 4 : Komposit Laminar (Lumintang S, 2011) ....................................... 11

Gambar 2. 5 : Komposit Serat (fibrous composite)(Lumintang S, 2011) ............. 11

Gambar 2. 6 : Proses Hand Lay-Up ...................................................................... 17

Gambar 2. 7 : Kurva Tegangan dan regangan(Nurmaulita, 2010) ........................ 20

Gambar 2. 8 : Uji Tarik ASTM D 638-84 M1(Saefudin, 2014) ........................... 20

Gambar 3. 1 : Uji Tarik ASTM D 638-84 M1 (Saefudin, 2014)………………...26

Gambar 3. 2 : Cetakan Spesimen .......................................................................... 27

Gambar 3. 3 : pemilihan carbon ............................................................................ 27

Gambar 3. 4 : Penimbangan serat ......................................................................... 28

Gambar 3. 5 : Penimbangan resin ......................................................................... 28

Gambar 3. 6 : Pencampuran resin, katalis dan carbon .......................................... 29

Gambar 3. 7 : penuangan resin dan pemasukan carbon ........................................ 29

Gambar 3. 8: Menunggu spesimen kering ............................................................ 30

Gambar 3. 9 : specimen kering dan siap uji .......................................................... 30

Gambar 3. 10: Mesin Uji Tarik ............................................................................. 31

Gambar 3. 11 : Diagram Alir Proses Penelitian .................................................... 33

Gambar 4. 1 : Grafik Tegangan Dengan Variasi Bonggol Jagung……………...38

Gambar 4. 2 : Grafik Modulus Young dengan Variasi Bonggol Jagung .............. 39

Gambar 4. 3 : Grafik Regangan Dengan Variasi Bonggol Jagung ....................... 39

Gambar 4. 4 : Grafik Modulus Young Dengan Variasi Tempurung Kelapa ........ 40

Gambar 4. 5 Grafik Tegangan Dengan Variasi Tempurung Kelapa ..................... 41

Gambar 4. 6 : Grafik Regangan Dengan Variasi Tempurung Kelapa .................. 41

Gambar 4. 7 : Grafik Porositas (%) Bonggol Jangung ......................................... 43

Gambar 4. 8 : Grafik Porositas (%) Tempurung Kelapa ....................................... 43

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 : Komposisi kimia tempurung kelapa (Maryono, dkk, 2013) ................ 7

Tabel 2. 2 : Komposisi kimia bonggol jagung (Lorenz & Kulp, 1991) .................. 8

Tabel 2. 3 : Spesifikasi Resin Polyester Yukalac 157 BQTN-EX

(Nurmaulita,2010) ................................................................................................. 15

Tabel 3. 1 : Dimensi Uji Tarik ASTM D 638-84 M1 ……………………………26

Tabel 4. 1 : Hasil Pengujian Tarik………………………………………………..34

Tabel 4. 2 : Ukuran Porositas dan Kualitas ........................................................... 35

Tabel 4. 3 : Berat Spesimen Bonggol Jagung ....................................................... 35

Tabel 4. 4 : Berat Spesimen Tempurung Kelapa .................................................. 36

Tabel 4. 5 : Perhitungan Porositas Bonggol Jagung ............................................. 36

Tabel 4. 6 : Perhitungan Porositas Tempurung Kelapa ........................................ 37

Tabel 4. 7 : Bentuk Spesimen Uji Tarik Sebelum Pengujian Variasi Bonggol

Jagung ................................................................................................................... 44

Tabel 4. 8 : Bentuk Spesimen Uji Tarik Sebelum Pengujian Variasi Bonggol

Jagung ................................................................................................................... 45

Tabel 4. 9 : Bentuk Patahan Spesimen Uji Tarik setelah Pengujian ..................... 46

Tabel 4. 10: Bentuk Patahan Spesimen Uji Tarik setelah Pengujian .................... 47

50

DAFTAR PUSTAKA

Aris P. 2015. Pengaruh Variasi sudut serat nanas kelapa terhadap

kekuatan mekanik kompsoit. Skripsi. Universitas

Muhammadiyah Malang. Malang.

Achmad Dhofir. 2012. Pengaruh Variasi Susunan Serat Nanas

Terhadap Kekuatan Mekanik Komposite. Skripsi

Universitas Muhammadiyah Malang

Andika Fajar Firdaus. 2019. Pengaruh Variasi Fraksi Volume Serat

Kulit Buah Pinang dengan Getah Pinus sebagai Bio

Composite terhadap kekuatan Tarik dan Porositas. Teknik

Mesin Universitas Udayana, Jimbaran Bali.

Derek, H. 1981. An Introduction to Composite Material. Combrige

University Press. New York.

Djaprie. 1991. Teknologi Bahan. Jakarta: Erlangga.

Esmar Budi Dan Setia Budi. 2012. Kajian Pembetukan Karbon Aktif

Berbahan Arang Tempurung Kelapa, Jurnal Universitas

Negeri Jakarta.

Harry Marsh And Francisco Rodriguez – Reinoso. 2006. Activated

Carbon Department Of Inorganic Chemistry, University

Of Alicante, Spain.

Harnowo Supriadi. 2012. Pemanfaatan Partikel Tempurung Kemiri

Sebagai Bahan Penguat Pada Komposit Resin Poliester.

Jurnal Teknik Mesin Univversitas Lampung.

Hwai-Chung wu,Ronald F Gibson. 2006. Durability of FRP

Composite Bridge Deck Materials under Freeze-Thaw and

Low Temperature Conditions.Mechanical Engineering,

Wayne State Univ., Detroit.

Lumintang, S. 2011. Komposit Hibrid Polyester Berpenguat Serbuk

Batang dan Serat Sabut Kelapa. Jurnal. Universitas

Brawijaya. Malang.

M H Andika, Suherman and J Endawati 2019. Mechanical properties

of pervious concrete with slag and silica fume as cement

substitution for highway shoulder. Jurnal Teknik Sipil

Politeknik Negeri Bandung.

51

Maryono Dkk. 2013. Proses Delignifikasi Menggunakan Naoh Dan

Amonia (Nh3) Pada Tempurung Kelapa. Jurnal

Universitas Muhammadiyah Jakarta.

Nurmaulita. 2010. Pengaruh Orientasi Serat Sabut Kelapa dengan

Resin Polyester Karakteristik Papan Lembaran. Tesis.

Universitas Sumatra Utara. Medan.

Nicholas P. Cheremisinoff Dan Paul N. Cheremisinoff. 1978.

Properties And Aplicatons Of Fiberglass – Reinforced

Plastics, Linden New Jersey.

Putra,Fredy Gusttina And Ir. Ngafwan, MT. 2016. Pengaruh Variasi

Berat Filler Karbon Aktif Tempurung Kelapa Terhadap

Struktur Dan Kekuatan Tarik Komposit. Skripsi Thesis,

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Romels C. A. Lumintang Dan Rudy Soenoko. 2011. Komposit Hibrid

Polyester Berpenguat Serbuk Batang Dan Serat Sabut

Kelapa. Jurnal Teknik Mesin Universitas Brawijaya.

Saefudin. 2014. Analisa Sifat Mekanik Material Komposit dengan

Menggunakan Penguat Serat Bulu Domba. Tesis.

Universitas Muhammadiyah Malang.

Sirait, D.H. 2010. Material Komposit Berbasis Serat Alam. Dipetik 24

April 2019, dari http//wordpress.com.

Tri Mulyanto, Wahyu And Ir.Ngafwan, MT. 2016. Pengaruh Variasi

Berat Filler Black Karbon Aktif Kulit Bambu Terhadap

Struktur Dan Kekuatan Tarik Komposit Polyester. Skripsi

Thesis, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Ummul Habibah Hasyim Dan Mochammad Fadhillah Nuris. 2018.

Modifikasi Sifat Kimia Serbuk Tempurung Kelapa (STK)

Sebagai Matriks Komposit Serat Alam Dengan

Perbandingan Alkalisasi Naoh Dan Koh, Jurnal Teknik

Universitas Muhammadiyah Jakarta.

Wahyudyanto, Jayi And Ir. Ngafwan, MT. 2016. Pengaruh Filler

Mikro Partikel Karbon Tempurung Kelapa (Cmp-Cs).

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

52