USULAN PENELITIAN

KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK DAN OPTIK

KOMPOSIT BERBASIS SERAT E-GLASS DAN SERAT

AMPAS TEBU BERMATRIKS EPOXY-RESIN

Oleh

Arie Aditya Putra

H1E010051

Diajukan sebagai pedoman penelitian pada Tugas Akhir

Jurusan Fisika – Fakultas Sains dan Teknik

Universitas Jenderal Soedirman

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN

TINGGI

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

2015

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Penelitian

KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK OPTIK DAN PANAS KOMPOSIT BERBASIS SERAT EGLASS DAN SERAT AMPAS TEBU.

Lingkup Penelitian

KMK/KBK: Fisika Material

Identitas Mahasiswa

a. Nama : Arie Aditya Putrab. Jenis Kelamin : Laki - Lakic. NIM : H1E010051d. Angkatan/Semester : 2010/10e. Jumlah Kredit/IPK : 137/2.91

Lokasi Penelitian

1. Laboratorium Eksperimen Fisika Program Studi Fisika Jurusan MIPA FST Unsoed

Jangka Waktu : 4 bulan ( Mei – Agustus 2015)Diterima dan disetujui pada tanggal :

Pembimbing I

Kartika Sari, M.SiNIP. 19710615 199702 2 001

Pembimbing II

Drs. Sunardi, M. SiNIP. 19590715 199002 1 001

Mengetahui,Dekan Fakultas MIPA

Drs Sunardi, M.SiNIP. 19590715 199002 1 001

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dewasa ini perkembangan teknologi bahan semakin pesat. Pemenuhan

kebutuhan akan bahan dengan karakteristik tertentu juga menjadi faktor

pendorongnya. Berbagai macam bahan telah digunakan dan juga penelitian lebih

lanjut terus dilakukan untuk mendapatkan bahan yang tepat guna, salah satunya

bahan komposit polimer. Kemampuannya yang mudah dibentuk sesuai

kebutuhan, baik dalam segi kekuatan maupun keunggulan sifat-sifat yang lain,

mendorong penggunaan bahan komposit polimer sebagai bahan alternatif atau

bahan pengganti material logam konvensional pada berbagai produk yang

dihasilkan oleh industri khususnya industri manufaktur. Material komposit yaitu

material yang tersusun dari campuran atau kombinasi dua atau lebih unsur-unsur

utama yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposisi material

yang pada dasarnya tidak dapat dipisahkan (Schwartz, 1984). Komposit terdiri

atas elemen penyusun berupa matriks dan reinforced (Van Valch dalam Djaprie,

2001).

Komposit merupakan material yang memiliki dua atau lebih fasa, yaitu

fasa matriks berupa keramik, logam atau polimer dan fasa penguat berupa

laminar, partikel atau serat (Mathew dan Rawlings, 1994). Matrik yang dipilih

umumnya adalah matrik yang memiliki ketahanan panas yang tinggi karena

fungsi matrik adalah mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur, melindungi

serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan, mentransfer dan

mendistribusikan beban ke serat. sedangkan penguat adalah bahan yang diisikan

kepada bahan matriks yang berfungsi untuk menunjang sifat-sifat matriks dalam

membentuk bahan komposit. Dengan demikian sifat bahan merupakan fungsi

dari susunan penguat yang meliputi konsentrasi, ukuran, bentuk, dan distribusi

dari penguat. Kelebihan material komposit dibandingkan dengan logam adalah

ketahanan terhadap korosi atau pengaruh lingkungan bebas dan untuk jenis

komposit tertentu memiliki kekuatan dan kekakuan yang lebih baik.

Perkembangan komposit tidak hanya dari komposit sintetis tetapi juga komposit

natural yang terbarukan sehingga mengurangi pencemaran lingkungan hidup

(kartika sari,2013).

Bahan komposit yang akan digunakan sebaiknya dilihat karakteristik

mekanik, optik, dan termal. Analisa termal dapat didefinisikan sebagai

pengukuran sifat-sifat fisik dan kimia material sebagai fungsi dari suhu

(Muslimin, 2005 ). Pada prakteknya, istilah analisa termal seringkali digunakan

untuk sifat-sifat spesifik tertentu. Misalnya entalpi, kapasitas panas, massa dan

koefisien ekspansi termal. Pengukuran koefisien ekspansi termal dari batangan

logam merupakan contoh sederhana dari analisa termal. Contoh lainnya adalah

pengukuran perubahan berat dari garam-garam oksi dan hidrat pada saat

mengalami dekomposisi akibat pemanasan. Dengan menggunakan peralatan

modern, sejumlah besar material dapat dipelajari dengan metode ini. Penggunaan

analisa termal pada ilmu mengenai zat padat telah demikian luas dan bervariasi,

mencakup studi reaksi keadaan padat, dekomposisi termal dan transisi fasa dan

penentuan diagram fasa. Sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan

untuk menerima beban/gaya/energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan

tersebut (Sukaini, 2013). Seringkali bila suatu bahan komposit mempunyai sifat

mekanik yang kurang baik, maka diambil langkah untuk mengatasi kekurangan

tersebut dengan penambahan elemen penguat.

Penelitian yg telah dilakukan oleh Astuti dan Delni Sriwita dengan judul

Pembuatan dan Karakterisasi Sifat Mekanik Bahan Komposit Serat Daun Nenas

– Polyster (2014). Menghasilkan bahwa dengan mengacak serat pada

penambahan matriks resin polister tidak dapat meningkatkan kekuatan tekan

pada komposit. Penelitian lain mengenai komposit juga telah dilakukan oleh

Sugik et al. (2006) dengan judul “Karakterisasi Sifat Mekanik Dan Termal

Komposit Ldpe-Irganok”, menyatakan bahwa Penambahan irganok dapat

menurunkan sifat mekanik yaitu terhadap ketahanan tarik dan ketahanan luluh

dari bahan komposit. Dari penelitian-penelitian tersebut, maka penulis tertarik

untuk melakukan penelitian tentang karakterisasi sifat mekanik , optik dan panas

komposit berbasis serat E-Glass dan Serat ampas tebu.

Dalam penelitian ini akan digunakan serat E-Glass dan Serat ampas tebu.

Serat E-Glass dan Serat ampas tebu merupakan jenis komposit yang murah dan

bagus untuk kontruksi ringan, E-glass atau plastik dapat diperkuat serat gelas.

Sedangkan serat yang berasal dari tumbuhan merupakan campuran yang baik

untuk meningkatkan kualitas dari fiberglass itu sendiri. Campuran antara E-glass

dan serat ampas tebu yang berfungsi sebagai penguat dan akan menerima beban

terbesar. Dan dengan menggunakan epoksi resin sebagai pengikat serat dan

meneruskan beban dari serat yang satu ke serat yang lain (transfer beban antara

serat).

1.2. Perumusan Masalah

Adapun masalah dalam penelitian ini adalah :

a. Bagaimana membuat fiberglass berfiller serat ampas tebu?

b. Bagaimana komposisi antara epoksi resin dan serat E-glass?

c. Bagaimana pengaruh penambahan serat ampas tebu yang dicampur dengan

epoksi resin dan serat E-glass erhadap sifat termal, optik, dan mekanik pada

saat pembuataan fiberglass?

1.3. Batasan Masalah

Penelitian ini hanya mengkaji pengaruh Serat ampas tebu terhadap sifat

panas, optik, dan mekanik fiberglass.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah :

a. Menghasilkan fiber glass yang berfiller serat ampas tebu yang lebih baik.

b. Memperoleh komposisi yang tepat antara epoksi resin dan serat E-glass guna

membuat fiberglass.

c. Mengetahui pengaruh dari penambahan serat ampas tebu terhadap sifat panas,

optik dan mekanik fiberglass.

1.5. Manfaat Penelitian

Sebagai referensi dalam penelitian bidang fiberglass organik khususnya

dalam karakteristik sifat termal, optik, dan mekanik berbahan dasar serat ampas

tebu dan E-glass.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Konsep Komposit

2.1.1 Pengertian Bahan Komposit

Bahan komposit adalah bahan yang di campur dari dua atau lebih

bahan yang berbeda dan disatukan secara mikroskopis sehingga menghasilkan

suatu bahan yang berguna. Oleh karena bahan komposit di gabungkan secara

makro, definisi yang ideal adalah sistem yang tersusun dari campuran atau

kombinasi bahkan lebih dari dua unsur-unsur utama yang secara makro

berbeda di dalam bentuk dasar komposisinya tidak dapat dipisahkan

(Schwartz, 1984).

Umumnya bahan komposit ini terdiri dari dua unsur, yaitu serat

(fiber) dan bahan lain yang mengikat serat tersebut di namakan matriks.

Selain hal tersebut komposit terbentuk juga dari kombinasi dua atau lebih

material, baik organik ataupun anorganik serta logam. Pembentukan unsur

material dalam komposit tidak terbatas, hanya saja unsur pokoknya yang

terbatas. Dalam komposit yang menjadi unsur pokok adalah lamina atau

lapisan, partikel, serat, flake, filler, dan matriks. Matriks dijadikan bagian

penutup dalam komposit. Lapisan atau lamina, flake, filler dan matriks sangat

menentukan unsur internal komposit karena merupakan unsur

pokoknya(Schwartz, 1984).

Unsur utama komposit adalah serat. Serat inilah yang terutama

menentukan karakteristik bahan komposit, seperti : kekakuan, kekuatan serta

sifat-sifat mekanik yang lainnya. Yang menahan sebagian besar gaya-gaya

yang bekerja pada bahan komposit adalah serat, sedangkan matriks bertugas

melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik. Tailoring

Properties merupakan kemampuan material tersebut untuk diarahkan

sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada arah tertentu yang kita

kehendaki. Dan ini adalah salah satu sifat istimewa komposit dibandingkan

dengan material konvensional lainnya. Selain kuat, kaku dan ringan komposit

juga memiliki ketahanan terhadap korosi yang tinggi serta memiliki ketahanan

yang tinggi pula terhadap beban dinamis (Hadi, 2000). Oleh karena itu, untuk

bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan

matriks dipilih bahan-bahan yang liat dan lunak. Selain itu, keuntungan lain

penggunaan komposit antara lain ringan, tahan korosi, tahan air, performance-

nya menarik, tanpa proses pemesinan dan beban konstruksi juga menjadi lebih

ringan.

2.1.2. Klasifikasi Bahan Komposit

Bahan komposit dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis,

tergantung pada geometri dan jenis seratnya. Hal ini yang menyebabkan serat

merupakan unsur utama dalam bahan komposit tersebut. Sifat-sifat dari bahan

komposit, seperti kekakuan, kekuatan dan ketahanan tergantung dari geometri

dan sifat-sifat seratnya.

Bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit partikel

(particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan

komposit partikel terdiri dari partikel-partikel yang diikat oleh matrik.

Macam-macam bentuk partikel yang diikat oleh matriks seperti bulat, kubik,

tetragonal atau bahkan bentuk-bentuk yang tidak beraturan secara acak.

Sedangkan bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang diikat oleh

matrik. Bentuknya ada 2 macam yaitu serat panjang dan serat pendek.

Biasanya untuk serat panjang di pakai pada pengujian tarik dan serat pendek

dipakai pada pengujian bending. Dan serat-serat inilah yang mempengaruhi

kekuatan dari komposit tersebut (Pratama,2011).

a. Bahan Komposit Partikel

Dalam struktur komposit, bahan komposit partikel tersusun dari partikel-

partikel disebut bahan komposit partikel (particulate composite). Menurut

definisinya partikelnya berbentuk beberapa macam seperti bulat, kubik,

tetragonal atau bahkan bentuk-bentuk yang tidak beraturan secara acak, tetapi

secara rata-rata berdimensi sama. Bahan komposit partikel umumnya

digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan komposit keramik (ceramic

matrik composites) (Hadi, 2000). Bahan komposit partikel pada umumnya

lebih lemah dibanding bahan komposit serat. Bahan komposit partikel

mempunyai keunggulan, seperti ketahanan terhadap aus, tidak mudah retak

dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik.

b. Bahan komposit Serat

Unsur utama komposit adalah serat yang mempunyai banyak

keunggulan, oleh karena itu bahan komposit serat yang paling banyak

dipakai. Bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang diikat oleh matrik

yang saling berhubungan. Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam,

yaitu serat panjang (continuos fiber) dan serat pendek (short fiber atau

whisker). Dalam penelitian ini diambil bahan komposit serat (fiber

composite). Pengunaan bahan komposit serat sangat efisien dalam menerima

beban dan gaya. Karena itu bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila

dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah

tegak lurus serat (Hadi, 2000).

Komposit serat dalam dunia industri mulai dikembangkan dari pada

mengunakan bahan partikel. Bahan komposit serat diakui memiliki

keunggulan yang utama yaitu strong (kuat), stiff (tangguh), dan cenderung

tahan terhadap panas pada saat didalam matrik (Schwartz, 1984). Dalam

perkembangan teknologi pengolahan serat, membuat serat sekarang makin

diunggulkan dibandingkan material matrik yang digunakan. Cara yang

digunakan untuk mengkombinasi serat berkekuatan tarik tinggi dan

bermodulus elastisitas tinggi dengan matrik yang bermassa ringan,

berkekuatan tarik rendah, serta bermodulus elastisitas rendah makin banyak

dikembangkan guna untuk memperoleh hasil yang maksimal.

2.2 Unsur Penyusun Komposit

2.2.1 Serat

Banyak jenis serat baik serat alam maupun serat sintetik. Serat alam

yang utama adalah kapas, wol, sutra dan rami ( hemp ), sedangkan serat

sintetik yang utama adalah Serat gelas dan nilon.Masih banyak serat lainnya

dibuat untuk memenuhi keperluan sedangkan yang diatas adalah jenis yang

paling dikenal. Secara garis besar dapat disebutkan bahwa serat sintetik

terutama serat gelas yang utama adalah:

a. Serat E-Glass adalah salah satu jenis serat yang dikembangkan sebagai

penyekat atau bahan isolasi. Jenis ini mempunyai kemampuan untuk

mudah di bentuk dalam skala kecil maupun besar.

b. Serat C-Glass adalah jenis serat yang mempunyai ketahanan yang tinggi

terhadap korosi.

c. Serat S-Glass adalah jenis serat yang mempunyai kekakuan yang tinggi.

Salah satu unsur penyusun bahan komposit adalah serat. Serat inilah

yang terutama menentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekakuan,

kekuatan, serta sifat-sifat mekanik lainnya. Serat inilah yang menahan

sebagian besar gaya-gaya yang bekerja pada bahan komposit. Komposit

dengan penguat serat (fibrous composite) sangat efektif, karena bahan dalam

bentuk serat jauh lebih kuat dan kaku disbanding bahan yang sama dalam

bentuk padat (bulk).

Kekuatan serat terletak pada ukurannya yang sangat kecil, kadang-

kadang dalam orde mikron. Ukuran yang kecil tersebut menghilangkan

cacat-cacat dan ketidaksempurnaan kristal yang biasa terdapat pada bahan

pembentuk padatan besar, sehingga serat menyerupai Kristal tunggal yang

tanpa cacat, dengan demikian kekuatannya sangat besar. Penggunaan serat

pada komposit bertujuan untuk dapat memperbaiki sifat dan struktur matrik

yang tidak dimilikinya, juga diharapkan mampu menjadi bahan penguat

matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi. Serat sudah terkenal

sejak dahulu karena struktur yang kuat terutama kekuatan tariknya.

Keunggulan serat E-glass sebagai isolator yang baik yang mempunyai

kekuatan dan kekerasanya tinggi adalah serat sintetik yang banyak

digunakan untuk body kendaraan contohnya, spoiler, fering dan lain-lain.

Oleh karena itu penulis memilih E glass sebagai bahan pengisi komposit

selain itu juga harus memperhatikan panjang dan diameter serat yang

digunakan, kerena sangat berpengaruh terhadap kekuatannya. Bila semakin

kecil diameter seratnya maka akan semakin kuat, karena luas permukaan

serat akan lebih besar untuk setiap berat yang sama sehingga transfer

tegangan dari matrik yang diterima oleh serat akan lebih maksimal, sehingga

sifat-sifat dari komposit tidak dapat dilepaskan dari pengaruh kekuatan serat

sebagai salah satu penyusun utama komposit, dengan kandungan serat yang

tinggi maka kekuatan tariknya juga akan tinggi (Nurdiana, 2013).

2.2.2 Matrik ( Resin )

Matriks (resin) dalam susunan komposit bertugas melindungi dan

mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik. Matriks harus bisa

meneruskan beban dari luar ke serat. Umumnya matriks terbuat dari bahan-

bahan yang lunak dan liat. Polimer (plastic) merupakan bahan umum yang

biasa digunakan. Matriks juga umumnya dipilih dari kemampuan menahan

panas. Polyester, vinilester dan epoksi adalah bahan-bahan polimer yang

sejak dulu telah dipakai sebagai bahan matriks.

Persyaratan dibawah ini perlu dipenuhi sebagai bahan matriks untuk

pencetakan bahan komposit :

a. Resin yang dipakai perlu memiliki viskositas rendah dapat sesuai dengan

bahan penguat dan permeable.

b. Dapat diukur pada temperature kamar dalam waktu yang optimal.

c. Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan.

d. Memiliki kelengketan yang baik dengan bahan penguat.

e. Mempunyai sifat baik dari bahan yang diawetkan.

2.2.3 Polimer

Polimer merupakan monomer-monomer yang bergabung dan

membentuk makromolekul (molekul kecil) yang memiliki ikatan kimia.

Polimer memiliki ikatan kovalen dimana atom-atom memiliki gaya tarik

menarik sehingga atom-atom tersebut saling terikat atau berpasangan. Polimer

juga memiliki berat molekul yang berbeda-beda, berat molekul akan mengecil

jika mendapat tambahan suhu (dipanaskan) sehingga polimer tersebut berubah

wujud, contohnya yaitu air menjadi uap jika dipanaskan, sedangkan berat

molekul akan bertambah jika diberi pengurangan suhu (didinginkan),

contohnya yaitu air menjadi es batu dimana air yang tidak menguap sehingga

menjadi padat (solid). Polimer dapat dibedakan berdasarkan asalnya, yaitu

polimer sintetis dan polimer alam (Ronald D., 2001). Polimer alam

merupakan polimer yang sudah tersedia dari alam dan tidak memerlukan

bahan kimia lain, contohnya adalah wool, sutera, jaring laba-laba, kepompong

karet, gelatin, kitosan dan serat tebu.

Tanaman tebu tidak hanya berisi air yang digunakan sebagai bahan

pembuat gula tetapi memiliki komposisi yang lebih kompleks yakni:

sacharose, zat sabut/fiber, gula reduksi dan beberapa bahan lainnya. Sabut

yang terkandung dalam ampas tebu, tersusun dari beberapa komponen

penyusun yakni: cellulosa, pentosan, lignin dan beberapa komponen lain

Tabel 2.1 Komponen Penyusun Sabut Ampas Tebu No Nama

BahanJumlah (%)

1 Cellulose 452 Pentosan 323 Lignin 184 Lain-lain 5

Sumber : Materials Handbook Thirteenth Edition, 1991

Ampas tebu yang dipergunakan adalah ampas tebu yang telah

mengalami proses ;penggilingan kelima kali. Ampas tebu sendiri merupakan

hasil limbah buangan yang berlimbah dari proses pembuatan gula (+30% dari

kapasitas giling). Ampas tebu yang berlimpah tersebut telah dimanfaatkan

sebagai bahan bakar pada ketel uap (pesawat untuk memproduksi uap pada

suatu jumlah tertentu pada setiap jamnya dengan suatu tekanan dan suhu

tertentu pula besarnya) dimana energi yang dihasilkan dimanfaatkan sebagai

pembangkit listrik tenaga uap.

Tabel 2.2. Komponen Unsur Kimia Ampas Tebu N.Dee

rTromp Kelly M.R Daries Gregory

Karbon 46,5 44 48,2 47,5 47,9 48,1Hidrogen 6,5 6 6 6,1 6,7 6,1Oksigen 46 48 43,1 44,4 45,5 43,3

Ash (debu) 1 2 2,7 2 2,5100 100 100 100 100 100

Sumber: Hand Book of Cane Sugar Engineering

2.3 Sifat Mekanik

2.3.1 Pengujian Kuat Tekan

Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui kekuatan tekan

pada material. Material yang digunakan pada penelitian ini adalah E-

Glass dan serat ampas tebu. Kekuatan tarik sendiri adalah kekuatan untuk

menahan gaya - gaya yang berusaha menarik serat itu. Kekuatan tarik terbesar

pada kayu adalah sejajar arah serat. Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih

kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat dan keteguhan tarik ini

mempunyai hubungan dengan ketahanan kayu terhadap pembebanan. Untuk

hampir semua material, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara

beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang

bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone.

Gambar 2.1. Grafik hubungan antara stress dan strain

Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan

Hooke sebagai berikut : rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah

konstan Stress adalah beban dibagi luas penampang bahan, dirumuskan seperti

persamaan. Sedangkan strain adalah pertambahan panjang dibagi panjang

awal bahan.

2.3.2 Pengujian Impact

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui daya tahan dan pengaruh

suatu bahan terhadap beban kejut atau beban tiba-tiba. Uji impact dilakukan

dalam satu kali pukulan untuk satu benda uji. Metode yang digunakan adalah

metode Charpy dengan menggunakan alat uji Impact Charpy.

Gambar 2.2. pemasangan dan Spesimen pengujian impact Charpy

Tenaga untuk mematahkan benda uji atau besarnya tenaga yang

diserap oleh benda uji sebelum terjadi patah dapat dihitung dengan:

E=GR (cos β−cosα )Dengan E adalah besarnya energi yang diserap (Joule ), G adalah

berat palu godam ( N), R adalah jarak titik putar ke titik berat palu

godam (m), α adalah sudut jatuh (°), β adalah sudut ayun (°).

Keuletan bahan dapat dihitung dengan persamaan:

HI= EA

Dengan HI adalah keuletan bahan ( joule / ), E adalah tenaga untuk

mematahkan benda uji ( Joule ), A adalah luas penampang patahan benda

uji .

2.4 Sifat Panas

2.4.1 Pengujian Differential Scaning Calorimetry ( DSC )

Analisa DSC merupakan suatu teknik analisa termal yang mengukur

energi terserap atau diemisikan oleh sampel sebagai fungsi waktu dan suhu.

DSC memberikan pengukuran kalorimeter dari energi transisi dari temperatur

tertentu saat transisi termal terjadi pada sampel. DSC sendiri bagian dari salah

satu alat dari Thermal Analyzer yang dapat di gunakan untuk menentukan

kapasitas panas dan entalpi dari suatu bahan ( Aslina, 2005 ).

( ΔT )= Jumlahskala ΔT . TotalrangeDTAJumlahseluruhskala

2.5 Sifat Optik

2.5.1 Pengujian FTIR

Spektroskopi FTIR (fourier transform infrared) merupakan salah satu

teknik analitik yang sangat baik dalam proses identifikasi struktur molekul

suatu senyawa. Komponen utama spektroskopi FTIR adalah interferometer

Michelson yang mempunyai fungsi menguraikan (mendispersi) radiasi

inframerah menjadi komponen-komponen frekuensi. Penggunaan

interferometer Michelson tersebut memberikan keunggulan metode FTIR

dibandingkan metodespektroskopi inframerah konvensional maupun metode

spektroskopi yang lain. Diantaranya adalah informasi struktur molekul dapat

diperoleh secara tepat dan akurat (memiliki resolusi yang tinggi). Keuntungan

yang lain dari metode ini adalah dapat digunakan untuk mengidentifikasi

sampel dalam berbagai fase (gas, padat atau cair). Kesulitan-kesulitan yang

ditemukan dalam identifikasi dengan spektroskopi FTIR dapat ditunjang

dengan data yang diperoleh dengan menggunakan metode spektroskopi yang

lain (Harmita, 2006).

BAB 3

METODE PENELITIAN

Metode pengumpulan data yang dipakai adalah Kuantitatif tipe eksperimen,

yaitu melakukan serangkaian pengujian pada objek yang diteliti untuk mendapatkan

data yang diperlukan sebagai bahan perhitungan.

A. Tempat dan Waktu Penelitian

1. Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium FMIPA Unsoed dan di PTBN

BATAN Serpong Tanggerang. Pembuatan spesimen benda uji dilaksanakan di

Laboratorium Eksperimen FMIPA Unsoed. Pengujian spesimen di lakukan di PTBN

BATAN Serpong Tanggerang.

2. Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei 2015 sampai bulan Agustus

2015.

B. Alat dan Bahan yang digunakan

a. Alat yang digunakan dalam pembuatan spesimen adalah :

a. Timbangan

Timbangan digunakan untuk menimbang seberapa beratnya Resin dan Serat

dicampurkan sesuai dengan fraksi volumenya. Selain itu juga menguji hasil

komposit apakah sesuai dengan fraksi volume yang telah ditentukan.

b. Gelas ukur

Gelas ukur berfungsi untuk menakar matrik sesuai dengan hasil perhitungan.

c. Suntikan / Spuit

Suntikan/spuit berfungsi untuk menakar katalis yang akan dicampurkan sesuai

dengan hasil perhitungan.

d. Gergaji triplek dan gerinda

Gergaji triplek dan gerinda digunakan untuk membentuk spesimen uji tarik.

e. Balok penekan

Balok penekan ini berfungsi sebagai media penghantar dari dongkrak ke cetakan

agar lebih mudah.

f. Dongkrak

Dongkrak ini digunakan untuk menghasilkan gaya tekan agar tidak terdapat

banyak rongga pada komposit atau sebagai alat pres.

g. Mangkok dan pengaduk

Mangkok berfungsi untuk media pengadukan campuran resin dan katalis dan

pengaduk untuk mengaduk campuran resin dan katalis agar proses pencampuran

dapat merata.

h. Ampelas

Berfungsi sebagai finishing untuk menyempurnakan hasil spesimen.

b. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

a. Matrik

Matrik yang digunakan adalah Resin polyester Unsaturated Polyester.

b. Katalis

Katalis yang digunakan adalah katalis MEKPO (Methyl Ethyl Ketone Peroxide).

Proses curing dengan MEKPO membutuhkan waktu 4 – 6 jam.

c. Serat

Bahan serat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Serat E-Glass dan serat

ampas tebu.

C. Pembuatan Spesimen

Tahap pembuatan spesimen :

a. Menimbang sejumlah 20% dari 100 gram serat E-Glass.

b. Menimbang resin 80 gram dengan di tambahkan 5 tetes hardener.

c. Menimbang serat tebu sejumlah 2 gram, 4 gram dan 6 gram.

d. Mencampurkan serat tebu ke dalam resin yang sudah di campur harderner.

e. Meletakan serat E-Glass dalam cetakan kemudian di tuangkan campuran

resin dan serat tebu.

f. Komposisi spesimen bisa di tabel 3.1

g. Ditekan dengan alat tekan sebesar 0,1 psi.

D. Komposisi Spesimen

Tabel 3.1. Variasi Komposisi Filler dan MatrikFiller

Volume Serat Tebu Volume Serat E-Glass Matrik20% 20% 60%40% 20% 40%60% 20% 20%

E. Dimensi Spesimen

1. Spesimen Komposit Untuk Pengujian Tarik

Pengujian tarik bahan komposit serat E-Glass dibuat benda uji dengan bentuk

dan ukuran benda uji mengacu pada ASTM D 638 (2003).

Gambar 3.1. Dimensi spesimen Uji Tarik

2. Spesimen Komposit Untuk Pengujian Impack

Spesimen uji bending komposit mengacu pada standar ASTM D 256 (2000),

dimana mempunyai dimensi panjang 64 mm dan lebar 12,7 mm. Tebal spesimen

bervariasi yaitu 5 mm.

Gambar 3.2. Dimensi spesimen Uji Impack

F. Pengujian DTA

Data pengamatan yang diperoleh dari Analisis Differensial Panas (DTA)

berupa puncak titik leleh.

Tabel 3.2. Hasil pengamatan DTA Filler

Matriks Ukuran PartikelVolume Serat Tebu

Volume Serat E-Glass

20 % 20 % 60 %  40 % 20 % 40 %  60 % 20 % 20 %  

G. Pengujian FTIR Data pengamatan yang di peroleh dari analisis optik FTIR

Tabel 3.3. Hasil pengamatan FTIRFiller

MatriksTransmitansi

Volume Serat Tebu

Volume Serat E-Glass π1 π2

20 % 20 % 60 %    40 % 20 % 40 %    60 % 20 % 20 %    

Gambar 3.3. Pengujian Tarik

H. Pengujian Mekanik Data pengamatan yang diperoleh dari analisis pengujian mekanik.

Filler

Matriks

Pengujian MekanikVolume

Serat Tebu

Volume Serat E-

Glass

Tarik Impact

l l0 β α                                   

Diagram Alir Penelitian

I. Jadwal Penelitian

Perkiraan jadwal kegiaran penelitian ini dirangkum pada Tabel 15.

Tabel 15. Jadwal kegiatan penelitian Tugas Akhir I

No Jenis Kegiatan

Bulan(Minggu)Mei Juni Juli Agustus

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 41 Studi pustaka, diskusi                                2 Persiapan alat dan bahan                                3 Desain alat                                4 Pembuatan alat                              5 Pengamatan                                

6Karakterisasi spesimen dan Analisis data                                

7 Penyusunan skripsi                                8 Seminar hasil                                

DAFTAR PUSTAKA

Annual Book of ASTM Standards C393 . 1994. Properties of Sandwich Core Materials. America.

Annual Book of ASTM Standards D638 . 2003. Test Method for tensile Properties of Plastics. America.

Annual Book of ASTM Standards, D 3379-75. 1990. “Standard Test Method for Tensile Strength and Young’s Modulus Single-Filament Materials”, ASTM Standards and Literature References for Composite Materials, 2nd ed., 34-37, American Society for Testing and Material, Philadelpia, PA.

Astuti, Delni Sriwita. 2014. Pembuatan dan Karakterisasi Sifat Mekanik Bahan Komposit Serat Daun Nenas – Polyester Ditinjau dari Fraksi Massa dan Orientasi Serat. Jurusan Fisika FMIPA-Universitas Andalas. Padang.

Hadi, B. K, 2000. Mekanika Struktur Komposit, Direktorat pembinaan penelitian dan

pengabdian pada masyarakat, Bandung.

Harmita, 2004. Petunjuk Pelaksanaan Validasi Metode dan Cara Perhitungannya.

Departemen Farmasi FMIPA-UI. Depok.

Muslimin, 2005. Sintesis Kopoli (Anetol-DVB) Sulfonat Sebagai Resin Penukar

Kation. FMIPA-UNS. Surakarta.

Nurdiana, Zulkifli Lubis, Mutya Vonnisa. 2013. Penentuan Kekuatan Tarik Material

Komposit Epoxy dengan Pengisi Serat Rockwool Secara Eksperimen. Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Medan.

Pratama, 2011. Analisa Sifat Mekanik Komposit Bahan Kampas Rem dengan Penguat

Fly Ash Batubara. Jususan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

Makassar.

Scwartz, M.M, 1984. Composite Material Handbook, Mc Graw Hill, Singapore.

Sukaini, 2013. Teknik Las SMAW. Direktorat Jendral Peningkatan Mutu Pendidikan

& Tenaga Kependidikan. Jakarta.

Sugik S, Aloma K.K., Sudirman dan Evy H. 2006. Karakterisasi Sifat Mekanik dan

Termal Komposit LDPE - IRGANOK. Puslitbang Iptek Bahan (P3IB) –

BATAN Kawasan Puspitek, Serpong, Tangerang.

Van Vlack, 2005. Ilmu dan Teknologi Bahan, Erlangga. Jakarta.