Judul Proposal:

Pengaruh Lama Perendaman Serat Sabut Kelapa Dengan

NaOH dan Ca(OH)2 Terhadap Sifat Mekanik Bahan

Komposit.

DISUSUN OLEH:

Nama : Asma Wati Purba

NIM : 072244610037

Jurusan : Fisika Nondik

Fakultas : FMIPA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

2009

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Serat sebagai elemen penguat menentukan sifat mekanik dari komposit karena meneruskan

beban yang diteruskan oleh matrik. Orientasi, ukuran, dan bentuk serta meterial serat adalah

faktor–faktor yang mempengaruhi bentuk mekanik dari komposit. Material komposit adalah

gabungan dari penguat (reinforced) dan matrik. Kelebihan bahan material jika dibandingkan

dengan logam adalah perbandingan kekuatan terhadap serat yang tinggi, kekakuan, ketahanan

terhadap korosi dan lain–lain.

Dewasa ini teknologi komposit mengalami kemajuan yang sangat pesat. Perkembangan

komposit tidak hanya dari serat sintetis tetapi juga mengarah kekomposit natural dikarenakan

keistimewaan sifatnya, sehingga mengurangi gangguan lingkungan hidup, serat sabut kelapa

adalah satu diantara serat alam lainya dapat dimanfaatkan dalam pembuatan papan komposit.

Keunggulan serat sabut kelapa dibandingkan dengan fiber glass adalah serat sabut kelapa lebih

ramah lingkungan karena mampu terdegredasi secara alami dan harganya pun lebih murah

dibandingkan fiberglass. Sedangkan fiber glass sukar terdegredasi secara alami. Selain itu fiber

glass juga menghasilkan gas CO dan debu yang berbahaya bagi kesehatan jika fiber glass didaur

ulang, sehingga perlu adanya bahan alternatif yang memiliki sifat yang lebih baik. Serat sabut

kelapa yang dikombinasikan dengan resin sebagai matrik akan dapat menghasilkan alternatif

yang salah satunya aplikasi material untuk mendukung pemanfaatan komposit.(Antonia.,2006).

Meningkatkan ikatan (mechanical bonding) antara serat dan matrik (perekat).Peningkatan

kekuatan komposit serat alam dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan memberikan

perlakuan kimia serat dan dengan penambahan coupling agent . Dalam Penelitian ini memilih

Perlakuan kimia serat, dilakukan perlakuan NaOH 5% dan Ca(OH)2 5%. Pemilihan larutan

NaOH dan Ca(OH)2 5% bertujuan untuk melarutkan lapisan yang menyerupai lilin di permukaan

serat, seperti hemiselulosa, lignin. Dengan hilangnya lapisan ini maka ikatan antara serat dengan

matrik menjadi lebih kuat, sehingga kekuatan tarik lebih tinggi (Kuncoro Diharjo., 2008).

Dari uraian diatas maka permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah

bagaimana membuat bahan yang lebih kuat dengan memberi lama perendaman serat sabut kelapa

dengan zat kimia untuk memperoleh serat yang lebih kuat dan ramah lingkungan serta

kekuatannya yang tinggi.

Pada penelitian sebelumnya dengan menggunakan serat Tebu dengan matrik

Urea-Formaldehid (Wita Armaya Siahaan, 2007) dengan konsenrasi 0% diperoleh nilai kekuatan

lentur 4.8 Mpa dan untuk pengujian tarik tegangan maksimum rata-rata 6.55 Mpa dengan

pertambahan panjang 0.76 mm dan regangan 1.53%. Untuk konsentrasi 5% diperoleh nilai

kekuatan lentur 4.97 Mpa dan untuk pengujian tarik tegangan maksimum rata-rata 10.87 Mpa

dengan pertambahan panjang 1.56 mm dan regangan 3.13%. Dan dengan serat Rami-Polyester

(Kuncoro Diharjo., 2008)., diperoleh nilai kekuatan tarik pada perendaman 0 jam 160.298 Mpa

dan regangannya 0.42% untuk 2 jam 190.270 Mpa dan regangannya 0.44%, untuk 4 jam 169.253

Mpa dan regangannya 0.39%, serta untuk 6 jam 147.099 Mpa dan regangannya 0.31%.

Pada penelitian ini Matriks yang digunakan adalah Matriks Polyester. Polyester

merupakan polimer termoset yang penting dan luas penggunaannya disamping epoksi dan urea-

formaldehid. Resin Poliester dipakai secara luas karena sifat-sifat elektrik dan mekaniknya baik

selain harganya juga masih murah. Penggunaan Poliester diantaranya di dalam industri otomotif

untuk panel body, alat rumah tangga, lemari perkantoran, peralatan elektronik, dan lain

sebagainya.

Berdasarkan uraian diatas maka peneliti tertarik untuk meneliti pengujian kekuatan lentur

dan kekuatan tarik komposit dengan menggunkan serat sabut kelapa dengan memberikan

perlakuan perendaman dengan NaOH 5% dan Ca(OH)2 5% dengan memvariasikan waktu

perendaman(0 jam, 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam,10 jam) yang digunakan untuk menghasilkan serat

yang lebih kuat dengan menggunakan resin Polyester. Berdasarkan uraian diatas maka peneliti

tertarik membuat papan komposit dari sabut dari sabut kelapa serta menguji kekuatan tarik dan

lentur dimana penelitian ini Berjudul “ Pengaruh Lama Perendaman Serat Sabut Kelapa Dengan

NaOH dan Ca(OH)2 Terhadap Sifat Mekanik Bahan Komposit.

1.2. Batasan Masalah

Untuk membatasi ruang lingkup yang jelas berdasrkan uraian yang telah dikemukakan pada

latar belakang diatas, maka penulis membatasi permasalahan sebagai berikut :

1. Serat yang digunakan adalah serat sabut kelapa

2. Matriks yang digunakan adalah matriks Polyester.

3. Pengujian yang dilakukan adalah uji tarik, uji lentur.

4. Perendaman serat sabut kelapa yang di lakukan selama 0 jam, 2 jam, 4 jam,

6 jam,8 jam dengan NaOH 5% dan Ca(OH)2 5%

1.3. Rumusan Masalah

Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan diatas, maka rumusan masalah dalam

penelitian ini adalah :

1. Bagaimana pengaruh lama perendaman serat sabut kelapa dengan perendaman NaOH

5% dan Ca(OH)2 5% pada pembuatan papan komposit ?

2. Bagaimana Pengaruh lama perendaman terhadap kuat tarik dan kuat tekan dari

komposit serat sabut kelapa yang direndam dengan NaOH 5% dan Ca(OH)2 5%

dengan matriks polyester ?

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh lama perendaman serat sabut kelapa dengan NaOH 5% dan

Ca(OH)2 5%.

2. Mengetahui pengaruh lama perendaman serat sabut kelapa terhadap kekuatan tarik dan

kekuatan lentur papan komposit dengan matriks Polyester.

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mendapatkan bahan yang memiliki manfaat yang lebih tinggi.

2. Sebagai informasi pengetahuan tentang pengaruh lama perendaman terhadap kuat tarik

dan kuat tekan komposit serat sabut kelapa.

3. Peningkatan nilai ekonomis serat sabut kelapa sebagai bahan baru yang berkualitas.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Polimer

Dalam kehidupan sehari-hari kita banyak menggunakan plastik dan serat, baik serat alam

maupun serat buatan. Plastik maupun serat yang biasa kita gunakan tersebut disebut polimer.

Istilah polimer dapat pula diartikan sebagai molekul besar yang terbentuk dengan pengulangan

unit-unit molekul yang disebut monomer.

Polimer berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari dua kata , yaitu : poly berarti banyak

dan meros berarti bagian-bagian atau unit-unit dasar. Jadi polimer adalah molekul-molekul yang

terdiri atas banyak bagian-bagian. Polimer merupakan molekul raksasa yang tersusun dari ikatan

kimia sederhana atau bahan dengan berat molekul yang besar mempunyai struktur dan sifat-sifat

yang rumit disebabkan jumlah atom pembentuk yang jauh lebih besar dibandingkan dengan

senyawa yang berat atomnya rendah.

Sifat-sifat umum yang dimiliki bahan-bahan polimer adalah sebagai berikut (Surdia, 1995) :

1. Kemampuan cetaknya cukup baik, artinya pada temperatur relative rendah bahan dapat

dicetak dengan berbagai cara, diantaranya : dengan penyuntikan, penekanan, ekstruksi.

2. Produk yang ringan dan kuat dapat dibuat.

3. Baik sekali ketahananya terhadap air dan zat kimia.

4. Banyak diantaranya polimer bersifat isolasi listrik yang baik dan mudah termuati listrik

secara elektrostatik.

5. Umumnya bahan polimer lebih murah harganya.

6. Kurang tahan terhadap panas.

7. Kekerasan permukaanya sangat kurang.

8. Produk-produk dengan sifat-sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung cara

pembuatannya.

9. Mempunyai koefisien gesek yang kecil.

2.2. Komposit

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material,

dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda-beda. Dikarenakan karakteristik

pembentuknya berbeda-beda, maka akan dihasilkan material baru yaitu komposit yang

mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material-material pembentuknya.

2.2.1. Kegunaan Bahan Komposit

Kegunaan bahan komposit sangat luas iaitu untuk :

1. Angkasa luar, seperti komponen kapal terbang, komponen helikopter, komponen satelit dan

lain-lain

2. Automobile, seperti komponen mesin, badan kereta dan lain-lain

3. Olah raga dan rekreasi, seperti sepeda, stick golf, raket tenis, sepatu olah raga dan lain-lain

4. Industri pertahanan, seperti komponen jet tempur, peluru, komponen kapal selam dan lain-

lain

5. Industri pembinaan, seperti jembatan, terowongan, rumah dan lain-lain

6. Kesehatan, seperti kaki palsu, sambungan sendi pada pinggang dan lain-lain

7. Kelautan, seperti kapal layar, kayak dan lain-lain

8. Dan lain-lain

Ciri-ciri bahan komposit adalah energi retakan besar, mudah dibuat dari berbagai zat

penguat dan matriks, dengan sifat-sifat sebagai berikut:

1. Kekuatan dapat jauh lebih besar dari pada bahan konstruksi biasa.

2. Dapat dibuat sangat tegar atau kaku.

3. Rapatannya rendah atau ringan.

4. Kuat lelehan ( fatigue ) besar.

5. Sifat produk dapat diatur

Secara garis besar ada tiga macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakan :

1. Komposit serat (Fiber Composite)

Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan

menggunakan serat penguat. Fiber yang digunakan biasa berupa glass fibers, carbon fibers,

aramid fibers (poly aramide), dan sebagainya.

2. Komposit laminat ( laminated composite)

Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi

satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat terasendiri.

3. Komposit partikel (particulated composite)

Merupakan komposit yang menggunkan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan

terdistribusi secara merata dalam matriks.

2.2.2. Tipe-Tipe Komposit

Komposit terdiri dari dua macam yaitu komposit partikel (particulate composite) dan

komposit serat (fiber composit). Bahan komposit partikel terdiri dari partikel-partikel yang diikat

oleh matriks. Bentuk partikel ini dapat berupa bulatan, kubik, tetragonal atua bahkan bentu-

bentuk yang tidak beraturan tetapi secara rata-rata berdimensi sama.

Komposit yang diperkuat dengan serat dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu :

1. Komposit serat pendek (Short Fiber Composite)

Komposit serat pendek biasanya seratnya dipotong-potong pendek sekitar 1mm-5mm.

Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu :

a. Material komposit yang diperkuat dengan serat pemdek

yang terorientasi atau sejajar satu dengan yang lainnya.

b. Material komposit yang diperkuat denagn serat pendek

yang menagndung orientasi secara acak.

2. Komposit serat panjang (Long Fiber Composite)

Secara teori serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan dari satu titik kebagian

lainnya. Komponem serat panjang mempunyai serat yang lebih baik dari pada serat pendek tetapi

serat pendek lebih banyak bentuk rancangannya.

Gambar 2.1. Diagram Klasifikasi Bahan Komposit Yang Umum Dikenal

2.3. Serat

Serat merupakan bahan yang kuat, kaku, getas. Karena serat yang terutama menahan

gaya luar, ada dua hal yang membuat serat menahan gaya yaitu :

Perekatan (bonding) antara serat dan matriks (intervarsial bonding) sangat baik

dan kuat. Sehingga tidak mudah lepas dari matriks (debonding).

Kelangsingan (aspec ratio) yaitu perbandingan antara panjang serat dengan

diameter serat cukup besar.

Arah serat penguat menentukan kekutan komposit, arah serat sesuai dengan arah

kekuatan maksimum. Arah serat mempengaruhi jumlah serat yang dapat diisikan kedalam

matrik. Makin cermat penataannya, makin banyak penguat dapat dimasukkan. Bila sejajar

berpeluang sampai 90%, bila separuh-separuh saling tegak lurus peluangnya 75%, dan tatanan

acak hanya berpeluang pengisian 15-50%. Hal tersebut menentukan optimum saat komposit

maksimum (Surdia , 1995).

Gambar.2.2. Susunan arah serat acak

2.3.1. Serat Sebagai Penguat

Secara umum dapat dikatakan bahwa fungsi serat adalah sebagai penguat bahan

untuk memperkuat komposit sehingga sifat mekaniknya lebih kaku, tangguh dan lebih kokoh

dibandingkan dengan tanpa serat penguat, selain itu serat juga menghemat penggunaan resin.

Kaku adalah kemampuan dari suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk jika dibebani

dengan gaya tertentu dalam daerah alastis (pada pengujian tarik), tangguh adalah bila pemberian

gaya atau beban yang menyebabkan bahan-bahan tersebut menjadi patah (pada pengujian tiga

titik lentur) dan kokoh adalah kondisi yang diperoleh akibat benturan atau pukulan serta proses

kerja yang mengubah struktur komposit sehingga menjadi keras (pada pengujian impak) (Nurdin

Bukit, 1988). Beberapa syarat untuk dapat memperkuat matriks antara lain :

1. Mempunyai modulus elastisitas yang tinggi

2. Kekuatan lentur yang tinggi

3. Perbedaan kekuatan diameter serat harus relatif sama

4. Mampu menerima perubahan gaya dari matriks dan mampu menerima gaya yang

bekerja padanya.

2.3.2. Serat Alam

Serat alam dapat dapat diperoleh dari tanaman pisang, bambu, nenas, rosela,

kelapa, kenaf, lalang, dan lain-lain. Saat ini, serat alam mulai mendapatkan perhatian dari para

ahli material komposit karena :

1. Serat alam memiliki kekuatan spesifik yang tinggi karena serat alam memiliki berat

jenis yang rendah

2. Serat alam mudah diperoleh dan merupakan sumber daya alam yang dapat diolah

kembali, harganya relatif murah dan tidak beracun.

2.3.3. Serat Sabut Kelapa

Kelapa merupakan tanaman perkebunan / industri berupa pohon batang lurus dari famili

Palmae. Tanaman kelap (cocos nucifera L ), marupakan tanaman serbaguna atau tanaman yang

mempunyai nilai ekonomi yang tinggi. Seluruh bagian pohon kelapa dapat dimanfaatkan untuk

kepentingan manusia, sehingga pohon ini sering disebut pohon kehidupan (tree of life) karena

hampir seluruh bagian dari pohon, akar, batang, daun dan buahnya dapat dipergunakan untuk

kebutuhan kehidupan manusia sehari – hari.

Gambar 2.3 Serat sabut kelapa

Buah kelapa terdiri dari epicarp yaitu bagian luar yang permukaannya licin, agak

keras dan tebalnya ± 0.7 mm, mesocarp yaitu bagian tengah yang disebut sabut, bagian ini terdiri

dari serat yang keras yang tebalnya 3 – 5 cm, endocrp yaitu tempurung yang tebalnya 3-6 mm,

bagian dalam melekat pada kulit luar dari biji endosperm, putih lembaga (endosperm) yang tebal

3-5 cm dan air kelapa. Sabut kelapa merupakan bagian lapisan tengah (mesocarp) dari buah

kelapa yang terletak antar epicarp dan endocarp. Buah yang telah tua terdiri dari 35%, 12%

tempurung, 28% endosperm dan 25% air. Sabut kelapa terdiri dari kulit ari, serat dan sekam

(dast). Diantara tiga kompoen penyusun sabut kelapa ini penggunaan serat adalah paling banyak

dimanfaatkan dan telah berkembang, serat sabut kelapa lapisan tengah kulit terluar dari

tempurung. Serat sabut kelapa memiliki sifat dapat menahan kandungan air dan unsur kimia

pupuk, serta dapat menetralkan keasaman tanah, ramah lingkungan, juga tidak mudah terbakar

atau memberikan asap beracun bila terbakar. Sifat fisisnya:

- Seratnya terdiri dari serat kasar dan halus dan tidak kaku

- Mutu serat ditentukan dari warna dan ketebalan

- Mengandung unsur kayu seperti lignin, suberin, kutin, tannin, dan zat lilin

Sifat Mekanik:

- Kekuatan tarik dari serat kasar dan halus berbeda

- Mudah rapuh

- Bersifat lentur.

Tabel 2.1 Karakteristik Kelapa

No. PARAMETER-PARAMETER KELAPA1 pH dari bubur semen 6,202 Kandungan air (wt%) 10,83 Kandungan abu (%) 2,554 Sinar penyalaan 8750C (%) 37,405 Keterhantaran (um) 0,826 Panjangnya (um) 0,307 Lebar (um) 0,028 Diameter (um) 0,059 Lumen (um) 0,0110 Luas Permukaan (cm3) 0,06

Sumber:( Egwaikide,P.A,2007)

2.3.4. Perendaman NaOH

Natrium Hydroxide (NaOH) merupakan bahan utama selain minyak dalam pembuatan sabun.

NaOH merupakan basa yang ekonomis dan dapat digunakan sebagai media perendaman serat

karena NaOH dapat meningkatkan kekuatan serat, daya serap sehingga kekuatan tarik dan

kekuatan lenturnya lebih tinggi. Larutan NaOH

Natrium diperoleh dari elektrolisis lelehan NaCl dengan penambahan CaCl2 untuk

menurunkan titik leleh NaCl. Reaksi yang terjadi adalah :

2NaCl(l) 2Na+(l) + 2Cl-

(l)

2Na+(l) + 2e- 2Na(s)

2Cl-(l) Cl2 (g) + 2e

2NaCl(l) 2Na(s) + Cl2 (g)

Larutan NaOH merupakan larutan yang bersifat basa diperoleh dari reaksi natrium

padatan dengan air.

2Na(s) + 2H2O(aq) 2NaOH(aq) + H2 (g)

Menurut Kuncoro Diharjo (2006) pada komposit yang diperkuat dengan serat tanpa

perlakuan, maka ikatan (mechanical bonding) antara serat dan UPRs menjadi tidak sempurna

karena terhalang oleh lapisan yang menyerupai lilin di permukaan serat. Perlakuan NaOH ini

bertujuan untuk melarutkan lapisan yang menyerupai lilin di permukaan serat, seperti lignin,

hemiselulosa, dan kotoran lainnya. Dengan hilangnya lapisan lilin ini maka ikatan antara serat

dan matriks menjadi lebih kuat, sehingga kekuatan mekanik komposit menjadi lebih tinggi

khususnya kekuatan tarik.

Namun, perlakuan NaOH yang lebih lama dapat menyebabkan kerusakan pada unsur

selulosa. Padahal, selulosa itu sendiri sebagai unsur utama pendukung kekuatan serat. Akibatnya

serat yang dikenai perlakuan alkali terlalu lama mengalami degradasi kekuatan yang signifikan

sehingga kekuatannya semakin rendah.

2.3.5. Perendaman Ca(OH)2

Kalasium Hidroksida adalah senyawa kimia dengan rumus kimia Ca(OH)2. Kalsium

hidroksida dapat berupa kristal tak berwarna atau bubuk putih dan juga dihasilkan melalui reaksi

kalsium oksida (CaO) dengan air, yang menghasilkan endapan melalui reaksi kalsium clorida

(CaCl2) dengan larutan natrium hidroksida. Larutan Ca(OH)2 disebut air kapur dan merupakan

basa dengan kekuatan sedang.(Cristian. H, 2005). Larutan Ca(OH)2 bereaksi hebat dengan

berbagai asam, dan bereaksi dengan logam dengan adanya air. (Martiou et al, 1995). Ca(OH)2

dipilih sebagai media perendaman disamping NaOH 5% untuk memperoleh media yang lebih

baik ntuk digunakan sebagai bahan yang dapat meningkatkan kekuatan serat.

2.4.Matriks Polyester

2.4.1. Defenisi Fungsi Matriks Polyester Dan Klasifikasi

Matriks merupakan bahan yang digunakan untuk mengikat dan menyatukan penguat

tanpa bereaksi secara kimia dengan bahan pengisi tersebut.

Pada mumunya matriks berfungsi sebagai (Hyer,1998):

1. Untuk melindungi komposit dari kerusakan baik kerusakan mekanik maupun kimiawi

2. Untuk mengalihkan / meneruskan beban dari luar kepada serat

3. Seagai pengikat.

Bahan pengisi yang berfungsi sebagai penguat pada material komposit dapat berbentuk

serat, partikel dan serpihan. Dalam hal ini sebagai pengikat atau penyatu antara serat

dengan serat, partikel dengan partikel dan seterusnya digunakan matriks.

Secara umum matriks terbagi atas dua kelompok yaitu (Feldman dan Hartomo,1995):

a. Termoset merupakan bahan yang tidak dapat mencair atau lunak apabila dipanaskan

karena molekul-molekulnya mengalami ikatan silang (cross linking) sehingga bahan

tersebut tidak dapat didaur ulang kembali.

Contohnya resin epoksi, polyester, urea formaldehyde, phonol formaldehyde,

melamine formaldehyde dan lain-lain.

b. Termoplastik merupakan bahan yang dapat menjadi lunak kembali apabila

dipanaskan dan mengeras apabila didinginkan sehingga pembentukan dapat

dilakukanberulang-ulang karna mempunyai struktur yang linier.

Keistimewaan dari termoplastik ini adalah bahan-bahan termoplastik yang telah

mengeras dapat diolah kembali sedangkan termoset tidak. Contoh termoplastik

PVC (poli vinil clorida), FE(Polietilen), PP (polipropilen), nilon 66, poliamida

poliasetal dan lain-lain.

Tabel 2.2. Sifat-sifat mekanik Bahan Polimer Termoset

Nama Bahan Kekuatan Tarik

(kgf/mm2)

Perpanja-ngan (%)

Modulus elastik

(kgf/mm2x102)

Kekuatan tekan

(kgf/mm2)

Kekuatan lentur

(kgf/mm2)

Resin fenol :Tanpa pengisiDengan serat gelas

4.9 - 5.63.6 – 7

1.0 - 1.50.4 - 0.5

5.2 - 723.1

7 - 2112 - 24

8.4 - 10.57 - 24

Resin melamin :Dengan pengisiDengan sellulosa

-4.9 - 9.1

-0.6 - 1.0

-8.4 - 9.8

-17.5 -30.1

-7 -11.2

Resin urea :Dengan sellulosa 4.2 - 9.1 0.4 - 1.0 7 - 10.5 17.5 -30.1 7 - 11.2Resin PolyesterDengan serat gelas.Dengan serat sintetik

1.75 -2.13.1 - 4.2

0.5 - 5.0-

5.6 -1.4-

10.5 - 2114 - 21

7 - 287 - 8.4

Resin Epoksi :Dengan pengisi (coran)Dengan serat gelas

2.8 - 9.1

2.1 - 9.8

3 - 6

4

2.4

4

10.5 -17.5

21 -26

9.3 -14.7

14 -21

Sumber : Surdia, T ( 2000)

2.5. Polyester

Resin sintetik polyester amat banyak, dapa berupa termoset maupun termoplastik, dan

pemakaiannya sangat luas. Ini dibuat dengan mereaksikan dihidrut alcohol dengan asam

dikarboksilat. Hasilnya dapat jenuh atau tak jenuh, tergantung ada tidaknya ikatan rangkap dalam

polimer lenearnya. Polyester jenuh misalnya etilen glikol tereflatat, kebanyakan dipergunakan

untuk pembuatan serat film, bukan untuk perekat Poliester tak jenuh lazimnya digunakan sebagai

resin laminasi atau digabung dengan penguat – serat dipergunakan selaku formulasi cetakan

komposit, jarang sebagai perekat karena mahal dan pengerutannya besar saat curing. Poliester

tak jenuh dapat dimodifikasi dengan minyak dan asam lemak, terhasil alkalid atau sebagai

pengubah sifat perekat lainnya (misalnya poliuretan dari isosianat).

Alkalin polyester tak jenuh yang dimodifikasi minyak atau asam lemak, sering digunakan

sebagai bahan coating, karena rekatanyakelogam kuat. Dipergunakan sebagai primer ke logam

sebelum direkatkan ke kayu. Alkalid banyak dipakai sebagai modifier system perekat lainnya

yang bervariasi karet nitril atau resin fenolik. Polyester tak jenuh bentuk fisiknya resin

(polyester tak jenuh) dalam pelarut (tak jenuh misalnya stiren) dan hardener (feroksida) , yang

juga dapat diberi extender/filler bubuk

Polyester ini hanya baik untuk pemakaian tanpa peribahan suhu drastis.

Unsurated Polyester Resin dengan merek dagang YUCOLAC 157 BTQ-EX, dengan data

teknis sebagai berikut :

1. Densitas (ρ) = 1.2 g/cm3

2. Kekuatan tarik = 12.07 N/mm2

3. Modulus elastis = 1.18.103 M/mm3

4. Poison rasio = 0.33

Dalam resin ini, telah mengandung komposisi campuran antara resin polyester tak jenuh

murni dan bahan pelarut stiren dengan nilai perbandingan sekitar 3 : 1. Selain itu ditambahkan

katalis berupa MEKPO (Metil Etil Keton Peroksida), berfungsi sebagai zat curing,

mempersingkat waktu curing (Kuncoro Diharjo., 2008)

Tabel 2.3 Sifat-sifat resin epoksi dan polyester sebagai bahan Perbandingan sosit.

Sifat Satuan Epoksi PolyesterKekentalan Mgm−3 1.2-1.4 1.2-1.5

Modulus Young GNm−2 3-6 2 -2.45Poisson Ratio 0.38-0.4 0,37-0.39Kekuatan Tarik MNm−2 35-100 40-90Kekuatan Tekan MNm−2 100-200 90-250

Regangan Maksimum % 1-6 2Temperatur Maksimum % 50-300 50-110Penyusutan pada pembuatan

% 1-2 4-8

Sumber : Hull, Darck, 1981

2.6. Sifat - sifat Mekanik

Untuk mengetahui sifat sifat mekanik dari suatu bahan harus dilakukan beberapa

pengujuian. Masing-masing pengujian memiliki cara yang berbeda-beda secara umum dapat

dikatakan pembebana secara statik dan pembebanan secara dinamik. Salah satu faktor penting

yang penting yang menentukan karakteristik dari komposit adalah perdandingan matriks dan

penguat/serat. Perbandingan ini dapat ditunjukkan dalam bentuk fraksi volume serat (V f) atau

fraksi berat serat sarat (Wf). Fraksi volume serat dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

berikut:

V f =

W f

ρf

V c

x 100(2.1)

Dengan Vf =fraksi volume serat

Wf = berat serat

Vc = volume komposit

ρf = massa jenis serat

2.6.1 Pengujian Kekuatan Tarik

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

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 diperkuat dengan serat kelapa. Pertambahan panjangan (Δl) yang terjadi akibat kakas

tarikan yang diberikan pada sampel uji disebut deformasi. Dan regangan merupakan

perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang mula-mula yang dinyatakan dalam

persamaan (2.1). Regangan merupakan ukuran untuk kekenyalan suatu bahan yang harganya

biasanya dinyatakan dalam persen (Keyser, 1990).

ε = Δllo

× 100 % =l − lo

lo

× 100 %(2.2)

dengan : ε = regangan (%)

Δl = pertambahan panjang (mm)

lo = panjang mula-mula (mm)

l = panjang akhir (mm)

Perbandingan kakas pada sampel terhadap luas penampang lintang pada saat pemberian

kakas disebut tegangan (stress). Tegangan tarik maksimum suatu kekuatan tarik (tensile

strenght) suatu bahan ditetapkan dengan membagi kakas tarik makasimum dengan luas

penampang mula-mula. Dengan persaman berikut (Sitorus, 1996).

σ m =pm

AO (2.3)

dengan : σ m = kekuatan tarik (Nm-2)

Pm = kakas tarik maksimum (N)

Ao = luas penampang awal (m2)

Kakas maksimum adalah besarnya kakas atau gaya yang masih dapat ditahan oleh sampel

sebelum putus. Tegangan perpatahan adalah perbandingan kakas perpatahan mula-mula. Kakas

perpatahan adalah besarnya kakas atau gaya saata sampel putus. Persamaan dapat dituliskan

sebagai berikut (Sitorus, 1996).

σ u =pu

AO (2.3)

dengan : σ u = tegangan perpatahan (Nm-2)

Pu = kakas perpatahan (N)

Ao = luas penampang awal (m2)

Gambar 2.4. Kurva Tegangan – Regangan

Regangan diperlihatkan sebagai presentase perpanjang, skala horizontal diluar bagian pertama

kurva tidak homogen, sampai ke regangan kurang dari 1%. Bagian pertama dari kurva adalah

sebuah garis lurus yang menunjukkan perlaku hukum hooke dengan tegangan berbanding lurus

terhadap tegangan. Garis berakhir pada titik a ini disebut batas keseimbangan (proporsional).

Dari a ke b tegangan dan regangan tidak lagi seimbang, dan hukum hooke tidak lagi berlaku.

Jika beban dihilangkan secara bertahap, dimulai pada semua titik diantara 0 dan b, maka kurva

akan kembali menelusuri jejak kurva sebelumnya sehingga bahan dapat kembali kebentuknya

semula. Deformasinya bolak-balik (reversibel) dan gaya-gayanya akan adalah bersifat kekal,

energi yang telah diberikan pada suatu bahan untuk menghasilkan deformasi pada bahantersebut

akan kembali didapati ketika didapati ketika tegangan dihilangkan. Dalam daerah ob kita

katakan bahwa bahan memperlihatkan perilaku elastis. Titik b pada ahir daerah ini disebut titik

luluh (yield pointn), sedangkan tegangan pada titik luluh

ini disebut batas elastisitas. secara metematis dapat di tulis bahwa deformasi sebanding dengan

beban, dinyatakan dalam rumus :

E = σε (2.5)

dengan :

E adalah modulus elastisitas atau modulus Young

σ =tegangan (N/m2)

ε =regangan (%)

Modulus young adalah ukuran suatu bahan yang diartikan ketahanan material tersebut

terhadap deformasi elastik. Makin besar modulusnya, maka semakin kecil regangan elastik yang

dihasilkan akibat pemberian teganga.

2.6.2 Pengujian Kekuatan Lentur (UFS)

Pengujian kekuatan lentur Ultimated Flexural strength dimaksudkan untuk mengetahui

ketahanan komposit terhadap pembebanan pada tiga titik lentur. Disamping itu, pengujian ini

juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. Pada pengujian ini terhadap

sample uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap arah penguatan serat.

Pembebanan diberikan yaitu pembebanan dengan tiga titik lentur, dengan titik-titik

sebagai bahan berjarak 90 mm dan titik pembebanan diletakkan pada pertengahan sample.

Persamaan berikut diberikan ini untuk memperoleh kekuatan lentur.

UFS= 3 PL

2 bh2(2.6)

dimana :

UFS = kekuatan lentur (Nm-2)

P = gaya penekan (N)

L = jarak dua penumpu (m)

b = lebar sample (m)

h = tebal sample uji (m)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat Penelitian

Pada proses penelitian dan pembuatan sampel dan pengujian dilakukan di Laboratorium

Fisika FMIPA UNIMED Medan Desember s/d Februari 2009

3.2. Alat Dan Bahan

Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan sampel uji antaralain :

1. Alat cetakan, terbuat dari stainless stell. Digunakan untuk mencetak benda uji.

Alat cetakan ini terdiri dari beberapa bagian diantaranya :

a. Spacer, diletakkan diantara tutup cetakan dan berfungsi sebagai penentu tebalnya

komposit yang diinginkan dan diletakkan diantara alas cetakan dengan tutup cetakan.

Ukuran spacer adalah (2 x 1.6 x 0.3) cm

b. Alas cetakan, berfungsi sebagai tempat komposit dicetak pada kedua sisinya disertai

dengan kepingan penghalang dan lobang mur. Kepingan penghalang berfungsi menahan

cairan agar tidak tumpah. Ukuran alas cetakan adalah 30 x 30 cm.

c. Tutup cetakan, digunakan sebagai perantara antara piringan penekan dengan alas cetakan

yang berfungsi selain untuk menutup cetakan juga sebagai penghalang alat penekan.

2. Alat penekan cetakan, berfungsi untuk menekan alat cetakan agar didapatkan komposit yang

padat dengan ketebalan yang diatur oleh spacer.

3. Alat penguji papan komposit dengan kapasitas 10 KN.

4. Neraca analitik, berfungsi untuk menimbang massa bahan-bahan yang akan digunakan pada

pembuatan papan komposit dengan ketelitian alat 0,01 gr.

5. Alat-alat lain yang diperlukan untuk membentuk sampel uji yaitu gergaji listrik, gunting,

pisau, gelas ukur, penggaris dan jangka sorong,sarung tangan, pengaduk, masker dan lain-lain.

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antaralain :

1. Serat ijuk kelapa

2. Resin Polyester YUCOLAX 157 EX (ECER) dan Catalist Mepoxe

3. NaOH 5% dan Ca(OH)2 5%

4. Aseton untukmembersihkan cetakan.

5. Wax untuk pelekang pada cetakan.

3.3. Variabel Penelitian

Pada penelitian ini variabel penelitian yang digunakan adalah :

1. Variabel Manipulasi (bebas) terdiri dari :

- Resin Polyester YUCOLAX 157 EX (ECER) dan Catalist Mepoxe

- NaOH 5% dan Ca(OH)2 5%

- Serat sabut kelapa

2. Variabel Respon (terikat) terdiri dari :

- Nilai pengujian kekuatan tarik, kekuatan lentur setelah pengujian.

3. Variabel Kontrol (tetap) terdiri dari :

- Bahan sampel

- Cetakan sampel

- Komposisi sampel

3.4. Prosedur Penelitian

Adapun Prosedur-prosedur yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

3.4.1. Persiapan Pembuatan serat sabut kelapa

Persiapan yang dilakukan pada serat sabut kelapa adalah sebagai berikut :

1. Mengambil sabut dari pohon Kelapa.

2. Mengeringkan sabut untuk mempermudah pemisahan serat dari sabut kelapa selama dua

hari.

3. Membersihkan serat sabut kelapa dari sekam sekam sabut kelapa.

3.4.2. Perendaman serat sabut kelapa

Perendaman serat sabut kelapa dilakukan dengan :

1. Merendam serat sabut kelapa dengan NaOH dan Ca(OH)2 masing-

masing dengan waktu 0 jam, 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam.

2. Setelah direndam serat sabut kelapa dibersihkan dengan aquades.

3.4.3. Pengeringan serat sabut kelapa

80 mm

20 mm

Proses pengeringan serat sabut kelapa yang sudah mengalami prendaman dan dibersihkan

akan dikeringkan selama 6-10 jam.

3.4.4. Pembuatan Komposit

Prosedur pembuatan komposit adalah sebagai berikut :

1. Membersihkan cetakan dengan menggunakan aseton hingga dipastikan tidak

mengandung kotoran dan kemudian dikeringkan.

2. Mengoles wax pada alas cetakan, tutup alas cetakan dan spacer agar komposit tidak

melekat pada cetakan.

3. Meletakkan spacer dikeempat sudut alas cetakan yang berukuran 30 x 30 cm yang

bertujuan untuk menentukan ketebalan komposit yaitu 4 mm.

4. Untuk sampel acak, mencampur resin Poliester dengan hardenernya, lalu di aduk sampai

rata dicampur dengan serat sabut kelapa dan diaduk, Pengadukan harus baik untuk

memperoleh hasil yang baik, lalu ditutup dengan menekan cetakan yang sudah di isi

ditekan dengan alat tekan komposit.

5. Setelah dibiarkan selama satu hari pada temperatur kamar kemudian papan komposit

dikeluarkan dari cetakan.

3.4.5. Pembuatan Sampel

Sampel yang telah dicetak dipotong-potong sesuai ukurannya dengan menggunakan

gergaji listrik. Bentuk sampel untuk setiap pengujian berbeda. Adapun pengujian yang dilakukan

adalah pengujian tarik (tensil test), pengujian kekutan lentur (ultimate flexural strenght). Untuk

masing-masing pengujian dibuat sampel yang berbeda baik dalam bentuk dan ukurannya.

Bentuk-bentuk sampel uji dibuat sesuai standar dan dapat dilihat pada gambar berikut

Gambar 3.1. Bentuk sampel pengujian kekuatan tarik dengan standar

ASTM D – 3039

Gambar 3.2. Bentuk sampel pengujian lentur dengan standar

ASTM D-790

3.4.6. Prosedur Pengujian Tarik

Nama alat yang digunakan untuk menguji sampel adalah LARYEE UNIVERSAL

TESTING MECHINE WDW-10.

1. Melengkapi grid untuk pengujian (uji tarik). Perhatikan menu softwere di komputer, klik

Max texs (operasional pengujian)lehat posisi awal alat lalu di nolkan (clear), set posisi

alat (up/down) dengan sensor penahan pada alat uji sebagai penehan otomatis, dan atur

kecepatan alat dengan kecepatan antara 0.01-500 mm/min.

2. Meletakkan sampel yang telah di bentuk sesuai standart yang digunakan pada grid yang

telah tersedia, posisi alat di nolkan kembali, klik data (jenis pengujian yang di pakai

Plastic Tensile Properties [160527]) , file New kemudian masukkan data data yang

dibutuhkan dari sampel yang di uji. Pengujian perlu diperhatikan dengan kemampuan

maximum alat ini adalah 10 KN. Setelah mengikuti prosedur maka pengujian dapat di

mulai dengan mengklik start.

3. Proses pengujian perlu diperhatikan agar tidak terhadi sliding dan mesin akan bekerja,

gerakan mesin dihentikan setelah sampel uji patah dan data tertera pada display.

4. Dari hasil pengujian mesin uji ini akan diperoleh hubungan antara gaya tarik terhadap

pertambahan panjang yang langsung tertera di grafik dan hasil perolehannya dapat

langsung di transfer ke excel, dan dapat langsung di print.

100 mm

4 mm

10 mm

3.4.7. Prosedur Pengujian Lentur

Nama alat yang digunakan untuk menguji sampel adalah LARYEE UNIVERSAL

TESTING MECHINE WDW-10.

1. Melengkapi grid untuk pengujian (uji tekan). Perhatikan menu softwere di komputer, klik

Max texs (operasional pengujian)lehat posisi awal alat lalu di nolkan (clear), set posisi

alat (up/down) dengan sensor penahan pada alat uji sebagai penehan otomatis, dan atur

kecepatan alat dengan kecepatan antara 0.01-500 mm/min.

2. Meletakkan sampel yang telah di bentuk sesuai standart yang digunakan pada grid yang

telah tersedia, posisi alat di nolkan kembali, klik data (jenis pengujian yang di pakai Test

metode for compresive properties of rigid plastics [15695-02a]) , file New kemudian

masukkan data data yang dibutuhkan dari sampel yang di uji. Pengujian perlu

diperhatikan dengan kemampuan maximum alat ini adalah 10 KN.Setelah mengikuti

prosedur maka pengujian dapat di mulai dengan mengklik start.

3. Proses pengujian perlu diperhatikan agar tidak terhadi sliding dan mesin akan bekerja,

gerakan mesin dihentikan setelah sampel uji patah dan data tertera pada display.

4. Dari hasil pengujian mesin uji ini akan diperoleh hubungan antara gaya tarik terhadap

pertambahan panjang yang langsung tertera di grafik dan hasil perolehannya dapat

langsung di transfer ke excel, dan dapat langsung di print

3.5. Diagram Alir Penelitian

Serat sabut Kelapa

Pencampuran

Pencetakan

Uji Tarik

Resin Polyester

Uji Lentur

Hasil

Perendaman

NaOH 5% Ca(OH)2

Pengolahan Data

Persiapan Bahan Penelitian

Pengeringan se

Tanpa serat

Pendiaman

Pembentukan sample uji.

Pengujian

Gambar.3.3. Diagram Alir Penelitian

3.6. Teknik Analisis Data

Teknik analisis data dalam penelitian ini adalah :

1. Dengan memvariasikan waktu perendaman serat sabut kelapa dengan NaOH 5% dan

(CaOH)2. Komposit akan dipotong sesuai dengan bentuk pengujian sampel dan diukur

dimensinya dengan menggunakan jangka sorong. Pada masing-masing sampel dilakukan

pengujian kuat tarik, kuat lentur.

2. Data hasil pengujian akan diolah dengan langkah-langkah sebagai berikut : menghitung

tegangan maksimum (σ max ) dan regangan maksimum (

ε max ) pada uji kekuatan tarik,

menghitung UFS dan defleksi maksimum pada uji kekuatan lentur dan menghitung rata-rata

hasil pengujian dan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.

Teknik analisis data dalam penelitian ini menggunakan Analisis of Varians (ANOVA).

Data hasil penelitian diolah dengan uji kesamaan beberapa rata-rata. Untuk meminimalkan nilai

nilai rata-rata (n≥3), digunakan analisis of variance (anova). Disebut juga analisis varians

(anova). Anova ada dua macam yaitu satu jalur dan dua jalur.

Anova satu jalur digunakan untuk menganalisis perbedaan antara beberapa variabel bebas

dengan variabel terikat dan masing-masing variabel tidak mempunyai jenjang.

Langkah langkah pengujian sebagai berikut :

1. Syarat penggunaan statistika harus dipenuhi.

2. Menulis rumusan hipotesisnya dalam bentuk kalimat.

Ho :Tidak terdapat pengaruh waktu perendaman serat sabut kela

Pa dengan NaOH dan (CaOH)2 terhadap kekuatan papan komposit.

Ha :Terdapat pengaruh waktu perendaman serat sabut kelapadengan

NaOH dan (CaOH)2 terhadap kekuatan papan komposit

3. Menuliskan Ho dan Ha dalam bentuk statistik.

Ho : μ A = μ B = μ C = μ D

Ha : μ A ≠ μ B ≠ μ C ≠μ D

4. Membuat tabel penolong.

Tabel 3.3 Penolong AnavaBebas Variabel

X1 X12 X1 X1

2 X1 X12 X1 X1

2 X1 X12

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...

... ...n2 = . . . n2 = . . . n3 = .. . n4 = . .. n5 = .. . X1 X1

2

∑ x1 =. .. ∑ x2 =. .. ∑ x3 =. .. ∑ x 4 =.. . ∑ x5 =. .. X1 X12

∑ x12 =. .. ∑ x2

2 =. .. ∑ x32 =. .. ∑ x 4

2 =.. . ∑ x 42 =.. . X1 X1

2

5. Menghitung jumlah kuadrat antar kelompok dengan rumus :

JK A =(∑ x1)2

n1

+(∑ x2)2

n2

+(∑ x3 )2

n3

− JKR

JKR =(∑ x1 +∑ x2+∑ x3)2

n1 + n2 + n3

6. Menghitung Jumlah kuadrat dalam kelompok dengan rumus :

JKD =∑ x2 − JK R − JK A

7. Hitung derajat kebebasan antar kelompok dengan rumus :

dK A = K−1 , dimana K = banyak kelompok

8. Hitung derajat kebebasan dalam kelompok dengan rumus :

dK D =N−k , dimana N = jumlah anggota sampel

9. Hitung rata-rata jumlah kuadrat antara kelompok dengan rumus :

RK A =JK A

dK A

10. Hitung rata-rata jumlah kuadrat dalm kelompok dengan rumus :

RKD =JK D

dK D

11. Cari F hitung dengan rumus :

Fhitung =RK A

RK D

12. Tetapkan taraf signifikan (α)

13. Cari Ftabel dengan rumus :

F tabel = F (1−α ) ( dKA . dKD ) dapat dilihat pada tabel distribusi F.

14. Masukkan semua nilai yang telah didapat kedalam tabel Anava.

Tabel 3.4 Anava

Sumber Variasi dK JK Rata-rata kuadrat

F

Antar kelompok Dalam kelompok

k-1dK A

dK D

RKA

RKD

Fhitung

15. Tentukan kriteria pengujian

Jika F hitung ≤ F tabel , maka Ho diterima

16. Bandingkan F hitung dengan F tabel

17. Buatlah kesimpulan

Seandainya, Ho ditolak maka Ha diterima.

1in

DAFTAR PUSTAKA

Antonia Y. T, Agita O.R, Kharisna H. P, (2006), Komposit Laminat serat woven Sebagai Bahan

Alternatif Pengganti Fiber Glass Pada Kulit Kapal, Jurusan Teknik Materia, ITSN,

Surabaya

Armaya W., (2007) Pengaruh konsentrsi Bahan Pengawet Boraks Terhadap Serat Tebu Sebagai

Bahan Komposit Dengan Urea-Formaldehid,Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan

Bukit, N., (2006), Beberapa Pengujian Sifat Mekanik Dari Komposit Yang Diperkuat Dengan

Serat Gelas, Skripsi, FMIPA, USU, Medan

Diharjo,K., (2008), Teknik Mesin FT UNSM www.petra.ac id/~puslit/journals/dir. php?

Departmen ID=MES.

Haryanto, R. H., (1992), Memahami Polimer Dan Perekat, Andy Offser, Jakarta

Josua, T., (2007) Pembuatan dan Uji Sifat Mekanik Papan Partikel Dari Serat Sabut Kelapa

Dengan Urea-Formaldehid,Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan

Keyser, c. A., (1990), material Science In Engginering, 4th Edition, penerbit Charles E.erill

Publising Company, Ohio

Martinio, et al., (1995), Membuat Larutan Alkali, http: // Soapmakers diary. wordpress.

Com/2007/11/30

Sudjana.,(2006) Metoda Statistika, edisi keempat, penerbit Tarsito, Bandung

Sugiono,C, H. (2005) Kimia Bahan Logam, Institut Teknologi Semarang, Semarang

Surdia, T., (2003) Pengetahuan Bahan Tyeknik, Penerbit Prednya Paramita Jakarta

Van Vlack, L. H., (1992)., Pengetahuan Dan Teknologi Bahan, Penerbit Erlangga, Jakarta

Zemansky, S., (2002)., Fisika Universiras, Edisi 10, Penerbit Erlangga, Jakarta