Teknik T114-T120 (1)

Seminar Nasional Sains dan Teknik 2012 (SAINSTEK 2012)

Kupang, 13 Nopember2012

T-114

PENGARUH FRAKSI VOLUME TERHADAP KARAKTERISASI MEKANIK

GREEN COMPOSITE WIDURI EPOXY

Yeremias M. Pell

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana

Jl. Adisucipto-Penfui Kupang, Telp. (0380)8037977

E-mail:[email protected]

ABSTRAK

Serat widuri (calotropis gigantea fiber) merupakan salah satu serat alam yang berpotensi sebagai penguat material

komposit. Salah satu faktor penting yang menentukan karakterisasi komposit adalah perbandingan serat dengan

matriksnya yang ditunjukkan dalam bentuk fraksi volume. Riset ini bertujuan untuk mengetahui karakterisasi

mekanik dari serat widuri tanpa perlakuan kimia yang diistilahkan sebagai green composite dengan matriks resin

epoksi dengan variasi fraksi volume, yaitu 15 %, 30 % dan 45 %. Karakterisasi mekanik yang sudah diteliti adalah

kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas, kekuatan bending dan ketangguhan impak. Dengan pendekatan

analisa variance dan standar deviasi, diperoleh hasil sebagai berikut: kekuatan tarik, regangan tarik dan modulus

elastis tertinggi diperoleh pada fraksi volume 45% sebesar 93.04 10.51 MPa, 3.82 0.38 %, dan 3.64 0.97

GPa. Demikian juga kekuatan bending dan impak diperoleh nilai tertinggi pada fraksi volume 45%, yaitu: 88.23

5.66 MPa dan 38.36 kJ/m2 . Selanjutnya dilakukan analisa kualitatif melalui foto SEM dan foto makro. Berdasarkan

kedua cara analisa ini, menunjukkan bahwa dengan meningkatnya fraksi volume, maka nilai-nilai yang

menunjukkan karakterisasi mekanik green composite widuri epoksi, semakin meningkat.

Kata Kunci: Komposit, Serat Widuri, Epoksi, Fraksi Volume, Karakterisasi Mekanik.

1. PENDAHULUAN

Alasan untuk memilih serat alam sebagai

penguat komposit menurut beberapa peneliti antara

lain: (1) komposit serat alam ramah lingkungan,

mempunyai sifat mekanik yang baik (bisa bersaing

dengan serat sintetis), relatif murah [Liu & Dai,

2007]; (2) berat jenis serat alam lebih kecil dalam

kisaran 1,25 1,5 gr/cm3 dibandingkan dengan E-

glass (2,54 gr/cm3) dan serat Carbon (1,8 2,1

gr/cm3), [Mallick, 2007]. Oleh karena itu menurut

Mallick (2007), serat alam jauh lebih ringan

sehingga konsumsi energi untuk menghasilkannya

lebih kecil. Selain itu serat alam juga dapat

diperbaharui (renewable) dan selalu tersedia.

Alasan-alasan inilah yang mendorong

berkembangnya penelitian tentang rekayasa material

di bidang komposit, baik yang sudah ada maupun

yang masih baru.

Untuk membentuk komposit ada tiga syarat

utama yang harus dipenuhi, yaitu pertama terdiri

dari dua material atau lebih yang mempunyai sifat

berbeda, kedua, memiliki ikatan yang kuat antara

matriks dan seratnya dan ketiga, penggabungan

material yang berbeda akan menghasilkan material

baru yang mempunyai sifat yang berbeda pula dari

material-material pembentuknya (sebelum

digabung). Berkaitan dengan hal itu, maka salah

satu aspek yang penting diperhatikan, yaitu

informasi ikatan antar muka (interface) antara serat

dan matriks, dimana hal ini akan sangat

berpengaruh pada sifat mekaniknya. Banyak peneliti

mengungkapkan fakta bahwa untuk meningkatkan

ikatan interface itu dapat dilakukan dengan

memberikan perlakuan kimia pada serat. Wang

(2004), menjelaskan bahwa ikatan antara serat dan

matriks dipengaruhi oleh moisture absorption dan

wettability, dimana debonding dapat terjadi dengan

mudah apabila serat mempunyai moisture

absorption yang tinggi dan wettability yang jelek.

Salah satu parameter wettability yaitu sudut kontak

antara serat dan matriks, telah juga disampaikan

oleh Pell (2010), dimana sudut kontak di atas 450

mempunyai wettability yang rendah. Itu berarti

ikatan interface menjadi lemah. Hal ini biasa terjadi

pada serat tanpa perlakuan kimia. Sebelumnya

Marsyahyo (2005), Korte (2006), Candra (2009),

juga telah mengungkapkan fakta bahwa dengan

perlakuan alkali pada serat maka akan

meningkatkan mechanical interlocking antara serat

dan matriksnya. Kemudian Ray, dkk (2004) dan

Umar (2009) menjelaskan bahwa perlakuan alkali

pada serat, meningkatkan sifat mekanik

komposit dibandingkan dengan komposit serat

tanpa perlakuan (green composite).

Informasi-informasi diatas semuanya

mengungkapkan bahwa sifat mekanik akan lebih

baik jika serat mendapat perlakuan awal seperti

perlakuan kimia, dan sedikit sekali informasi

tentang bagaimana karakteristik komposit itu jika

dibentuk dari serat tanpa perlakuan atau yang

diistilahkan green composite. Tentunya hal ini pun

mempunyai alasan tertentu. Oleh karena itu riset ini



T-115

bertujuan untuk mengetahui bagaimana karakteristik

mekanik komposit khususnya green composite

widuri-epoxy. Diyakini jika komposit serat widuri

tanpa perlakuan dengan matriks epoksi ini, sudah

mampu berikatan, maka informasi ini menjadi

acuan bahwa untuk serat widuri yang sudah

mendapat perlakuan pasti akan mempunyai

karakteristik yang jauh lebih bagus dari green

compoasite ini. Dengan kata lain bahwa riset ini

juga bertujuan untuk memprediksikan karakteristik

mekanik komposit widuri - epoksi jika seratnya

sudah diberi perlakuan kimia.

2. METODE PENULISAN

2.1 Materi

Salah satu faktor penting yang menentukan

karakteristik mekanik dari komposit yaitu

perbandingan serat dan matriknya. Umumnya

perbandingan ini dapat ditunjukkan dalam bentuk

fraksi volume serat (f) atau fraksi berat serat (wf).

Namun formulasi kekuatan komposit lebih banyak

menggunakan fraksi volume serat. Menurut Gibson

(1994), fraksi volume serat dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan-persamaan berikut:

Fraksi volume serat dan matriks :

keterangan: Vf = volume serat; Vm = volume

matriks; Vv = volume void.

Jika dalam pembuatan komposit diketahui berat

serta densitas serat dan matriks, perhitungannya

dapat berdasarkan kedua hal ini, yaitu :

Fraksi berat serat dan matriks :

Jika diketahui densitas maka :

Analisis teoritis tentang karakteristik mekanik

komposit biasanya didasarkan pada asumsi bahwa

ikatan antara serat dan matriks terjadi secara

sempurna. Walaupun dalam kenyataannya tidak

demikian, karena pergeseran antara muka dan

deformasi pasti terjadi dalam komposit.

Karakteristik mekanik yang ditampilkan dalam riset

ini terdiri dari kekuatan tarik, kekuatan bending dan

ketangguhan impak.

Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik dapat dihitung dengan

persamaan :

dimana : c = tegangan teknik (MPa); F = beban

(N); Ao = luas penampang awal (mm2).

Regangan komposit dapat dihitung dengan

persamaan :

Berdasarkan kurva hasil pengujian, maka

modulus elastis, E (GPa) dapat dihitung dengan

persamaan :

Kekuatan Bending

Kekuatan bending adalah kemampuan material

menahan beban tekan dari luar. Sifat ini dapat

diketahui dari pengujian bending, dimana dalam

pengujian ini defleksi akan terjadi pada titik

pembebanannya, yang mengindikasikan kekakuan

material. Kekuatan bending dapat dihitung dengan

persamaan:

Keterangan : f = tegangan bending (MPa); P

= beban (N); L = panjang spesimen (mm); b = lebar

spesimen (mm) dan d = tebal spesimen (mm).

Ketangguhan Impak

Ketangguhan, yaitu: kemampuan bahan menahan

beban impak atau beban kejut yang diukur dengan

besarnya energi yang diperlukan untuk mematahkan

spesimen dengan palu ayun atau pendulum.

Besarnya energi itu dapat dihitung dengan

persamaan :

Setelah energi impak diperoleh, barulah dapat

dihitung ketangguhan impak dengan persamaan:

Keterangan: W = energi patah (Joule); G = berat

pendulum (N); R = Jarak pendulum ke pusat rotasi

(mm); = sudut pendulum setelah mematahkan

spesimen (0); = sudut pendulum sebelum

mematrahkan spesimen (0) dan A = luas penampang

spesimen pada bagian bertakik, ( A = b x h); b =

lebar spesimen (mm) dan h = tebal spesimen (mm).

2.2 Alat dan Bahan

Alat: timbangan digital, mesin uji bending, mesin uji

tarik servopulser, mesin uji impak tipe charpy, SEM,

camera digital, cetakan komposit dan peralatan

pendukung lain.

Bahan: serat kulit batang (bast fiber) tanaman

widuri dan resin epoksi.

f = Vf / Vc = fraksi volume serat

m = Vm / Vc = fraksi volume matriks

v = Vv / Vc = fraksi volume void

dimana: f + m + v = 1

dan Vc = Vf + Vm + Vv

. (1)

wf = Wf / Wc = fraksi berat serat

wm = Wm / Wc = fraksi berat matriks

dimana:

Wc = Wf + Wm = berat komposit

. (2)

c Vc = f Vf + m Vm

c = f f + m m . (3)

F

c =

Ao

. (4)

L - Lo L

c = =

Lo Lo

. (5)

c

Ec =

c

. (6)

f = (3PL) / (2bd2)

. (7)

W = G R (cos cos )

Is = W / A

. (8)

. (9)



T-116

2.3 Proses Penelitian

Proses-proses yang sudah dilakukan dalam

penelitian ini yaitu:

Pemisahan Serat (Dekortikasi)

Proses pemisahan serat atau dekortikasi

dilakukan secara manual dengan cara sebagai

berikut:

- Membuang daging kulit bagian terluar dengan

ketebalan 1 mm, sedangkan serat tetap

menempel pada batangnya.

- Setelah batang dibiarkan sedikit layu serat

ditarik atau dilepaskan dari batang secara

manual sambil dicuci dengan air.

- Serat dibiarkan mengering pada temperatur

ruangan selama 1-3 jam.

- Penguraian lebih lanjut untuk mendapatkan

serat yang benar-benar bersih.

Pembuatan Komposit Serat Widuri Epoksi

Komposit yang dibuat terdiri dari 2 bahan

utama yaitu serat kulit batang widuri sebagai

penguat dan resin epoksi sebagai matriksnya. Serat

yang digunakan adalah serat tanpa perlakuan

(green), dengan terlebih dahulu dibuang kadar

airnya dengan cara serat dioven selama 3 jam pada

temperatur 1100C. Proses pembuatan komposit

adalah:

- Serat terlebih dahulu dianyam dalam arah

sejajar 0o.

- Pembuatan cetakan. Cetakan komposit dibuat

dalam berbagai ukuran yang disesuaikan dengan

jenis pengujian masing-masing, yaitu untuk

pengujian tarik, impak dan bending yang

dilengkapi dengan pembatas ketebalan untuk

mendapatkan variasi fraksi volume yang

diinginkan yaitu 15 %, 30 % dan 45 %. Bahan

cetakan dari kaca dengan tebal 5 mm.

- Pengolesan wax pada dinding cetakan untuk

memudahkan pengambilan spesimen dari

cetakannya.

- Pembuatan komposit yang terdiri dari 1 - 2

lamina (epoksi serat epoksi serat - epoksi)

dengan metode hand-lay-up. Serat diletakkan

dalam arah 00 kemudian menuangkan resin

epoksi di atasnya, kemudian mengulanginya

lagi sampai batas ketebalan yang sudah

ditentukan.

- Penutupan bagian atas cetakan dengan kaca dan

diberi tekanan berupa pengepresan dengan

menggunakan plat yang dikencangkan dengan

baut dan mur.

- Selanjutnya cetakan dibiarkan mengeras dan

kering pada temperatur ruang selama 8 jam.

Semua proses pembuatan komposit ini

dilakukan dengan metode dan peralatan yang

sama untuk masing-masing fraksi volume serat.

- Pelepasan plat komposit dari cetakannya

dengan cutter.

- Pembentukan spesimen uji sesuai dengan

standar pengujian yang digunakan baik bentuk

maupun ukurannya. Pembentukan spesimen

dengan menggunakan gergaji listrik.

- Spesimen siap diuji.

Pengujian Tarik

Pengujian tarik komposit menggunakan mesin

servopulser untuk mengetahui kekuatan tarik

material komposit dan sifat mekanik lainnya. Bentuk

spesimen dan proses pengujian tarik seperti pada

Gambar 1.

(a) (b) Gambar 1 (a) Spesimen Uji Tarik Komposit Standar

ASTM D638-02, (b) Proses Pengujian Tarik

Pengujian Bending

Bentuk spesimen uji bending dan prosedur

pengujian bending menggunakan metode tree-point

bending seperti pada Gambar 2.

(a) (b) Gambar 2 a) Spesimen Uji Bending Standar ASTM

D790-02. b) Model Pengujian Tree-point Bending

Pengujian Impak

Bentuk spesimen uji impak dan prosedur

pengujian impak menggunakan alat uji impak tipe

chrapy seperti pada Gambar 3.

(a) (b) Gambar 3 a) Spesimen Uji Impak Standar ASTM

D256-02, b) Prosedur Pengujian Impak

2.4 Analisa Data

Data yang diperoleh dari pengujian selanjutnya

dianalisa menggunakan analisa varians dan standar

deviasi. Analisa kualitatif juga dilakukan dengan

foto SEM dan foto makro untuk membedah profil

permukaan benda. Dalam penelitian ini dibutuhkan



T-117

studi mikroskopis untuk mengetahui karakteristik

komposit khususnya pada daerah patahan komposit

akibat tegangan tarik, tegangan bending dan

ketangguhan impak yang bekerja. Perangkat

pengujian SEM dengan spesifikasi: manufaktur

JEOL, model J5M T300, Serial No. MP167049

43, buatan Jepang.

3. HASIL DAN DISKUSI

3.1 Hasil Pengujian Tarik Komposit

Hasil perhitungan dari uji tarik komposit

diperoleh nilai-nilai sifat mekanik material komposit

serat widuri-resin epoksi seperti yang tercantum

dalam Tabel 1.

Tabel 1 Sifat Mekanik Serat Tunggal Tanpa

Perlakuan, Resin Epoksi dan Kompositnya

Jenis

material

Tegangan

tarik

(MPa)

Regangan

(%)

Modulus

Young

(GPa)

Resin

epoksi

42.02

4.8

2.8

0.1

1.8

0.25

Serat tanpa

perlakuan

392.72

122.68

4.26

1.33

9.65

2.33

Komposit

vf = 15%

71.56

13.23

2.83

0.06

2.75

0.37

Komposit

vf = 30%

87.63

9.55

3.56

0.04

2.92

0.13

Komposit

vf = 45%

93.04

10.51

3.82

0.38

3.64

0.97

Nilai kekuatan tarik matriks resin epoksi yang

diperoleh dari hasil penelitian Candra (2009) dan

Umar (2009) sebesar 42.02 4.8 MPa. Selanjutnya

nilai-nilai dalam Tabel 1 diplotkan ke dalam bentuk

grafik seperti pada Gambar 4 dan Gambar 5. Dalam

Gambar 4 dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan

kekuatan tarik, regangan dan modulus Young-nya,

dimana dengan bertambahnya fraksi volum serat

menyebabkan kekuatan tarik, regangan dan modulus

Young-nya pun bertambah. Kekuatan tarik, regangan

dan modulus Young tertinggi diperoleh pada fraksi

volum 45% dengan nilai 93.04 10.51 MPa, 3.82

0.38 % dan 3.64 0.97 GPa.

Gambar 4 Karakteristik Sifat Tarik Komposit

Serat Widuri-Resin Epoksi pada Fraksi Volum

Berbeda

Gambar 5 Karakteristik Sifat Tarik Serat Tunggal

Tanpa Perlakuan, Matriks Resin Epoksi

dan Kompositnya.

Sedangkan dalam Gambar 5, memperlihatkan grafik

gabungan hubungan kekuatan tarik dan regangan

dari serat tunggal, matriks dan komposit diperkuat

serat widuri tanpa perlakuan. Gambar ini

menunjukkan bahwa komposit yang diperkuat serat

widuri tanpa perlakuan, mempunyai regangan

kegagalan serat lebih besar dari pada regangan

kegagalan matriks [Gibsons, 1994]. Kondisi ini

menunjukkan bahwa pada material kompositnya

matriks akan mengalami kegagalan terlebih dahulu

daripada serat pada saat komposit menerima

tegangan tarik. Hal ini sudah dapat membuktikan

bahwa serat widuri dapat berfungsi sebagai penguat

komposit.

(a) f = 30 %

(b) f = 45 % Gambar 6 Hasil Foto SEM Material Komposit Epoksi

Diperkuat Serat Widuri Tanpa Perlakuan

-5

5

15

25

35

45

55

65

75

85

95

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Te

ga

ng

an

, M

pa

Regangan, %

vf = 15%

vf = 30%

vf = 45%

0

25

50

75

100

125

150

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Te

ga

ng

an

, Mp

a

Regangan, %

serat

matriks

vf = 15%

vf = 30%

vf = 45%



T-118

Dalam Gambar 6, dapat dilihat bahwa ada

beberapa peristiwa kegagalan dalam ikatan antara

serat dan matriks. Pada Gambar 1, dikenal dengan

istilah fiber pull-out. Kegagalan ini lebih didominasi

oleh lepasnya ikatan (debonding) antara serat

dengan matriks yang diakibatkan oleh tegangan

geser dipermukaan serat yang rendah. Bentuk

debonding yang lain seperti yang ditunjuk nomor 2

dalam Gambar 6. Diperlihatkan bahwa akibat

tegangan yang bekerja, maka matriks dan serat

terlepas dari ikatannya tetapi ada sebagian serat yang

masih berikatan dengan matriks sehingga serat

tersebut belum dapat tercabut. Namun hal ini patut

dihindari karena akan sangat menurunkan kekuatan

kompositnya. Hal yang mengejutkan justru terjadi

dalam gambar mikro ini, yaitu walaupun

kompositnya diperkuat serat widuri tanpa perlakuan,

namun ikatan antara serat dan matriks sudah dapat

terjadi dengan baik. Hal ini dapat dilihat pada nomor

3 dan 4 dalam Gambar 6. Pada nomor 3

memperlihatkan serat-serat yang putus dan tidak

tercabut, dan pada nomor 4 terlihat adanya retak

mikro yang menunjukkan bahwa serat dan matriks

berikatan kuat.

Adanya tegangan yang bekerja di daerah

tersebut masih belum sanggup mencabut serat dari

matriks atau melepaskan serat dari matriksnya.

Akibat gaya perlawanan inilah sehingga munculnya

retak mikro tersebut. Selain itu juga pada nomor 5,

terlihat hamburan matriks pada permukaan.

Peristiwa ini selain menunjukkan bahwa ada

kekuatan yang cukup besar dalam hal ini tegangan

geser yang harus dilawan oleh serat sebagai penguat

tetapi juga menunjukkan bahwa komposit bersifat

getas. Keadaan yang ada pada Gambar 6 ditemukan

pada komposit dengan fraksi volume serat yang

besar yaitu, pada f = 30% dan f = 45%.

Sedangkan pada fraksi volume serat yang rendah

yaitu 15%, kegagalan terjadi didominasi oleh

peristiwa fiber pull-out. Hal ini tidak ditampilkan

melalui foto SEM tetapi cukup dengan foto makro

seperti pada Gambar 7.

a. vf = 15 % b. vf = 30 %

c. vf = 45 %

Gambar 7 memberi penjelasan yang berbeda dari

Gambar 6 yaitu, menampilkan bentuk patahan pada

komposit dengan fraksi volum serat 15% (Gambar

7a) adalah jenis patahan tunggal yang mempunyai

kekuatan tarik yang rendah karena didominasi oleh

kondisi fiber pull-out. Sedangkan pada fraksi volum

30% dan 45%, diperoleh jenis patahan banyak

(splitting in multiple area). Umumnya komposit

dengan jenis patahan pada Gambar 7b dan 7c

memiliki kekuatan tarik yang tinggi (Diharjo, 2006).

Hal ini terbukti bahwa pada komposit dengan fraksi

volum 30% dan 45% diperoleh harga kekuatan tarik

rata-rata sebesar 87.63 9.55 MPa dan 93.04

10.51 MPa. Hasil pengamatan komposit melalui foto

SEM pada kondisi ini memberikan informasi bahwa

masih ada sejumlah kecil fenomena fiber pull-out,

seperti yang sudah dijelaskan dalam Gambar 5. Hal

ini disebabkan karena kompositnya diperkuat oleh

serat tanpa perlakuan.

3.2 Hasil Pengujian Bending

Tabel 2 Hasil Perhitungan Pengujian Bending

Fraksi

volume (%)

Kekuatan

Bending (MPa)

Modulus

Elastis (GPa)

15 % 86.84 8.5 6.22 3.39

30 % 87.88 7.43 8.83 0.72

45 % 88.23 5.66 9.99 1.97

Dalam Tabel 2 diperoleh nilai kekuatan bending

(flexural strength), dimana bertambahnya fraksi

volum dari 15%, 30% dan 45% ternyata tidak terlalu

besar berpengaruh terhadap nilai kekuatan

bendingnya. Hal ini dapat dilihat dari nilai-nilai

yang diperoleh yaitu, mengalami kenaikan kecil.

Walaupun demikian secara keseluruhan perolehan

nilai ini membuktikan bahwa komposit serat widuri

epoksi ini mampu menahan beban lenturan dalam

batas nilai dalam Tabel2, tetapi dengan hasil

modulus elastisitas yang rendah, maka komposit ini

bersifat getas. Itu berarti, komposit ini kurang cocok

menerima pembebanan lentur. Dengan kata lain

hasil ini menunjukkan bahwa ketika mencapai

pembebanan maksimum, maka komposit langsung

mengalami kegagalan.

3.3 Hasil Pengujian Impak

Ketangguhan impak adalah kemampuan material

dalam menyerap energi sebelum patah atau dalam

menahan beban impak, yang dapat dihitung dari

jumlah energi yang diserap per satuan luas

penampang material. Berdasarkan perhitungan

tersebut, diperoleh hasil ketangguhan impak dengan

variasi fraksi volum 15%, 30% dan 45% sebagai

berikut: 9.34 kJ/m2, 35.21 kJ/m

2 dan 38.3 kJ/m

2

seperti yang dapat dilihat pada Gambar 8.

Nilai-nilai ini menunjukkan bahwa pada fraksi

volume yang kecil, harga kekuatan impak cenderung

kecil, sedangkan pada fraksi volume yang lebih

besar dalam hal ini 35% dan 45% diperoleh nilai

ketangguhan impak yang lebih tinggi. Hal ini

disebabkan karena pada fraksi volume yang rendah

mempunyai ikatan antara serat dan matriks yang

Gambar 7 Bentuk

Patahan Spesimen Uji

Tarik Komposit



T-119

lemah maka, ketika matriksnya gagal pada saat yang

bersamaan serat juga mengalami kegagalan serupa.

Sedangkan pada fraksi volume yang lebih tinggi,

ketika matriksnya gagal, serat masih mempunyai

kesempatan untuk menerima transfer beban dari

matriks dan hal itu dapat dilihat bahwa tidak semua

seratnya patah atau putus seperti yang ada dalam

Gambar 9. Kondisi ini pun sudah diperlihatkan pada

uji tarik dan uji bending.

Gambar 8 Histogram Ketangguhan Impak Rata-Rata

pada Fraksi Volum yang Berbeda

(a) vf = 15 % (b) vf = 30 % dan 45 %

Gambar 9 Patahan Komposit yang Mendapat

Pembebanan Impak

Dalam Gambar 9 menunjukkan pula bahwa baik

pada fraksi volume yang rendah maupun diperoleh

bentuk patahan tunggal, yang mengindikasikan

bahwa material komposit bersifat getas. Patahan

tunggal juga terjadi pada fraksi volume yang tinggi

namun pada fraksi volume yang lebih tinggi

ternyata memberikan penjelasan yang lebih rinci.

Artinya, bahwa matriks memang bersifat getas

tetapi ikatan serat dan matriks berlangsung kuat

karena tidak semua serat putus atau patah.

Dari bukti-bukti yang diperoleh dari semua

pengujian ini, menunjukkan satu hal penting yaitu,

bahwa jika serat widuri tanpa perlakuan saja sudah

memberikan nilai kuantitatif maupun kualitatif yang

baik untuk dijadikan penguat komposit, apalagi jika

serat widuri terlebih dahulu diberi perlakuan kimia.

4. SIMPULAN

1. Komposit yang diperkuat serat widuri tanpa

perlakuan, mempunyai regangan kegagalan serat

lebih besar dari pada regangan kegagalan

matriks, yang berarti matriks akan mengalami

kegagalan terlebih dahulu daripada serat pada

saat komposit patah atau putus.

2. Hasil foto SEM dan foto makro pada spesimen

dari semua pengujian (tarik, bending dan impak),

memperlihatkan bahwa pada fraksi volume yang

rendah (15%) mempunyai ikatan antara serat dan

matriks yang rendah karena didominasi oleh

peristiwa fiber pull-out. Sedangkan pada fraksi

volume yang tinggi (35% dan 45%) mempunyai

ikatan antara serat dan matriks yang baik yang

ditandai dengan sangat sedikit terjadinya

peristiwa fiber pull-out pada komposit, dan

timbulnya retak mikro pada permukaan

komposit. Adanya sejumlah kecil peristiwa fiber

pull-out yang terjadi pada fraksi volume yang

tinggi karena kompositnya diperkuat oleh serat

tanpa perlakuan.

3. Sifat tarik komposit seperti kekuatan tarik,

regangan dan modulus Young, kekuatan bending

dan ketangguhan impak akan meningkat seiring

dengan bertambahnya fraksi volume seperti

dalam penelitian ini, yaitu: vf = 15%, 30% dan

45%.

5. PENGHARGAAN DAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih di sampaikan kepada Bapak

Prof. Ir. Jamasri, Ph.D, yang telah memberikan

arahan kepada penulis dalam penelitian ini, dan juga

kepada semua pihak yang sudah membantu demi

terselesaikan tulisan ini.

DAFTAR PUSTAKA

,ASTM D 256-00, Standard Test Methods for

Determining Izod Pendulum Impact Resistance of Plastics, Philadelphia, 2001.


Tensile Strength of Plastic, Philadelphia, 2002.


Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastic Electrical Insulating

Materials, Philadelphia, 2002.

Candra, S., Pengaruh Perlakuan Permukaan Serat Batang

Melinjo (Gnetum Gnemon) terhadap Wettability

dan Kemampuan Rekat Dengan Matriks Epoxy-Resin. Tesis S2 Program Studi Teknik Mesin

Universitas Gadjah Mada, 2009.

Diharjo, K., Pengaruh Perlakuan Alkali terhadap Sifat

Tarik Bahan Komposit Serat Rami-Polyester.

Jurnal Teknik Mesin, vol. 8, No. 1, hal. 8-13, Fak.Teknologi Industri, Universitas Kristen

Petra. 2006.

Gibson, F.R., Principles of Composite Materials

Mechanics, McGraw-Hill, Singapore. 1994.

Korte, S., Processing-Property Relationships of Hemp

Fibre, A Thesis Degree of Master of

Engineering, University of Canterbury. 2006.

Liu, X.Y., and G.C.Dai, Surface Modification and Micromechanical Properties of Jute Fiber mat

Reinforced Polypropylene Composites, Journal

eXPRESS Polymer Letters, vol.1, N0. 5, page

299-307. 2007.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2 3vf = 15 % vf = 30 % vf = 45 %

9.34

35.21

38.3

6

Ke

tan

gg

uh

an

imp

ak

, k

J/m

2



T-120

Mallick, P.K., Fiber-reinforced composites : materials,

manufacturing, and design 3rd ed. CRC Press

Taylor & Francis Group. 2007.

Marsyahyo, dkk,. Penelitian Awal Pengaruh Perlakuan

Alkali X % NaOH terhadap Karakteristik Morfologi Permukaan Serat Ramie. 2005.

Pell, Yeremias.M., Karakterisasi Perlakuan Permukaan

Serat Kulit Batang Widuri (Calotropis gigantea)

terhadap Wettability dan Mampu Rekat Serat

Tunggal, dan Sifat Mekanik Komposit dengan

Matriks Resin Epoksi. Tesis. 2010.

Pell, Yeremias.M., Pengaruh Perlakuan NaOH Terhadap

Sifat Tarik Serat Tunggal dan Komposit Widuri

Epoksi Pada Fraksi Volume Yang Berbeda. Jurnal Biotropikal Sains. vol. 9, No. 2: 27-41.

2012.

Ray, D and Sarkar, B.K., Characterization of Alkali

Treated Jute Fibers for Physical and Mechanical

Properties. J. Appl. Polym. Sci., 80, 1013. 2001.

Umar, K., Pengaruh Perlakuan Permukaan Serat dan

Perendaman Air Laut terhadap Sifat Fisik dan Mekanik Komposit Serat Kulit Batang Melinjo

(Gnetum Gnemon) dengan Resin Epoksi. Tesis

S2 Program Studi Teknik Mesin Universitas

Gadjah Mada. 2009.

Wang B., Pre-Treatment of Flax Fibers for Use In

Rotationally Molded Biocomposites. Thesis

Department of Agricultural and Bioresource

Engineering University of Saskatchewan,

Saskatoon, Saskatchewan. 2004.

Teknik T114-T120 (1)

Documents

Transcript of Teknik T114-T120 (1)