TUGAS AKHIR

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS SERAT SERABUT

KELAPA TUNGGAL DENGAN PERLAKUAN ALKALI NaOH

SELAMA 2 JAM

Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Studi Strata Satu Pada Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

NUR CHOLIS

Nim : D200140217

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

vi

MOTTO DAN PESAN

“Hai orang orang beriman apabila dikatakan kepadamu:

‘berlapang- lapanglah dalam majlis’, maka lapangkanlah

niscaya Allah akan memberi kelapangan untukmu.

Dan apabila dikatakan: ‘berdirilah kamu’ maka berdrilah

niscaya Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman diantaramu

dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat.

Dan Alllah mengetahui apa yang kamu kerjakan.”

(Q.S. Al-Mujadilah:11)

“Janganlah ingin seperti orang lain, kecuali dua orang seperti ini.

Pertama orang yang diberi Allah kekayaan berlimpah dan ia

membelanjakannya secara benar.

Kedua orang yang diberi Allah Al-Hikmah dan ia berperilaku sesuai

dengannya dan mengajarkannya kepada orang lain.”

(H.R. Bukhari)

“Temukan kepribadianmu dengan melakukan Tiga hal ;

Pertama, jadilah manusia yang paling baik disisi Allah.

Kedua, jadilah manusia paling buruk dalam pandangan dirimu.

Ketiga, jadilah manusia biasa dihadapan sesama manusia.”

(Ali bin Abi Thalib)

“Jangan anggap remeh orang yang berada dibawahmu

Ketahuilah bahwa masing masing orang mempunyai

kelebihan sendiri-sendiri.”

(Nur Cholis)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan rasa syukur atas limpahan rahmat yang Allah SWT berikan

kepada kita semua, beserta Rasulnya serta sahabat, karya sederhana ini

kupersembahkan kepada :

1. Allah SWT, karena atas rahmat, hidayah, dan karunia-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan lancar.

2. Ibu dan Bapak yang telah memberikan do’a, serta ridho darimu

akhirnya satu amanah yang diberikan dapat terselesaikan, dan

sekarang berlanjut ke amanah lainnya yang insyaallah Allah SWT

akan memberikan jalan terbaik.

3. Serta sahabat-sahabat, teman karib. Atas do’a, nasihat, semangat

dan kesetiaan mengiringi perjalanan hidupku.

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Syukur Alhamdulilah, segala sesuatu hanya milik Allah SWT penulis

panjatkan ke pada Allah SWT atas nikmat, karunia dan rahmat-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan tulisan ini. Dialah yang Maha

Berilmu dan Maha Pemberi Ilmu bagi siapa saja yang dikehendaki-nya.

Atas terselesainya tugas akhir ini, tidak mungkin dicapai tanpa

adanya dukungan, bantuan, bimbingan, semangat dan nasehat dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis

ucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Joko Sedyono, ST, M.Eng, Ph.D. selaku Pembimbing tugas

akhir, yang menjadi guru bagi saya. Yang mana telah membimbing,

mengarahkan dan membantu dalam pengerjaan tugas akhir.

2. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T.Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. H. Subroto, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

4. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi,S. T, M .Sc, Ph,D selaku Dosen

pembimbing akademik

5. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT., dan Bapak Nurmuntaha A.N, ST,

PgDip selaku Sekretaris Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta yang membantu dalam

proses administrasi selama masa perkuliahan.

6. Jajaran dosen dan staff di Jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Surakarta, atas segala ilmu yang telah diberikan

selama penulis menempuh studi.

7. Aditya Lingga Anggara, Yusuf Budi Utomo, Fajar Sidik Attamimi

teman-teman seperjuanagan dalam tugas akhir, Tim Squard Edy

Setiawan Doni Rudi, Amri Alfatoni, Aufal Absor, Wisnu Dwi, Doni

x

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS SERAT SERABUT KELAPA

TUNGGAL DENGAN PERLAKUAN ALKALI NaOH SELAMA 2 JAM

Nur Cholis, Joko Sedyono

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura

Email: ncholes87@gmail.com

ABSTRAK

Penggunaan bahan material ramah lingkungan semakin serius

mendapatkan perhatian dari negara-negara di dunia saat ini. Salah satunya

adalah penggunaan serat alam yaitu serat serabut kelapa. Penelitian ini

dilakukan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis serat serabut kelapa

tunggal dengan perlakuan alkali NaOH pada waktu perendaman serat

selama 2 jam dan dengan konsentrasi larutan NaOH 2,5%, 5% dan 7,5%.

Pada penelitian ini metode yang digunakan untuk proses pengujian serat

adalah uji kekuatan tarik serat tunggal dan SEM untuk mengetahui bentuk

morfologi permukaan serat tanpa perlakuan dan dengan perlakuan alkali

NaOH.

Serat serabut kelapa yang telah dipilih direndam dalam larutan alkali

selama 2 jam dengan konsentrasi larutan 2,5%, 5% dan 7,5% NaOH.

Proses pengeringan serat dengan cara dijemur pada ruang terbuka selama

7 hari. Serat dengan perlakuan alkali 5% memiliki tegangan tarik paling

optimal yaitu 136,091 Mpa. Jadi perlakuan NaOH meningkatkan tegangan

tarik pada serat. Pada pengujian Scaning Electron Microscope (SEM)

didapatkan hasil serat dengan perlakuan konsentrasi NaOH 7,5% secara

optimal dapat membersihkan lignin dan hemiselulosa yang menempel pada

permukaan serat.

Kata kunci : Alkalisasi, Serat Serabut Kelapa, Uji Tarik Serat Tunggal.

xi

STUDI SIFAT FISIS DAN MEKANIS SERAT SERABUT KELAPA

TUNGGAL DENGAN PERLAKUAN ALKALI NAOH SELAMA 2 JAM

Nur Cholis, Joko Sedyono

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura

Email: ncholes87@gmail.com

ABSTRACT

The use of environmentally friendly materials is getting serious

attention from countries in the world today. One of them is the use of natural

fibers, namely coconut fiber. This study was conducted to determine the

physical and mechanical properties of single coconut fiber with alkaline

NaOH treatment at the time of fiber immersion for 2 hours and with a

concentration of 2.5%, 5% and 7.5% NaOH solution. In this study the

method used for the process fiber testing was the tensile strength test of a

single fiber and SEM to determine the shape of the surface morphology of

the fiber without treatment and with the alkali treatment of NaOH.

The selected coconut fiber is immersed in an alkaline solution for 2

hours with a solution concentration of 2.5%, 5% and 7.5% NaOH. Fiber

drying process by drying in open space for 7 days. Fiber with 5% alkali

treatment has the most tensile stress optimalis 136.091 Mpa. So the

treatment of NaOH increases the tensile stress on the fiber. In the test

Scaning Electron Microscope (SEM) results of fibers with the treatment of

7.5% NaOH concentration optimally can clean lignin and hemicellulose

attached to the fiber surface.

Keywords : Alkalization, Coconut Fiber, Single Fiber Pull Test.

xii

DAFTAR ISI

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

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ........................................................ ii

HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN....................................................................... iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ................................................................ v

MOTTO DAN PESAN ................................................................................ vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................... viii

ABSTRAK .................................................................................................. x

ABSTRACT ............................................................................................... xi

DAFTAR ISI .............................................................................................. xii

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

DAFTAR TABEL ..................................................................................... xvi

DAFTAR RUMUS ................................................................................... xvii

DAFTAR SIMBOL ................................................................................. xviii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 3

1.3 Tujuan penelitian ....................................................................... 4

1.4 Batasan masalah ...................................................................... 4

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

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kajian Pustaka .......................................................................... 7

2.2 Landasan Teori ......................................................................... 9

2.2.1 Pohon Kelapa ................................................................. 9

2.2.2 Serat Kelapa ................................................................... 9

2.2.3 Alkali (NaOH)................................................................ 16

2.2.4 Pengeringan ................................................................. 17

xiii

2.2.5 Pengujian Tarik............................................................. 17

2.2.6 Scaning Electron Microscope (SEM) ............................ 20

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan .......................................... 24

3.2 Alat dan Bahan Penelitian ..................................................... 24

3.2.1 Alat Penelitian.............................................................. 24

3.2.2 Bahan Penelitian ......................................................... 30

3.3 Diagram Alir Penelitian ......................................................... 32

3.4 Prosedur Pelaksanaan Penelitian ......................................... 33

3.4.1 Persiapan Serat Serabut Kelapa .................................. 33

3.4.2 Perendaman Serat Serabut Kelapa ............................. 33

3.4.3 Pembuatan Spesimen Uji ............................................. 34

3.4.4 Pengujian Spesimen .................................................... 35

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian ..................................................................... 37

4.1.1 Hasil Pengujian Tarik Serat Tunggal ............................ 37

4.1.2 Hasil Uji Scaning Electron Microscope (SEM) ............. 41

4.2 Pembahasan ......................................................................... 44

4.2.1 Pembahasan Uji Tarik .................................................. 44

4.2.2 Pembahasan Uji SEM .................................................. 45

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................... 47

5.2 Saran ..................................................................................... 47

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hubungan Antara Lignin Selulosa dan Hemiselulosa .......... 11

Gambar 2.2 Rantai Molekul Lignin Selulosa dan Hemiselulosa ............... 12

Gambar 2.3 Elecron Gun ......................................................................... 22

Gambar 2.4 Prinsip Kerja Scaning Electron Microscope (SEM) .............. 23

Gambar 3.1 Kertas Karton ....................................................................... 25

Gambar 3.2 Penggaris ............................................................................. 25

Gambar 3.3 Gunting ................................................................................ 26

Gambar 3.4 Cutter ................................................................................... 26

Gambar 3.5 Timbangan Digital ................................................................ 27

Gambar 3.6 Gelas Ukur ........................................................................... 27

Gambar 3.7 Jangka Sorong Digital .......................................................... 28

Gambar 3.8 Toples .................................................................................. 28

Gambar 3.9 Gantungan Baju ................................................................... 28

Gambar 3.10 Alat Uji Tarik Serat ............................................................. 29

Gambar 3.11 Alat Uji SEM ....................................................................... 29

Gambar 3.12 Serat Kelapa ...................................................................... 30

Gambar 3.13 Natrium Hidroksida (NaOH) ............................................... 30

Gambar 3.14 Aquades ............................................................................. 31

Gambar 3.15 Lem G atau Alteco ............................................................ 31

Gambar 3.16 Diagram Alir Penelitian ...................................................... 32

Gambar 3.17 Spesimen Uji Tarik (Menurut ASTM D3379-75) ................. 35

xv

Gambar 3.18 Proses Pengujian Tarik Serat Tunggal ............................... 36

Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Perbedaan Variasi NaOH Terhadap

Tegangan Tarik ................................................................... 40

Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Perbedaan Variasi NaOH Terhadap

Regangan ........................................................................... 40

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Perbedaan Variasi NaOH Terhadap

Modulus Elastisitas ............................................................ 41

Gambar 4.4 Hasil Foto SEM Serat Tanpa Perlakuan (0% NaOH) ........... 42

Gambar 4.5 Hasil Foto SEM Serat Perlakuan 2,5% NaOH ..................... 43

Gambar 4.6 Hasil Foto SEM Serat Perlakuan 5% NaOH ........................ 43

Gambar 4.7 Hasil Foto SEM Serat Perlakuan 7,5% NaOH ..................... 44

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sabut dan Serat Kelapa ................................ 10

Tabel 4.1 Hasil Uji Tarik Serat Tunggal Tanpa Perlakuan NaOH ........... 37

Tabel 4.2 Hasil Uji Tarik Serat Tunggal Perlakuan 2,5% NaOH .............. 38

Tabel 4.3 Hasil Uji Tarik Serat Tunggal Perlakuan 5% NaOH ................. 38

Tabel 4.4 Hasil Uji Tarik Serat Tunggal Perlakuan 7,5% NaOH .............. 39

Tabel 4.5 Hasil Tegangan Regangan dan Modulus Elastisitas Serat

Kelapa Tunggal ........................................................................ 39

xvii

DAFTAR RUMUS

Rumus 2.1 Tegangan σ = F

A ................................................................ 18

Rumus 2.2 Luas Alas A = 1

4 x π x D2...................................................... 18

Rumus 2.3 Regangan ε = lt−lo

lo ............................................................ 19

Rumus 2.4 Modulus Elastisitas E = σ

ε .................................................... 19

xviii

DAFTAR SIMBOL

σ = Tegangan (N/mm2)

F = Gaya (N)

A = Luas Penampang (mm2)

D = Diameter Serat (mm)

V = Kecepatan (mm/s)

lo = Panjang Awal (mm)

lt = Panjang Akhir (mm)

Δ𝑙 = Pertambahan Panjang (mm)

ε = Regangan

E = Modulus Elastisitas (N/mm2)

π = 3,14