disusun : rudy efendi · · 2018-02-11using two roll mill machine, ... 2 ebonit serat bambu...
TRANSCRIPT
PENGEMBANGAN KOMPOSIT BERBAHAN EBONIT DENGAN
KANDUNGAN SULFUR 40 PHR YANG DIPERKUAT SERAT
BAMBU UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna memperoleh Gelar
Sarjana Strata1 Teknik Mesin Fakultas Teknik
Disusun :
RUDY EFENDI
NIM : D.200.12.0143
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
1
PENGEMBANGAN KOMPOSIT BERBAHAN EBONIT DENGAN
KANDUNGAN SULFUR 40 PHR YANG DIPERKUAT SERAT BAMBU
UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF
ABTRAKSI
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik, izod impak, dan
kekerasan pada variasi kandungan serat bambu 0 gram, 272,72 gram, 520,83
gram terhadap komposit bermatrik ebonit dengan kandungan sulfur 40 phr.
Penelitian ini menggunakan bahan serat bambu sebagai penguat dan ebonit
sebagai matrik. Proses perlakuan permukaan serat dengan NaOH 5% selama 2
jam.
Selanjutnya proses pencampuran karet alam,serat,dan bahan kimia
menggunakan mesin two roll mill , kemudian divulkanisasi menggunakan mesin
hot press mold. Pengujian komposit menggunakan ASTM D256-00 untuk uji izod
impak, ASTM D638-02 untuk uji tarik, ASTM D2240-81 untuk uji kekerasan.
Hasil penelitian diperoleh harga impak tertinggi rata-rata pada komposit
ebonit dengan kandungan serat bambu 520,83 gram sebesar 30,51 J/mm2, untuk
pengujian tarik semakin tinggi kandungan serat maka semakin tinggi kekuatan
tarik yang dihasilkan yaitu 14,8 Mpa pada komposit ebonit dengan kandungan
serat bambu 520,83 gram sedangkan semakin rendah kandungan serat semakin
besar regangan yang dihasilkan yaitu 62,7 % pada ebonit tanpa serat dan
Kekerasan tertinggi rata-rata pada komposit ebonit serat bambu 520,83 gram yaitu
81,2 skala shore D.
Kata kunci : ebonit, serat bambu, NaOH
ABSTRACT
This study aims to determine the tensile strength, Izod impact, and
hardness on the variation of the bamboo fiber content 0 gram, 272,72 gram,
520,83 gram of the composite matrix ebonite with a sulfur content of 40 phr. This
study uses bamboo fiber as a reinforcement material and ebonite as a matrix.
Fiber surface treatment process with NaOH 5% for 2 hours.
Furthermore, the process of mixing natural rubber, fiber, and chemicals
using two roll mill machine, then vulcanised using a hot press machine mold.
Testing composites using ASTM D256-00 for Izod impact test, ASTM D638-02 for
tensile test, ASTM D2240-81 for testing hardness.
Resault impact study showed the highest price average on the composite
ebonite with bamboo fiber content of 520,83 gram of 30.51 J / mm2, for the tensile
test the higher fiber content, the higher tensile strength of the resulting composite
is 14.8 MPa at ebonite with bamboo fiber content of 5520,83 gram while the
lower the fiber content the greater the strain produced is 62.7% in ebonite without
violence fiber and the highest average on bamboo fiber composite ebonite 520,83
gram 81.2 scale shore D.
Keywords: ebonite, bamboo fiber, NaOH
2
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sejak ditemukan pertama kali pada tahun 1907, penggunaan plastik dan
barang-barang berbahan dasar plastik semakin meningkat contohnya dalam
industri komponen otomotif. Peningkatan penggunaan plastik ini merupakan
konsekuensi dari berkembangnya teknologi, industri dan juga jumlah populasi
penduduk. Di Indonesia, kebutuhan plastik terus meningkat hingga mengalami
kenaikan rata-rata 200 ton per tahun. Di satu sisi penemuan plastik ini mempunyai
dampak positif yang luar biasa, karena plastik memiliki keunggulan keunggulan
dibanding material lain. Tetapi di sisi lain, sampah plastik juga mempunyai
dampak negatif yang cukup besar terhadap lingkungan maupun kesehatan
manusia. Karena plastik tidak dapat terurai dengan cepat dan dapat menurunkan
kesuburan tanah dan sampah plastik yang dibakar bisa mengeluarkan zat-zat yang
berbahaya bagi kesehatan manusia.
Penggunaan karet alam dan serat alam menjadi alternatif untuk
mengurangi dampak negatif dari limbah plastik tersebut, pemanfaatan produk
karet keras (ebonit) menjadi komposit yang dipadu dengan serat alam, sehingga
menghasilkan produk yang dapat digunakan sebagai pengganti produk plastik
yang tidak ramah lingkungan. Ebonit bersifat resistan terhadap alkohol, gliserol,
aceton, serta hidrokarbon alifatik. Ebonit merupakan material yang mempunyai
sifat fisik yang bagus antara lain: kuat tarik, impak, kekakuan pada suhu normal,
daya tahan terhadap listrik, kimia serta cairan yang bersifat korosif kecuali asam
kuat dan stabil pada kondisi lembab (Proyek Pengembangan dan Pelayanan
Teknologi Industri Kulit, Karet dan Plastik Yogyakarta, 2002).
1.2 Tujuan Penelitian
1 Mengetahui hasil uji tarik komposit bermatrik ebonit dengan sulfur 40 phr
yang diperkuat serat bambu 0 gram, 272,72 gram, 520,83 gram.
2 Mengetahui hasil uji izod impact komposit bermatrik ebonit dengan sulfur 40
phr yang diperkuat serat bambu 0 gram, 272,72 gram, 520,83 gram.
3
3 Mengetahui hasil uji kekerasan komposit bermatrik ebonit dengan sulfur 40
phr yang diperkuat serat bambu 0 gram, 272,72 gram, 520,83 gram.
1.3 Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah diatas, penelitian ini
berkonsentrasi pada :
1. Penelitian komposit pada tugas akhir ini mengacu pada komposit serat
(Fibrous Composite) yang seratnya di ambil dari serat bambu Apus yang
disusun secara acak (Chopped Fiber Composite).
2. Bahan karet alam RSS I dengan penambahan sulfur 40 Phr (Per hundred
rubber).
3. Pemotongan serat bambu 20 mm
4. Perlakuan permukaan serat dengan perendaman larutan alkali (NaOH 5%) per
1 liter aquades dengan waktu perendaman 2 jam.
5. embuatan komposit dengan menggunakan metode cetak tekan panas ( Hot
Press Mold ).
6. Pengujian komposit dilakukan secara mekanis (tarik, impak, kekerasan).
1.4 Tinjauan Pustaka
Kekuatan komposit serat alam dapat ditingkatkan dengan 2 cara yaitu
dengan memberikan perlakuan kimia serat atau dengan penambahan coupling
agent .Akan tetapi perlakuan kimia serat yang sering dilakukan adalah perlakuan
alkali seperti NaOH, karena lebih ekonomis (Gibson, 1994).
Bahan pengisi berfungsi sebagai penguat (reinforcing) yang dapat
memperbesar volume karet, dapat memperbaiki sifat fisis barang karet dan
memperkuat vulkanisat (Boonstra, 2005).
Hasil pengujian statistik menurut Analisys of Variance (ANOVA)
menunjukan bahwa arah irisan / iratan secara radial dan tangensial terhadap serat
bambu tidak mempengaruhi secara signifikan kekuatan dari material komposit
(BRP). Faktor yang berpengaruh secara signifikan kekuatan dari material
komposit BRP adalah jenis bambu dan variasi serat dianyam, tidak dianyam dan
serat acak (Manuputty Monalisa dan Pieter Th Berhitu, 2010).
4
2. Metodologi Penelitian
2.1 Diagram Alir
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
2.2 Alat dan Bahan
Alat yang perlu dipersiapkan dalam penelitian ini adalah : Two Roll Mill,
Vulcanizing press ( alat untuk vulkanisasi kompon karet ), Rheometer, Oven,
Cetakan ( Mold and Frame ), timbangan digital, dan alat bantu lainya.
Bahan yang perlu disiapkan dalam penelitian ini adalah : RSS (Ribbed
Smoked Sheet), Carbon Black, Zinc Oxide (Zno), Asam Stearat (Stearic Acid),
Parraffinic Oil, MBTS (Mercapto Benzo Thiazole Shulphate), TMT
(Tetramethylthiuram), Sulfur, Anti Oksidan, Serat Bambu, NaOH.
5
7,75
12,58
14,8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
tanpa serat serat 272,72 gram serat 502,83 gram
Tega
nga
n p
utu
s (
Mp
a )
Tabel 1 Formulasi Kompon
NO Nama Bahan Tanpa Serat
Serat Bambu 30 phr
Serat Bambu 50 phr
Phr Gr phr gr phr Gr
1 RSS I 100 1052.63 100 909.09 100 1041.67
2 Black Carbon 40 421.05 40 363.64 40 416.67
3 ZnO 5 52.63 5 45.45 5 52.06
4 Asam Stearat 1 10.53 1 9.09 1 10.42
5 Parafine Oil 0.5 5.26 0.5 4.54 0.5 5.2
6 MBTS 2 21.05 2 18.18 2 20.83
7 TMT 0.5 5.26 0.5 4.54 0.5 5.2
8 Sulfur 40 421.05 40 363.64 40 416.87
9 Anti Oxidant 1 10.53 1 9.09 1 10.42
10 Serat 0 0 30 272.72 50 520.83
JUMLAH 190 1999.99 220 1999.98 240 2489.99
phr = per hundred rubber
3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Hasil Uji Tarik Komposit
Tabel 1 Hasil Uji Tarik
No. Variasi
Komposit
Tegangan tarik
(MPa) Regangan (%)
1 Ebonit Serat Bambu
0 gram 7,75 62,7
2 Ebonit Serat Bambu
272,72 gram 12,58 10,7
3 Ebonit Serat Bambu
520,83 gram 14,8 6,7
Gambar 2 Histogram tegangan tarik komposit ebonit
6
62,7
10,7 6,7
0
10
20
30
40
50
60
70
tanpa serat serat 272,72gram
serat 502,83gram
Re
gan
gan
( %
)
Gambar 3 Histogram regangan komposit ebonit
Dari pengujian tarik spesimen komposit ebonit menunjukkan kekuatan tarik
tertinggi pada ebonit dengan kandungan serat bambu 502,83 gram yaitu sebesar
14,8 MPa dan untuk kekuatan tarik terendah pada komposit ebonit tanpa
kandungan serat bambu yaitu sebesar 7,75 Mpa, regangan tertinggi pada ebonit
tanpa serat yaitu sebesar 62,7% sedangkan yang terendah terjadi pada ebonit
dengan kandungan serat bambu 502,83 gram yaitu sebesar 6,7%. Dikarenakan
kekuatan tarik serat tunggal bambu lebih besar yaitu sebesar 203,667 Mpa
(Mulyanto, 2016) dari pada kekuatan tarik ebonit yang hanya sebesar 7,75 Mpa
sehingga semakin besar kandungan serat pada komposit semakin besar pula
kekuatan tarik yang dimiliki komposit tersebut.
3.2 Hasil Uji Kekerasan Komposit
Tabel 2 Hasil Uji kekerasan
No. Variasi
Komposit
Nilai Kekerasan
(Shore D)
1 Ebonit Serat Bambu 0 gram 79,16
2 Ebonit Serat Bambu 272,72 gram 77,63
3 Ebonit Serat Bambu 520,83 gram 81,2
7
Gambar 4 Histogram kekerasan komposit ebonit
Berdasarkan hasil pengujian kekerasan menunjukkan bahwa komposit
ebonit dengan kandungan serat bambu 502,83 gram memiliki nilai kekerasan rata-
rata tertinggi yaitu sebesar 81,2 Shore D, sedangkan komposit ebonit dengan
kandungan serat bambu 272,72 gram memiliki nilai kekerasan rata-rata terendah
yaitu sebesar 77,63 Shore D. Dikarenakan komposit ebonit dengan kandungan
serat 272,72 gram memiliki kandungan sulfur dan carbon black terendah dimana
sulfur dan carbon black meningkatkan sifat kekerasan pada komposit.
3.3 Hasil Uji Impak Izod
Tabel 3 Hasil Uji Impak Izod
No. Variasi
Komposit
Energi Serap
(Joule)
Harga Impak
(J/mm2)
1 Ebonit Serat Bambu
0 gram 957,786 30,23
2 Ebonit Serat Bambu
272,72 gram 961,455 29,91
3 Ebonit Serat Bambu
520,83 gram 963,697 30,51
79,16
77,63
81,2
75
76
77
78
79
80
81
82
tanpa serat serat 272,72 gram serat 502,83 gram
Kek
eras
an (
Sh
ore
D )
8
Gambar 5 Histogram Impak komposit ebonit
Pada pengujian impak izod yang telah dilakukan menunjukkan komposit
ebonit dengan kandungan serat bambu 502,83 gram memiliki harga impak rata-
rata tertinggi yaitu dengan nilai sebesar 30,51 J/mm2, Sedangkan untuk komposit
ebonit dengan kandungan serat bambu 272,72 gram mempunyai harga impak rata-
rata terendah yaitu sebesar 29,91 J/mm2. Keadaan ini dapat disebabkan karena
rendahnya ikatan antar serat dan ebonit dan ketidak homogenan persebaran serat
dan ebonit di bagian tengah komposit. Selain itu dapat juga disebabkan karena
penataan serat secara acak. Jika penataan serat sejajar dengan arah beban maka
sifat mekanik akan meningkat .
4 PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan analisa pengujian serta pembahasan data yang
diperoleh dapat disimpulkan :
1. Pengujian tarik
Dari pengujian tarik spesimen komposit ebonit menunjukkan kekuatan tarik
tertinggi pada komposit dengan kandungan serat bambu 520,83 gram yaitu
sebesar 14,8 MPa dan untuk kekuatan tarik terendah pada komposit ebonit tanpa
kandungan serat bambu yaitu sebesar 7,75 Mpa, regangan tertinggi pada ebonit
tanpa kandungan serat yaitu sebesar 62,7% sedangkan yang terendah terjadi pada
30,23
29,91
30,51
29,6
29,7
29,8
29,9
30
30,1
30,2
30,3
30,4
30,5
30,6
tanpa serat serat 272,72 gram serat 502,83 gram
Har
ga Im
pak
Izo
d R
ata-
rata
(J/m
m2
)
9
ebonit dengan kandungan serat bambu 520,83 gram yaitu sebesar 6,7%.
Dikarenakan semakin tinggi kandungan serat pada komposit ,semakin tinggi pula
kekuatan tarik pada komposit tersebut,dan berbanding terbalik pada regangan
dimana semakin tinggi kandungan serat semakin kecil regangan yang dihasilkan.
2. Pengujian kekerasan
Berdasarkan hasil pengujian kekerasan menunjukkan bahwa komposit ebonit
dengan kandungan serat bambu 520,83 gram memiliki nilai kekerasan rata-rata
tertinggi yaitu sebesar 81,2 Shore D, sedangkan komposit ebonit dengan
kandungan serat bambu 272,72 gram memiliki nilai kekerasan rata-rata terendah
yaitu sebesar 77,63 Shore D. Dikarenakan komposit ebonit dengan kandungan
serat 272,72 gram memiliki kandungan sulfur dan black karbon terendah, dimana
sulfur dan black karbon mempengaruhi sifat kekerasan pada komposit.
3. Pengujian Impak
Pada pengujian impak izod yang telah dilakukan menunjukkan komposit ebonit
dengan kandungan serat bambu 520,83 gram memiliki harga impak rata-rata
tertinggi yaitu dengan nilai sebesar 30,51 J/mm2, Sedangkan untuk komposit
ebonit dengan kandungan serat bambu 272,72 gram mempunyai harga impak rata-
rata terendah yaitu sebesar 29,91 J/mm2. keadaan ini dapat disebabkan karena
rendahnya ikatan antarserat dengan ebonit dan ketidak homogenan persebaran
serat di bagian tengah komposit. Selain itu dapat juga disebabkan karena
penataan serat secara acak. Jika penataan serat sejajar dengan arah beban maka
sifat mekanik akan meningkat .
4.2 Saran
1. Pada pembuatan komposit berbahan karet ebonit peneliti harus benar - benar
memahami pengetahuan karet ebonit sebagai dasar sebelum melakukan proses
pembuatan.
2. Dalam proses pengujian diharapkan membuat spesimen sesuai dengan standar
ukuran yang ditentukan .
10
3. Dalam pembuatan komposit serat acak ini terkendala pada pendistribusian serat
yang kurang merata,sehingga peneliti harus benar-benar memperhatikan pada
saat pencampuran serat dengan karet.
Persantunan
Puji syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah, rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusunan laporan tugaas akhir
berjudul “PENGEMBANGAN KOMPOSIT BERBAHAN EBONIT DENGAN
KANDUNGAN SULFUR 40 PHR YANG DIPERKUAT SERAT BAMBU
UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF” dapat diselesaikan atas dukungan dari
beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa
terimakasih kepada :
1. Ayah dan ibu tercinta yang selalu memberikan do’a, nasehat dan
dukunganya.
2. Bapak Dr. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
3. Bapak Tri Widodo BR. ST. MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4. Bapak Dr. Joko Sedyono selaku dosen pembimbing utama yang
senantiasa memberi arahan dan masukan yang sangat bermanfaat bagi
penulis.
5. Teman-teman seperjuangan dan semua pihak yang telah membantu
dalam penyusunan tugas akhir ini.
Daftar Pustaka
Boonstra, B.B. 2005. Journal of Rubber. P 92 (6).
Gibson, R.F., 1994., “Principle Of Composite Material Mechanic”. McGraw-Hill
Interrnational Book Company, New York.
Hadi, B.K., 2000 Mekanika Struktur Komposit, Penerbit ITB,Bandung.
11
Ismail, H, Suryadiansyah, 2001, “Thermoplastic Elastomers Based on
Polypropylene/Recycle Rubber Blends”, Polimer testing 21 (2002) 398-
395, School of Industry Technology, Universiti Sains Malaysia, 11800,
Minden, Penang, Malaysia.
Mark, JE, Erman, B, Eirich, FR. 2005, Science and Thecnology of Rubber, Third
Edition, Elsevier Academic Press.
Purwanto, D.A., Lizda Johar.2011. Karakterisasi Komposit Berpenguat Serat
Bambu dan Serat Gelas Sebagai Alternatif Bahan Baku Industri. Skripsi.
Jurusan Teknik Fisika FTI ITS Surabaya.
Manuputty M dan Pieter Th Berhitu, 2010. “Pemanfaatan Material Bambu
Sebagai Alternatif Bahan Komposit Pembuatan Kulit Kapal Pengganti
Material Kayu Untuk Armada Kapal Rakyat Yang Beroperasi di Daerah
Maluku”.
Mulyanto, A. 2016. “ Pengembangan Komposit Dari Karet Ebonit Dengan
Penguat Serat Bambu Untuk Komponen Otomotif Penutup Spion Sepeda
Motor”.