karakteristik kekuatan komposit serat kulit …benda uji komposit mengacu pada standar pengujian...
TRANSCRIPT
KARAKTERISTIK KEKUATAN KOMPOSIT SERAT KULIT
POHON SONOKELING DENGAN VARIASI JUMLAH
LAPISAN SERAT PADA MATRIK POLYESTER
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagai persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Oleh :
EMANUEL MARIO WIDJANARKO
NIM : 135214078
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2017
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
THE STRENGTH CHARACTERISTIC OF TREE BARK
SONOKELING COMPOSITE WITH LAYER
VARIATION AT POLYESTER MATRIX
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
By
EMANUEL MARIO WIDJANARKO
Student Number : 135214078
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2017
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
INTISARI
Penelitian ini membahas tentang karakteristik kekuatan tarik komposit serat
kulit pohon sonokeling dengan variasi jumlah lapisan serat pada matrik polyster.
Serat yang dipakai adalah serat kulit pohon sonokeling dengan susunan serat
searah. Komposit yang dibuat terdiri dari serat kulit pohon sonokeling sebagai
penguat, resin everpol 323 dan katalis trigonox sebagai pengikat. Tujuan dari
penelitian ini untuk mengetahui kekuatan tarik dan regangan pada komposit serat
kulit pohon sonokeling dengan jumlah lapisan serat.
Langkah pertama dengan membuat cetakan utama dari kaca dengan ukuran
20 x 30 x 0,5 cm. Benda uji yang dicetak pertama adalah benda uji matrik tanpa
serat dengan ukuran 20 x 30 x 0,5 cm. Kedua, membuat benda uji komposit
dengan jumlah lapisan serat 1 lapis, serat 2 lapis , dan 3 lapis. Komposit dibuat
dengan menggabungkan 30% serat, 69,7% resin dan 30% katalis. Pembuatan
benda uji komposit mengacu pada standar pengujian ASTM 3039-76. Pengujian
tarik dilakukan sebanyak 5 kali untuk setiap lapisan serat pada benda uji
komposit. Proses pengujian tarik dilakukan di Laboratorium Ilmu Logam Fakultas
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.
Dari penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa semakin
bertambahnya jumlah lapisan akan membuat kekutan tarik semakin meningkat
walaupun kekuatan tarik tertingginya masih lebih rendah dibandingkan dengan
kekuatan tarik matrik. Kekuatan matrik tanpa serat sebesar 48,23 MPa. Kekuatan
tarik komposit serat 1 lapis 30,6 MPa, 2 lapis 37,64 MPa dan 3 lapis 44,01 MPa.
Regangan yang dihasilkan bervariasi namun tidak dapat dipastikan bahwa jumlah
lapisan serat akan berpengaruh terhadap regangan. Regangan pada matrik tanpa
serat sebesar 2,03%, regangan serat 1 lapis 1,84%, regangan serat 2 lapis 1,51%,
dan regangan serat 3 lapis 2,3%. Kerusakan yang terjadi pada komposit setelah
dilakukan pengujian tarik kebanyakan adalah patahan getas.
Kata kunci : pohon sonokeling, komposit, sifat-sifat mekanik, resin polyester
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The research discusses tensile strength characteristic of layer the composite
tree bark Sonokeling on with the variation at polyester matrix. The fiber used tree
bark Sonokeling in the same direction. The composite made by fiber tree bark
Sonokeling as reinforcement, the resin used was Everpol 323 and the catalyst used
was trigonox as fastener. The purpose of this research was of determine the
tensile strength and strain in tree bark sonokeling fiber composite with number of
different layer.
The first step is to make molds made of glass 20 x 30 x 0,5 cm. The first
specimen was printed are the matrix without the fiber with a size 20 x 30 x 0,5
cm. Second, make a composite test specimen with the number 1 layer, 2 layer and
3 layer. Composite made by combining 30% fiber, 69,7% resin and 0,3 catalyst.
Making a composite test specimen referable to testing ASTM 3039-76.
Composite testing performed 5 times of fibers specimen composite that have been
made. The whole testing processes take on Science Metal Laboratory of
Mechanical Engineering at Sanata Dharma University.
Than on the result of this research, it can be concluded that increasingly
number of layers will make the tensile strength increase even though the tensile
strength is still lower than the matrix tensile strength. The tensile strength of
matrix without fiber was 48,23 MPa. The tensile strength of fiber composite
number 1 layer fiber was 30,6 MPa, tensile strength 2 layer fiber was 37,64 MPa,
and tensile strength 3 layer fiber was 44,01 MPa. The strain of results have
variation but it is not ascertained that number of layers of fibers will affecting the
strain. The strain of matrix without fiber is 2,03%, the strain of 1 layer of fiber
was 1,84%, the strain of 2 layer of fiber was 1,51%, and the strain of was 3 layer
of fiber was 2,3%. The damage of composite after this research of tensile strength
a mostly is the brittle fracture.
Keywords : tree sonokeling, composite, mechanical properties, polyester resin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, atas segala
kasih karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini penulis susun sebagai salah satu syarat bagi setiap mahasiswa
program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta untuk mendapatkan Gelar Sarjana S-1 Teknik Mesin.
Selama melakukan penelitian ini, penulis telah menerima banyak bantuan,
masukan, perhatian dari banyak pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali ini
penulis menyampaikan rasa penghargaan dan terima kasih yang dalam kepada:
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma,
Yogyakarta.
3. Budi Setyahandana, S.T., M.T., sebagai Dosen Pembimbing Skripsi yang
telah memberi arahan dan saran selama penyusunan skripsi.
4. Doddy Purwadianto S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
5. Mardiman dan Anna, selaku orang tua penulis di Bengkulu yang telah
memberikan doa, motivasi, semangat, serta dukungan selama penyusunan
skripsi dan menyelesaikan perkuliahan.
6. Osa, Anes, Agil, Bulek Prini, dan Alm. Mama Elis, selaku kakak,adik dan
keluarga penulis di Bengkulu yang telah memberikan doa dan memberikan
dorongan kasih dan menjadi keluarga yang humoris.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
7. Teman-teman Teknik Mesin USD, Angkatan 2013.
8. Seluruh teman-teman Waton Seneng yang telah memberi semangat kepada
penulis.
9. Seluruh staff pengajar dan laboran Program Studi Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah
mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu
diperbaiki dalam skripsi ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik,
serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga skripsi ini
dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.
Yogyakarta, 31 Oktober 2017
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
TITLE PAGE .......................................................................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................. v
HALAMAN PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ........................... vi
INTISARI ......................................................................................................... vii
ABSTRACT ........................................................................................................ viii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix
DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xv
DAFTAR SIMBOL .......................................................................................... xviii
BAB I
PENDAHULUAN ................................................................................................... 1
1.1.Latar belakang .......................................................................................... 1
1.2.Perumusan masalah .................................................................................. 2
1.3.Tujuan Penelitian ..................................................................................... 2
1.4. Batasan masalah....................................................................................... 3
1.5. Manfaat Penelitian ................................................................................... 3
1.6.Sistematika Penulisan .............................................................................. 4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
BAB II
DASAR TEORI ...................................................................................................... 6
2.1.Definisi Komposit .................................................................................... 6
2.2.Bahan Penyusun Komposit ...................................................................... 7
2.2.1.Matriks .................................................................................... 7
2.2.1.1.Polimer ................................................................................ 8
2.2.2.Penguat(reinforcement) ........................................................... 9
2.3.Klasifikasi Komposit .............................................................................. 12
2.3.1.Klasifikasi Komposit Menurut Matrik Pengikat ................... 12
2.3.2.Klasifikasi Komposit Menurut Penguatnya........................... 16
2.4.Serat ........................................................................................................ 17
2.5.Partikel .................................................................................................... 21
2.6.Flake ....................................................................................................... 22
2.7.Katalis ..................................................................................................... 22
2.8.Orientasi Serat ........................................................................................ 22
2.9.Perlakuan Alkali (NaOH) ....................................................................... 24
2.10.Komposisi Serat Kulit Pohon Sonokeling ............................................ 25
2.11.Pencampuran Pada Komposit ............................................................... 26
2.11.1.Teknik Pembentukan Material Komposit ...................................28
2.12.Rumus Perhitungan Kekuatan Tarik dan Regangan ............................. 30
2.13.Kerusakan Pada Komposit .................................................................... 31
2.13.1.Kerusakan Akibat Beban Tarik Longitudinal.............................31
2.13.2.Kerusakan Akibat Beban Tarik Transversal...............................32
2.14.Tinjauan Pustaka ................................................................................... 33
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
BAB III
METODE PENIITIAN ......................................................................................... 35
3.1.Skema penelitian ..................................................................................... 35
3.2.Persiapan Benda Uji ............................................................................... 36
3.2.1.Bahan ...........................................................................................36
3.2.2.Alat ...............................................................................................38
3.3.Perendaman Serat Dengan NaOH 5 % ................................................... 43
3.4.Perhitungan Komposisi Komposit .......................................................... 44
3.5.Cara Membuat Benda Uji Tarik ............................................................. 46
3.6.Cara Pengujian ........................................................................................ 47
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................................... 49
4.1.Hasil Pengujian ....................................................................................... 49
4.1.1.Hasil Pengujian Benda Uji Tarik Matrik .....................................49
4.1.2.Hasil Pengujian Benda Uji Tarik Komposit ................................52
4.1.3.Hasil Rata-rata Benda Uji Tarik Komposit .................................59
4.1.Pembahasan ............................................................................................ 60
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ 66
5.1.Kesimpulan ............................................................................................ 66
5.2.Saran ...................................................................................................... 66
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 68
LAMPIRAN .......................................................................................................... 69
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Sifat Resin Poliester dan Epoksi ....................................................... 9
Tabel 2.2 : Karakteristik Pohon Sonokeling ..................................................... 25
Tabel 4.1 : Dimensi Matrik everpol .................................................................. 50
Tabel 4.2 : Sifat mekanik matrik everpol .......................................................... 50
Tabel 4.3 : Sifat mekanik matrik everpol .......................................................... 51
Tabel 4.4 : Dimensi komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 1 ................. 52
Tabel 4.5 : Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 1 ........ 53
Tabel 4.6 : Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 1 ........ 53
Tabel 4.7 : Dimensi komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 2 ................. 55
Tabel 4.8 : Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 2 ........ 55
Tabel 4.9 : Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 2 ....... 55
Tabel 4.10 : Dimensi komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 3 ................ 57
Tabel 4.11 : Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 3 ....... 57
Tabel 4.12 : Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 3 ....... 57
Tabel 4.13 : Hasil nilai rata-rata kekuatan tari dan regangan serat kulit pohon
sonokeling ......................................................................................... 59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Fiber composites ............................................................................ 10
Gambar 2.2 : Particulate Composites ................................................................... 11
Gambar 2.3 : Laminated Composite ..................................................................... 11
Gambar 2.4 : Klasifikasi komposit menurut matrik pengikat ............................... 12
Gambar 2.5 : Serat Sebagai Penguat Komposit .................................................... 17
Gambar 2.6 : Partikel Sebagai Penguat Komposit ................................................ 21
Gambar 2.7 : Flake Sebagai Penguat Komposit ................................................... 22
Gambar 2.8 : Orientasi serat ................................................................................. 23
Gambar 2.9 : Diagram Hubungan Antara Kekuatan , Fraksi Volume dan
Susunan Serat .................................................................................... 24
Gambar 2.10 : Batang Pohon Sonokeling .............................................................. 26
Gambar 2.11 : Daun Pohon Sonokeling ................................................................ 26
Gambar 2.12 : Serat Sonokeling ............................................................................ 26
Gambar 2.13 : Interphase. (a) Crack (b) Interface dalam komposit .................... 27
Gambar 2.14 : Proses pencetakan semprot (spray lay-up) ..................................... 28
Gambar 2.15 : Proses pencetakan tangan (Hand Lay-Up) ..................................... 29
Gambar 2.16 : Proses pengemasan vakum (vacuum bagging) .............................. 29
Gambar 2.17 : Pultrusion ...................................................................................... 30
Gambar 2.18 : Cetakan Pemindah Resin (Resin Transfer Moulding) .................... 30
Gambar 2.19 : Kerusakan pada komposit akibat beban tarik longitudinal ............. 32
Gambar 2.20 : Kerusakan Pada Komposit Akibat Beban Tarik Transversal ......... 33
Gambar 3.1 : Skema alur penelitian ..................................................................... 35
Gambar 3.2 : Serat kulit pohon Sonokeling ......................................................... 36
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 3.3 : Everpol 323 ................................................................................... 37
Gambar 3.4 : Katalis Trigonox ............................................................................. 37
Gambar 3.5 : Mirror Glaze ................................................................................... 38
Gambar 3.6 : Cetakan kaca .................................................................................. 38
Gambar 3.7 : Gelas Ukur ..................................................................................... 39
Gambar 3.8 : Suntikan .......................................................................................... 39
Gambar 3.9 : Gunting ........................................................................................... 39
Gambar 3.10 : Cutter .............................................................................................. 40
Gambar 3.11 : Jangka sorong ................................................................................ 40
Gambar 3.12 : Masker ........................................................................................... 41
Gambar 3.13 : Gerinda ........................................................................................ 41
Gambar 3.14 : Amplas ............................................................................................ 41
Gambar 3.15 : Kuas ................................................................................................ 42
Gambar 3.16 : Timbangan digital .......................................................................... 42
Gambar 3.17 : Mesin uji tarik ................................................................................. 43
Gambar 3.18 : Proses perendaman NaOH 5% ........................................................ 44
Gambar 3.19 : Standar ASTM D3039 .................................................................... 47
Gambar 4.1 : Grafik diagram kekuatan tarik matrik everpol ................................ 51
Gambar 4.2 : Grafik diagram regangan matrik everpol ....................................... 52
Gambar 4.3 : Grafik diagram kekuatan tarik komposit serat kulit pohon
sonokeling lapis 1 ........................................................................... 54
Gambar 4.4 : Grafik diagram regangan komposit serat kulit pohon sonokeling
lapis 1 ................................................................................................ 54
Gambar 4.5 : Grafik diagram kekuatan tarik komposit serat kulit pohon
sonokeling lapis 2 ............................................................................. 56
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 4.6 : Grafik diagram regangan komposit serat kulit pohon sonokeling
lapis 2 ............................................................................................... 56
Gambar 4.7 : Grafik diagram kekuatan tarik komposit serat kulit pohon
sonokeling lapis 3 ............................................................................. 58
Gambar 4.8 : Grafik diagram regangan komposit serat kulit pohon sonokeling
lapis 3 ................................................................................................ 58
Gambar 4.9 : Diagram rata-rata kekuatan tarik .................................................... 59
Gambar 4.10 : Diagram rata-rata regangan ............................................................ 60
Gambar 4.11 : Gelembung udara (void) pada komposit serat kulit sonokeling ... 62
Gambar 4.12 : Gelembung udara (void) pada komposit serat kulit sonokeling ... 63
Gambar 4.13 : Patahan pada komposit serat kulit sonokeling 1 lapis ................. 64
Gambar 4.14 : Patahan pada komposit serat kulit sonokeling 2 lapis ................... 64
Gambar 4.15 : Patahan pada komposit serat kulit sonokeling 3 lapis ................... 65
Gambar 4.16 : Patahan pada komposit matrik ....................................................... 65
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan
A0 Luas Penampang awal mm2
𝜎 Tegangan MPa
Fmaks Beban maksimum kg
𝜀 Regangan %
L0 Panjang mula-mula mm
∆L pertambahan panjang mm
E Modulus Elastisitas MPa
𝜌 Massa jenis gr/cm
3
m Massa benda gr
V Volume cm3
P Beban kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Tak dapat dipungkiri lagi bahwa saat ini perkembangan teknologi sudah
berkembang sangat pesat. Terutama di bidang manufaktur, salah satu contohnya
ialah bahan material. Saat ini bahan-bahan material berpengaruh sangat besar bagi
kemajuan teknologi. Contohnya bahan material logam yang banyak digunakan di
kehidupan sehari-hari, namun bahan material logam tidaklah ramah bagi
lingkungan. Maka dari itu banyak penelitian untuk mengembangkan bahan
alternatif di bidang manufaktur salah satunya adalah bahan komposit.
Pada saat ini material komposit dengan filler serat alam banyak dapat kita
temui didunia industri manufaktur. Salah satu material yang dapat memenuhi hal
tersebut adalah material komposit dengan material pengisi (filler) yaitu serat alam.
Komposit itu sendiri adalah suatu gabungan dari dua atau lebih bahan material
yang berbeda dan menjadi suatu bentuk mikroskopik dan memiliki sifat mekanik
lebih dari material pembentuk. Komposit dibagi menjadi dua bagian yaitu matrik
sebagai pengikat atau pelindung komposit dan filler sebagi pengisi komposit.
Maka dapat disimpulkan bahwa suatu material komposit memiliki kemampuan
serta dan matrik sebagai pengikat serta memiliki sifat dan bahan yang menjadi
bagian-bagiannya. Filler serat alam saat ini banyak digunakan karena memiliki
kelebihan jika dibandingkan dengan serat sintetis dan dapat digunakan untuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
bermacam-macam komposit polimer. Selain itu serat alam mudah didapatkan dan
ramah lingkungan (Kusumastuti, 2009).
Di Indonesia, terutama di Pulau Jawa banyak terdapat pohon Sonokeling.
Pohon Sonokeling merupakan tumbuhan penghasil kayu keras dari famili (suku)
Leguminosae (atau disebut juga Fabaceae). Serat kulit Sonokeling diperoleh dari
pohon Sonokeling (Dalbergia latifolia Roxb) merupakan serat yang memiliki
sifat mekanik yang baik. Sifat mekanik dari serat kulit Sonokeling dengan metode
perlakuan alkali dengan variasi jumlah lapisan serat sehingga didapatkan
pemanfaatan yang tepat terhadap komposisi kekuatannya. Penelitian ini
menggunakan resin Polyester. Karena resin ini mempunyai karakteristik yang baik
karena bentuknya yang dapat dibuat kaku dan fleksibel, trasnparan, tahan air,
tahan cuaca dan tahan terhadap kimia.
1.2 Perumusan Masalah
Rumusan masalah dari penelitian ini adalah bagaimana pengaruh variasi
jumlah lapisan serat terhadap kekuatan tarik dan regangan bahan komposit serat
kulit pohon Sonokeling.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Mengetahui pengaruh variasi jumlah lapisan serat komposit kulit pohon
Sonokeling terhadap kekuatan tarik dan regangan komposit.
b. Mengetahui kerusakan yang terjadi pada komposit serat kulit 1 lapis sampai
3 lapis.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah penelitian ini adalah :
a. Serat yang akan digunakan adalah serat kulit pohon Sonokeling.
b. Perbandingan yang akan digunakan adalah komposit yang dibentuk 1-3
lapis serat dengan menggunakan perlakuan alkali.
c. Untuk benda uji dilakukan perlakuan alkali, serat akan direndam selama 2
jam, setelah itu serat yang sudah direndam akan dibersihkan menggunakan
air dan akan dijemur dengan panas matahari selama 2 hari. Yang dimaksud
alkali adalah perendaman serat kulit pohon Sonokeling dengan NaOH 5%.
d. Fraksi volume benda uji komposit 30% serat, 69,7% resin, dan 0,3% katalis.
e. Proses pengujian akan dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma.
1.5 Manfaat Penelitian
a. Bagi Penulis
Penelitian ini bermanfaat untuk menambah luas wawasan pengetahuan
mengenai pengetahuan bahan komposit serat kulit pohon Sonokeling yang
sesuai sifat fisis dan mekanisnya, sehingga akan tercipta bahan komposit
yang berkualitas baik.
b. Bagi Mahasiswa
Penelitian ini diharap sebagai acuan bagi mahasiswa untuk melakukan
penelitian selanjutnya dengan tujuan lebih pada perkembangan komposit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
serat kulit pohon Sonokeling dengan lebih bervariatif untuk mendapatkan
material komposit dan sebagai refrensi penelitian selanjutnya.
c. Bagi Masyarakat
Penelitian ini dijadikan sebagai masukan untuk masyarakat agar lebih dapat
mengembangkan komposit yang menggunakan serat kulit pohon Sonokeling
dan menghasilkan nilai ekonomis.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan penelitian ini adalah :
Bab I : Pendahuluan
Bab ini membahas mengenai latar belakang masalah, rumusan
masalah, tujuan penelitian , manfaat penelitian, batasan masalah,
dan sistematika penulisan.
Bab II : Dasar Teori
Bab ini membahas tentang tinjauan pustaka dan ilmu-ilmu teoritis
yang berisi penelitian-penelitian yang berkaitan dan dasar teori
tentang komposit.Bab ini memberikan ilmu dasar yang berguna
sebagai acuan melakukan penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
Bab III : Metode Penelitian
Bab ini membahas mengenai pelaksanaan penelitian seperti
mengenai peralatan dan bahan yang digunakan, langkah-langkah
percobaan dan cara pengambilan data.
Bab IV : Analisis Data dan Pembahasan
Bab ini menjelaskan tentang hasil penelitian yang telah diperoleh
yaitu data hasil percobaan yang telah diteliti.
Bab V : Penutup
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran penelitian yang telah
dilakukan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Definisi Komposit
Secara garis besar komposit ialah suatu material yang terbentuk dari
campuran dua atau lebih suatu material sehingga dapat menghasilkan suatu
material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda
dari material pembentuknya. Material komposit tersusun dari campuran atau
kombinasi dua atau lebih unsur-unsur utama yang secara makro berbeda di dalam
bentuk dan atau komposisi material yang pada dasarnya tidak dapat dipisahkan
(Schwartz, 1984).
Bahan material yang digabungkan atau dicampur, biasanya material-
material tersebut memiliki sifat yang lebih baik dari sifat asal pembentuknya,
tetapi pada bahan komposit yang menggabungkan dua atau lebih material yang
memiliki fase yang berbeda sifat asli dari bahan pembentuk masih terlihat nyata.
Pengelompokan komposit dapat dilihat dari bahan penguat pada matrik atau dapat
juga dilihat dari bahan yang menjadi matrik pengikat. Untuk komposit yang
dilihat dari bahan penguat dibagi menjadi komposit dengan bahan penguat serat
atau penguat non serat. Komposit dengan penguat serat masih dibagi lagi menjadi
2 bagian:
a. Komposit tradisional (komposit alam) yang biasa berupa serat kayu, jerami,
kapas, dan lain-lain.
b. Komposit sintesis, serat sintesis ini dapat berupa serat gelas karbon, nilon.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2.2 Bahan Penyusun Komposit
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya bahwa komposit merupakan
penggabungan dua macam material atau lebih dengan phase yang berbeda.
Digunakannya istilah phase dalam hal ini untuk menunjukkan bahan tersebut
adalah homogen, seperti logam atau keramik yang semua butiran-butirannya
mempunyai struktur kristal yang sama. Penggabungan beberapa fase yang berbeda
akan tercipta suatu bahan dengan unjuk kerja (performance) yang dapat lebih baik
dari fase-fase awal sebagai penyusunnya. Efek ini dapat disebut dengan
synergistic. Ada beberapa bahan yang berfungsi sebagai bahan penyusun suatu
komposit. Bahan-bahan tersebut antara lain : phase pertama (matrik), phase kedua
(reinforcing), katalis dan bahan tambahan lain.
Dua jenis material pembentuk komposit antara lain adalah :
2.2.1 Matriks
Matrik berfungsi sebagai pengikat serat menjadi satu struktur komposit serta
melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan dan mengikat serat
menjadi satu kesatuan struktur.
Sifat-sifat yang dapat diperbaharui (Jones,1975) antara lain :
a. Kekuatan (Strength)
b. Kekakuan (Stiffness)
c. Tahan lama
d. Ketahanan korosi (Corrosion resistance)
e. Ketahanan gesek/aus (Wear resistance)
f. Ketahanan lelah (Fatigue life)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Secara alami kemampuan tersebut diatas tidak ada semua pada waktu yang
bersamaan (Jones, 1975). Sekarang ini perkembangan teknologi komposit mulai
berkembang dengan pesat.
2.2.1.1 Polimer
Polimer yang sering digunakan menurut (Sudira,1985) adalah polimer yang
biasa disebut plastik. Plastik dibagi dua kategori menurut sifat-sifatnya pada suhu
ialah thermoplastic dan thermoset. Thermoplastic merupakan plastik yang dapat
dilunakan berulang kali (reycle) dengan menggunakan panas. Namun
Thermoplastic akan menjadi keras bila di didinginkan dan akan meleleh pada suhu
tertentu. Dan Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversible). Dan
sesekali pengerasan telah terjadi dan bahan tidak dapat dilunakan kembali. Tetapi
bila dipanaskan dengan suhu tinggi tidak akan melunakan thermoset melainkan
akan membentuk arang dan terurai karena sifat dari thermoset. Dalam pembuatan
komposit, resin yang sering digunakan ialah jenis polimer Thermosetting yang
terdiri dari :
a. Resin Polyester
Resin polyester ialah bahan matrik polimer yang banayak digunakan karena
sebagai pengikat matrik yang luas penggunaannya. Selain itu polyester memiliki
kekuatan mekanis yang baik serta ketahanan terhadap bahan kimia. Bahan
polyester banyak digunakan untuk komposit berpenguat serat glass.
b. Resin Epoksi
Resin epoksi memiliki keunggulan dalam hal kekuatan yang tinggi dan
penyusutan yang relative kecil setelah curing. Bahan epoksi banyak digunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
untuk komposit berpenguat serat kabon atau Kevlar. Sifat-sifat resin Polyester dan
Epoksi dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Sifat Resin Poliester dan Epoksi
Sifat Poliester Epoksi
Kekuatan tarik (MPa) 40-90 55-130
Modulus elastis (Gpa) 2,0-4,4 2,8-4,2
Kekuatan impak (J/m) 10,6-21,2 5,3-53
Kerapatan (g/cm3) 1,10-1,46 1,2-1,3
2.2.2 Penguat (reinforcement) / pengisi
Material ini memiliki sifat yang kurang elastis tetapi memiliki kekuatan dan
kekakuan yang lebih kuat. Serta memiliki fungsi sebagai peningkatan kekuatan
dan kekakuan matriks. Penguatan dalam bentuk serat atau serbuk.
Keuntungan yang terkandung dalam bahan komposit ialah :
a. Tahan terhadap korosi
Bahan ini memiliki sifat tahan terhadap korosi jika dibandingkan dengan
bahan yang terbuat dari logam.
b. Sifat Fisik.
c. Bahan yang dibuat dari komposit akan awet jika dipakai hingga waktu yang
lama dan memiliki permukaan yang lebih halus.
Kerugian yang terkandung dalam bahan komposit ialah :
a. Bahan yang dibuat dari komposit biasanya tidak tahan terhadap zat kimia.
b. Biaya dari bahan komposit masih relatif mahal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Secara garis besar terdapat 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang
digunakan adalah :
a. Penguat Berbentuk Serat (Fibre Composites)
Merupakan komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan
yang menggunakan penguat berupa serat (fiber). Serat yang digunakan berupa
glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (polyaramide) dan masih banyak yang
lainnya. Contoh Fiber composites dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Fiber composites
b. Penguat berbentuk partikel (Particulate Composites)
Particulate composite material (material komposit partikel) terdiri dari satu
atau lebih partikel yang tersuspensi di dalam matriks dari matriks lainnya. Partikel
logam dan non-logam dapat digunakan sebagai matriks. Empat kombinasi yang
dapat digunakan sebagai matriks komposit partikel:
1. Material komposit partikel non-logam di dalam matriks non-logam.
2. Material komposit partikel logam di dalam matriks non-logam.
3. Material komposit partikel non-logam di dalam matriks logam.
4. Material komposit partikel logam di dalam matriks logam.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Contoh Particulate Composites dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Particulate Composites
c. Komposit Lapis (Laminated Composite)
Komposit lapis yaitu komposit yang terdiri dari lapisan dan bahan penguat,
yang merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebuh yang
digabungkan menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri
contohnya polywood, sering kita jumpai pada sebagai bahan bangunan. Contoh
Laminated Composite dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Laminated Composite
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
2.3 Klasifikasi Komposit
2.3.1 Klasifikasi Komposit Menurut Matrik Pengikat
Gambar 2.4 klasifikasi komposit menurut matrik pengikat
a. Komposit matrik keramik (Ceramic Matrix Composites/CMC)
CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai
reinforcement dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari
keramik. Reinforcement yang umum digunakan pada CMC adalah oksida,
carbide, dan nitrid. Salah satu proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses
DIMOX, yaitu proses pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan
logam untuk pertumbuhan matriks keramik disekeliling daerah filler (penguat).
Matrik yang sering digunakan pada CMC adalah :
1. Gelas anorganic.
2. Keramik gelas
3. Alumina
4. Silikon Nitrida
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Keuntungan dari CMC :
1. Dimensinya stabil bahkan lebih stabil daripada logam.
2. Sangat tangguh , bahkan hampir sama dengan ketangguhan dari cast iron.
3. Mempunyai karakteristik permukaan yang tahan aus.
4. Unsur kimianya stabil pada temperature tinggi.
Kerugian dari CMC
1. Sulit untuk diproduksi dalam jumlah besar.
2. Relative mahal dan non-cot effective.
Aplikasi CMC, yaitu sebagai berikut :
1. Kombinasi dalam rekayasa wisker SiC/alumina polikristalin untuk
perkakas potong.
2. Serat grafit/gelas boron silikat untuk alas cermin laser.
3. SiC/litium aluminosilikat (LAS) untuk calon material mesin panas.
b. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites/PMC)
Bahan ini merupakan bahan komposit polimer dengan serat sebagai
penguatnya (FRP – Fibre Reinforced Polymers or Plastics). Bahan ini
menggunakan suatu polimer dengan resin sebagai matriknya. Polymer Matrix
Composites/PMC memiliki sifat yang lebih tahan karat, korosi dan lebih ringan.
Matriks polimer terbagi 2 yaitu termoset dan termoplastik. Perbedaannya polymer
termoset tidak dapat didaur ulang sedangkan termoplastik dapat didaur ulang.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Komposit ini bersifat :
1. Biaya pembuatan lebih rendah.
2. Dapat dibuat dengan produksi massal.
3. Ketangguhan baik.
4. Tahan simpan.
5. Lebih ringan.
Keuntungan dari PMC :
1. Ringan.
2. Specific stiffness tinggi.
Jenis polimer yang banyak digunakan :
a. Thermoplastic
Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle)
dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan
menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic meleleh pada suhu tertentu,
melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversibel)
kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Contoh ari
thermoplastic yaitu Poliester, Nylon 66, PP, Poliester sulfon, dan Poliester
eterketon (PEEK).
b. Thermoset
Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali
pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali.Pemanasan
yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel,
seperti jenis-jenis melamin. Plastik jenis termoset tidak begitu menarik dalam
proses daur ulang karena selain sulit penanganannya juga volumenya jauh lebih
sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik yang bersifat termoplastik. Contoh
dari thermoset yaitu Epoksida, Bismaleimida (BMI), dan Poli-imida (PI).
Aplikasi PMC, yaitu sebagai berikut :
1. Matrik berbasis poliester dengan serat gelas
2. Matrik berbasis termoplastik dengan serat gelas = Kotak air radiator.
3. Matrik berbasis termoset dengan serat carbon
c. Komposit matrik logam (Metal Matrix Composites / MMC)
Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik
logam. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya
yang diteliti adalah Continous Filamen MMC yang digunakan dalam aplikasi
aerospace. Contoh : Almunium ,Magnesium, Titanium beserta paduannya.
Kelebihan MMC dibandingkan dengan PMC :
1. Transfer tegangan dan regangan yang baik.
2. Ketahanan terhadap temperature tinggi.
3. Tidak menyerap kelembapan.
4. Tidak mudah terbakar.
Kekurangan MMC :
1. Biayanya mahal.
2. Standarisasi material dan proses yang sedikit.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Matrik pada MMC :
1. Mempunyai keuletan yang tinggi.
2. Mempunyai titik lebur yang rendah.
3. Mempunyai densitas yang rendah.
Proses pembuatan MMC :
1. Casting/liquid ilfiltration
2. Compocasting
3. Squeeze casting
Aplikasi MMC, yaitu sebagai berikut :
1. Komponen automotive (blok-silinder-mesin, pully, dll)
2. Peralatan militer (sudu turbin, cakram kompresor, dll)
3. Aircraft (rak listrik pada pesawat terbang)
2.3.2 Klasifikasi Komposit Menurut Penguatnya
Berdasarkan penguat komposit dibagi menjadi dua, yaitu :
a. Komposit isotropik
Komposit isotropik merupakan penguat yang memberikan penguatan yang
sama untuk berbagai arah, dengan itu menjadikan pengaruh tegangan atau
regangan dari luar akan mempunyai nilai kekuatan yang sama baik arah
transversal maupun arah longitudinal.
b. Komposit anisotropik
Komposit anistotropik merupakan penguatan yang tidak samm terhadap
arah yang berbeda, dengan itu menjadikan pengaruh tegangan atau regangan dari
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
luar akan mempunyai nilai kekuatan yang tidak sama baik arah transversal
maupun arah longitudinal.
2.4 Serat
Serat atau fiber memiliki peran penting dalm pembuatan komposit yaitu
sebagai bagian yang penahan beban, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan
komposit sangat tergantung dari kekuatan serat pembentuknya. Semakin kecil
bahan (diameter serat mendekati ukuran kristal) maka semakin kuat bahan
tersebut, karena minimnya cacat pada material (Triyono,& Diharjo k, 2000).
Fungsi utama dari serat adalah:
a. Sebagai pembawa beban
b. Memberikan sifat kekakuan, kekuatan, stabilitas panas
c. Pemberi penghantar listrik pada komposit
Serat Sebagai Penguat Komposit dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.5 Serat Sebagai Penguat Komposit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
Bahan serat yang dapat dipakai ialah :
a. Glass
Serat glass ialah bahan yang banyak digunakan dalam pembuatan komposit
polimer. Sifat-sifat serat glass anatara lain :
1. Tidak mudah terbakar.
2. Isolasi listrik yang baik.
3. Memiliki kekuatan tarik yang tinggi.
Kelemahan serat glass
Serat gelas dapat dibedakan dalam berbagai jenis antara lain:
1. Serat gelas A
Serat gelas yang digunakan pada awal material ini mempunyai
kandungan alkali yang tinggi. Material ini tak banyak dipakai dalam proses
produksi sebagai reinforcement agent.
2. Serat gelas E
Komposisi serat gelas E berupa kalsium, aluminium hidroksida,
borosilikat, pasir silika dan memiliki kandungan alkali rendah. Serat gelas
jenis ini mempunyai kekuatan tarik dan tekan serta geser yang baik sehingga
mempunyai sifat isolator atau penghantar listrik yang baik tetapi merupakan
material yang cukup getas
3. Serat gelas D
Serat ini memiliki karakteristik dielektrik yang baik maka serat gelas
jenis ini sering dipakai dalam produksi pembuatan peralatan elektronik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
4. Serat gelas R & S
Serat jenis ini memiliki komposisi kimia yang berbeda, tetapi kedua
serat ini merupakan bahan penguat dengan kemampuan tinggi. Serat gelas R
dan S ini diaplikasikan sebagai reinforcement agent dalam pembuatan
pesawat terbang. Serat gelas yang mempunyai massa jenis yang hamper
sama dengan serat gelas E ini masing-masing diproduksi di Eropa untuk
serat gelas R dan di Amerika untuk serat gelas S.
Serat gelas diproduksi dalam berbagai bentuk penyusunan, karena sangat
berpengaruh untuk menyesuaikan dengan penggunaannya. Pemilihan bentuk
susunan serat secara tepat akan mempermudah pengguna untuk memperoleh sifat
sifat dari komposit yang diinginkan. Macam-macam tipe (bentuk) serat tersebut
antara lain:
1. Continuous Roving
Adalah gabungan dari serat-serat paralel menjadi satu strand dengan
sedikit atau tanpa pengikat. Seratnya tersusun secara sejajar satu sama lain
dan memanjang. Serat bentuk ini biasa digunakan dalam proses spray up,
centrifugal casting, continuous laminating process. Jenis ini mempunyai
sifat mekanis yang baik.
2. Woven Roving
Adalah serat yang berbentuk lembaran yang dianyam dari beberapa
continuous roving. Terdapat berbagai macam ukuran lebar, tebal dan berat,
tergantung kebutuhan pemakaian. Bentuk serat jenis ini mempunyai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
kekuatan yang tinggi dan dapat menurunkan biaya untuk produk yang besar.
Biasanya digunakan pada proses hand lay-up, untuk pembuatan tangki,
kapal dan body mobil.
3. Chopped strand mat
Adalah reinforcing mat yang terbuat dari potongan strand dan
digabung secara acak dengan pengikat atau binder tertentu. Biasanya
dipakai untuk pembuatan produk dengan kekuatan sedang, untuk proses
centrifugal casting dan proses hand lay-up.
b. Serat Karbon
Karbon memiliki kerapatan dan koefesien dilatasi rendah serta menjadi fiber
dengan modulus elastis yang tinggi.
c. Serat Keramik
Keramik memiliki satuan fiber antara Carbide silicon (SiC) dan oksida
alumunium (Al2O3). Satuan fiber itu memiliki modulus elastisitas yang tinggi dan
digunakan sebagai penguat logam dengan kerapatan
d. Kevlar 49
Kevlar 49 digunakan sebagai bahan serat untuk polimer. Kevlar 49 memiliki
beberapa sifat, antara lain: ringan, kekuatan dan kekuan tinggi, kerapatannya
rendah dan memberikan kekuatan spesifik terbesar untuk semua fiber yang ada.
Kevlar banyak digunakan pada industri aerospace, marine, dan otomotif.
e. Boron
Serat boron terbuat dari silika berlapis grafit atau filamen karbon. Serat ini
mempunyai modulus elastisitas yang sangat tinggi, harga yang mahal, dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
membutuhkan peralatan untuk menempatkan serat dalam matrik dengan ketepatan
(presisi) yang tinggi. Penggunaanya dibatasi pada komponen peralatan industri
pesawat terbang (aerospace).
f. Logam
Filamen baja (kontinyu atau tidak kontinyu) sering digunakan sebagai fiber
dalam plastik.
2.5 Partikel
Ukuran partikel yang digunakan bervariasi dari skala mikroskopis sampai
skala makroskopis. Distribusi partikel di dalam matrik komposit tersusun secara
random sehingga komposit yang dihasilkan mempunyai sifat-sifat isotrop.
Mekanisme penguatan oleh partikel ini tergantung pada ukuran partikel itu
sendiri. Dalam skala mikroskopis, partikel yang digunakan berupa serbuk yang
sangat halus yang terdistribusi dalam matrik dengan konsentrasi maksimum 15%.
Adanya serbuk akan menjadikan matrik mengeras dan menghambat gerakan
dislokasi yang timbul. Dalam keadaan ini, sebagian besar beban luar yang
diberikan bekerja pada matrik.
Gambar 2.6 Partikel Sebagai Penguat Komposit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
2.6 Flake
Flake pada umumnya berupa partikel dua dimensi. Contohnya adalah mika
mineral (silika K dan Al) dan tale (Mg3Si4O10(OH)2), digunakan sebagai fase
reinforcing pada plastik. Bahan ini relatif murah dan ukurannya bervariasi dengan
panjang antara 0,001–1,0 mm dan tebal antara 0,001-0,005 mm.
Gambar 2.7 Flake Sebagai Penguat Komposit
2.7 Katalis
Pada matrik resin akan ditambahkan katalis yang merupakan bahan kimia
pada proses pembekuan matrik. Katalis sendiri ialah bahan kimia yang dapat
meningkatkan laju suatu reaksi tanpa bahan tersebut menjadi ikut terpakai dan
setelah reaksi berakhir, dan pada bahan itu akan kembali pada bentuk awal tanpa
terjadi perubahan kimia pada bahan tersebut. Tetapi penggunaan yang terlalu
banyak akan membuat perlakuan panas pada proses pengeringan.
2.8 Orientasi Serat
Dalam pembuatan komposit, orientasi serat sangat mempengaruhi dan dapat
menentukan kekuatan suatu bahan komposit. Secara umum penyusunan dari arah
serat tersebut adalah sebagai berikut:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
a. Unidirectional, yaitu serat disusun paralel satu sama yang lainnya. Disini
kekuatan tarik terbesar terdapat pada bahan yang sejajar dengan arahn serat.
Sedangkan kekuatan yang terkecil pada bahan yang tegak lurus arah serat.
b. Pseudoisotropic, yaitu serat disusun secara acak dan kekuatan tarik pada
satu titik pengujian mempunyai nilai kekuatan yang sama.
c. Bidirectional, yaitu serat disusun tegak lurus satu sama lainnya (orthogonal)
contohnya pada woven roving. Pada susunan ini kekuatan tertinggi terdapat
pada arah serat 0o dan 90
o dan kekuatan terendah terdapat pada arah serat
45o.
Sifat mekanik dari pemasangan satu arah ini adalah jenis yang paling
proporsional, karena pada pemasangan satu arah serat ini dapat memberi
kontribusi pemakaian serat paling banyak. Hal tersebut disebabkan karena
pemasangan serat yang semakin acak maka konstribusi serat yang dipasang akan
semakin sedikit (fraksi volume kecil) sehingga menyebabkan kekuatan komposit
semakin menurun.
Gambar 2.8 orientasi serat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
(a dan b sumber James F. Shackelford., Introduction to Materials Science for
Engineers. c. Mel M Schwartz)
Jumlah serat bahan komposit serat dapat dinyatakan dalam bentuk fraksi
volume serat (Vf) yaitu perbandingan volume serat (Vf) terhadap volume bahan
komposit (Vc). Semakin besar kandungan volume serat dalam komposit maka
akan meningkatkan kekuatan dari komposit tersebut.
Gambar 2.9 Diagram Hubungan Antara Kekuatan, Fraksi Volume dan Susunan
Serat (Sumber adiyono : 1996)
2.9 Perlakuan Alkali (NaOH)
NaOH atau sering disebut alkali digunakan untuk menghilangkan kotoran
atau lignin pada serat dengan sifat alami serat adalah Hyrophilic, yaitu suka
terhadap air. Berbeda dengan polimer yang hidrophilic. Dimana serat direndam
dengan mencampurkan NaOH dengan air dalam waktu yang ditentukan.
Alkalisasi pada serat merupakan proses modifikasi permukaan serat dengan cara
perendaman serat ke dalam basa alkali. Tujuan dari proses alkalisasi adalah
mengurangi komponen penyusun serat yang kurang efektif dalam menentukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
kekuatan antar muka yaitu hemiselulosa, lignin atau pektin. Dengan pengurangan
komponen lignin dan hemiselulosa, akan menghasilkan struktur permukaan serat
yang lebih baik dan lebih mudah dibasahi oleh resin, sehingga menghasilkan
mechanical interlocking yang lebih baik. (Maryanti B, Sonief AA, dan Wahyudi
S. 2011).
2.10 Komposisi Serat Kulit Pohon Sonokeling
Pohon Sonokeling terutama di daerah Jawa Tengah, Indonesia relatif masih
memegang peranan dalam dunia perkayuan. Tidak dapat dipungkiri pohon
Sonokeling terus tumbuh dengan liar bahkan sekarang sudah ada yang
membudayakannya. Berikut karakteristik pohon Sonokeling dapat dilihat pada
Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Karakteristik Pohon Sonokeling
( https://id.m.wikipedia.org/wiki/Sonokeling )
KARAKTERISTIK POHON SONOKELING
Tinggi
(m)
Diameter
(cm)
Curah hujan
(mm/th)
Temperatur
(Co)
Berat jenis
(g/cm3)
Kadar air
20 - 43 100 – 150 600 – 1.000 24 – 33 0,77-0,86 15%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Gambar 2.10 Batang Pohon Sonokeling
Gambar 2.11 Daun Pohon Sonokeling
Gambar 2.12 Serat Sonokeling
2.11 Pencampuran Pada Komposit
Dalam melakukan penelitian pada komposit sebaiknya kita memilih bahan
komposit yang memiliki kombinasi yang tepat dari sifat-sifat bahan penyusunya.
Pencampuran bahan yang optimum dapat menghasilkan suatu komposit dengan
kualitas yang baik. Sifat komposit dapat dilakukan dengan phase matrik dan phase
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
reinforce sebagai bahan penyusunnya. Rongga udara (void) terjadi karena tidak
meretaknya phase reinforce pada phase matrik. Hal ini dapat menyebabkan rusak
atau retak (crack) pada bahan komposit. Adanya rongga antara phase reinforce
dan phase matrik harus dihindari.
Gambar 2.13 Interphase. (a) Crack (b) Interface dalam komposit (sumber: James
A.J dan Thomas F.K Engineering Materials Techonolgy, Structure Processing
and Selection )
Bahan komposit dibuat untuk memperbaiki sifat-sifat dari bahan
penyusunnya. Komposit meningkatkan kekuatan tarik matrik dan mengurangi
regangan matrik. Komposit juga menurunkan kekuatan tarik serat dan
meingkatkan regangan serat. Serat yang memiliki sifat getas tetapi memilii
kekuatan tarik tinggi dipadukan dengan matrik yang memiliki kekuatan tarik yang
rendah dan kekuatan regangan yang besar, akan menjadi suatu bahan yang
memiliki sifat yang lebih baik.
Beberapa perhitungan bahan komposit antara lain :
a. Massa Komposit (mc)
mc = mm + mr
dengan : mm = massa matrik
mr = massa renforce
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
b. Volume Komposit (Vc)
Vc = Vm + Vr +Vv
dengan : Vm = volume matrik
Vr = volume reinforce
Vv = volume voids (rongga,cacat)
c. Kerapatan komposit ρc =ρc = (fm x ρm) +(fr x ρr)
dengan : ρm =kerapatan matrik
ρr =kerapatan reinforce
fm = fraksi volume matrik
2.11.1 Teknik Pembentukan Material Komposit
a. Pencetakan Semprot (spray lay-up)
Memotong serat yang akan digunakan sebagai penguat, kemudian
diumpankan kedalam penyemprot resin berkatalis secara langsung pada
permukaan cetakan. Aplikasi : panel-panel, bodi karavan, dan bak mandi.
Gambar 2.14 Proses pencetakan semprot (spray lay-up)
b. Pencetakan Tangan (Hand Lay-Up)
Menuang resin dengan tangan kedalam serat berbentuk anyaman, rajuan
atau kain, kemudian memberi takanan sekaligus meratakannya menggunakan rol
atau kuas. Proses tersebut dilakukan berulang-ulang hingga ketebalan yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
diinginkan tercapai. Aplikasi : pembuatan kapal, bodi kendaraan, bilah turbin
angin.
Gambar 2.15 Proses pencetakan tangan (Hand Lay-Up)
c. Pengemasan Vakum (vacuum bagging)
Dengan menutupi lapisan pencetakan basah dengan film plastik, udara di
bawah kemasan dikeluarkan dengan pompa vakum bertekanan.
Aplikasi : pembuatan kapal pesiar, komponen mobil balap.
Gambar 2.16 Proses pengemasan vakum (vacuum bagging)
d. Pultrusion
Penarikan serat dari suatu jaring atau creel melalui bak resin, kemudian
dilewatkan pada cetakan yang telah dipanaskan yang berfungsi sebagai pengontrol
kandungan resin, melengkapi pengisian serat, dan mengeraskan bahan menjadi
bentuk akhir setelah melewati cetakan.
Aplikasi : Batang digunakan pada struktur atap, jembatan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 2.17 Pultrusion
e. Cetakan Pemindah Resin (Resin Transfer Moulding)
Serat penguat dipotong dan dibentuk sedemikian rupa sesuai dengan bentuk
yang diinginkan kedalam cetakan. Cetakan ditutup lalu resin dan katalis
disemprotkan melalui pompa kedalamnya. Ketika cetakan sudah terisi penuh
dengan resin dan katalis pemompaan dihentikan, dan produk telah terbentuk.
Gambar 2.18 Cetakan Pemindah Resin (Resin Transfer Moulding)
2.12 Rumus Perhitungan Kekuatan Tarik dan Regangan
Pada pengujian tarik yang dilakukan, hasilnya berupa print-out grafik
hubungan beban dan pertambahan panjang. Untuk menghitung besarnya kekuatan
tarik dari pengujian tersebut, maka rumus yang digunakan adalah rumus
tegangan,yaitu:
σ=p
A
Dimana: σ = kekuatan tarik (kg/mm2)
P = beban (kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
A = luas penampang (mm2)
= lebar x tebal
Hasil dari pengujian tarik juga dapat digunakan untuk mencari regangan dari
benda uji, yaitu dengan menggunakan rumus:
σ=∆₀
𝐿₀× 100%
Dimana: ε = regangan (%)
ΔL = pertambahan panjang (mm)
Lo = panjang mula-mula (mm)
2.13 Kerusakan Pada Komposit
Pada umumnya ada tiga macam pembebanan yang menyebabkan rusaknya
suatu bahan komposit, yaitu pembebanan tarik tekan baik dalam arah longitudinal
maupun transversal, serta geser.
2.13.1 Kerusakan Akibat Beban Tarik Longitudinal
Pada bahan komposit yang akan diberi beban tarik searah serat, keruskan
bermula dari serat-serat yang patah pada penampang terlemah. Semakin besar
beban, akan semakin banyak pula serat yang patah. Pada kebanyakan kasus,
serat tidak patah sekaligus secara bersamaan. Apabila serat yang patah semakin
banyak, maka akan terjadi beberapa kemungkinan:
a. Bila serat mampu menahan gaya geser dan meneruskan ke serat sekitar,
maka serat yang patah akan semakin banyak. Hal ini akan menimbulkan
yang disebut retakan. Patahan yang terjadi disebut patah getas (brittle
failure).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
b. Bila matrik tidak mampu menahan konsentrasi tegangan geser yang timbul
di ujung, serat dapat terlepas dari matrik (debonding) dan komposit akan
rusak tegak lurus arah serat.
c. Kombinasi dari kedua tipe diatas, pada kasus ini terjadi di sembarang
tempat disertai dengan kerusakan matrik. Kerusakan yang terjadi berupa
patahan seperti sikat (brush type).
Gambar 2.19 Kerusakan pada komposit akibat beban tarik longitudinal
2.13.2 Kerusakan Akibat Beban Tarik Transversal
Serat pada komposit yang mengalami pembebanan tegak lurus arah serat
(transversal), akan mengalami konsentrasi tegangan pada interface antar serat dan
matrik itu sendiri. Oleh karena itu, bahan komposit yang mengalami beban
transversal akan mengalami kerusakan pada interface. Kerusakan transversal ini
juga dapat terjadi pada komposit dengan jenis serat acak dan lemah dalam arah
transversal. dengan demikian, kerusakan akibat beban tarik transversal terjadi
karena:
a. Kegagalan tarik matrik
b. Debonding pada interface antara serat dan matrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Gambar 2.20 Kerusakan Pada Komposit Akibat Beban Tarik Transversal
2.14 Tinjauan Pustaka
Nurkholis dkk (2008), melakukan penelitian terhadap serat rami sebagai
penguat dengan melakukan pengujian kekuatan tarik komposit dengan perlakuan
alkali (NaOH) selama 2, 4, 6 dan 8 jam dengan fraksi volume serat 10% dan 90%
bermatrik polyester, pembuatan komposit dilakukan dengan pencetakan metode
hand lay up menggunakan kaca sebagai cetakannya dan perlakuan postcure 600˚
selama 4 jam, diperoleh kekuatan tarik tertinggi dimiliki oleh komposit serat rami
dengan perlakuan alkali 8 jam yaitu sebesar 41,9 MPa dengan modulus elastisitas
2743,15 MPa pada perlakuan alkali 2 jam, harga impak tertinggi terjadi pada
perlakuan alkali 4 jam yaitu sebesar 0,0725 J/mm2.
Franswell Saragih (2005) melakukan penelitian dan membahas tentang
pengaruh fraksi berat serat batang pisang terhadap komposit yang berpengaruh
terhadap kekuatan tarik setelah dilakukan pengujian tarik. Benda uji serat
memiliki panjang 12 cm dan diameter 3 mm, kemudian dilakukan uji tarik
sebanyak dua kali. Benda uji komposit dengan fraksi berat 1%, 2%, 3%, 4%, 5%.
Bahan komposit kemudian dipotong dan diuji tarik dengan mengacu pada standar
pengujian ASTM D3039-76. Pengujian dilakukan sebanyak 4 kali pada setiap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
fraksi masa serat. Setelah proses pengujian dilakukan didapatkan nilai uji tarik
kemudian didapatkan nilai kekuatan tarik pada komposit. Berdasarkan hasil
penelitian maka didapatkan kesimpulannya fraksi berat serat menaikan kekuatan
tarik bahan komposit dibandingkan dengan kekuatan tarik matrik pengikat. Pada
fraksi berat serat 1% dihasilkan kekuatan yang paling besar sekitar 6,9 kg/mm2
sedangkan pada fraksi berat serat 2 % memiliki kekuatan tarik yang paling rendah
sekitar 5,2 kg/mm2
Maka dapat disimpulkan dari kedua tinjauan pustaka diatas adalah jumlah
lapisan serat, resin yang digunakan, katalis dan fraksi berat sangat mempengaruhi
hasil uji tarik. Dengan begitu kita dapat memilih bahan-bahan yang akan
mempengaruhi penelitian komposit.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Skema Penelitian
Sebelum melakukan pengujian tarik dan pengambilan data pada benda uji,
terlebih dahulu membuat alur penelitian agar mempermudah proses pengambilan
data. Gambar 3.1 menunjukan alur penelitian
Gambar 3.1 Skema alur penelitian
Memulai penelitian
Mencari Bahan
Serat kulit pohon
Sonokeling
Serat direndam atau perlakuan alkali
(NaOH 5%) selama 2 jam.
Membeli Bahan
1. Resin polyester
(everpol 323)
2. Katalis Trigonox
Pembuatan benda uji :
1. Resin tanpa serat.
2. Komposit dengan variasi jumlah lapisan serat ( 1-3 lapis ).
Uji Tarik
Hasil Penelitian
Pembahasan
Kesimpulan dan saran
Selesai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
3.2 Persiapan Benda Uji
3.2.1 Bahan
Bahan-bahan yang akan digunakan untuk melakukan pengujian sebagai
berikut :
a. Serat
Proses penelitian ini menggunakan serat alam sebagai pengis (filler) yaitu
serat kulit pohon Sonokeling. Untuk mendapatkan serat yang akan digunakan
berikut proses yang akan dilakukan, dapat dilihat pada Gambar 3.2 yaitu :
1. Kulit luar dikupas sampai dalam hingga mucul serat dibagian batang.
2. Mengiris dengan cara memisahkan kulit luar dengan serat.
3. Serat dijemur hingga kering.
4. Lalu serat direndam dengan NaOH 5 %
5. Mengeringkan serat yang akan digunakan sebagai pengisi (filler)
hingga kering.
Gambar 3.2 Serat kulit pohon Sonokeling
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
b. Resin
Resin yang akan digunakan dalam pengujian resin polyester. Resin
polyester yang digunakan adalah resin tipe Everpol 323 dapat dilihat pada Gambar
3.3.
Gambar 3.3 Everpol 323
c. Katalis
Katalis yang akan digunakan dalam pengujian ialah katalis trigonox. Katalis
digunakan sebagai bahan tambahan yang berfungsi untuk mempercepat
pengeringan , dapat dilihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Katalis Trigonox
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d. Release Agent
Release Agent berfungsi untuk melapisi cetakan supaya komposit yang
dicetak dapat mudah dilepas. Jenis Release Agent yang digunakan adalah mirror
glaze, dapat dilihat pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Mirror Glaze
3.2.2 Alat
Dalam melakukan pengujian akan sangat dibutuhkan alat-alat penunjang
pengujian sebagai berikut :
a. Cetakan
Saat dilakukan proses pembuatan komposit dibutuhkan cetakan. Cetakan
komposit ini terbuat dari kaca dengan ukuran panjang 30 cm, lebar 20 cm, dan
tinggi 0.5 cm, yang dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Cetakan kaca
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
b. Gelas Ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume jumlah resin yang akan
digunakan dan memudahkan untuk pencampuran, dapat dilihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Gelas Ukur
c. Suntikan
Suntikan digunakan untuk mengukur volume jumlah katalis yang akan
digunakan, dapat dilihat pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Suntikan
d. Gunting
Gunting digunakan sebagai pemotong serat, dapat dilihat pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9 Gunting
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
e. Cutter
Cutter digunakan untuk memotong serat / membersihkan serabut yang
masih menempel pada serat, dapat dilihat pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Cutter
f. Jangka Sorong
Jangka sorong digunakan untuk mengukur ketebalan pada komposit, dapat
dilihat pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11 Jangka sorong
g. Masker
Masker digunakan untuk melindungi mikroorganisame supaya mencegah
masuk kedalam tubuh dan menghindari debu pada saat proses pengerjaan, dapat
dilihat pada Gambar 3.12.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 3.12 Masker
h. Gerinda (Alat Potong)
Gerinda digunakan untuk memotong bahan komposit sesuai dengan ukuran
yang telah dibentuk, dapat dilihat pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13 Gerinda
i. Amplas
Amplas digunakan untuk memperhalus dan mengurangi ketebalan pada
permukaan bahan komposit yang kasar, dapat dilihat pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14 Amplas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
j. Kuas
Kuas digunakan untuk mengoleskan resin pada serat, dapat dilihat pada
Gambar 3.15.
Gambar 3.15 Kuas
k. Timbangan Digital
Timbangan digunakan sebagai penimbang serat yang akan digunakan, dapat
dilihat pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16 Timbangan digital
l. Mesin Uji Tarik
Digunakan untuk pengujian tarik terhadap benda komposit dengan cara
hanya mengamati material yang sedang diuji dengan menggunakan mesin,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
misalnya mengamati angka-angka yang muncul pada tampilan layar mesin yang
meliputi besar beban dan bertambahnya panjang yang terjadi pada benda atau
material yang sedang diuji. Dapat dilihat pada gambar 3.17.
Gambar 3.17 Mesin uji tarik
3.3 Perendaman Serat Dengan NaOH 5%
Serat kulit pohon Sonokeling akan dilakukan perendaman dengan NaOH
sebanyak 5 % selama 2 jam, dilakukan nya perendaman bertujuan untuk
menghilangkan unsur-unsur yang terdapat pada serat tersebut seperti kandungan
minyak, kotoran dan lain-lain. Setelah dilakukan perendaman kulit yang telah
diberi NaOH 5% dikeringkan selama 2 hari. Dapat dilihat pada gambar 3.18.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Gambar 3.18 Proses perendaman NaOH 5%
3.4 Perhitungan Komposisi Komposit
Komposisi dari komposit yang dibuat adalah 30% serat, 69,7% resin dan
0,3% katalis. Perhitungan komposisi komposit dihitung berdasarkan perhitungan
volume total cetakan.
Berikut perhitungan yang dilakukan:
a. Menghitung volume cetakan:
Dengan asumsi:
Volume cetakan = volume komposit total
Vcet = Vkomp
Maka, volume komposit:
𝑉𝑘𝑜𝑚𝑝 = 20 𝑐𝑚 × 30 𝑐𝑚 × 0,5 𝑐𝑚
= 300 cm3
b. Menghitung volume serat:
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 (𝑉𝑠) = 30% × 𝑉𝑘𝑜𝑚𝑝
=30
100× 300𝑐𝑚3
= 90 cm3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
c. Massa serat berdasarkan volume serat:
𝜌 =𝑚
𝑉 ; dengan massa jenis serat (ρ) = 1,20 gr/cm3
Maka, massa serat (ms):
𝑚𝑠 = 𝜌 × 𝑉𝑠
= 1,20𝑔𝑟
𝑐𝑚3 × 90
= 108 gr/cm3
d. Menghitung volume matrik:
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘 (𝑉𝑚) = 69,7 % × 𝑉𝑘𝑜𝑚𝑝
=69,7
100× 300𝑐𝑚3
= 209,1 cm3
= 209,1 ml
e. Menghitung volume katalis:
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑘𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑠 (Vk ) = 0,3% × 𝑉𝑘𝑜𝑚𝑝
=0,3
100× 300𝑐𝑚3
= 0,9 cm3
= 0,9 ml
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
3.5 Cara Membuat Benda Uji Tarik
Proses membuat benda uji tarik ini dibutuhkan 5 spesimen benda uji untuk
tiap lapisan.Terdapat 3 macam lapisan serat yang akan digunakan. Orientasi serat
yang digunakan sama yaitu serat searah dengan perpaduan jumlah resin dan
katalis sama dengan tiap jumlah lapisan.
Langkah-langkah cara membuat benda uji tarik :
a. Cetakan kaca dibersihkan terlebih dahulu hingga tidak ada kotoran.
b. Lalu release agent dioleskan terlebih dahulu pada cetakan dibagian dinding,
dasar dan tutup cetakan hingga rata.
c. Kemudian serat yang telah direndam NaOH 5% dan dikeringkan, dipotong
dengan ukuran 20 x 30 cm sesuai kebutuhan 1 sampai 3 lapisan serat.
d. Resin dan katalis dicampur dan diaduk selama 2-3 menit pada gelas ukur
hingga tercampur rata.
e. Campuran resin dan katalis tadi dituang ke dalam cetakan dengan urutan
resin lalu serat setelah itu serat dilapisi lagi dengan resin. Proses ini
dilakukan hingga 1-3 lapis serat.
f. Lalu resin dituang pada cetakan lalu letakan serat pertama diatas resin yang
sudah merata pada dasar cetakan.
g. Setelah itu resin dituang kembali dan diratakan hingga resin meresap dalam
serat yang telah disusun. Hal ini dilakukan sampai serat lapis kedua tertutup
oleh resin. Lakukan hingga menjadi 3 lapis bagian, tetapi pembagian resin
tidak sama sesuai lapisan serat yang digunakan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
h. Selanjutnya komposit dikeringkan hingga benar-benar kering.
i. Setelah itu komposit dikeluarkan dari cetakan
j. Lalu digambarkan sketsa ukuran standar ASTM D3039.
k. Setelah itu komposit dipotong sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan.
Berikut ini spesimen untuk uji tarik dapat dilihat pada gambar 3.19 :
Gambar 3.19 Standar ASTM D3039
3.6 Cara pengujian
Setelah komposit sudah jadi maka saatnya dilakukan pengujian tarik.
Pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dari komposit yang
telah dibuat. Berikut langkah-langkah untuk melakukan pengujian tarik pada
benda komposit :
a. Benda uji / komposit dipersiapkan terlebih dahulu pada mesin uji tarik.
b. Kertas milimeter blok diletakkan pada printer.
c. Setelah mesin dinyalakan, lalu benda uji / komposit dipasang pada grip.
d. Lalu grip dikencangkan, tetapi saat mengecangkan jangan terlalu keras
supaya benda uji /komposit tidak rusak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
e. Lalu jarak antara benda pada grip diukur terlebuh dahulu supaya dapat
mengitung beban dan kekuatan uji tarik.
f. Pemasangan extensometer pada benda uji dan nilai elongationnya diatur
menjadi nol.
g. Nilai beban diatur terlebih dahulu menjadi nol.
h. Lalu kecepatan pada area start diatur dengan menekan sebanyak 2 kali
kemudian tekan tombol down.
i. Setelah data dari pengujian tarik didapatkan,ulangi pengujian pada benda uji
/ komposit selanjutnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian
Setelah pengujian tarik terhadap spesimen komposit berpenguat serat
Sonokeling dilakukan pengolahan data serta perhitungan. Berikut hasil yang
didapat akan ditampilkan dalam bentuk Tabel dan Gambar.
4.1.1 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik Matrik
Dari hasil pengujian tarik matrik didapatkan sifat-sifat mekanik yaitu
kekuatan tarik dan regangan. Sebelum dilakukan pengujian benda uji diukur tebal
dan lebar terlebih dahulu :
A = Luas penampang matrik
= Tebal x Lebar
= 3,4 x 12,8
= 43,52 mm2
Kekuatan tarik =beban (kg)
A(𝑚𝑚2)=
204,5
43,52 = 4,70 kg/mm
2
𝜎 = beban (kg) x 9,81 (
m
𝑆2)
A(𝑚𝑚2) = 46,10 (MPa)
a. Setelah diperoleh pertambahan panjang, maka dapat dicari regangan sebagai
berikut :
∆L (mm) = pertambahan panjang = 1,3 mm
L0 (mm) = panjang mula-mula = 70 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
𝜀 = ΔL
𝐿0× 100%
= (1,3
70)×100%
= 1,86 %
Dengan contoh perhitungan tersebut, maka dapat dihasilkan tabel
perhitungan yang dapat dilihat pada Tabel 4.1, 4.2 dan 4.3
Tabel 4.1 Dimensi Matrik everpol
Kode
Spesimen
Lebar
(mm)
Tebal
(mm)
Lo
(mm)
A
(mm2)
M1 12,8 3,40 70 43,52
M2 11,2 3,50 70 39,20
M3 12,3 3,80 70 46,74
M4 12,3 3,30 70 40,59
M5 12,2 3,80 70 46,36
Rata-rata 12,16 3,56 70 43,28
Tabel 4.2 Sifat mekanik matrik everpol
Kode
Spesimen
Beban
(Kg)
A
(mm2)
kekuatan tarik
(kg/mm2)
Kekuatan Tarik
(MPa)
M1 204,50 43,52 4,70 46,10
M2 205,20 39,20 5,23 51,35
M3 214,60 46,74 4,59 45,04
M4 219,40 40,59 5,41 53,03
M5 215,60 46,36 4,65 45,62
Rata-rata 211,86 43,28 4,92 48,23
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Tabel 4.3 Sifat mekanik matrik everpol
Kode
Spesimen
Lo
(mm)
∆L
(mm)
Regangan
( ε % )
M1 70 1,30
1,86
M2 70 1,40
2,00
M3 70 1,30
1,86
M4 70 1,70
2,43
M5 70 1,40
2,00
Rata-rata 70 1,42
2,03
Dari hasil pengujian tarik matrik didapatkan diagram kekuatan tarik dan
regangan matrik dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan 4.2.
Gambar 4.1 Grafik diagram kekuatan tarik matrik everpol
46,1
51,35
45,04
53,03
45,62 48,23
0
10
20
30
40
50
60
M1 M2 M3 M4 M5 Rata-rata
Spesimen
Kek
uata
n T
ari
k (M
Pa)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 4.2 Grafik diagram regangan matrik everpol
4.1.2 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik Komposit
Data hasil pengujian tarik serta hasil perhitungan data komposit serat 1
lapis, dapat dilihat pada Table 4.4, 4.5 dan 4.6.
Tabel 4.4 Dimensi komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 1
Kode
Spesimen
Lebar
(mm)
Tebal
(mm)
Lo
(mm)
A
(mm2)
S1 12,3 3,10 70 38,13
S2 12,0 3,10 70 37,20
S3 12,0 3,00 70 36,00
S4 12,2 3,10 70 37,82
S5 12,2 3,00 70 36,60
Rata-rata 12,14 3,06 70 37,15
1,86 2
1,86
2,43
2 2,03
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
M1 M2 M3 M4 M5 Rata-rataSpesimen
Reg
an
gan
(%
)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Tabel 4.5 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 1
Kode
Spesimen
Beban
(Kg)
A
(mm2)
kekuatan tarik
(kg/mm2)
Kekuatan Tarik
(MPa)
S1 109,9 38,13 2,88 28,27
S2 117,3 37,20 3,15 30,93
S3 90,90 36,00 2,53 24,77
S4 124,8 37,82 3,30 32,37
S5 136,7 36,60 3,73 36,64
Rata-rata 115,92 37,15 3,12 30,60
Tabel 4.6 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 1
Kode
Spesimen
Lo
(mm)
∆L
(mm)
Regangan
( ε % )
S1 70 0,40
0,57
S2 70 1,70
2,43
S3 70 0,85
1,21
S4 70 1,25
1,79
S5 70 2,25
3,21
Rata-rata 70 1,29
1,84
Dari hasil pengujian tarik, didapatkan diagram kekuatan tarik dan regangan
komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 1 dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan
4.4.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Gambar 4.3 Grafik diagram kekuatan tarik komposit serat kulit pohon sonokeling
lapis 1
Gambar 4.4 Grafik diagram regangan komposit serat kulit pohon
sonokeling lapis 1
28,27
30,93
24,77
32,37
36,64
30,6
0
5
10
15
20
25
30
35
40
S1 S2 S3 S4 S5 Rata-rata Spesimen
0,57
2,43
1,21
1,79
3,21
1,84
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
S1 S2 S3 S4 S5 Rata-rata
Spesimen
Kek
uata
n T
ari
k (M
Pa)
Reg
an
gan
(%
)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Data hasil pengujian tarik serta hasil perhitungan data komposit serat 2
lapis, dapat dilihat pada Table 4.7, 4.8 dan 4.9.
Tabel 4.7 Dimensi komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 2
Kode
Spesimen
Lebar
(mm)
Tebal
(mm)
Lo
(mm)
A
(mm2)
SS1 12,2 3,3 70 40,26
SS2 12,0 3,5 70 42,00
SS3 12,0 3,5 70 42,00
SS4 12,0 3,5 70 42,00
SS5 12,2 3,4 70 41,48
Rata-rata 12,08 3,44 70 41,548
Tabel 4.8 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 2
Kode
Spesimen
Beban
(Kg)
A
(mm2)
kekuatan tarik
(kg/mm2)
Kekuatan Tarik
(MPa)
SS1 129,3 40,26 3,21 31,51
SS2 135,8 42,00 3,23 31,72
SS3 221,8 42,00 5,28 51,81
SS4 140,2 42,00 3,34 32,75
SS5 170,9 41,48 4,12 40,42
Rata-rata 159,6 41,548 3,84 37,64
Tabel 4.9 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 2
Kode
Spesimen
Lo
(mm)
∆L
(mm)
Regangan
( ε % )
SS1 70 0,80
1,14
SS2 70 0,80
1,14
SS3 70 1,50
2,14
SS4 70 0,80
1,14
SS5 70 1,40
2,00
Rata-rata 70 1,06
1,51
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Dari hasil pengujian tarik, didapatkan diagram kekuatan tarik dan regangan
komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 2 dapat dilihat pada Gambar 4.5 dan
4.6.
Gambar 4.5 Grafik diagram kekuatan tarik komposit serat kulit pohon sonokeling
lapis 2
Gambar 4.6 Grafik diagram regangan komposit serat kulit pohon
sonokeling lapis 2
31,51 31,72
51,81
32,75
40,42 37,64
0
10
20
30
40
50
60
SS1 SS2 SS3 SS4 SS5 Rata-rata
Spesimen
1,14 1,14
2,14
1,14
2
1,51
0
0,5
1
1,5
2
2,5
SS1 SS2 SS3 SS4 SS5 Rata-rataSpesimen
Kek
uata
n T
ari
k (M
Pa)
Reg
an
gan
(%
)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Data hasil pengujian tarik serta hasil perhitungan data komposit serat 3
lapis, dapat dilihat pada Table 4.10, 4.11 dan 4.12.
Tabel 4.10 Dimensi komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 3
Kode
Spesimen
Lebar
(mm)
Tebal
(mm)
Lo
(mm)
A
(mm2)
SSS1 11,9 4,4 70 52,36
SSS2 11,9 4,2 70 49,98
SSS3 12,0 4,1 70 49,20
SSS4 12,0 4,4 70 52,80
SSS5 12,0 4,2 70 50,40
Rata-rata 11,96 4,26 70 50,948
Tabel 4.11 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 3
Kode
Spesimen
Beban
(Kg)
A
(mm2)
kekuatan tarik
(kg/mm2)
Kekuatan Tarik
(MPa)
SSS1 207,6 52,36 3,96 38,90
SSS2 131,3 49,98 2,63 25,77
SSS3 252,6 49,20 5,13 50,37
SSS4 297,5 52,80 5,63 55,27
SSS5 255,5 50,40 5,07 49,73
Rata-rata 228,9 50,948 4,49 44,01
Tabel 4.12 Sifat mekanik komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 3
Kode
Spesimen
Lo
(mm)
∆L
(mm)
Regangan
( ε % )
SSS1 70 1,1
1,57
SSS2 70 1,35
1,93
SSS3 70 2,1
3,00
SSS4 70 1,8
2,57
SSS5 70 1,7
2,43
Rata-rata 70 1,61
2,30
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Dari hasil pengujian tarik, didapatkan diagram kekuatan tarik dan regangan
komposit serat kulit pohon sonokeling lapis 3 dapat dilihat pada Gambar 4.7 dan
4.8.
Gambar 4.7 Grafik diagram kekuatan tarik komposit serat kulit pohon sonokeling
lapis 3
Gambar 4.8 Grafik diagram regangan komposit serat kulit pohon
sonokeling lapis 3
38,9
25,77
50,37 52,27
49,73
44,01
0
10
20
30
40
50
60
SSS1 SSS2 SSS3 SSS4 SSS5 Rata-rataSpesimen
1,57
1,93
3
2,57 2,43
2,3
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
SSS1 SSS2 SSS3 SSS4 SSS5 Rata-rata
Spesimen
Kek
uata
n T
ari
k (M
Pa)
Reg
an
gan
(%
)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
4.1.3 Hasil Rata-rata Benda Uji Tarik Matrik dan Komposit
Berikut ini data hasil rata-rata pengujian tarik matrik dan lapisan serat
komposit dari kekuatan tarik dan regangan, dapat dilihat pada Tabel 4.13.
Tabel 4.13 Hasil nilai rata-rata kekuatan tarik dan regangan serat kulit pohon
sonokeling
Spesimen Kekuatan Tarik
(MPa)
Regangan
(%)
Matrik 48,23 2,03
Serat 1 lapis 30,60 1,84
Serat 2 lapis 37,64 1,51
Serat 3 lapis 44,01 2,30
Dari hasil rata-rata pengujian tarik serta hasil perhitungan data matrik dan
lapisan serat komposit didapatkan diagram kekuatan tarik dan regangan yang
dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan 4.10.
Gambar 4.9 Diagram rata-rata kekuatan tarik
48,23
30,6
37,64
44,01
0
10
20
30
40
50
60
Matrik Serat 1 lapis Serat 2 lapis Serat 3 lapis
Spesimen
Kek
uata
n T
ari
k (M
Pa)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Gambar 4.10 Diagram rata-rata regangan
4.1 Pembahasan
Dalam proses pembuatan komposit dilakukan perbandingan yaitu 30% serat,
69,7% matrik, dan 0,3 katalis. Pembuatan komposit di bagi perbandingan volume
resin pada setiap variasi lapisan yang berbeda.Volume jumlah resin yang dipakai
untuk variasi lapisan serat sama yaitu 209,1 ml. Namun perbedaannya hanya pada
pembagian resin seperti 1 serat lapis dibutuhkan setiap pelapisan yaitu 104,5 ml
dan seterusnya sampai 3 lapis.
Dari Gambar 4.1 kekuatan tarik rata-rata pada matrik adalah sebesar 48,23
MPa, data terbesar terdapat pada spesimen M4 dengan nilai sebesar 53,03 MPa
dan data terkecil terdapat pada spesimen M3 dengan nilai sebesar 45,04 MPa.
Dari Gambar 4.2 regangan rata-rata pada matrik adalah sebesar 2,03%, data
terbesar terdapat pada spesimen M4 dengan nilai sebesar 2,43% dan data terkecil
terdapat pada spesimen M1 dan M3 dengan nilai sebesar 1,86%.
2,03
1,84
1,51
2,3
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Matrik Serat 1 lapis Serat 2 lapis Serat 3 lapis
Spesimen
Reg
an
gan
(%
)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Dari Gambar 4.3 kekuatan tarik rata-rata pada komposit lapis 1 adalah
sebesar 30,6 MPa, data terbesar terdapat pada spesimen S5 dengan nilai sebesar
36,64 MPa dan data terkecil terdapat pada spesimen S3 dengan nilai sebesar 24,77
MPa. Dari Gambar 4.4 regangan rata-rata pada komposit lapis 1 adalah sebesar
1,84%, data terbesar terdapat pada spesimen S5 dengan nilai sebesar 3,21% dan
data terkecil terdapat pada spesimen S1 dengan nilai sebesar 0,57%.
Dari Gambar 4.5 kekuatan tarik rata-rata pada komposit lapis 2 adalah
sebesar 37,64 MPa, data terbesar terdapat pada spesimen SS3 dengan nilai sebesar
51,81 MPa dan data terkecil terdapat pada spesimen SS1 dengan nilai sebesar
31,51 MPa. Dari Gambar 4.6 regangan rata-rata pada komposit lapis 2 adalah
sebesar 1,51%, data terbesar terdapat pada spesimen SS3 dengan nilai sebesar
2,14% dan data terkecil terdapat pada spesimen SS1, SS2 dan SS4 dengan nilai
sebesar 1,14%.
Dari Gambar 4.7 kekuatan tarik rata-rata pada komposit lapis 3 adalah
sebesar 44,01 MPa, data terbesar terdapat pada spesimen SSS4 dengan nilai
sebesar 52,27 MPa dan data terkecil terdapat pada spesimen SSS2 dengan nilai
sebesar 25,77 MPa. Dari Gambar 4.8 regangan rata-rata pada komposit lapis 3
adalah sebesar 2,3%, data terbesar terdapat pada spesimen SSS3 dengan nilai
sebesar 3% dan data terkecil terdapat pada spesimen SSS1 dengan nilai sebesar
1,57%.
Dari Gambar 4.9 diketahui rata-rata kekuatan tarik dari matrik, serat 1
lapis, 2 lapis dan 3 lapis. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa semakin
bertambahnya jumlah lapisan akan membuat kekutan tarik semakin meningkat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
walaupun kekuatan tarik tertingginya masih lebih rendah dibandingkan dengan
kekuatan tarik pada matrik sebesar 48,23 MPa. Kekuatan tarik komposit serat 1
lapis 30,6 MPa, 2 lapis 37,64 MPa dan 3 lapis 44,01 MPa. Gambar 4.9
menyajikan hasil rata-rata regangan dari matrik, serat 1 lapis, 2 lapis dan 3 lapis.
Dari grafik tersebut dapat dilihat regangan pada serat 3 lapis sebesar 2,3% lebih
tinggi dibandingkan regangan matrik sebesar 2,03%, 1 lapis 1,84% dan 2 lapis
1,51%.
Spesimen komposit yang mengandung gelembung udara (void)
menunjukan kekuatan tarik yang tidak terlalu tinggi. Dengan adanya gelembung
udara (void) akan menyebabkan volume pada komposit menjadi berkurang.
Dengan demikian luas area yang menanggung beban menjadi lebih sedikit
sehingga kekuatan tariknya menurun. Gambar beberapa void pada komposit dapat
dilihat pada Gambar 4.11 dan 4.12.
Gambar 4.11 Gelembung udara (void) pada komposit serat kulit sonokeling
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Gambar 4.12 Gelembung udara (void) pada komposit serat kulit sonokeling
Hasil lain yang menyebabkan penurunan kekuatan tarik pada spesimen
komposit adalah tidak menempelnya serat pada matrik yang mengakibatkan
kekuatan tarik juga menjadi semakin rendah.
Gambar patahan komposit dari masing-masing lapisan dapat dilihat pada Gambar
4.13 – 4.16.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 4.13 Patahan pada komposit serat kulit sonokeling 1 lapis
Gambar 4.14 Patahan pada komposit serat kulit sonokeling 2 lapis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Gambar 4.15 Patahan pada komposit serat kulit sonokeling 3 lapis
Gambar 4.16 Patahan pada komposit matrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan, maka penulis dapat mengambil
kesimpulan :
a. Semakin banyak lapisan yang disusun maka kekuatan tarik akan semakin
meningkat. Kekuatan tarik pada matrik 48,23 MPa, komposit 1 serat lapis
sebesar 30,6 MPa, serat 2 lapis sebesar 37,64 MPa, serat 3 lapis sebesar
44,01 Mpa. Regangan yang dihasilkan bervariasi namun tidak dapat
dipastikan bahwa jumlah lapisan serat akan berpengaruh terhadap regangan.
Regangan pada matrik sebesar 2,03%, serat 1 lapis 1,84%, serat 2 lapis
1,51%, dan serat 3 lapis 2,3%.
b. Kerusakan yang terjadi pada komposit setelah dilakukan pengujian tarik
kebanyakan adalah patahan getas, yang cenderung tegak lurus dengan arah
pembebanan.
5.2 Saran
Pada proses penelitian yang telah penulis lakukan, masih terdapat beberapa
kekurangan dan kesalahan dalam proses pembuatan komposit. Maka dari itu
peneliti akan memberikan beberapa saran yang sekiranya dapat digunakan untuk
penelitian selanjutnya, adapun saran sebagai berikut :
a. Pada proses pembuatan komposit, aduk perlahan resin dan katalis yang telah
tercampur untuk mengurangi void.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
b. Pada proses pembuatan benda uji dengan cara hand lay-out untuk
mendapatkan ketebalan yang seragam sebaiknya pembuatan benda uji
dilakukan dengan teliti pada saat meletakkan cetakan. Tempat yang baik
untuk meletakan cetakan sebaiknya permukaan yang rata, jika tidak maka
dalam penuangan resin dan penekanan hasilnya tidak akan merata.
c. Dalam uji tarik agar dapat diperoleh hasil akurat dan tidak terjadi kesalahan
harus diperhatikan benda yang dijepit oleh griper harus rata, supaya benda
uji benar-benar ditarik tegak lurus dan tidak meleset. Jika griper menjepit
tidak sempurna atau miring data yang dihasilkan kurang akurat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
DAFTAR PUSTAKA
Annual book of ASTM, 1985, America Society for Testing Material,
Philadelphia, PA.
Budinski, K. G., Engineering Materials, Properties and Selection, Prentince Hall
International, Inc.
Diharjo, K., dan Triyono,T., 2000, Buku Pegangan Kuliah Material Teknik
Universitas Sebelas Maret, Surakarta
Gibson, R. F., 1994, Principles of Composite Material Mechanics, Singapore, Mc
Graw Hill, Inc.
Jones, R. M., 1975, Mechanics of Composite Materials. New York: Mc Graw
Hill.
Schwart, M. M., Composite Materials, Processing, Fabrication and Applications,
New Jersey, Prentince Hall PTR.
Smith, W. F., 1996, Principles of Material Science and Engineering, Mc Graw
Hill, Inc.
Surdia, Tata, dan Saito, S., 1985, Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta, Pradnya
Paramitha
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
LAMPIRAN
Matrik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
Serat 1 lapis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Serat 2 lapis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Serat 3 lapis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI