i

TUGAS AKHIR

ANALISIS KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT NANAS 40%

DAN SERBUK KAYU SENGON 60% PADA FRAKSI VOLUME

40%,50%,60% BERMATRIK RESIN POLYESTER UNTUK PANEL

AKUISTIK

Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu

Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh:

KRISTIYANTO

NIM : D 200 110 130

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

ii

iii

iv

v

vi

MOTTO

“Kesabaran merupakan perkara yang amat dicintai oleh Allah dan sangat

dibutuhkan seorang muslim dalam menghadapi ujian atau cobaan yang

dialaminya sebagaimana dalam firman-Nya” : “Allah mencintai orang-

orang yang sabar”

(QS. Al Imran : 146)

“Sesungguhnya Allah sekali-sekali tidak akan merubah sesuatu nikmat

yang telah dianugrahkan-Nya kepada sesuatu kaum,hingga kaum itu

merubah apa yang ada pada diri mereka sendiri”

(QS. An Anfaal 8 : 53)

“Sesungguhnya setelah ada kesulitan ada kemudahan. Maka apabila

telah selesai (dari suatu urusan) kerjakanlah denan sungguh-sungguh

(urusan) yang lain dan hanya kepada tuhanmulah hendaknya kamu

berharap”

(H.R. Al Baihaqi)

“Janganlah kamu membatasi dirimu jika ingin berkembang dan

mendapatkan apa yang kamu inginkan,berusaha dan berdoa pasti akan

ada hasilnya,tiada usaha yang sia-sia”

(Penulis)

vii

ANALISIS KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT NANAS 40% DAN SERBUK KAYU SENGON 60% PADA FRAKSI VOLUME 40%,50%,60%

BERMATRIK RESIN POLYESTER UNTUK PANEL AKUISTIK

Kristiyanto, Wijianto, Bibit Sugito

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl.A.Yani Tromol pos I Pabelan,Kartasura

E-mail: Tiyanto291@gmail.com

ABSTRAKSI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik, bending, dan impedansi akuistik menggunakan komposit serat nanas terhadap variasi fraksi volume (40%,50%,60%). Metode pembuatan komposit dengan cara press mold.

Pembuatan komposit yang digunakan adalah serat nanas dan serbuk kayu sengon dengan resin polyester Yukalac 157 BQTN – EX dan katalis MEKPO, dengan menggunakan variasi fraksi volume 40%,50%,60%. Proses pembuatan komposit menggunakan press mold, pengujian komposit sesuai dengan standar ASTM D 638-02 untuk uji tarik, ASTM D790-02 untuk uji tarik dan ANSI S1-13 untuk uji impedansi akuistik.

Hasil penelitian diperoleh kekuatan tarik rata-rata tertinggi pada fraksi volume 60% sebesar 34,680 MPa dan hasil terendah fraksi 40% sebesar 27,189 MPa modulus elastisitas rata-rata tertinggi dimiliki pada fraksi volume pada fraksi 60% sebesar 46,240 MPa dan terendah difraksi 40% sebesar 45,315 MPa. Hasil dari pengujian bending tegangan rata-rata tertinggi terdapat pada fraksi 60% sebesar 57,504 MPa dan terendah pada 40% sebesar 39,166 MPa. Untuk hasil dari pengujian impedansi akuistik dengan menggunakan spon hasil tertinggi terdapat pada fraksi 50% 50% sebesar 62,06 dB dan terendah 60% 61,89 dB kemudian untuk hasil pengujian tanpa spon hasil tertinggi terdapat pada fraksi 50% sebesar 62,07 dB dan terendah adalah fraksi 40% sebesar 61,81 dB.

Kata kunci : Uji Tarik, Uji Bending, Impedansi Akuistik

viii

ANALYSIS OF THE COMPOSITE STRENGTHENED WITH 40% PINEAPPLE FIBER AND 60% SENGON SAWDUST AT VOLUME FRACTION OF 40%, 50%, AND 60% WITH POLYESTER RESIN

MATRIX FOR ACOUSTIC PANEL

Kristiyanto, Wijianto, Bibit Sugito Mechanical Engineering, Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl.A.Yani, Tromol pos I, Pabelan, Kartasura E-mail: Tiyanto291@gmail.com

ABSTRACT

Purpose of the research is to know tensile strength, bending and acoustic impedance of pineapple fiber composite at volume fraction of (40%, 50%, and 60%). The composite is made by using mold press method.

The composite is made from pineapple fiber and sengon sawdust with polyester resin of Yukalac 157 BQTN – EX and MEKPO catalyst, and volume fraction variation of 40%, 50%, 60%. Press mold was used to make the composite. The composite was tested according to ASTM D 638-02 standard. ASTM D790-02 for tensile strength and ANSI S1-13 for acoustic impedance test.

Results of the research indicated that average tensile strength at volume fraction of 60% was 34.680 MPa and lowest result at fraction of 40% was 27.189 MPa. The highest averaged elasticity modulus was found at volume fraction of 60%, namely 46.240 MPa and, the lowest one was at fraction volume of 40%, namely 45.315 MPa. Results of tensile strength testing were: the highest averaged tensile strength of 57.504 MPa was found at fraction of 60% and the lowest one of 39.166 MPa was found at fraction of 40%. Results of acoustic impedance with spon were: the highest results were found at volume fraction of 50%, namely 62.06 dB and the lowest one was found at fraction of 60%, namely 61.89 dB. Then, results without spon found the highest at fraction of 50%, 62.07 dB and the lowest was found at fraction of 40%, 61.81 dB Key words: Tensile strength, bending test, acoustic impedance

ix

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada allah SWT atas segala

rahmat dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan. Tugas akhir yang berjudul “ ANALISIS KOMPOSIT

DENGAN PENGUAT SERAT NANAS 40% DAN SERBUK KAYU

SENGON 60% PADA FRAKSI VOLUME 40%,50%,60% BERMATRIK

RESIN POLYESTER UNTUK PANEL AKUISTIK ” dapat terselesaikan

atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini saya

selaku penulis dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin

menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sebesar – besarnya

kepada :

1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, MT, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo Besar R., ST, MSc., Ph.D, selaku ketua jurusan

Teknik Mesin.

3. BapakWijianto, ST. Meng. SC, selaku Dosen pembimbing I yang telah

membimbing serta bersedia meluagkan waktunya untuk memberikan

arahan dan penjelasan dalam penulisan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir. Bibit Sugito, MT, selaku Dosen pembimbing II yang telah

bersedia memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan

Tugas Akhir ini

5. Bapak Patna Partono, ST. MT, selaku Dosen penguji yang telah

memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir.

6. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir.

7. Ayah dan ibunda tercinta yang selalu memberikan doa beserta

dukungannya, perhatian serta kasih sayang yang begitu istimewa dan

sangat luar biasa.

x

xi

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan rasa syukur kehadirat Allah SWT, beserta Rasulnya,

bangga, haru, serta bahagia yang mendalam setelah melewati berbagai

cobaan, halangan maupun rintangan dalam perjuangan yang panjang,

saya persembahkan tugas akhir ini kepada :

1. Almarhum Ayah saya tercinta yang selalu mendidik, memberi

dukungan, semangat, dorongan, dan membiayai hidup dan pendidikan

saya hingga mengantarkan saya sebagai seorang Sarjana Teknik

Mesin.

2. Ibu yang sangat saya cintai, beribu-ribu terimakasih saya ucapkan,

dari arahan dan keikhlasan ibu merawatku dengan penuh kasih

sayang, hingga saat ini saya bisa menjadi Sarjana Teknik Mesin

karena tak lepas dari dari bimbingan Ibunda dan ayah tercinta

3. Tidak lepas juga untuk semua sahabat - sahabatku, Antok, Ilham,

Tejo, Zulfikar, Heru, Dini Mulyandari, terimakasih telah membantu

dalam memberi solusi dan dukungan selama pengerjaan tugas akhir.

4. Untuk keluarga besarku, terima kasih atas dukungan dan pengalaman

hidup yang disampaikan untuk saya selama ini.

5. Semua teman – temanku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta angkatan 2011 yang selalu memberi dukungan untuk

menyelesaikan tugas akhir ini.

xii

DAFTAR ISI

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

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ......................................... ii

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

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

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

HALAMAN MOTTO .............................................................................. vi

ABSTRAKSI ....... ................................................................................. vii

ABSTRACT ........ ................................................................................. viii

KATA PENGANTAR ............................................................................ ix

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................... xi

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

DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xv

DAFTAR TABEL ................................................................................. xvii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ 1

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

1.2. Perumusan Masalah ......................................................... 2

1.3. Batasan Masalah .............................................................. 3

1.4. Tujuan Penelitian .............................................................. 3

1.5. Manfaat Penelitian ............................................................ 3

1.6. Sistematika Penelitian ....................................................... 4

BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ...................... 6

xiii

2.1. Tinjauan Pustaka .............................................................. 6

2.2. Landasan Teori ................................................................. 7

2.2.1. Pengertian Komposit ............................................ 7

2.2.2. Komposisi Komposit ............................................. 8

2.2.3. Klasifikasi Komposit ............................................. 9

2.2.4. Faktor Ikatan Fiber – Matrik ................................. 12

2.2.5. Matrik ................................................................... 12

2.2.6. Serat ..................................................................... 16

2.2.7. Mekanisme Pengujian .......................................... 20

BAB III METODE PENELITIAN .............................................................. 31

3.1. Diagram Alir Penelitian .................................................... 31

3.2. Study Lapangan dan Study Literatur ................................. 32

3.3. Alat dan Bahan ................................................................. 32

3.3.1. Alat-alat Yang Digunakan....................................... 32

3.3.2. Bahan Yang Digunakan.......................................... 36

3.4. Pembuatan Benda Uji ....................................................... 37

3.5. Pengujian Spesimen ......................................................... 40

3.5.1. Pengujian Tarik ...................................................... 40

3.5.2. Pengujian Bending ................................................. 41

3.5.3. Pengujian Serap Bunyi ........................................... 42

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .............................. 44

4.1. Data Hasil Pengujian ........................................................ 44

4.1.1. Pengujian Tarik .................................................... 44

4.1.2. Pembahasan Pengujian Tarik .............................. 47

4.1.3. Pengujian Bending ............................................... 49

4.1.4. Pembahasan Pengujian Bending ......................... 51

4.1.5. Pengujian Serap Bunyi ......................................... 52

4.1.6. Pembahasan Pengujian Serap Bunyi ................... 53

4.1.7. Pengamatan Foto Makro ...................................... 54

xiv

4.1.8. Pembahasan Foto Makro ..................................... 56

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 58

5.1. Kesimpulan ....................................................................... 58

5.2. Saran ........ ....................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Macam-macam jenis komposit yang diperkuat serat ...... 10

Gambar 2.2. Tanaman Nanas….…. .................................................... 19

Gambar 2.3. Bentuk Spesimen Uji Tarik .............................................. 23

Gambar 2.4. Pengujian Bending ................................................... ..... 25

Gambar 2.5. Gerak Gelombang ….......................…………………….. 27

Gambar 2.6. Arah Redaman ................................................................ 28

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian .................................................... 31

Gambar 3.2. Timbangan Digital ........................................................ 32

Gambar 3.3. Cetakan Benda Uji Spesimen..............................................33

Gambar 3.4. Penjapit Kertas............... ................................................. 33

Gambar 3.5. Alat Uji Tarik.........................................................................34

Gambar 3.6. Alat Uji Bending .............................................................. 34

Gambar 3.7. Sound Level Meter .......................................................... 35

Gambar 3.8. Jangka Sorong ................................................................ 35

Gambar 3.9. Dino Lite .......................................................................... 36

Gambar 3.10. Serbuk Nanas ............................................................... 36

Gambar 3.11. Serbuk Kayu Sengon .................................................... 36

Gambar 3.12. Resin Polyester ............................................................. 37

Gambar 3.13. Spesimen Uji Bending ................................................... 39

Gambar 3.14. Spesimen Uji Tarik ........................................................ 39

Gambar 3.15. Alat Uji Tarik .................................................................. 40

Gambar 3.16. Gambar Alat Uji Bending ............................................... 41

Gambar 3.17. Sound Level Meter ........................................................ 42

xvi

Gambar 4.1. Histogram Rata-rata tegangan tarik ................................ 47

Gambar 4.2. Histogram Modulus Elastisitas Rata-rata Tarik ............... 47

Gambar 4.3. Histogram Tegangan Bending Rata ................................ 50

Gambar 4.4. Histogram Modulus Elastisitas Rata-rata Bending .......... 51

Gambar 4.5. Dimensi Pengujian Serap Bunyi ANSI S1 ....................... 52

Gambar 4.6. Histogram Serap Bunyi ................................................... 53

Gambar 4.7. Hasil Foto Makro Uji Tarik 40% ...................................... 54

Gambar 4.8. Hasil Foto Makro Uji Tarik 50% ...................................... 54

Gambar 4.9. Hasil Foto Makro Uji Tarik 60% ...................................... 55

Gambar 4.10.Hasil Foto Makro Uji Bending 60%................................. 55

Gambar 4.11.Hasil Foto Makro Uji Bending 50%................................. 56

Gambar 4.12.Hasil Foto Makro Uji Bending 40%................................. 56

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Karakteristik Unsaturated polyester yukulac 157 BQTN-EX 15

Tabel 2.2. Komposisi Unsur Kimia Serat Alam .................................... 18

Tabel 2.3. Sifat-sifat Mekanis Serat Alam ............................................ 19

Tabel 2.4. Masa Jenis Serbuk Sengon ................................................ 20

Tabel 4.1. Dimensi Pengujian Tarik ..................................................... 44

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tarik Pada Fraksi (40%,50%,60%) ........... 45

Tabel 4.3. Hasil Modulus Elastisitas Tarik ............................................ 45

Tabel 4.4. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Fraksi 40%.. 46

Tabel 4.5. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Fraksi 50%.. 46

Tabel 4.6. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Fraksi 60%.. 46

Tabel 4.7. Dimensi Pengujian Bending ASTM D790 ............................ ..49

Tabel 4.8. Hasil Pengujian Bending ASTM D790................................. 50

Tabel 4.9. Hasil Pengujian Serap Bunyi ............................................... 52

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1. Grafik Tegangan – Regangan Hasil Pengujian Tarik

dan Hasil Perhitungan Tarik

LAMPIRAN 2. Perhitungan Hasil Pengujian Bending

LAMPIRAN 3. Hasil Pengujian Serap Bunyi

LAMPIRAN 4. Grafik Pengujian Bending