TUGAS AKHIR KARAKTERISTIK SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN LAMINASI BERMATRIK POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT (30ᴼ,35ᴼ,40ᴼ)

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR KARAKTERISTIK SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN LAMINASI BERMATRIK POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT (30ᴼ,35ᴼ,40ᴼ) TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh: DWI SISWANTO NIM : D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016 i

2 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 HALAMAN MOTTO Karena sesungguhnya allah akan mendatangkan kemudahan setelah kita ditimpa kesusahan (QS Al-insyiroh ayat 5-6) Barang siapa yang mengajak orang lain untuk mengikuti petunjuk, niscaya akan mendapatkan pahala yang sama dengan orang yang mengikutinya tanpa mengurangi pahala mereka sedikitpun (HR. Bukhori) Raihlah ilmu,dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar (Khalifa Umar) vi

7 KARAKTERISTIK SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN LAMINASI BERMATRIK POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT (30 0,35 0,40 0 ) TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS Dwisiswanto, BibitSugito, Ngafwan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura dwisiswanto546@yahoo.com ABSTRAKSI Penelitian komposit serat batang kulit waru ini bertujuan untuk mendiskripsikan sifat fisis dan mekanis komposit serat batang kulit waru akibat variasi sudut dan mendiskripsikan foto makro komposit serat batang kulit waru setelah dilakukan pengujian tarik dan pengujian impki zod akibat variasi sudut. Proses awal pemotongan kulit batang pohon waru dilanjutkan perendaman batang kulit waru selama 1 bulan.selanjutnya proses pengelupasan serat dari batangnya diambil 2 lapis dari kulit. Pembilasan menggunakan bantuan air bersih. Penjemuran dibawah sinar matahari sampai kering selanjutnya proses perendaman KMnO4 5% per 1 liter aquades selama 2 jam.penjemuran dibawah sinar matahari sampai kering dilanjutkan proses oven hingga kadar air 10 PPM. Pembuatan komposit dilakukan dengan metode Hand Lay-up,perbandingan serat 30%,orientasi serat [-30 0 /30 0 ];[-35 0 / 35 0 ];[-40 0 / 40 0 ]. menggunakan resin polyester seri BQTN 157. Adapun proses pengujian yaitu pengujian tarik menggunakan standart ASTM D dan pengujian impak menggunakan standart ASTM D dengan variasi sudut 30 0, 35 0, 40 0, serta mendriskripsikan kekuatan tarik, harga impak dan foto makro komposit polyester serat batang. Pengujian tarik Hasil pada komposit yang disusun simetri [-30 0 /30 0 ],[-35 0 /35 0 ],[ /55 0 ] kekuatan tarik maksimum terdapat pada komposit dengan sudut uji 30 0, dimana kekuatan tariknya meningkat yaitu sebesar N/mm 2 lebih besar dari pada komposit dengan sudut uji 35 0,yaitu sebesar 37,105 N/mm 2 dan 40 0,yaitu sebesar 20,395 N/mm 2. Sedangkan pada pengujian impak izod komposit yang disusun simetri [-30 0 /30 0 ],[ ],[-40 0 /40 0 ] komposit dengan sudut uji 30 0,dimana energi yang diserap dan harga impak meningkat sebesar 2,534 J dan 0,00434 J/mm 2 lebih besar dari komposit dengan sudut uji 35 0 yaitu sebesar 2,346 J dan 0,00402 J/mm 2,pada sudut uji 40 0 yaitu sebesar 2,275 J dan 0,00390 J/mm 2. Pada foto makro pengujian tarik struktur patahan spesimen komposit bergelombang dan tidak beraturan.pada sudut uji 40 0 terjadi proses pembesaran void dan pull-out fiber sangat mendominasi.sedangkan pada foto makro pengujian impak izod hasil struktur patahan komposit pada uji 30 0 terlihat bahwa specimen mengalami pull out fiber. Kata kunci : Serat Batang Kulit Waru, Resin polyester, Komposit Laminasi,Variasi Sudut vii

8 HIBISCUS BARK FIBER CHARACTERISTICS COMPILED BERMATRIK POLYESTER LAMINATE ORIENTASI FIBER (30 0,35 0,40 0 ) TO THE PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES Dwisiswanto, BibitSugito, Ngafwan Mechanical Engineering Universty Of Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura dwisiswanto546@yahoo.com ABSTRACTION Research hibiscus bark fiber composite rod is intended to describe the physical and mechanical properties of skin stem hibiscus fiber composites due to variation of the angle and macro photographs describe fiber composite skin stem hibiscus after testing tensile and izod impact testing due to variations in the angle. Beginning the process of cutting the bark of the hibiscus tree trunk immersion was continued for 1 month.next hibiscus bark peeling process and sistem fibers taken 2 layers of skin.clean water rinse aid.the drying under the sun to dry subsequent immersion process KMnO4 5% per 1 liter of distilled water for 2 hours.the drying in the sun until dry and continue the process of oven until the moisture content of 10 PPM. Composite manufacturing is done by hand lay up method,fiber ratio 30%,fiber orientation [-30 0 /30 0 ];[-35 0 / 35 0 ];[-40 0 / 40 0 ]. Using polyester resin series BQTN 157. As for the process of testing is test ASTM D stadart tensile and impact testing using standrd ASTM D with the variation of the angle 30 0, 35 0, 40 0,and describe the tensile strenght,impact prices and the macro image composite polyester fiber trunk. Tensile test results on a composite prepared symmetry [-30 0 /30 0 ],[-35 0 /35 0 ],[ /55 0 ] the maxsimum tensile strenght contained in the composite with a test corner 30 0, where the strenght of its increase in the amount of N/mm 2 is large than the composite with a test corner 35 0,amounting 37,105 N/mm 2 and 40 0,amounting 20,395 N/mm 2. Whereas the izod impact testing of composites prepared symmetry [ /30 0 ],[ ],[-40 0 /40 0 ] composites with a test corner 30 0,which energy is absorbed and impact prices increased by 2,534 J and 0,00434 J/mm 2 greter than the composite with a test corner 35 0 is equal 2,346 J and 0,00402 J/mm 2,the test angle 40 0 is equal to 2,275 J and 0,00390 J/mm 2. The macro image tensile test specimens fault structure composite bumpy and irregular.at an angle of 40 0 trials going on the enlargement process void and pull out the fiber is dominating.whereas the macro image izod impact testing results of composite fault structure on 30 0 test specimens seen that the pull out of fiber. Keywords : Hibiscus Bark Fiber Trunk, Polyester Resin, Composite Laminates, Angle Variation. viii

9 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. Bapak dan Ibu saya tercinta yang selalu mendoakan, memberi dukungan secara finansial, tenaga serta dorongan sepanjang waktu sampai mengantarkan saya sebagai seorang sarjana Teknik Mesin. 2. Semua sahabat - sahabatku, Ervan Effendi, Novan, Agus, Dedhi, Bayu, Afif, Fariz, Shodiqin yang selalu membantu dan memberi solusi dalam menyelesaikan proses tugas akhir sampai selesai. 3. Seluruh keluarga besarku, terima kasih atas semua dukungan dan semangatnya yang selalu saya dengar setiap waktu. 4. Semua teman temanku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta angkatan 2010 yang senantiasa memberi dukungan untuk menyelesaikan tugas akhir saya. ix

10 KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada allah SWT atas segala rahmat dan nikmat-nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul KARAKTERISTIK SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN LAMINASI BERMATRIK POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT (30 0,35 0,40 0 ) TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dlam 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 jurusan Teknik Mesin. 3. Bapak Ir. Bibit Sugito, MT, selaku Dosen pembimbing I yang telah membimbing serta bersedia meluagkan waktunya untuk memberikan arahan dan penjelasan dalam penulisan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir.Ngafwan, MT selaku Dosen pembimbing II yang telah bersedia memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini 5. Bapak Ir. Masyrukan, 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. Bapak dan ibuk tercinta yang selalu memberikan doa beserta dukungannya, perhatian serta kasih sayang yang begitu istimewa dan sangat luar biasa. x

11 8. Teman teman angakatan 2010 yang banyak memberikan motivasi dan semangat bagi penulis. 9. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan terimakasih atas dukungannya. Penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kritik dan saran bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati dan penulis ucapkan banyak terima kasih. Semoga semua amal baik yang diberikan semua pihak kepada penulis akan mendapat balasan yang lebih baik dan sempurna dari Allah SWT. Surakarta, Maret 2016 DWI SISWANTO xi

12 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 HALAMAN PERSEMBAHAN... ix KATA PENGANTAR... x DAFTAR ISI... xii DAFTAR GAMBAR... xv DAFTAR TABEL... xviii DAFTAR LAMPIRAN... xix BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian... 4 BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Pustaka Landasan Teori Komposit... 9 xii

13 Klasifikasi Komposit Faktor Ikatan Fiber Matrik Matrik Serat Perlakuan Alkali (KMnO4) Uji Density Fraksi Volume Komposit Pengujian Kekuatan Tarik Kurva Tegangan Regangaan Komposit Berpenguat Serat Patahan (Fracture) Pengujian Kekuatan Impak 37 BAB III METODE PENELITIAN Diagram Aril Penelitian Prosedur Penelitian Studi Pustaka Studi Lapangan Persiapan Alat Persiapan Bahan Pengambilan Serat Batang Kulit Waru Perendaman Dan Pengeringan Serat Tahap Pertama Pencucian Serat Menggunakan Cairan Kimia KMnO Pengeringan Serat Tahap Kedua Pemotongan Serat Pengovenan Serat Pengecekan Kadar Air Dalam Serat Pembuatan Komposit Pengujian Tarik xiii

14 Pengujian Impak Izod Foto Makro Bahan dan Alat Bahan Peralatan pendukung BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Data Hasil Pengujian Pengujian Tarik Pembahasan Pengujian Tarik Pengamatan Foto Makro Pembahasan Foto Makro Pengujian Impak Izod Pembahasan Pengujian Impak Izod Pengamatan Foto Makro Pembahasan Foto Makro BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiv

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Komposisi Komposit... 9 Gambar 2.2. Skema Uji densty Gambar 2.3. Geometri spesimen Uji Tarik (ASTM D ) Gambar 2.4. Kurva Tegangan Regangan Gambar 2.5. Sifat Komposit Pada Pengujian Tarik.. 30 Gambar 2.6. Kurva Tegangan Regangan Komposit Fiber Failur Mode Gambar 2.7. Kurva Teganggan Reganggan Komposit Fiber Failur Mode 32 Gambar 2.8. Skematik Patah Liat Gambar 2.9. Tahap Pada Patahan Cawan dan Kerucut Gambar Skematik Patah Getas Gambar Spesimen Yang Digunakan Untuk Pengujian Impak Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Gambar 3.2. Pengambilan Serat Batang Kulit Waru Gambar 3.3. Penjemuran Serat Batang Kulit Waru Tahap Pertama Gambar 3.4. Pencucian Serat Menggunakan Larutan KMnO Gambar 3.5. Penjemuran Serat Batang Kulit Waru Tahap Kedua Gambar 3.6. Pemotongan Serat Gambar 3.7. Proses Pengovenan Serat Gambar 3.8. Proses Pengecekan Kadar Air Menguunakan TDS Meter (Hold) Water Quality Tester xv

16 Gambar 3.9. Geometri Spesimen Pengujian Tarik Standart ASTM D Gambar Geometri Spesimen Pengujian Imak izod Standart ASTM D Gambar Dimensi Cetakan Spesimen Uji Tarik Gambar Dimensi Cetakan Spesimen Uji Impak Izod Gambar Alat Foto Makro Dino Lite Gambar Serat Batang Kulit Waru Gambar Resin dan Katalis MEKPO Gambar Kalium Permangate (KMnO4) Gambar Timbangan Digital Gambar Cetakan Serat Gambar Kaca Gambar Alat Suntik Gambar Kantong Plastik Gambar Oven Gambar Jangka Sorong Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata Dengan Regangan Pada Sudut (30 0 ) Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata Dengan Regangan Pada Sudut (35 0 ) Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata Dengan Regangan Pada Sudut (40 0 ) Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata Dengan Regangan Gambar 4.5. Histogram Rata rata Tegangan Tarik..68 xvi

17 Gambar 4.6. Histogram Rata rata Regangan Tarik Gambar 4.7. Histogram Modulus Elastisitas Dengan Sudut Gambar 4.8. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik Pada Sudut Uji 30 0 Dengan Pembesaran 50x Gambar 4.9. Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik Pada Sudut Uji 35 0 Degan Pembesaran 50x Gambar Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik Pada Sudut 40 0 Pembesaran 50x 72 Gambar Histogram Rata rata Energi Yang Diserap.. 78 Gambar Histogram Rata rata Harga Impak Gambar Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Impak Izod Pada Sudut Uji 30 0 Pembesaran 50x 81 Gambar Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Impak Izod Pada Sudut Uji 35 0 Pembesaran 50x.. 81 Gambar 4.15.Pengamatan Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Impak Izod Pada Sudut Uji 40 0 Pmbesaran 50x. 82 xvii

18 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Keuntungan dan Kerugian Dari Komposit Komersial Tabel 2.2. Karakteristik Unsaturated Polyester Yukalac 157 BQTN- EX Tabel 2.3. Komposisi Unsur Kimia Serat Alam Tabel 2.4. Tensile Properties of Various Fiber Tabel 4.1. Geometri Pengujian Tarik ASTM D Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tarik Pada Variasi Sudut (30 0,35 0,40 0 ) Tabel 4.3. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Sudut (30 0 ).. 65 Tabel 4.4. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Sudut (35 0 ).. 66 Tabel 4.5. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Sudut (40 0 ).. 67 Tabel 4.6. Geometri Pengujian Impak Izod ASTM D Tabel 4.7. Hasil Pengujian Impak Izod Variasi Sudut (30 0,35 0,40 0 ) Tabel 4.8. Hasil Pengolahan Data Rata-rata Energi Yang Diserap Pengujian Impak Izod Dengan Sudut Uji (30 0,35 0,40 0, ) 77 Tabel 4.9. Hasil Pengolahan Data Rata-rata Harga Impak Izod Dengan Sudut Uji (30 0,35 0,40 0,) 78 xviii

19 DAFTAR LAMPIRAN 1. Grafik Tegangan Regangan Hasil Pengujian Tarik 2. Hasil Perhitungan Tarik 3. Uji density 4. Standart Pengujian tarik 5. Standart pengujian impak izod xix