PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK BAHAN KOMPOSIT SERAT DAUN NENAS-POLYESTER DITINJAU DARI FRAKSI MASSA DAN ORIENTASI SERAT

Transkripsi

1 PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK BAHAN KOMPOSIT SERAT DAUN NENAS-POLYESTER DITINJAU DARI FRAKSI MASSA DAN ORIENTASI SERAT Delni Sriwia, Asui Jurusan Fisika FMIPA Universias Andalas Kampus Unand, Limau Manis, Padang, ABSTRAK Telah dilakukan peneliian enang pembuaan dan karakerisasi sifa mekanik bahan komposi sera daun nenas-polyeser diinjau dari fraksi massa dan orienasi sera. Peneliian ini berujuan unuk mengeahui pengaruh penambahan massa sera erhadap sifa mekanik pada komposi resin polyeser khususnya kua arik dan kua ekan. Resin polyeser-mekpo (Mehyl Ehyl Keone Peroxide) berperan sebagai mariks pada komposi dan sera daun nenas berperan sebagai filler pada mariks polimer resin polyeser. Karakerisasi kua arik dan kua ekan komposi erhadap penambahan sera daun nenas dilakukan dengan ala uji wekob (Cesare Galdabini). Seara umum, sifa mekanik resin polyeser-sera daun nenas meningka berdasarkan penambahan sera. Nilai kua arik dan kua ekan unuk komposi dengan orienasi sera searah lebih inggi daripada orienasi sera aak. Nilai kua arik maksimum diperoleh pada komposi dengan penambahan sera 0,2 g sebesar 723,36 N/m 2 dan nilai kua ekan pada komposi dengan penambahan sera,5 g sebesar 768,3 N/m 2. Kaa kuni : komposi, resin polyeser-mekpo, mariks, filler, kua arik, kua ekan ABSTRACT The researh on he preparaion and haraerizaion of mehanial properies of omposie maerials pineapple leaf fiber-polyeser reviewed of mass fraion and fiber orienaion has been done. The purpose of his researh is o deermine he effe of fiber mass o mehanial properies of omposie polyeser resin espeially ensile srengh and ompressive srengh. Polyeser Resin- MEKPO (Mehyl Ehyl Keone Peroxide) was used as marix in omposie and pineapple leaf fiber as filler in he polymer marix of polyeser resin. Charaerizaion of ensile srengh and ompressive srengh of he omposie was measured by using equipmen wekob (Cesare Galdabini). Generally, he mehanial properies of omposie inrease by he addiion of pineapple leaf fiber. The value of ensile srengh and ompressive srengh from he omposies wih oninous fiber orienaion are higher han he random fiber orienaion. The maximum value of ensile srengh obained o he omposies wih he addiion of fiber 0.2 g is N/m 2 and he value of ompressive srengh o he omposie wih he addiion of fiber.5 g is N/m 2. Keyword : omposie, polyeser resin-mekpo, marix, filler, ensile srengh, ompressive srengh I. PENDAHULUAN Pemanfaaan dan penggunaan komposi elah berkembang pesa dan meluas di anah air ini. Komposi banyak dimanfaakan dalam peralaan rumah angga dan sekor indusri baik indusri keil maupun indusri besar. Hal ini disebabkan karena komposi memiliki beberapa keunggulan ersendiri dibandingkan bahan eknik alernaif lainnya seperi bahan komposi lebih kua, ahan erhadap korosi, lebih ekonomis, dan sebagainya. Komposi merupakan merupakan maerial yang erbenuk dari kombinasi anara dua aau lebih maerial pembenuknya melalui penampuran yang idak homogen, dimana sifa mekanik dari masing-masing maerial pembenuknya berbeda. Komposi erdiri dari mariks yang berfungsi unuk pereka aau pengika dan pelindung filler (pengisi) dari kerusakan eksernal dan filler berfungsi sebagai pengua. Maerial komposi yang berpengua sera eruama sera alam merupakan maerial alernaif yang sanga mengunungkan bila dibandingkan dengan maerial alernaif lainnya, dimana dewasa ini elah berkembang dengan epa dan memperoleh perhaian yang serius bagi para ilmuwan. Sera alam yang digunakan adalah sera pelepah kelapa, sera aren, sera baang pisang, sera daun nenas, sera pandan, dan sebagainya. Oleh karena iu, pada peneliian ini dilakukan pembuaan komposi berpengua sera dengan memanfaakan sera daun nenas 30

2 sebagai pengua (filler) dan resin polieser sebagai mariks dan pelindung pengua dari kerusakan efek fisika seperi arikan, pukulan, ekanan, dan lain sebagainya. Komposi yang diperkua dengan sera dapa digolongkan menjadi dua bagian yaiu komposi sera pendek (shor fiber omposie) dan komposi sera panjang (long fiber omposie). Sera panjang lebih kua dibanding sera pendek. Sera panjang (oninous fiber) lebih efisien dalam peleakannya daripada sera pendek eapi sera pendek lebih mudah peleakannya dibanding sera panjang. Panjang sera mempengaruhi kemampuan proses dari komposi sera. Diinjau dari eorinya, sera panjang dapa meneruskan beban maupun egangan dari iik egangan ke arah sera yang lain (Shwar, 984). Tinggi rendahnya kekuaan komposi sanga erganung dari sera yang digunakan karena egangan yang diberikan pada komposi perama dierima oleh mariks dan dieruskan ke sera, sehingga sera akan menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena iu, sera harus mempunyai egangan arik dan modulus elasisias yang lebih inggi daripada mariks penyusun komposi (Vlak, 995). II. METODE 2. Pengolahan Sera Pengambilan daun nenas yang diperoleh dari kabupaen Pesisir Selaan, Sumaera Bara dipilih dengan panjang raa-raa 30 m. Daun nenas ersebu diui dengan bersih unuk menghilangkan kooran dan kemudian dilakukan pengambilan sera dengan panjang raa-raa 20 m. Seelah sera berhasil diperoleh, sera ersebu dikeringkan di bawah ahaya maahari kirakira 3 jam aau sampai kering kemudian direndam dengan laruan NaOH dengan kosenrasi laruan 5% selama 2 jam (Rahman dkk, 20). Seelah selesai direndam, sera diui lagi dengan air bersih dengan ujuan unuk menghilangkan laruan NaOH yang menempel pada sera. Kemudian sera dikeringkan lagi selama 3 jam di bawah ahaya maahari maka sera elah bisa digunakan unuk bahan pembuaan komposi yang digunakan sebagai pengua. 2.2 Pembuaan Komposi Pembuaan komposi dilakukan dengan mempersiapkan ala dan bahan yang akan digunakan. Sampel yang akan dikarakerisasi kua ekan dan kua arik masing-masing berjumlah 4 buah dengan variasi fraksi massa dan orienasi sera. Pada pembuaan komposi ini, kadar kaalis MEKPO yang digunakan adalah % dari resin polieser. Resin polieser dan kaalisnya diampurkan ke dalam suau wadah dan diaduk hingga meraa. Kemudian unuk pembuaan komposi dengan orienasi sera aak (sera pendek), sera diuangkan ke dalam ampuran polieser-mekpo dan diaduk hingga sera dan ampuran polieser-mekpo erampur seara meraa. Seelah iu, ampuran ersebu diuangkan ke dalam eakan yang sudah dioles dengan ki original pase wax aau ki mobil agar memudahkan pengambilan benda uji dari eakan. Ala eakan diuup rapa dengan kaa agar idak ada void aau gelembung udara yang masuk dalam eakan. Dengan idak adanya void akan menghasilkan komposi yang lebih baik. Selanjunya, ampuran ersebu dikeringkan selama 24 jam aau sampai benar-benar kering. Unuk pembuaan komposi dengan orienasi sera searah (sera panjang), ampuran polieser dan kaalis diuangkan dalam eakan yang sudah dioles dengan ki original pase wax. Seelah iu, sera disusun pada eakan dengan orienasi sera searah (sera panjang). Kemudian, eakan juga diuup rapa dengan kaa agar idak ada void aau gelembung udara yang masuk dalam eakan. Selanjunya, ampuran ersebu juga dikeringkan selama 24 jam aau sampai benar-benar kering. Seelah komposi ersebu kering, maka pengujian arik dan ekan sudah dapa dilakukan, begiu juga dengan pengamaan srukur mikro dari masing-masing komposi dengan menggunakan mikroskop opik. Spesimen uji dibua dengan variasi fraksi massa sera sesuai dengan ASTM D-638 unuk uji kua arik dengan ukuran eakan (6,5 x,9 x 0,6) m 3 seperi yang diunjukkan pada Tabel dan unuk uji kua ekan sesuai dengan ASTM D-695 dengan ukuran eakan (5 x 5 x 5) m 3 yang diunjukkan pada Tabel 2. 3

3 Tabel Variasi volume resin dan massa sera unuk uji arik dengan orienasi sera searah dan aak Sampel Komposisi bahan Ukuran Ceakan (m 3 ) Volume Resin + Kaalis (%) Massa Sera (g) 0 2 0,2 6,5 x,9 x 0, ,4 4 0,6 Tabel 2 Variasi volume resin dan massa sera unuk uji ekan dengan orienasi sera searah dan aak Sampel Komposisi bahan Ukuran Ceakan (m 3 ) Volume Resin + Kaalis (%) Massa Sera (g) 0 2 0,5 5 x 5 x ,0 4,5 Komposi yang elah selesai dibua berdasarkan variasi volume resin dan massa sera baik unuk uji kua arik maupun unuk uji kua ekan, masing-masing komposi kemudian dilakukan pengamaan srukur mikro dengan menggunakan mikroskop opik hingga perbesaran 00 kali. Mikroskop opik yang digunakan unuk mengamai srukur mikro dari komposi adalah Mikroskop opik Caron SPZT Karakerisasi Maerial Karakerisasi maerial komposi dilakukan dengan pengujian kua arik dan kua ekan sera pengamaan srukur mikro. Beriku adalah Persamaan unuk menenukan nilai kua arik pada masing-masing komposi: F () A dengan adalah kua arik (N/m 2 ), F adalah gaya arik egak lurus erhadap permukaan (N), dan A adalah luas bidang spesimen yang diarik (m 2 ). Kemudian, Persamaan 2 unuk menenukan nilai kua ekan pada masing-masing komposi: F (2) A dengan adalah kua egangan (N/m 2 ), permukaan (N), dan F adalah gaya ekan egak lurus erhadap A adalah luas bidang spesimen yang diekan (m 2 ). III. HASIL DAN DISKUSI 3. Kua Tarik Resin Polieser dengan Penambahan Sera Daun Nenas Pada peneliian ini, uji kua arik dilakukan unuk mengeahui seberapa besar pengaruh fraksi massa dan orienasi sera erhadap kekuaan arik yang dimiliki oleh masing-masing sampel uji. Daa hasil pengujian kua arik anara resin polieser dan penambahan sera daun nenas dengan orienasi sera aak (sera pendek) dan sera searah (sera panjang) dapa diliha 32

4 pada Tabel 3 dan grafik hubungan anara massa sera erhadap kua arik komposi orienasi sera aak (sera pendek) dan sera searah (sera panjang) dapa diunjukkan pada Gambar. Tabel 3 Daa hasil pengujian kua arik anara resin polieser dan penambahan sera daun nenas dengan orienasi sera aak (sera pendek) dan sera searah (sera panjang) Volume resin Kua Tarik Massa Sera No polieser-mekpo (N/m 2 ) (g) (%) Sera Aak Sera Searah 0 52,86 52,86 2 0,2 33,64 723, ,4 83,59 92,3 4 0,6 205,07 28,25 Gambar Grafik kua arik komposi anara komposi dengan orienasi sera aak (sera pendek) dengan sera searah (sera panjang) Pada Tabel 3 dan Gambar erliha bahwa kua arik komposi dengan orienasi sera searah lebih kua daripada komposi dengan orienasi sera aak seperi yang erliha pada penambahan sera daun nenas 0,2 g; 0,4 g; dan 0,6 g. Hal ini disebabkan oleh idak sempurnanya ikaan anara sera dan mariks resin polieser yang mengakibakan banyaknya gelembung udara (void) pada komposi. Selain iu, orienasi sera yang aak idak ada yang mampu seara opimum menahan gaya yang diberikan pada arah dimana gaya bekerja dibandingkan dengan komposi anpa penambahan sera. (a) (b) () Gambar 2 Foo mikroskop opik dari komposi dengan orienasi sera aak unuk sampel uji kua arik dengan penambahan sera : (a) 0,2 g; (b) 0,4 g; () 0,6 g 33

5 Peningkaan kekuaan arik komposi dipengaruhi oleh daya ika anara sera dan mariks yang sempurna sera orienasi sera yang baik. Sera yang mempunyai orienasi sera searah jauh lebih baik daripada komposi orienasi sera aak karena keika komposi diberikan gaya arik maka mariks akan dapa menahan gaya ersebu dan dieruskan oleh sera sebelum akhirnya komposi ersebu akan puus aau paah. Benuk permukaan dari masing-masing komposi unuk pengujian kua arik dengan orienasi sera aak (sera pendek) dapa diliha pada Gambar 2. Kemudian, benuk permukaan dari masing-masing komposi unuk pengujian kua arik dengan orienasi sera searah (sera panjang) dapa diliha pada Gambar 3. (a) (b) () Gambar 3 Foo mikroskop opik dari komposi dengan orienasi sera searah unuk sampel uji kua arik dengan penambahan sera : (a) 0,2 g; (b) 0,4 g; () 0,6 g 3.2 Kua Tekan Resin Polieser dengan Penambahan Sera Daun Nenas Daa hasil pengujian kua ekan anara resin polieser dan penambahan sera daun nenas dengan orienasi sera aak (sera pendek) dan sera searah (sera panjang) dapa diliha pada Tabel 4 dan grafik hubungan anara massa sera erhadap kua ekan komposi orienasi sera aak (sera pendek) dan sera searah (sera panjang) dapa diunjukkan pada Gambar 2. Tabel 4 Daa hasil pengujian kua ekan dan anara resin polieser dan penambahan sera daun nenas dengan orienasi sera aak (sera pendek) dan sera searah (sera panjang) Volume resin Kua Tekan Massa Sera No polieser-mekpo (N/m 2 ) (g) (%) Sera Aak Sera Searah 0 726,9 726,9 2 0,5 563,8 507, ,0 74,22 523,0 4,5 437,03 768,3 Pada Tabel 4 dan Gambar 4 menunjukkan bahwa nilai kua ekan komposi dengan penambahan sera 0,5 g dan,0 g yang disusun dengan orienasi sera aak lebih baik daripada orienasi sera searah. Hal ini disebabkan pada komposi sera searah, void yang dihasilkan lebih banyak dibandingkan dengan komposi sera aak. Kemudian, sera pada komposi sera aak lebih ersebar seara eraur dan meraa dibandingkan orienasi sera searah. Namun, pada penambahan sera,5 g nilai kua ekan komposi dengan orienasi sera searah lebih baik daripada orienasi sera aak dan dapa melebihi kua ekan dari semua yang dilakukan. Hal ini disebabkan oleh void yang dihasilkan pada komposi sera aak lebih banyak dibandingkan dengan komposi sera searah. Kemudian, sera pada komposi sera searah lebih ersebar seara eraur dan meraa dibandingkan orienasi sera aak. 34

6 Gambar 4 Grafik kua ekan komposi anara komposi dengan orienasi sera aak (sera pendek) dengan sera searah (sera panjang) Benuk permukaan dari masing-masing komposi unuk pengujian kua ekan dengan orienasi sera aak (sera pendek) dapa diliha pada Gambar 5. Kemudian, benuk permukaan dari masing-masing komposi unuk pengujian kua ekan dengan orienasi sera searah (sera panjang) dapa diliha pada Gambar 6. (a) (b) () Gambar 5 Foo mikroskop opik dari komposi dengan orienasi sera aak unuk sampel uji kua ekan dengan penambahan sera : (a) 0,5 g; (b),0 g; (),5 g (a) (b) () Gambar 6 Foo mikroskop opik dari komposi resin dengan orienasi sera searah unuk sampel uji kua ekan dengan penambahan sera : (a) 0,5 g; (b),0 g; (),5 g IV. KESIMPULAN Berdasarkan peneliian yang elah dilakukan, maka penulis dapa menyimpulkan bahwa hasil kua arik maksimum diperoleh pada komposi dengan orienasi sera searah dengan penambahan sera 0,2 g yaiu sebesar 723,36 N/m 2 sedangkan hasil kua ekan maksimum diperoleh pada komposi dengan orienasi sera searah dengan penambahan sera,5 g dengan 35

7 nilai sebesar 768,3 N/m 2. Penambahan sera pada mariks resin polieser dengan orienasi sera aak idak dapa meningkakan kekuaan arik dan ekan pada komposi, sebaliknya penambahan sera pada mariks resin polieser dengan orienasi sera searah dapa meningkakan kekuaan arik yaiu pada penambahan sera 0,2 g dan kekuaan ekannya yaiu pada penambahan sera,5 g. DAFTAR PUSTAKA ASTM D-638 dan ASTM D-695, 990, Sandard and Lieraure Referenes for Composie Maerials, 2nd, Amerian Soiey For Tesing Maerials, Phliadelphia : PA. Rahman, Riyana, dan Diharjo, 20, Pengaruh Fraksi Volume Sera dan Lama Perendaman Alkali Terhadap Kekuaan Impak Komposi Sera Aren-Polieser, Jurnal Ilmiah Semesa Teknika, 4:. Shwar, M.M., 984, Composie Maerials Handbook, M Graw-Hill Book Co., New York. Vlak, L. H., 995, Ilmu dan Teknologi Bahan, erjemahan Ir. Sriai Djaprie, Jakara : Erlangga. 36