ANALISA PENGUJIAN TARIK SERAT AMPAS TEBU DENGAN STEROFOAM SEBAGAI MATRIK

Transkripsi

1 ANALISA PENGUJIAN TARIK SERAT AMPAS TEBU DENGAN STEROFOAM SEBAGAI MATRIK Burmawi 1, Kaidir 1, Ade Afedri 1 1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta Padang adeafedriade@yahoo.co.id ABSTRAK Material komposit memiliki banyak sifat unggul yang didapat dari penggabungan dua atau lebih sifat material tersebut. Nilai pengujian tarik suatu material berkaitan erat dengan material penyusun komposit tersebut. Pada penelitian ini fokus yang digunakan adalah serat alami, dimana serat alami yang digunakan adalah serat ampas tebu, dan matrik yang digunakan adalah sterofoam dan dengan komposisi perbandingan serat dengan sterofoam sebagai matrik, dan didapat nilai kekuatan tarik maksimal Pada pengujian tarik kekuatan material komposit serat ampas tebu dengan sterofoam sebagai matriks susunan secara acak dengan perbandingan volume sterofoam 60% : serat 40% didapatkan besar tegangan tarik maksimal rata-rata ( max ) sebesar 0,735 N/mm 2, pada perbandingan volume sterofoam 50% : serat 50% didapat besar tegangan tarik maksimal rata-rata ( max ) sebesar 1,263 N/mm 2, dan pada perbandingan volume sterofoam 80% : serat 20% didapat besar tegangan tarik maksimal rata-rata ( max ) sebesar 0,934, sedangkan dari tiga perbandingan volume komposit antara sterofoam 60% : serat 40%, dengan sterofoam 50% : serat 50% dan sterofoam 80% : serat 20%. Serat ampas tebu dengan sterofoam sebagai matriks, Sehingga didapatkan Modulus Elastisitas maksimum yang optimal terjadi pada ( E max )spesimen perbandingan volume sterofoam 50% : serat 50% sebesar 17,076 N/mm 2. Kata Kunci : Material Komposit, Uji Tarik, Sterofoam, Serat Tebu, Modulus Elastisitas, Kekuatan Tarik.

2 I. PENDAHULUAN Latar Belakang Perkembangan teknologi komposit saat ini sudah mulai mengalami pergeseran dari serat sintesis menjadi bahan komposit berpenguat serat alam, dimana dalam informasi yang sering penulis baca komposit serat alam sekarang sudah dilirik oleh berbagai industri seperti industri kereta api, kapal, alat olah raga, dan konstruksi bangunan sipil, bahkan sampai industri rumah tangga. Serat alami dari komposit adalah serat yang berasal dari alam, tanpa melalui proses kimia dan industri, dimana dari referensi yang penulis baca pemilihan serat komposit sangat dipengaruhi oleh beberapa parameter diantaranya adalah kekuatan tarik dan modulus elastisitas komposit yang diinginkan. Atas dasar itu penelitian ini dilakukan untuk mengkaji sejauh mana serat ampas tebu dan sterofoam dapat dijadikan material baru. Material komposit dari serat yang diperkuat serat ampas tebu dan sterofoam sebagai matriks, ditinjau dari sifat kekuatan tarik dan modulus elastisitas yang optimalnya. Perumusan Masalah Di Indonesia limbah-limbah dari serat seperti serat ampas tebu hanya terbuang sia-sia dan begitu pula dengan sterofoam dan didalam penelitian ini penulis mencoba memanfaatkan serat ampas tebu dan sterofoam bekas yang hanya tebuang dijadikan material baru, sebagai material komposit. Dalam penelitian ini dilakukan pengujian tarik dengan dengan sterofoam sebagai matriks dan serat ampas tebu sebagai penguat yang memberikan sifat mekanik yang optimal. Tujuan Riset Adapun manfaat yang diharapkan penulisan dalam Tugas Akhir ini adalah : 1. Untuk mendapatkan nilai kekuatan tarik dan modulus elastisitas yang optimal pada material komposit. 2. Untuk memanfaat kan limbah menjadi material baru sebagai material komposit.

3 Batasan Masalah 1. Serat yang digunakan adalah serat ampas tebu dan sterofoam sebagai matriks. 2. Untuk pengujian dilakukan uji tarik untuk melihat nilai kekuatan tarik optimal dan nilai modulus elastisitas optimal, pada material komposit serat ampas tebu dengan sterofoam sebagai matriknya, dengan perbandingan volume antara sterofoam 60% : serat 40%, sterofoam 50% : serat 50% dan sterofoam 80% : serat 20%. II. METODE DAN BAHAN METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Pengujian tarik dilakukan pada 27 januari 2014 dan dilakukan di Laboratorium pengujian bahan, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Padang. DIAGRAM ALIR

4 Proses Pembuatan specimen. 1. Tebu yang baru dipanen diperas airnya dengan bantuan mesin penggilingan tebu. 2. Pisahkan air dan ampasnya dan ambil ampasnya kemudian direndam selama kurang lebih 10 hari dan, 3. Setelah melakukan perendaman lalu dicuci bersih untuk menghilangkan rasa manis dari serat. 4. Sisir dengan sikat kawat untuk menghilangkan gabus yang menempel dengan serat. 5. Angin-anginkan serat ampas tebu pada suhu ruangan. 6. Siapkan sterofoam yang tujuanya digunakan sebagai matriks. 7. Larutkan sterofoam dengan bensin dan setelah larut aduk dengan serat ampas tebu di dalam potongan botol air minum kemasan kemudian dimasukan kedalam cetakan dan gabungkan dengan serat ampas tebu. Cetakan Spesimen 2. Gelas Ukur Gelas ukur digunakan untuk mengukur takaran pada serat dan sterofoam. Merek :Pyrex iwaki Gelas Ukur 3. Gerinda Potong Untuk memotong benda uji dengan dimensi yang telah di tetapkan. Merek :keoritsu Peralatan dan Bahan 1. Cetakan Spesimen Cetakan spesimen berfungsi sebagai tempat untuk mencetak benda uji. Bahan uji,serat ampas tebu dan sterofoam sebagai matriksnya Cetakan specimen terbuat dari kaca Dengan ukuranya: tinggi 70 mm, panjang 90 mm, lebar 60 mm. Gerinda Potong 4. Potongan air minum kemasan dengan bensin Digunakan sebagai tempat bensin untuk melarutkan sterofoam dan tempat pencampuran antara sterofoam dengan serat

5 Merek :Vernier Caliper Gambar potongan air minum kemasan sebagai tempat bensin untuk pelarutan sterofoam 1. Alat Uji Tarik Alat ini digunakan untuk mengetahui kekuatan tarik bahan dari spesimen yang akan diuji.adapun peralatannya meliputi: Alat yang digunakan : tensometer type W monsanto Gambar Jangka Sorong Bahan Yang Digunakan A. Serat ampas tebu Banyak sekali limbah hasil pertanian yang tidak dimanfaat kan oleh karena itu serat ampas tebu dimanfaatkan untuk bahan material komposit dimana selain mudah didapat karena limbah pertanian juga bisa dimanfaatkan sebagai bahan material untuk peralatan rumah tangga, perkapalan, dan fiber, dll. B. Sterofoam Gambar Serat ampas tebu Gambar Alat uji tarik 5. Jangka Sorong Jangka sorong digunakan untuk mengukur panjang, lebar, dan tinggi dari pada benda uji. Sterofoam atau plastik busa masih tergolong keluarga plastik. Bahan dasar sterofoam adalah polisterin, suatu plastik yang sangat ringan, kaku, tembus cahaya dan murah, kerapatan rendah, mempunyai bobot ringan, dan terdapat ruang antar butiran yang berisi udara yang tidak dapat

6 menhantar panas sehingga hal ini membuatnya sebagai insulator panas yang baik. gambar sterofoam C. specimen yang akan diuji Specimen ini adalah pencampuran serat ampas tebu dengan sterofoam sebagai matriks. Prosedur Pengujian Prosedur pengujian yang dilakukan sebagai berikut: Pemotongan spesimen dengan menggunakan gerinda potong sesuai standar pengujian kekuatan tarik dengan standar ASTM D , Hartono Yudo, Sukanto Jatmiko 2008, seperti pada gambar Tabel from pengujian data standar ASTM D (Asm Handbook volume 21 composit)

7 Prosedur pengujian Pengujian Komposit sterofoam dengan Sehingga secara matematis, nilai modulus elastisitas akibat gaya tarik dapat diketahui berpenguat serat ampas tebu potongan dengan persamaan sebagai berikut: benda uji di pasang pada cekam uji tarik, lalu amati perubahan panjang (ΔL) dari benda yang sedang dilakukan uji tarik hingga benda uji tersebut putus. dimana : E E = Modulus elastisitas (MPa) σ = Tegangan normal (MPa) ε = regangan Specimen uji tarik setelah putus Regangan merupakan perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang mula mula ε = l l l = l 0 l0 0 III. HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel hasil percobaan uji tarik dimana : ε l l 0 l = regangan = pertambahan panjang (mm) = panjang mula mula (mm) = panjang akhir (mm) Untuk mengetahui tegangan tarik dipakai persamaan : σ = F A 0 dimana : σ = kekuatan tarik (Nm -2 ) F = gaya tarik maksimum (m 2 ) A 0 = luas penampang awal (m 2 )

8 Pembahasan Hasil Pengujian Pada pengujian tarik bahan utama yang digunakan adalah komposit serat ampas tebu dengan sterofoam sebagai matriks. Pengujian ini dilakukan dengan perbandingan vulume antara serat dan matriks seprti dibawah ini serat 20% didapatkan rata-rata beban maksimumnya sebesar 14,666 kg. Tabel hasil pengolahan data a. Perbandingan volume Sterofoam 60 % : serat 40% b. Perbandingan Volume Sterofoam 50% : serat 50% c. Perbandingan Volume Sterofoam 80% : serat 20%. Penelitian ini dilakukan untuk mengamati kekuatan tarik dan modulus Elastisitas dari komposit yang di uji diperkuat dengan serat ampas tebu. Sehingga dapat diamati pertambahan panjang (ΔL) yang terjadi akibat gaya tarik yang diberikan terhadap benda uji yang disebut dengan deformasi. Sehingga dari penelitian ini didapatkan rata-rata beban maksimum pada spesimen ampas tebu dengan sterofoam sebagai matrik dengan perbandingan volume sterofoam 60% : serat 40% sebesar 10,066 kg, sedangkan spesimen sterofoam 50% : serat 50% sebesar 16,666 kg dan sterofoam 80% :

9 IV. GRAFIK TEGANGAN REGANGAN DAN MODULUS ELASTISITAS Grafik perbandingan Rata-rata antara volume sterofoam 60% : serat 40%, dengan sterofoam 50% : serat 50% dan sterofoam 80% : serat 20%. Pembahasan Hasil Analisa Data Dari hasil pengujian tarik dari tiga perbandingan volume komposit antara sterofoam 60% : 40%, dengan sterofoam 50% : serat 50% dan sterofoam 80% : serat 20%. Serat ampas tebu dengan sterofoam Tegangan (σ max ) N/mm 2 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, ,1 0,2 0,3 0,4 Regangan (ε) Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 sebagai matriks, Sehingga didapatkan tegangan tarik maksimum rata-rata ( max ) terbesar spesimen perbandingan volume sterofoam 50% : serat 50% sebesar 1,263 N/mm 2 sedangkan tegangan tarik maksimum rata-rata ( max ) terkecil Grafik perbandingan rata-rata Modulus Elastisitas uji tarik antara volume sterofoam 60% : serat 40%, dengan sterofoam 50% : serat 50% dan sterofoam 80% : serat 20%. spesimen perbandingan volume sterofoam 60% : serat 40% sebesar 0,735 N/mm 2 dan dari niali modulus elastisitasnya Dari hasil pengujian tarik dari tiga perbandingan volume komposit antara sterofoam 60% : 40%, dengan sterofoam 50% : serat 50% dan sterofoam 80% : serat 20%. Serat

10 ampas tebu dengan sterofoam sebagai matriks, Sehingga didapatkan Modulus Elastisitas maksimum rata-rata ( E max ) terbesar spesimen perbandingan volume sterofoam 50% : serat 50% sebesar 17,076 N/mm 2 sedangkan Modulus Elastisitas maksimum rata-rata ( E max ) terkecil spesimen perbandingan volume sterofoam 60% : serat 40% sebesar 8,308 N/mm 2. Dari sini dapat dilihat bahwa dengan adanya variasi perbandingan, semakin banyak persentase volume serat Modulus Elastisitas maksimum dan kekuatan tariknya lebih optimal. V. KESIMPULAN Dari hasil analisa didapatkan bahwa material komposit serat ampas tebu dengan sterofoam sebagai matrik adalah material yang getas, dan untuk kekuatan tarik dan modulus elastisitas yang terbaik didapatkan pada persentase volume 50% matrik dan 50% serat, dengan kekuatan tarik maksimum 1,263 N/mm 2 dan nilai modulus elastisitasnya sebesar 17,076 N/mm 2. Sehingga dari hasil dapat memanfaatkan limbah baik dari ampas tebu dan sterofoam bekas menjadi material baru, sebagai material komposit. DAFTAR PUSTAKA Yudo hartono dkk, Analisa kekuatan mekanis material komposit berpenguat serat ampas tebu ( baggase) ditinjau dari kekuatan tarik, Universitas Diponogoro,2008. Hanif, Jurusan teknik mesin, Politeknik Negeri lhokseumawe. Respositori.usu.ac.id/bitstream/ /29872/4/chapter%2011.pdf Respository. USU.ac.id/bitsteram/ /16295/4/c hapter%2011.pdf Matthews, F.L., Rawlings, RD., 1993, Composite Material Engineering And Science, Imperial College Of Science, Technology And Medicine, London, UK. Mikell PG. (1996). Composite Material Fundamental of Modern Manufacturing Material, Processes, And System. Prentice Hall. Nurdin Bukit. (2006). Beberapa Pengujian Sifat Mekanik dari Komposit yang Diperkuat dengan Serat Gelas. Skripsi. USU Medan. Schwartz, M.M. (1984). Composite Materials Handbook. New York: McGraw-Hill Inc. Chawla,K.K.,1987. Composite Materials. Springer Verlag New York Inc, Germany.

11 Jones,R.M.,1975. Mechanics of Composite Materials.Scripta Book, Company Washington DC. Van Vlack, L. H, Ilmu dan Teknologi Bahan. Edisi ke-5, Erlangga, Bandung