ANALISA KEKUATAN MEKANIS MATERIAL KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT TEBU DITINJAU DARI KEKUATAN IMPACK DAN KEKUATAN TARIK

Transkripsi

1 ANALISA KEKUATAN MEKANIS MATERIAL KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT TEBU DITINJAU DARI KEKUATAN IMPACK DAN KEKUATAN TARIK TUGAS AKHIR BIDANG REKAYASA MATERIAL Diajukan kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik (S1) Oleh : EKO MAULUDIYANTO JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015 i

2 POSTER ii

3 iii

4 iv

5 v

6 Yang bertandatangan dibawah ini : LEMBAR SURAT PERNYATAAN Nama : Eko Mauludiyanto NIM : Tempat / Tanggal Lahir : Pasuruan, 9 September 1992 Jurusan Fakultas Instansi : Teknik Mesin : Teknik : Universitas Muhammadiyah Malang Dengan ini menyatakan dengan sebenar - benarnya bahwa : Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul Analisa Kekuatan Mekanis Material Komposit Berpenguat Serat Tebu Ditinjau Dari Kekuatan Impack Dan Kekuatan Tarik yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi ( PLAGIASI ) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan / atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya. Malang, 24 Januari 2015 Yang menyatakan, Eko Mauludiyanto vi

7 ABSTRAK Serat ampas tebu (baggase) merupakan limbah organik yang banyak dihasilkan di pabrik-pabrik pengolahan gula tebu di Indonesia. Serat ini memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi selain merupakan hasil limbah pabrik gula tebu, serat ini dapat terdegredasi secara alami (biodegradability) sehingga nantinya dengan pemanfaatan sebagai serat penguat komposit mampu mengatasi permasalahan lingkungan. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan analisa teknis berupa kekuatan tarik dan impack dari komposit berpenguat serat tebu dengan fraksi volume serat tebu 0%, 5%, 10%, 15% dan 20%, pembuatan spesimen menggunakan metode hand lay-up, adapun persiapan bahan dan alat yaitu: serat tebu, resin poliester, katalis, timbangan digital, gelas ukur, dll. Cara pembuatan spesimen : menimbang serat tebu, menambahkan katalis 1%, meratakan resin ke dalam cetakan sesuai standar ASTM D M1 dan standar ASTM D265. Kemudian melakukan pengujian sifat mekanik tarik dan impack untuk mengetahui sifat mekanik serat tebu. Hasil penelitian menunjukkan nilai kekuatan tarik tertinggi pada komposisi serat 20% sebesar 10,046 N/mm 2, sedangkan nilai kekuatan tarik terendah pada komposisi 5% sebesar 5,427 N/mm 2. Kemudian untuk kekuatan impack tertinggi pada komposisi serat 20% sebesar 0,14 joule/mm 2, sedangkan nilai kekuatan impack terendah pada komposisi 0% sebesar 0,12 joule/mm 2. Kata kunci : Serat, Fraksi, Komposit ABSTRACT Fibrous from sugarcane waste (baggase) is organic waste are produced in factories in Indonesia cane sugar processing. These fibrous have a fairly high economic value not only the result of sugarcane mill waste, this fibrous is can be naturally degradation (biodegradability) so that later with the use of a composite reinforcing fibers capable of addressing environmental problems. This study conducted to obtain technical analysis in the form of tensile strength and impact of composite sugarcane fiber with sugarcane fibrous volume fraction of 0%, 5%, 10%, 15% and 20%, this manufacture of specimens using hand lay-up method. The material and tools for this test is:sugarcane fiber, polyster, catalyst, digital scales of weight, metering glass,etc. the way for testing: to weigh sugarcan, add catalyst 1% ensure good distribute polyster to casting based standart ASTM D M1 and standart ASTM D625. then testing the tensile mechanical properties and impact to determine the mechanical properties of sugarcane fibrous. The results showed the highest values of tensile strength at the fiber composition of 20% amounting to N / mm 2, while the lowest values of tensile strength at 5% composition of N / mm 2. Then for top impact force on the fiber composition of 20% of 0.14 joules / mm 2, while the lowest value on the composition of the force impact 0% 0.12 joules / mm 2. Keywords: Fibrous, Faction, Composite vii

8 KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahnya laporan tugas akhir dengan judul Analisa Kekuatan Mekanis Material Komposit Berpenguat Serat Tebu Ditinjau Dari Kekuatan Impack Dan Kekuatan Tarik ini akhirnya dapat terselesaikan. Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ucapkan banyak terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi ini. Ungkapan terima kasih tersebut disampaikan kepada : 1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan terlupakan. 2. Bapak Drs. M. Jufri, ST., MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan. 3. Bapak Murjito, ST., MT Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya skripsi ini. 4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM. 5. Bapak Budiono, SSi., MT. Selaku Sekretaris Jurusan Teknik Mesin UMM. viii

9 6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara langsung mau pun tidak langsung. 7. Teman teman sebimbingan, teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2010 A, B, C dan D serta kepada seseorang yang selalu mendampingi saya dan selalu memberi semangat dalam proses pengerjaan skripsi ini. 8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan kalian semuannya. Dalam penyusunan skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT memberikan sifat Rahim Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca. Malang, 24 januari 2015 Eko Mauludiyanto ix

10 DAFTAR ISI COVER... POSTER... LEMBARAN PENGESAHAN SKRIPSI... LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I... LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II... LEMBARAN PERYATAAN... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iii iv v vi vii viii x xiii xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Material komposit Klasifikasi Material Komposit Komposit serat (fiber komposite)... 8 x

11 Komposit Laminat (laminated composite) Komposit Partikel (particulated composite) Komposit serpihan (flake komposite) Polimer Polimer thermoplast Polimer thermoset Matrik Poliester Katalis Serat Tebu Sebagai Filler Sifat- Sifat Material Komposit Polimer Sifat Mekanik Kekuatan tarik Kekuatan impack Fraksi Volume Komposit Metode Pembuatan Komposit dengan Hand Lay-Up BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metode Penelitian Tempat Penelitian Persiapan Bahan dan Alat Penentuan Komposisi Spesimen Komposit Pembuatan Spesimen Komposit xi

12 3.6. Pengujian Mekanik Spesimen Metode Analisa Data BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Data Hasil Pengujian Pengujian Impack Pengujian Tarik Pembahasan Pembahasan Uji Impack Pembahasan Uji Tarik BAB V KESIMPULAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 : Bahan klasifikasi komposit... 7 Gambar 2.2 : Komposit serat... 9 Gambar 2.3 : Model pengarahan filament satu arah dalam komposit Gambar 2.4 : Kurva tegangan-regangan untuk filamen dan matrik Gambar 2.5 : Mikrostruktur lamina Gambar 2.6 : Komposit Partikel Gambar 2.7 : Komposit serpihan Gambar 2.8 : Struktur ikatan silang polimer thermoset Gambar 2.9 : Tebu dan Serat Tebu Gambar 2.10 : Kurva Tegangan dan regangan Gambar 2.11 : Uji Tarik ASTM D 638M Gambar 2.12 : Ilustrasi skematis pengujian impack Gambar 2.13 : Proses Hand Lay Up Gambar 3.1 : Diagram alir proses penelitian Gambar 3.2 : Timbangan digital Gambar 3.3 : Gelas ukur Gambar 3.4 : Gelas dan sendok pengaduk Gambar 3.5 : Alat bantu lain Gambar 3.6 : Spesimen uji tarik sesuai ASTM D 638 M Gambar 3.7 : Spesimen uji impact sesuai ASTM D Gambar 4.1 : Hubungan Antara Energi Serap xiii

14 Gambar 4.2 : Hubungan Antara Harga Impack Gambar 4.3 : Bentuk patahan spesimen impack Gambar 4.4 : Hubungan Antara Tegangan Tarik Dengan Percobaan Gambar 4.5 : Hubungan Antara Tegangan Tarik Gambar 4.6 : Hubungan Antara Regangan Gambar 4.7 : Hubungan Antara Modulus Elastisitas xiv

15 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 : Spesifikasi Unssaturated Polyester Resin Tabel 3.1 : Dimensi Uji tarik ASTM D 638 M Tabel 3.2 : Komposisi Komposit Polimer Pengujian Impack Tabel 3.3 : Komposisi Komposit Polimer Pengujian Tarik Tabel 4.1 : Data Hasil Pengujian Impack Tabel 4.2 : Data Hasil Pengujian Tarik Tabel 4.3 : Nilai Rata-rata Energi Serap dan Harga Impack Tabel 4.4 : Bentuk Patahan Spesimen Dilihat dari Luas Penampang Tabel 4.5 : Nilai Rata-Rata Tegangan, Regangan dan Modulus Young xv

16 DAFTAR PUSTAKA Hartono Y, Sukanto J, Analisa Teknis Kekuatan Material Komposit Berpenguat Serat Ampas Tebu (Baggase).Jurnal, Universitas Diponegoro, Semarang. Budi N. R, Pengaruh Fraksi Volume Serat terhadap Sifat-sifat Tarik Komposit Diperkuat Unidirectional Serat Tebu dengan Matrik Poliester. Jurnal, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Shirley, S, Sifat-sifat Mekanik Komposit Serat TKKS- Poliester.Jurnal, Universitas Lampung. Sujito, Pengembangan Bahan Komposit Ramah Lingkungan Berpenguat Serat Ampas Tebu dan Resin Biodegradable.Jurnal, Universitas Jember. Surdia, T. S, Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya Paramita. Djaprie, Teknologi Bahan. Jakarta: Erlangga. M. Saefudin, Analisa Sifat Mekanik Material Komposit Dengan Menggunakan Serat Bulu Domba. Skripsi, Universitas Muhammadiyah Malang. xvi