ANALISA PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME TERHADAP DENSITAS DAN KEKUATAN TARIK SERAT PELEPAH PISANG EPOKSI

Transkripsi

1 ANALISA PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME TERHADAP DENSITAS DAN KEKUATAN TARIK SERAT PELEPAH PISANG EPOKSI Nanang Endriatno Staf Pengajar Program Studi Teknik Mein Fakulta Teknik Univerita Halu Oleo, Kendari Abtrak Penelitian ini bertujuan untuk menganalii pengaruh fraki volume terhadap kekuatan tarik dan denita bahan kompoit erat pelepah piang epoki. Salah atu faktor yang angat penting dalam menentukan karakteritik material kompoit adalah fraki volume antara matrik dan erat. Pada penelitian ini menggunakan erat pelepah piang kepok (Mua Paradiiaca) karena memiliki bahan baku yang melimpah dan ramah lingkungan. Pengujian kekautan tarik dilakukan dengan peimen yang dieuaikan dengan tandar ASTM Bahan uji kompoit dibagi menjadi 3 fraki volume, yaitu 20 %, 30% dan 40%. Hail penelitian ini menunjukan bahwa denita terendah berada pada kompoit dengan fraki volume 40 % ( min 1,08 gr/cm 3 ), edangkan denita tertinggi terdapat pada fraki volume 20 % erat ( mak 1,38 gr/cm 3 ). Untuk pengujian tarik, nilai kekuatan makimum tertinggi berada pada kompoit dengan fraki volume 40% ( σ max 32,27 N/mm 2 ), edangkan nilai kekuatan minimum berada pada poii kompoit dengan fraki volume 20% ( σ min 28,27 N/mm 2 ). Katakunci: erat, pelepah piang,fraki volume, kekuatan tarik Abtract An analyi on the influence on the variation of the volume fraction on the the denity and the tenile trength of the Mua Paradiiaca fiber epoxy. Thi tudy aim to analyze the influence of the volume fraction on the denity and tenile trength compoite ubtance of mua paradiiaca fiber epoxy. One of the important factor in determining compoite material characteritic i the volume faction of the matrix to the fiber. Thi tudy ue the Mua Paradiiaca Fiber, becaue of it abundance and eco-friendly. A tenile tet with the pecimen tandard of ASTM i employed in thi tudy. The compoite pecimen i divided into 3 volume fraction, ie. 20 %, 30 %, and 40 %. The reult how the minimum denity obtained by the compoite with the volume fraction of 40 %, ( min of 1,08 gr/cm 3 ), while the maximum denity i obtained by the compoite with the volume fraction of 20 % ( max of 1,38 gr/cm 3 ). In the tenile tet, the maximum tre i obtained by the compoite with the volume fraction of 20 % (σ min of 32,27 N/mm 2 ), while, the minimum i obtained by the compoite with the volume fraction of 40 % (σ max of 28,27 N/mm 2 ). Keyword: fiber, Mua Paradiiaca, volume fraction, tenile trength 1. Pendahuluan Piang telah dibudidayakan di Sulawei Tenggara ejak lama. Selama ini tanaman piang di budidayakan hanya untuk diambil buahnya ementara pelepah piang hanya dibuang dan menjadi limbah dari tanaman piang itu endiri. Menyadari melimpahnya limbah pelepah piang ini maka perlu adanya pemanfaatan pelepah piang ehingga berguna dan menjadi komodita yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Pelepah piang jika diolah akan menjadi erat dengan kekuatan yang tinggi dan daya erapnya lebih bagu ehingga angat baik jika digunakan ebagai bahan penguat pada kompoit. Ada berbagai alaan penting dalam pemanfaatan erat alami ini. Pemanfaatan ini tentunya diharapkan mendapatkan berbagai keuntungan, 29

2 antara lain dari egi ramah lingkungan, egi keehatan yang berkaitan dengan proe pembuatan kompoit, egi kekuatan material (ditinjau dari kekuatan tarik dan kekuatan renggang), dan dari egi ketahanan terhadap koroi. Adapun produk kompoit aat ini ering digunakan dalam berbagai kebutuhan. Dari egi kemaritiman, kompoit ering digunakan untuk bodi kapal terutama kapal penjaga pantai, feri dan peed boat, peti kema (peti ikan nelayan dan peti e) dan pipa fiber yang tahan terhadap karat (digunakan untuk mengalirkan fluida yang tidak berbahaya). Selain itu dari egi material, fiber ering dipergunakan pada perabot rumah, eperti atap fiber, dinding fiber dan berbagai kebutuhan dalam kehidupan lainnya (Schwartz MM. 1996). Kompoit erat merupakan material yang terdiri dari erat ebagai penguat dan matrik ebagai pengikatnya. Serat yang dimakud dalam hal ini adalah erat alami yang beraal dari alam, tanpa melalui proe kimia dan indutri. Pada umumnya erat alami yang dipakai berupa erat ijuk, erat bambu, erat rotan, erat pelepah piang, erabut tandon koong, erbuk papan, erabut kelapa, erat nena, dan erat alami lainnya yang maih bia dimanfaatkan (Jone,1975 ). Penelitian ini bertujuan menganalii pengaruh fraki volume terhadap denita dan kekuatan tarik bahan kompoit erat pelepah piang epoki. 2. Tinjauan Putaka Material Kompoit dan Komponen Kompoit Kompoit merupakan bahan padatan yang dihailkan dari dua gabungan atau lebih bahan yang berlainan untuk mendapatkan ciri-ciri yang lebih baik yang tidak dapat diperoleh dari etiap komponennya. Kompoit yang dihailkan bukan aja dapat memiliki ifat mekanik yang lebih baik baik tetapi juga ifat kimia, ifat pana dan berbagai ifat yang lain (Gibon,1994). Matrik Matrik adalah bahan yang diperkuat oleh erat penguat yang berfungi mengikat erat yang atu dengan yang lainnya. Bahan yang paling umum dipakai ebagai matrik adalah metal atau polimer. Bahan platik merupakan alah atu matrik rein epoki. Bahan ini telah mengalami reaki kimia oleh reaki pana atau katali. Platik tidak dapat dicairkan kembali dan diproe kembali dan jika dipanai pada uhu tinggi akan terurai dan ruak. Salah atu jeni platik adalah platik termoet. Platik termoet ini alah atunya adalah epoki. Keuntungan platik termoet dalam aplikai perencanaan teknik adalah kekakuan tinggi, ketabilan uhu tinggi, ketabilan dimeni tinggi, reiteni terhadap mulur dan deformai di bawah pembebanan, ringan, dan ifat iolai termal dan litrik yang tinggi (Gibon,1994). Serat Komponen penguat dari kompoit adalah erat. Secara umum dapat dikatakan bahwa fungi erat adalah ebagai penguat bahan untuk memperkuat kompoit ehingga ifat-ifat mekaniknya lebih baik bila dibandingkan dengan tanpa erat penguat. Selain itu erat juga menghemat penggunaan rein. Beberapa yarat untuk dapat memperkuat matrik antara lain erat mempunyai modulu elatiita yang tinggi dan mampu menerima perubahan gaya yang bekerja padanya. Arah erat mempengaruhi jumlah erat yang dapat diiikan kedalam matrik. Makin cermat penataannya, makin banyak penguat yang dapat dimaukkan. Arah erat penguat menentukan kekuatan kompoit, euai dengan arah kekuatan makimum (Schwartz,1994). Piang Kepok (Mua Paradiiaca) Piang adalah tanaman buah yang beraal dari kawaan di Aia Tenggara (termauk Indoneia). Tanaman ini kemudian menyebar ke Afrika (Madagakar) dan Amerika Selatan dan Tengah. Budidaya piang euai dengan iklim di Indoneia baik dataran rendah maupun tinggi, akan mencapai optimal pada uhu o C, dan ecara tekni mudah dibudidayakan. Produki piang adalah produki buah terbear di Indoneia (40% dari produki buah naional). Budidaya piang hampir ada di eluruh wilayah di Indoneia (Diharjo dkk, 2000). Keunggulan menggunakan erat alami (natural fiber) untuk menggantikan ebagian erat kaca pada kompoit dengan penguat platik, adalah dapat diperoleh penampilan yang lebih baik dan juga memperbaiki beberapa ifatnya (Diharjo dkk, 2000), yaitu : a. Mengurangi berat b. Dapat didaur ulang c. Sebagai langkah untuk bumi hijau (green movement) d. Mengurangi molding cycle 30

3 e. Biaya yang lebih kompetitif f. Performance material yang lebih baik. Pada material kompoit, erat merupakan penguat yang memiliki kekuatan tarik dan kekakuan yang tinggi. Sementara itu, matrik berikatan berama dengan erat mentranmiikan hear force dan juga berfungi ebagai coating. Sifat mekanik dari erat ditentukan oleh kekuatan tariknya dan kekakuannya. Kekuatan dari kompoit yang dihailkan endiri ditentukan dari lua permukaan kontak antara matrik dan penguatnya. Serat yang lebih kecil akan memiliki lua permukaan kontak yang lebih bear ehingga ifat adhei yang lebih baik. Kriteria pemilihan fiber-reinforced yang baik tergantung dari beberapa apek, eperti (Schwartz,1984) : a. Elongai aat patah b. Ketabilan thermal c. Sifat tarik menarik (adhei) antara erat dan matrik d. Harga dan biaya produkinya. Penentuan Kompoii Volume Kompoit Salah atu faktor yang angat penting dalam menentukan karakteritik material kompoit adalah kandungan (preentae) antara matrik dan erat. Sebelum melakukan proe pencetakan kompoit, telebih dahulu dilakukan penghitungan mengenai volume kompoit (V c ), volume erat (V ) dan maa erat (m ) ebelum kompoit dicetak (Gibon,1994). Volume Kompoit (V c ) dapat dihitung dengan menggunakan peramaan: Vc P. LT. (1) di mana: V c : Volume kompoit ebelum dicetak (m 3 ) P : Panjang kompoit ebelum dicetak (m) L : Lebar kompoit ebelum dicetak (m) T : Tinggi kompoit ebelum dicetak (m) Volume erat (V ) dapat dihitung dengan menggunakan peramaan : V f v xv c 100% dimana: V : Volume erat ebelum dicetak (m 3 ) f v : Fraki volume erat yang digunakan (%) (2) Maa erat (m ) dapat dihitung dengan menggunakan peramaan : m. V (3) di mana: m :Maa erat ebelum dicetak (kg) :Maa jeni erat ebelum dicetak (kg/m 3 ) 3. Metodologi Penelitian Tempat, Alat, dan Bahan Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknologi Mekanik, Fakulta Teknik Univerita Halu Oleo. Peralatan yang digunakan dalam penelitian terdiri dari: a. Mitar, untuk pengukuran dimeni dari peimen. b. Cetakan kaca, ebagai media pembuatan peimen. c. Gela ukur, untuk mengukur volume rein dan erat. d. Wadah, ebagai tempat pencampuran rein, erat dan hardener (katali). e. Timbangan digunakan untuk menimbang eberapa berat rein dan erat yang akan dicampur dalam proe pembuatan kompoit euai dengan fraki volume yang ditentukan. f. Lem kaca (ilicone gla) g. Gunting, ilet, penggari, dan jangka orong. h. Ampla dan gurinda potong, untuk meratakan dan memotong peimen euai ukuran tandar. Bahan yang digunakan : a. Serat Pelepah piang untuk penguat matrik. b. Rein epoxy dan hardener untuk matrik. c. Wax (mirror glaze) untuk memudahkan membuka cetakan. Proedur Penelitian Pembuatan ampel dilakukan dengan memperiapkan bahan penyuun kompoit, berupa erat pelepah piang, rein epoki, dan hardener. Serat pelepah piang diuun dengan arah luru kemudian menyiapkan rein yang telah dicampur katali. Speimen dicetak dengan variai fraki volume 20 %, 30 %, dan 40% menggunakan cetakan kaca yang yang berbentuk ampel pengujian tarik tandar ASTM D

4 Pengujian yang dilakukan terhadap kompoit yaitu pengujian tarik. Bentuk bahan untuk uji tarik dengan dimeninya ditunjukkan pada gambar berikut berdaarkan American Society For Teting and Material (ASTM) D Gambar 1. Bentuk bahan dan dimeninya untuk uji tarik 3. Hail dan Pembahaan Kekuatan tarik kompoit yang diperkuat erbuk pelepah piang erat luru dengan matrik epoxy rein diuji mengunakan mein uji tarik Univeral Teting Machine merek Shimadzutype AGS-X kapaita 1000 kg, yang dilengkapi alat penyimpan data hail uji ecara otomati ke komputer. Denita Kompoit Tabel berikut adalah hail perhitungan etiap fraki volume kompoit : Tabel 1. Hail pengujian denita kompoit erat pelepah piang matrik epoki Dari hail perhitungan fraki volume erat terlihat bahwa peningkatan fraki erat akan menyebabkan berkurangnya berat total kompoit ; berat terendah terdapat pada fraki volume 40 % (16,929 gr), edangkan berat kompoit yang tertinggi terdapat pada fraki volume 20 % erat (21,632 gr). Serat pelepah piang digunakan ebagai pengii di dalam matrik agar kekuatan kompoit meningkat. Pada penelitian ini denita kompoit pada fraki volume 20%, 30%, dan 40% berturut-turut diperoleh 1,38 gr/cm 3, 1,37 gr/cm 3, dan 1,08 gr/cm 3. Hal ini menunjukan bahwa penambahan fraki volume hingga 40 % dapat menyebabkan penurunan denita kompoit. Hal ini diebabkan karena denita erat yang lebih rendah dari denita rein epoki. Kekuatan Tarik Hail perhitungan kekuatan tarik elengkapnya dari maing-maing variai fraki volume dapat dilihat pada tabel 2 berikut : Tabel 2. Hail pengujian tarik kompoit erat pelepah piang matrik epoki Jeni Kompoit Piang - Epoki Fraki Serat 20 % 30 % 40 % σ mak (N/mm 2 ) mak (N/mm 2 ) Fraki Volume Serat Denita Volume Berat Berat Berat Kompoit Kompoit Serat Matrik Kompoit ( ) (cm 3 ) (gr) (gr) (gr) (gr/cm 3 ) 20% 15,675 4,076 17,556 21,632 1,38 30% 15,675 6,113 15,361 21,475 1,37 40% 15,675 8,151 8,778 16,929 1,08 Gambar 2. Fraki volume v denita kompoit Gambar 3. Tegangan v regangan 32

5 Gambar 3 menunjukkan bahwa kekuatan tarik kompoit erat pelepah piang yang tertinggi adalah N/mm 2 pada pada fraki volume 40 %. Nilai ini menurun pada fraki volume 30 % (2,667 N/mm 2 ) dan terendah pada arah fraki volume 20 % (2,051 N/mm 2 ). Penurunan kekuatan tarik pada fraki volume 30 % dan 20 % diebabkan karena kurangnya erat yang menditribuikan gaya tarik ecara penuh. Penambahan fraki volume erat ampai dengan bata tertentu dapat mempengaruhi kekuatan erat pelepah piang ebagai penguat kompoit. 4. Keimpulan Keimpulan yang diperoleh dari penelitian adalah peningkatan fraki volume erat akan menyebabkan berkurangnya berat total kompoit ehingga menurunkan nilai denita kompoit. Nilai terendah dari denita kompoit terdapat pada fraki volume 40 % (1,08 gr/cm 3 ), edangkan denita kompoit terbear terdapat pada fraki volume 20 % erat (1,38 gr/cm 3 ). Selain itu, penambahan erat pelepah piang pada kompoit dengan fraki volume 20%, 30% dan 40%, dapat mempengaruhi nilai kekuatan tarik. Kekuatan tarik makimum ebear N/mm 2 pada fraki volume 40%,edangkan untuk kekuatan tarik terendah N/mm 2 terdapat pada fraki volume 20%. Daftar Putaka Diharjo K, Triyono T. 2000, Material Teknik, Buku Pegangan Kuliah. UNS Pre, Surakarta. Gibon RF. 1994, Principle Proceing and Compoite Material. Mc-Granhill Book Company, New York. Jone RM. 1975, Mechanic of Compoite Material. Scripta Book, Company Wahington DC. Schwartz MM Compoite Material, Handbook. McGraw Hill, Inc., New York, USA. Schwartz MM. 1996, Compoite Meterial Polimer, Ceramic and Metal Matrice.Prentice-Hall, USA. 33

6 34