BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring dengan inovasi yang dilakukan dalam bidang material, serat alam dijadikan sebagai bahan penguat komposit. Suatu material komposit pada umumnya diperkuat oleh serat, dimana serat sangat mempengaruhi dan menentukan kekuatan dari komposit tersebut. Bahan serat dapat diperoleh dari bahan alam dan non alam. Serat alam merupakan serat yang diperoleh dari serat sumber daya alam yang dapat diperbaharui seperti, serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS), serat jerami, serat bamboo, serat pisang, serat kayu dan lain sebagainya. Sedangkan serat buatan (sintetis) diperoleh dari proses kimia seperti serat karbon, serat boron, atau serat grafit, serat gelas, serat alumina, serat aramid, dan serat silicon karbida. Komposit dari bahan serat (fibrous composite) terus diteliti dan dikembangkan guna menjadi bahan alternatif baru yang dapat menggantikan fungsi logam, hal ini disebabkan sifat dari komposit serat yang kuat dan mempunyai berat yang lebih ringan dibandingkan dengan logam. Penelitian yang mengarah pada pengembangan bahan komposit telah banyak dilakukan, terutama yang berkaitan dengan komposit penguatan serat alam yang berbahan matrik polimer. Penelitian ini dilakukan seiring dengan majunya eksploitasi penggunaan bahan alami dalam kehidupan sehari-hari. Keuntungan mendasar yang dimiliki oleh serat alam adalah jumlahnya berlimpah, memiliki specific cost yang rendah, dapat diperbarui dan didaur ulang, serta tidak mencemari lingkungan. Untuk memperoleh sifat mekanik yang tinggi (kekuatan tarik, tekan, dan lentur maksimum dan modulus elastisitas) maka serat alam telah diberi bermacam perlakuan yang dapat meningkatkan sifat mekanik tersebut. Penggunaan serat TKKS sebagai bahan komposit merupakan langkah yang tepat. Pada penelitian ini digunakan serat TKKS sebagai penguat dari komposit polimer berbahan dasar busa polimer (polimeric foam).

2 Busa polimer (polimeric foam) merupakan jenis polimer berongga (busa) yang memiliki dua sifat penting, yaitu massa jenis yang rendah dan daya serap energi yang baik (Wang dan Pan, 2006). Busa polimer biasanya dibuat dari polyurethane dengan rongga terbuka yang mempunyai massa jenis (ρ) < 1 g/cm 3 (Avalle, et al, 2001). Busa polimer dapat mendistribusikan energi yang diterima melalui dinding-dinding rongga dalam jumlah yang banyak. Pada penelitian ini, metode pembentukan busa polimer menggunakan sistem tekan panas menggunakan mesin hot press. Diawali dengan menuangkan resin dan reinforcement dengan viskositas yang tinggi ke dalam cetakan pada suhu pemakaian 75, kemudian cetakan ditutup dan penekanan terhadap material komposit tersebut, sehingga terjadi perubahan kimia yang menyebabkan mengerasnya material komposit secara permanen mengikuti bentuk cetakan. Untuk mengetahui kekuatan dan perilaku mekanik dari polymeric foam tersebut, tentunya perlu diadakan pengujian lebih lanjut. Adapun metode pengujian yang akan dilakukan adalah pengujian tarik yang kemudian disimulasikan dengan metode numerik prangkat lunak ANSYS 14.5 dikomputer. Simulasi numerik yang dimaksud adalah untuk mendapatkan distribusi tegangan sebagai perilaku mekanik dari struktur polymeric foam yang diperkuat serat TKKS pengujian tarik. Hasil yang diharapkan pada penelitian ini ialah bahan komposit berongga dengan berat produk relative lebih ringan (low density) dan sifat mekanis yang lebih baik dibandingkan dengan bentuk komposit polimer padat (compact), serta bisa diperoleht sifat sifat mekanis dari bahan tersebut. 1.2 Perumusan Masalah Pemanfaatan busa polimer (polimeric foam) yang dibuat dari polyurethane sebagai produk yang mampu menahan beban tarik masih terbatas jumlahnya. Untuk meningkatkan kekakuan dan kekuatan busa polimer maka di dalam penelitian ini polyurethane sebagai bahan pembentuk busa diformulasikan dengan beberapa material tambahan yaitu serat TKKS dan resin termoset. Selain itu Data respon busa polimer yang diperkuat serat TKKS akibat beban tarik dalam penelitian terdahulu masih terdapat beberapa kekurangan yakni, pemakaian

3 cetakan yang tidak sesuai dengan standar cetakan untuk polimer sehingga data yang dihasilkan tidak dapat dinilai keabsahannya dan tidak dapat dijadikan tolak ukur untuk pengujian tarik pada komposit polimer. Agar busa polimer yang diperkuat serat TKKS dapat direkomendasikan sebagai produk yang dapat diketahui kemampuannya menahan beban tarik maka respon yang dialami oleh busa polimer akibat pengujian kekuatan tarik harus diketahui. Oleh karena itu, di dalam penelitian ini akan dilakukan penyelidikan respon busa polimer yang diperkuat serat TKKS akibat pengujian kekuatan tarik secara eksperimen serta disimulasikan dengan metode numerik prangkat lunak ANSYS 14.5 dikomputer. Sasaran penelitian ini adalah memberikan informasi data respon dan distribusi tegangan akibat pengujian kekuatan tarik terhadap busa polimer yang diperkuat serat TKKS sehingga dapat digunakan di dalam aplikasi keteknikan. 1.3 Batasan Masalah Dalam skripsi ini penulis mengambil batasan untuk memperjelas ruang lingkup permasalahan. Batasan itu antara lain: 1. Bahan baku yang digunakan adalah serat TKKS, busa polimer (polimeric foam) dan resin BTQN 157 EX. 2. Proses pencetakan spesimen dengan menggunakan mesin hot press 3. Cetakan yang digunakan sesuai standar ASTM D-638 tipe I 4. Proses pengujian sifat mekanik dilakukan pada mesin Uji Tarik 5. Melakukan simulasi numerik menggunakan software ANSYS Tujuan Penelitian Tujuan umum Tujuan umum pada penelitian ini adalah untuk menyelidiki respon material komposit berbahan busa polimer yang diperkuat serat TKKS melalui eksperimen dengan melakukan pengujian tarik Tujuan Khusus Tujuan khusus dari penelitian ini adalah:

4 1. Untuk mengetahui proses perlakuan serat tandan kosong kelapa sawit sampai pembuatan bahan komposit busa polimer pada hot press dan pengujian menggunakan alat uji tarik. 2. Untuk mengetahui massa jenis dari bahan spesimen serta menganalisanya pada 5 variasi kadar persentase NaOH 3. Untuk memperoleh respon tegangan dan regangan pada bahan serta menganalisa tegangan maksimum, regangan maksimum terhadap 5 variasi kadar persentase NaOH 4. Menghitung besarnya modulus elastisitas bahan pada 5 variasi kadar persentase NaOH 5. Mendapatkan distribusi tegangan dari simulasi ANSYS 14.5 dan membandingkan hasil tegangan yang diperoleh dari simulasi ANSYS 14.5 dengan hasil yang diperoleh pada uji eksperimental uji tarik untuk mendapatkan hasil penelitian yang akurat. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi kepada pembaca tentang pemilihan dan perbandingan komposisi dari bahan baku yang digunakan untuk membuat material komposit, sehingga dapat pembaca dapat mengetahui data respon tegangan dan regangan serta menganalisa batas tegangan elastis, tegangan maksimum, regangan saat patah, dan kerusakan busa polimer untuk menghasilkan produk akhir yang sesuai dan juga ramah lingkungan. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan ini disajikan dalam tulisan yang terdiri dari 5 bab: BAB I : PENDAHULUAN Bab ini memberikan gambaran menyeluruh mengenai tugas akhir yang meliputi, pembahasan tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.

5 BAB II BAB III : TINJAUAN PUSTAKA Berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan pokok permasalahan serta metode pendekatan yang digunakan untuk menganalisa persoalan. : METODE PENELITIAN Berisikan metode dari pengujian Tarik dan.berisi juga spesifikasi material komposit busa polimer diperkuat serat TKKS yang dijadikan studi kasus dan juga mengenai langkah pelayanan serat, pencampuran bahan, pembuatan spesimen. BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISIS PENELITIAN Berisikan penyajian hasil dan analisis data yang diperoleh dari pengujian Tarik. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Berisikan jawaban dari tujuan penelitian. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN