PENGARUH SUSUNAN LEMBARAN BILAH BAMBU TERHADAP SIFAT MEKANIS KOMPOSIT BERPENGUAT BILAH BAMBU DENGAN MATRIKS POLYESTER. Tugas Akhir

Transkripsi

1 PENGARUH SUSUNAN LEMBARAN BILAH BAMBU TERHADAP SIFAT MEKANIS KOMPOSIT BERPENGUAT BILAH BAMBU DENGAN MATRIKS POLYESTER Tugas Akhir Diajukan kepada Tim Penguji Tugas Akhir Jurusan Físika sebagai salah satu Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Sarjana Sains Oleh: WIWI APRILIA NIM 64562/2005 PROGRAM STUDI FISIKA JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2 2

3 3

4 4

5 ABSTRAK Wiwi Aprilia: Pengaruh Susunan Lembaran Bilah Bambu Terhadap Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Bilah Bambu Dengan Matriks Polyester. Kelenturan dan kekuatannya menopang beban berat membuat bambu banyak dimanfaatkan sebagai material bangunan yang tangguh. Sayangnya, bambu punya satu musuh besar, yaitu rayap. Kerentanannya digerogoti rayap membuat banyak orang mulai meninggalkan bambu. Penelitian tentang sifat mekanis komposit dari serat alam khususnya bambu masih jarang dilakukan. Oleh karena itu, dilakukan penelitian dengan tujuan untuk menyelidiki pengaruh susunan lembaran bilah bambu terhadap sifat mekanis komposit yang meliputi nilai tegangan maksimum dan harga elastisitas kuat lengkung. Penelitian ini dilakukan secara eksperimen. Lembaran bilah bambu disusun dengan tiga variasi, yaitu memanjang, melintang dan anyaman. Dari ketiga susunan variasi tersebut dihitung nilai tegangan dan elastisitas untuk menentukan sifat mekanisnya. Berdasarkan hasil perhitungan dapat dilihat hubungan antara variasi susunan lembaran bilah bambu nilai tegangan maksimum dan elastisitas. Hasil dari penelitian ini yaitu nilai tegangan tertinggi yaitu 78,173 MPa pada serat memanjang, nilai tegangan untuk serat anyaman lebih rendah dari serat memanjang, yaitu sebesar 44,538 MPa dan nilai tegangan serat melintang lebih rendah dari serat anyaman yaitu sebesar 18,936 MPa. Hasil pengukuran untuk nilai elastisitas pada kuat lengkung yang tertinggi yaitu 150,15 GPa pada serat memanjang, serat anyaman lebih rendah dari serat memanjang yaitu sebesar 86,26 GPa dan serat melintang lebih rendah dari serat anyaman yaitu sebesar 50,209 GPa. Dari hasil penelitian ini terdapat pengaruh susunan lembaran bilah bambu terhadap sifat mekanis yaitu semakin sejajar lembaran bilah bambu dengan beban tarik maka komposit yang dihasilkan sangat kuat dan kaku, sebaliknnya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus. i

6 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan nikmat dan hidayahnya kepada penulis sehingga dengan rahmat-nya tugas akhir ini dapat penulis selesaikan. Salawat beriring salam penulis sampaikan kepada Rasulullah S.A.W sebagai uswatun hasanah bagi kita semua sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul: Pengaruh Susunan Lembaran Bilah Bambu Terhadap Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Bilah Bambu Dengan Matriks Polyester. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan program Strata Satu di Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Padang. Selama penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan dan bimbingan serta semangat dari semua pihak. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini peneliti mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ibu Dra. Yenni Darvina M.Si sebagai Pembimbing I dan Ibu Dr. Hj. Ratnawulan M.Si sebagai Pembimbing II. 2. Ibu Dra. Syakbaniah M.Si, Ibu Dr. Hj. Djusmaini Djamas M.Si, dan Bapak Dr. Yulkifli M.Si sebagai Penguji. 3. Bapak Drs. Akmam M.Si sebagai Ketua Jurusan Fisika FMIPA UNP. 4. Ibu Dra. Hidayati M.Si sebagai Ketua Program Studi Fisika Jurusan Fisika FMIPA UNP. ii

7 5. Bapak Drs. Mahrizal M.Si sebagai Penasehat Akademik. 6. Bapak dan Ibu Dosen serta staf Jurusan Fisika FMIPA UNP. 7. Orang Tua yang telah memberikan dukungan finansial, moral dan spiritual. 8. Rekan-rekan Fisika 2005 dan semua pihak yang telah memberi motivasi, saran dan bantuan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 9. Semua pihak yang telah membantu peneliti yang tidak dapat peneliti sebutkan satu persatu. Semoga semua bantuan, bimbingan dan arahan yang telah diberikan kepada penulis dapat menjadi amal ibadah disisi Allah S.W.T dan mendapat balasan yang setimpal. Amin. Peneliti menyadari bahwa dalam tulisan laporan tugas akhir ini masih terdapat kesalahan dan kelemahan. Untuk itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Peneliti berharap mudah-mudahan tugas akhir ini berguna bagi pembaca semua. Padang, Juli 2012 Penulis iii

8 DAFTAR ISI halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... iv DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR LAMPIRAN... vi BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Batasan Masalah... 5 C. Rumusan Masalah... 6 D. Pertanyaan Penelitian... 6 E. Tujuan Penelitian... 7 F. Manfaat Penelitian... 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Pengertian Komposit... 8 B. Klasifikasi Komposit... 9 C. Polyester D. Bambu E. Sifat-Sifat Mekanik Komposit F. Pengujian Sifat Mekanik G. Analisa Pengaruh Susunan Serat Terhadap Sifat Fisis Komposit iv

9 BAB III METODE PENELITIAN A. Jenis Penelitian B. Waktu dan Tempat Penelitian C. Objek Penelitian D. Variabel Penelitian E. Matrik Penelitian F. Desain Penelitian G. Instrument Penelitian H. Teknik Analisis Data BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data B. Analisis Data C. Pembahasan BAB V PENUTUP A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN v

10 DAFTAR TABEL Tabel Halaman 1. Sifat Mekanik Resin Polyester Sifat mekanik bambu Matrik penelitian Spesifikasi sampel pengujian tarik berdasarkan ASTM D Hasil pengukuran kuat tarik Hasil pengukuran kuat lengkung Hasil analisa kekuatan tarik maksimum pada pengujian tarik komposit berpenguat bilah bambu Hasil analisa kuat lengkung Tabulasi data spesimen 1 serat memanjang Tabulasi data spesimen 2 serat memanjang Tabulasi data spesimen 3 serat memanjang Tabulasi data spesimen 1 serat melintang Tabulasi data spesimen 2 serat melintang Tabulasi data spesimen 3 serat melintang Tabulasi data spesimen 1 serat anyaman Tabulasi data spesimen 2 serat anyaman Tabulasi data spesimen 3 serat anyaman Data hasil pengukuran kuat lengkung vi

11 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 1. Ikatan rantai polyester Pemasangan benda uji pada pengujian lengkung Continuous fiber compoite Woven fiber composite Gaya tarik bahan Bagan persiapan pembuatan komposit Gambar variasi susunan serat Dimensi sampel pengujian tarik Bagan proses pembuatan sampel komposit Grafik hubungan antara rata-rata tegangan maksimum dengan variasi susunan serat Grafik hubungan antara rata-rata modulus elastisitas dengan variasi susunan serat vii

12 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman 1. Pengolahan data pengujian masa jenis bilah bambu Tabel data setiap variasi spesimen Data hasil pengukuran kuat lengkung Analisa data pengujian tarik Analisa data pengujian lengkung Grafik hasil pengujian tarik Alat dan bahan serta cara pembuatan komposit Surat izin penelitian viii

13 1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pesatnya perkembangan teknologi dewasa ini, menuntut tersedianya material dengan tampilan yang baik. Kriteria yang harus dipenuhi material tersebut diantaranya ringan, mempunyai kekuatan tinggi, dan biaya produksi rendah. Salah satu material yang dapat memenuhi kriteria tersebut adalah komposit karena mempunyai perbandingan kekuatan (strength) dan kekakuan terhadap beratnya serta biaya pembuatannya lebih rendah. Salah satu bentuk komposit berdasarkan penguatan adalah komposit serat, dimana penguatnya berbentuk serat. Komposit yang menggunakan serat alam sebagai penguatnya dapat diperoleh dari tanaman seperti tanaman pisang, bambu, kelapa, nanas, dll (Palallo,2007). Menurut Van Vlack(1995), komposit terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang membentuk satu kesatuan. Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal. Dalam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matrik) dan suatu jenis penguatan yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fiber). 1

14 2 Penggunaan dan pemanfaatan material komposit dewasa ini semakin berkembang, seiring dengan meningkatnya penggunaan bahan tersebut yang semakin meluas. Mulai dari yang sederhana seperti alat-alat rumah tangga sampai sektor industri baik industri skala kecil maupun skala besar (Purboputro, 2006). Unsur komposit yang banyak digunakan adalah material logam. Namun, pengembangan material logam belum dapat memenuhi sifat tertentu dalam dunia industri. Oleh karena itu dikembangkanlah material bukan logam dengan campuran serat dalam bentuk komposit. Keunggulan komposit serat ini adalah selain ringan, tahan korosi, dan juga memiliki kekuatan yang sama dengan material logam (Widodo,2008). Menurut Palallo (2007), bambu merupakan bahan organik terbaik karena struktur seratnya yang panjang, harganya relatif murah, pengerjannya mudah dan tersedia dalam jumlah yang besar. Fungsi bambu sangat banyak, sehingga masih dapat dikembangkan lagi menjadi fungsi yang lain seperti dalam pembuatan komposit dan seratnya sebagai penguat serta dapat diaplikasikan dalam pembuatan alat makan, alat rumah tangga, papan dan pipa air. Beberapa negara telah banyak mengembangkan komposit serat bambu dan bahkan telah banyak diaplikasikan sebagai bahan baku produksi suatu barang. Pada perkembangannya, struktur komposit serat bambu masih terbatas variasinya, hal ini dikarenakan sifat dari serat bambu yang cukup getas sehingga sukar untuk divariasikan konfigurasinya (Eldo,2010).

15 3 Potensi bambu di Indonesia mempunyai prospek yang sangat baik karena bambu merupakan bahan baku alternatif dari kayu yang berasal dari hutan tropis yang semakin berkurang baik kualitas maupun kuantitasnya dengan meningkatnya industri perkayuan sebagai komoditi ekspor seperti kayu lapis dan gergajian. Untuk mengatasi hal tersebut maka dapat kita lakukan suatu usaha mengembangkan diversifikasi produk kayu olahan dengan bahan baku selain kayu. Salah satu sumber daya alam hayati yang dapat menggantikan kayu adalah bambu, karena bambu mempunyai beberapa keunggulan seperti cepat tumbuh, mudah diolah, sifat mekanik yang lebih baik dari pada kayu pada arah sejajar serat (Manik dkk,2004). Kelenturan dan kekuatannya menopang beban berat membuat bambu banyak dimanfaatkan sebagai material bangunan yang tangguh. Sayangnya, bambu punya satu musuh besar, yaitu rayap. Kerentanannya digerogoti rayap membuat banyak orang mulai meninggalkan bambu. Komposit berpenguat bilah bambu tak kalah oleh kayu bahan bangunan lain. Menurut hasil penelitian Balai Bahan Bangunan Puslitbang Permukiman pada tahun anggaran 2007 menunjukkan bahwa, dengan menggunakan perekat resin, dapat dihasilkan suatu bahan bangunan komposit yang mempunyai kekuatan tinggi sehingga dapat menandingi kekuatan kayu. Produk dari hasil penelitian ini dapat berupa panel eksterior dan interior dengan berbagai bentuk untuk konstruksi bangunan seperti, dinding, langit-langit serta penutup atap, atau

16 4 yang digunakan sebagai bahan furniture dengan memenuhi persyaratan yang diperlukan. Penelitian mengenai komposit ini telah banyak dilakukan. Manik dkk (2004), melakukan penelitian mengenai komposit dengan serat bambu apus sebagai penguat. Penelitian tersebut menyimpulkan bahwa komposit dengan serat bambu tipe chopped strand mat belum dapat digunakan sebagai bahan alternatif pengganti kayu sebagai bahan pembuatan kulit kapal, karena kekuatan tarik komposit yang diperoleh belum memenuhi aturan Biro Klasifikasi Indonesia (BKI). Boimau (2010) melakukan penelitian pengaruh fraksi volume dan panjang serat terhadap sifat lengkung komposit polyester yang diperkuat serat batang pisang menjelaskan bahwa, peningkatan fraksi volume serat dapat meningkatkan kekuatan lengkung komposit karena panjang serat mempengaruhi kekuatan lengkung komposit. Menurut Fessenden (1986), polyester dapat berubah bentuk setelah diberi panas dan mudah terbakar pada suhu tinggi, namun polyester memiliki penyerapan air yang rendah. Ifannosa (2010) melakukan penelitian mengenai material komposit yang dibuat mengunakan bambu dan matrik epoxy. Dalam penelitian tersebut diperoleh hasil bahwa komposit bambu-resin epoxy dengan perbedaan susunan serat akan sangat berpengaruh terhadap Modulus Young-nya. Kegagalan yang terjadi pada spesimen disebabkan karena resin epoxy tidak kuat menahan beban geser sehingga pada saat pengujian resin terlepas dari

17 5 serat. Dari beberapa penelitian tersebut belum ada yang membahas pengaruh susunan serat terhadap sifat mekanik komposit. Hal ini mendorong penulis untuk melakukan penelitian lebih lanjut, karena kekuatan komposit tidak tergantung dari interaksi mikroskopik antar molekul seperti yang biasa terjadi pada material lain. Berdasarkan uraian yang telah dijelaskan diatas maka peneliti tertarik untuk melakukan penelitian ini dan membahas tentang Pengaruh Susunan Serat terhadap Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Bilah Bambu Dengan Matriks Polyester. Dimana dalam penelitian ini akan dijelaskan sifat fisis dari material komposit yang diperoleh melalui susunan bambu dan uji mekanik bahan berupa pengujian kuat tarik, dan pengujian kuat lengkung (bending) yang bersifat material dengan menggunakan metode Hand Lay-Up. Hal ini dikarenakan peneliti ingin memperoleh bahan komposit yang kuat, kaku, dan juga ringan. B. Batasan Masalah Dalam penelitian ini penulis membatasi masalah yang akan dibahas supaya pembahasannya menjadi jelas. Batasan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Dalam penelitian ini peneliti hanya melakukan pengujian terhadap kuat tarik, dan kuat lengkung dari komposit berpenguat bilah bambu dengan matriks polyester.

18 6 2. Serat yang disusun pada komposit memiliki tiga variasi susunan, yaitu disusun dengan arah serat memanjang, melintang dan anyaman. 3. Bambu yang digunakan adalah jenis bambu betung. Bagian yang diambil yaitu bagian dalam dan bambu yang digunakan tidak terlalu tua dan tidak terlalu muda. 4. Ketebalan tiap komposit berkisar antara 0,4 0,5 cm 5. Persentase fraksi volume matrik dan serat yang digunakan dalam pembuatan komposit adalah 20% bambu dan 80% resin polyester 6. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode hand lay-up. C. Rumusan Masalah Berdasarkan batasan masalah diatas, maka Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh susunan serat bambu terhadap kuat tarik, dan kuat lengkung komposit berpenguat bilah bambu dengan matriks polyester. D. Pertanyaan Penelitian Dari batasan masalah dan fokus masalah diatas, dapat diajukan pertanyaan penelitian sebagai berikut: 1. Bagaimanakah pengaruh susunan serat terhadap nilai tegangan komposit? 2. Bagaimanakan pengaruh susunan serat terhadap harga elastisitas kuat lengkung komposit?

19 7 E. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Untuk mengetahui pengaruh susunan serat bambu terhadap nilai tegangan komposit berpenguat bilah bambu. 2. Untuk mengetahui pengaruh dari bentuk susunan serat bambu terhadap harga elastisitas kuat lengkung komposit berpenguat bilah bambu. F. Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat kita peroleh dari penelitian ini adalah: 1. Menambah informasi mengenai pengaruh susunan serat terhadap sifat mekanis bambu komposit dengan matrik polyester. 2. Memenuhi kebutuhan industri dalam memperoleh komposit yang baik. 3. Memberikan informasi pengembangan penelitian mengenai komposit dilingkungan akademik, khususnya Fisika FMIPA-UNP.

20 8 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Pengertian Komposit Komposit berarti terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang digabung atau dicampur menjadi satu. Menurut Gibson (1994), komposit adalah sruktur material yang terdiri dari 2 kombinasi bahan atau lebih, yang dibentuk pada skala makroskopik dan menyatu secara fisika. Sedangkan menurut Daryus (2006) mengemukakan bahwa kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Composite berasal dari kata kerja to compose yang berarti menyusun atau menggabung. Jadi, dari beberapa pengertian komposit diatas dapat kita simpulkan bahwa secara sederhana komposit dapat diartikan sebagai gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan dan menyatu secara fisika. Secara umum bahan komposit terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai bahan pengisi atau penguat dan matrik sebagai bahan pengikat seratserat tersebut. Penguat merupakan unsur utama dalam komposit. Penguat berfungsi untuk menambah kekuatan, kekakuan, dan keliatan bahan. Sedangkan pengikat berfungsi untuk melindungi penguat, mentransfer gaya, temperature dan chemical resistance (Ifannossa,2010). Penguat memberikan pengaruh terbesar terhadap sifat material komposit. 8

21 9 Pengunaan serat sendiri yang utama untuk menentukan karakteristik bahan komposit, seperti : kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik yang lainnya. Sebagai bahan pingisi serat digunakan untuk menahan sebagian besar gaya yang bekerja pada bahan komposit. Oleh karena itu, untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas. Bahan pengikat atau matrik yang digunakan dalam pembuatan komposit adalah bahan polimer yang mudah dibentuk dan mempunyai daya pengikat yang tinggi serta tahan terhadap perlakuan kimia. Fungsi matrik dalam pembuatan komposit adalah untuk melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi. Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan, kuat, tidak terpengaruh korosi, dan mampu bersaing dengan logam, dengan tidak kehilangan karakteristik dan kekuatan mekanisnya (Rusmiyanto,2007). B. Klasifikasi Komposit Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan stukturnya. Bahan komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi komposit yang sering digunakan antara lain, seperti (Rusmiyanto,2007); 1. Fiber composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik. 2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.

22 10 3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik. 4. Filled omposites adalah gabungan matrik continous skeletal dengan matrik yang kedua. 5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina. Dalam penelitian ini penulis membahas tentang fiber composites (komposit serat) yang merupakan gabungan antara serat dengan matrik. Bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang diikat oleh matrik. Unsur utama komposit serat adalah serat yang mempunyai banyak keunggulan. Pengunaan bahan komposit serat sangat efisien dalam menerima beban dan gaya. Karena itu bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat ( Hadi, 2006). Oleh karena itu bahan komposit serat paling banyak dipakai. Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat panjang (continuos fiber) dan serat pendek ( short fiber atau whisker). Komposit serat dalam dunia industri mulai dikembangkan dari pada mengunakan bahan partikel. Bahan komposit serat mempunyai keunggulan yang utama yaitu strong (kuat), stiff (tangguh), dan lebih tahan terhadap panas pada saat didalam matrik. Dalam perkembangan teknologi pengolahan serat, membuat serat sekarang makin diunggulkan dibandingkan material matrik yang digunakan. Cara yang digunakan untuk

23 11 mengkombinasi serat berkekuatan tarik tinggi dan bermodulus elastisitas tinggi dengan matrik yang bermassa ringan, berkekuatan tarik rendah, serta bermodulus elastisitas rendah makin banyak dikembangkan guna untuk memperoleh hasil yang maksimal. Komposit pada umumnya menggunakan bahan plastik sebagai bahan pengikat seratnya. Selain itu, plastik mudah didapat dan mudah perlakuannya, dari pada bahan dari logam yang membutuhkan cara tersendiri. C. Polyester Menurut Fessenden(1986), polyester merupakan bahan polimer yang bersifat termoplastik dan bifungsional yang dapat bereduksi dengan dua molekul lain. Polimer merupakan senyawa makro molekul, yaitu suatu senyawa dengan struktur yang besar. Senyawa polimer terjadi dari penggabungan molekul-molekul yang kecil dan saling berikatan membentuk senyawa makro molekul. Polyester adalah resin termoplastik berantai lurus. Bentuk ikatannya: Gambar 1. Ikatan rantai polyester

24 12 Polyester dapat berubah bentuk setelah diberi panas dan mudah terbakar pada suhu tinggi namun, polyester memiliki daya serap air yang rendah. Polyester banyak digunakan sebagai tempat penyimpanan film dan sebagai matriks pada pembuatan komposit. Polyester juga dapat digunakan sebagai bahan pembuat serat kaca. Polyester adalah bahan bersifat kurang elastis, hal ini dapat terlihat dari harga modulus elastisitasnya yang dimiliki resin hanya berkisar antara 2-4,4 GPa (F.Smith,1993). Sehingga dunia industri banyak menambahkan serat sebagai tambahan kekuatan dari komposit. Pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matrik. Komposit serat yang baik harus mampu untuk menyerap matrik yang memudahkan terjadi antara dua fase. Selain itu komposit serat juga harus mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi, karena serat dan matrik berinteraksi dan pada akhirnya terjadi pendistribusian tegangan. Kemampuan ini harus dimiliki oleh matrik dan serat. Sekain itu gaya-gaya yang berpengaruh pada ikatan antara serat dan matrik adalah gaya coulomb dan gaya adhesi. Sifat mekanik dari polyester yang dikemukakan oleh F.smith(1993) dapat dijelaskan berdasarkan Tabel 1:

25 13 Tabel 1. Sifat mekanik resin polyester Sifat yang diuji Kekuatan tarik Modulus elastisitas Kuat lentur Kekuatan impak Resin polyester MPa 2,0-4,4 GPa MPa 10,6-21,2 J m Masa jenis 1,10-1,46 g/cm 3 D. Bambu Bambu adalah tanaman jenis rumput-rumputan dengan rongga dan ruas di batangnya. Bambu memiliki banyak tipe. Dalam penelitian ini bambu yang digunakan adalah bambu betung. Di dunia ini bambu merupakan salah satu tanaman dengan pertumbuhan paling cepat. Karena memiliki sistem rhizoma-dependen unik. Bambu termasuk kedalam kerajaan plantae. Menurut Alamendah(2011), jenis-jenis Bambu yang terdapat di Indonesia diperkirakan sekitar 159 spesies dari total jenis bambu yang terdapat di dunia. Bahkan sekitar 88 jenis bambu yang ada di Indonesia merupakan tanaman endemik. Bambu merupakan jenis rumputrumputan yang panjang dan beruas. Bambu merupakan anggota famili Poaceae yang terdiri atas 70 genus. Bambu termasuk jenis tanaman yang

26 14 mempunyai tingkat pertumbuhan yang tinggi. Manik (2004) yang menyatakan bahwa salah satu sumber daya alam hayati yang dapat menggantikan kayu adalah bambu, karena bambu mempunyai beberapa keunggulan seperti cepat tumbuh, mudah diolah, sifat mekanik yang lebih baik dari pada kayu pada arah sejajar serat. Beberapa jenis bambu mampu tumbuh hingga sepanjang 60 cm dalam sehari. Indonesia merupakan salah satu wilayah yang menjadi surga bagi jenis tanaman bambu ini. Diperkirakan terdapat sedikitnya 159 jenis bambu di Indonesia yang 88 diantaranya merupakan spesies endemik Indonesia. Sifat mekanik penguat yaitu bambu dijelaskan oleh Ifannossa (2010) dapat dilihat pada Tabel 2: Tabel 2. Sifat mekanik bambu Sifat yang diuji Modulus elastisitas Keuatan tarik Kuat lentur Kekuatan bending Bambu 18 GPa 150 MPa 39 MPa 76 MPa Masa jenis kg/m 3

27 15 Menurut Van Vlack(1995), ada dua hal yang harus diperhatikan pada komposit yang diperkuat agar dapat dihasilkan suatu produk yang efektif, yaitu: a. Komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi dari pada komponen matriknya. b. Antara komponen penguat dan matriks harus ada ikatan permukaan yang kuat. Penguat merupakan unsur pembentuk komposit yang berfungsi memikul beban. Dalam pembuatan komposit terdapat dua jenis bentuk struktur penggabungan komposit, diantaranya adalah proses laminat dan sandwich. Dalam penelitian ini penulis menggunakan proses lamina. Menurut Ifannossa (2010), lamina adalah lapisan komposit tunggal dengan satu arah serat. Lamina merupakan elemen pembangun struktur komposit, dimana dengan mengetahui sifat-sifat mekanik lamina, maka sifat-sifat struktur komposit dapat diketahui lebih lanjut. Laminat adalah dua atau lebih lamina yang digabungkan membentuk elemen struktur yang integral. Kekuatan laminat berada pada arah seratnya, laminat sangat lemah pada arah tegak lurus seratnya.

28 16 E. Sifat-Sifat Mekanik Bahan 1. Sifat mekanik Sifat mekanik bahan adalah hubungan antara respon atau deformasi bahan terhadap beban yang bekerja. Sifat mekanik pada komposit merupakan sifat-sifat yang berhubungan dengan material setelah diberikan gaya-gaya pada material tersebut. Sifat-sifat mekanik bahan diantaranya adalah: a. Tegangan (Stress) Menurut Dobrin(1976), apabila suatu benda mendapat gaya tekan maka benda tersebut mengalami stress. Besarnya stress (P) yang dialami benda berbanding lurus dengan gaya tekan (F) yang diterima benda berbanding terbalik dengan luas daerah (A) yang memgalami tekanan. Secara matematis dapat dirumuskan: σ = (pers. 1) Dimana: F = gaya luar yang bekerja tegak lurus bidang potong = luas daerah (m) σ = stress (N/m 2 ) b. Regangan (Strain) Menurut Giancoli (2001), regangan merupakan perbandingan perubahan panjang terhadap panjang awal. Regangan merupakan perubahan fraksional dari panjang benda, dan merupakan ukuran

29 17 mengenai seberapa jauh batang tersebut berubah bentuk. Regangan berbanding lurus dengan tegangan pada daerah linier (elastik). Secara matematis dapat dirumuskan (Giancoli, 2001): Regangan= = (pers. 2) c. Modulus elastisitas Ketika sebuah gaya diberikan pada sebuah benda, maka ada kemungkinan bentuk benda berubah. Secara umum, reaksi benda terhadap gaya yang diberikan dicirikan oleh nilai suatu besaran yang disebut modulus elastisitas. Jadi elastisitas, merupakan sifat kemampuan untuk kembali keukuran dan bentuk aslinya, setelah gaya luar dilepas. Sifat ini penting pada semua struktur yang mengalami beban berubah-ubah. Giancoli (2001) menyatakan bahwa, pada deformasi elastis tegangan berbanding lurus terhadap regangan. Rumusan Matematika modulus elastisitas atau yang lebih dikenal dengan Modulus Young adalah: E=..(pers. 3) Diamana adalah panjang awal benda, A adalah luas penampang, L merupakan perubahan panjang yang disebabkan gaya F yang diberikan, dan E adalah modulus elastisitas.

30 18 Sifat mekanik bahan merupakan hubungan antara respon atau deformasi bahan terhadap beban yang bekerja. Bahan merupakan benda dengan sifat-sifatnya yang khas dan banyak dimanfaatkan. Sifat mekanis bahan meliputi kuat lentur, kuat tarik, kuat tekan, pengujian impak, pengujian bending. Pada penelitian ini penulis membahas sifat mekanis berupa pengujian tarik dan pengujian lengkung. Sifat mekanis bahan tidak terlepas dari teori elastisitas. Menurut Hadi (2006), apabila suatu benda padat diberikan suatu gaya eksternal maka benda tersebut akan berusaha untuk melawan gaya eksternal tersebut dengan gaya internal dari benda itu sendiri. Teori elastisitas meliputi stress, strain, dan modulus elastisitas. 2. Sifat fisis bahan Sifat fisis bahan adalah segala aspek dari suatu bahan yang dapat diukur tampa merubah bentuk awal, dapat dilihat secara langsung sifat material dari bahan atau sifat-sifat material yang bukan disebabkan oleh pembebanan seperti pemanasan, pendinginan dan pengaruh aris listrik yang mengalir pada struktur material. Sifat fisis suatu bahan antara lain kadar air, kerapatan, daya serap air, konduktivitas termal, temperatur dan lain-lain.

31 19 F. Pengujian sifat mekanik 1. Pengujian kuat tarik Kuat tarik merupakan salah satu sifat mekanik bahan, kuat tarik merupakan uji tegangan-regangan mekanik yang bertujuan untuk mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Kekuatan tarik (Tensile strength) suatu bahan ditetapkan dengan membagi gaya maksimum dengan luas penampang mula-mula (Daryus, 2006). 2. Pengujian Lengkung(Defleksi) Pengujian lengkung atau pengujian defleksi dilakukan untuk memperlihatkan elastisitas dari bahan. Akibat dari pengujian lengkung ini, bagian atas spesimen mengalami tekanan, sedangkan bagian bawah akan mengalami tegangan tarik. Hal ini sesuai dengan Gambar 4 berikut: Spesimen Uji P Indentor Jarak Tumpuan Gambar 2. Pemasangan benda uji pada pengujian lengkung (Rusmiyanto, 2007:29) Dalam material komposit kekuatan tekannya lebih tinggi dari pada kekuatan tariknya. Karena tidak mampu menahan tegangan tarik yang diterima, spesimen tersebut akan patah, hal tersebut mengakibatkan

32 20 kegagalan pada pengujian komposit. Kekuatan bending pada sisi bagian atas sama nilai dengan kekuatan bending pada sisi bagian bawah. Pengujian lengkung dilakukan untuk memperoleh kepastian mengenai sifat-sifat kekuatan komposit. Melalui pengujian yang diteliti akan diketahui apakah bahan tersebut dapat digunakan untuk suatu konstruksi tertentu. Dengan cara pemberian tekanan pada suatu sisi bahan dan menahan gaya-gaya yang diberikan sehingga membuat bahan tersebut melengkung. G. Analisa Pengaruh Susunan Serat Terhadap Sifat Mekanis Komposit Serat adalah bahan pengisi matrik yang digunakan untuk dapat memperbaiki sifat dan struktur matrik yang tidak dimilikinya, juga menjadi bahan penguat matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi. Menurut Purwanto (2009), dalam pembuatan komposit tata letak dan arah serat dalam matrik yang akan menentukan kekuatan mekanik komposit, dimana letak dan arah dapat mempengaruhi kinerja kompoisit tersebut. Lebih lanjut Purwanto menjelaskan, berdasarkan tata letak dan arah serat dapat diklasifikasikan menjadi tiga bagian, yaitu:

33 21 1. Continuous fiber composite Komposit dengan tipe ini diperkuat dengan serat memanjang. Kekuatan dan modulus maksimumnya terletak pada arah axis serat. Tipe serat seperti ini dapat kita lihat pada Gambar 1 berikut: Gambar 3. Continious fiber composite(purwanto, 2006) 2. Woven fiber composite Komposit dengan tipe ini diperkuat dengan serat anyaman. Komposit ini mempunyai kekuatan pada dua arah atau masing-masing arah orientasi serat. Tipe komposit serat anyaman ini dapat kita lihat pada gambar 2 berikut: Gambar 4. Woven fiber composite(purwanto, 2006) 3. Choped fiber composite Komposit pada tipe ini diperkuat dengan serat pendek/acak. 4. Hibryd composite Komposit pada tipe ini merupakan komposit dengan tipe campuran, yaitu antara seat memanjang dan serat acak.

34 22 Dalam penelitian ini yang akan dibahas adalah continuous fiber composite dan woven fiber composit. Pada percampuran dan arah serat mempunyai beberapa keunggulan, jika orientasi serat semakin acak atau random maka sifat mekanik pada satu arahnya akan melemah. Jika arah serat menyebar maka kekuatannya akan menyebar kesegala arah maka kekuatannya akan meningkat. M.Gere (1985) menyatakan bahwa pemanjangan beban tarik yang diberikan pada sampel adalah akibat dari proses beban tarik yang sejajar dengan arah serat. Arah serat pada komposit menjadi acuan kekuatan maksimum beban tarik seperti pada gambar berikut: Gambar 5. Gaya tarik bahan Hadi (2006) juga menjelaskan bahwa bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat. Dari beberapa penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa komposit dengan arah serat searah sangat kuat, dan sangat lemah dengan arah serat tegak lurus. Panjang serat dalam pembuatan komposit serat-matrik sangat berpengaruh terhadap kekuatannya. Ada dua penggunaan serat dalam

35 23 campuran komposit, yaitu serat panjang dan serat pendek. Panjang serat lebih mempengaruhi kemampuan proses dari komposit serat. Bentuk serat yang digunakan untuk pembuatan komposit tidak begitu mempengaruhi, yang mempengaruhi adalah diameter seratnya. Pada umumnya, semakin kecil diameter serat akan menghasilakn kekuatan komposit yang lebih tinggi. Selain bentuknya, kandungan seratnya juga mempengaruhi. Kekuatan komposit terdiri dari serat, dan posisi serat dalam komposit itu sendiri apabila posisi serat dalam matrik hanya satu arah saja sesuai dengan arah serat. Akan tetapi komposit yang berkualitas tinggi adalah yang bisa melayani gaya dari segala arah. Untuk memenuhi kebutuhan itu hendaknya serat diusahakan mengarah ke segala arah. Seratserat itu diorientasikan paralel pada arah pengujiannya untuk menunjukkan sifat mekanis terbaik (Arbintarso, 2009). Selain hal diatas, kekuatan komposit sangat ditentukan dari fraksi volume penyusunnya, yaitu jumlah masing-masing volume matrik dan serat. Salah satu faktor penting yang menentukan karakteristik dari komposit adalah perbandingan matrik dengan penguat atau serat.

36 24 BAB III METODE PENELITIAN A. Jenis Penelitian Jenis penelitian yang digunakan adalah penelitian eksperimental karena variabel diperoleh melalui pembuatan dan pengujian secara langsung. Hasil penelitiannya diperoleh secara analog dalam bentuk angka dan grafik. B. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian pengaruh susunan serat terhadap sifat mekanis bambu komposit dengan matriks polyester ini dilakukan di Labor Pengujian Bahan Fakultas Teknik Mesin Universitas Negeri Padang. Tahapan-tahapan penelitian ini meliputi persiapan bahan, pembuatan sampel, analisis data, pengolahan data dan pembahasan dengan perkiraan waktu selama 5 bulan dimulai bulan Februari 2012 dan berakhir bulan Juni C. Objek Penelitian Objek penelitian ini adalah pengaruh susunan serat terhadap sifat mekanik komposit berpenguat bilah bambu dengan matrik polyester. D. Variabel Penelitian Dalam penelitian ini terdapat 3 variabel yang digunakan, yaitu: 24

37 25 1. Variabel Bebas Variabel bebas merupakan variabel yang mempengaruhi atau yang menjadi sebab perubahannya atau timbulnya variable terikat. Variabel bebas pada penelitian ini berupa variasi dari susunan bilah bambu. 2. Variabel Terikat Variabel terikat merupakan variabel yang dipengaruhi atau yang menjadi akibat karena adanya variable bebas. Variabel terikat dari penelitian ini berupa nilai tegangan (σ) dan elasisitas (E). 3. Variabel Kontrol Variabel kontrol adalah variabel yang dikendalikan atau dibuat konstan sehingga mempengaruhi terjadinya perubahan variabel terikat. Variabel kontrol pada penelitian ini adalah panjang bilah bambu dengan fraksi volume antara bilah bambu dengan polyester. E. Matrik Penelitian Perbandingan bahan dalam pembuatan komposit dapat kita lihat pada Tabel 3 berikut:

38 26 Tabel 3. Matrik penelitian Jumlah polyester Susunan serat 80% Memanjang 80% Melintang 80% Anyaman Dari Tabel 3 dapat kita lihat perbandingan antara polyester dengan serat yaitu 80% : 20%. Perbandingan ini dipakai karena pada penelitian sebelumnya didapatkan hasil komposit yang bagus. F. Desain Penelitian Penelitian ini dilakukan secara eksperimental, dimana dilakukan pembuatan benda uji hingga melakukan pengujian terhadap benda uji. Pembuatan benda uji bambu komposit dengan matriks polyester dilakukan proses sebagai berikut: 1. Persiapan pembuatan sampel Dalam pembuatan komposit ini penulis menggunakan bamboo sebagai bahan dasarnya. Tahapan pembuatan komposit dapat diuraikan dalam beberapa tahap berikut: a. Menjemur bambu-bambu yang telah dipotong-potong menjadi helaian dibawah sinar matahari selama 24 jam.

39 27 b. Mencari masa jenis serat bambu dengan mengisi air pada gelas ukur 50 ml dan mengukur tringgi air yang dinyatakan dengan volume awal ( ). c. Menimbang serat bambu yang dinyatakan dengan massa (m). d. Mengukur pertambahan tinggi air yang diperoleh setelah serat dimasukkan kedalam gelas ukur 50 ml, sehingga diperoleh volume akhir ( ). e. Melakukan pengujian tersebut sebanyak lima kali untuk mendapatkan ketelitian hasil. f. Menghitung massa jenis serat dengan menggunakan persamaan:, dimana V = Massa jenis rata-rata serat dapat kita tentukan sebagai berikut: g. Merendam bambu-bambu tersebut kedalam alkohol 96% selama 3 jam, kemudian dikeringkan dengan sinar matahari. h. Meluruskan serat bambu dengan memilih serat satu persatu. Proses persiapan pembuatan komposit dapat dijelaskan secara ringkas dalam Gambar 6 berikut:

40 28 Mempersiapkan bahan bambu Polyester + hardener Mengambil serat bambu Menghitung massa jenis serat mengeringkan serat bambu dengan sinar matahari Memotong serat sesuai ukuran cetakan Merendam bambu dengan alkohol selama 3 jam Menjemur serat sampai kering dengan sinar Pembuatan komposit Gambar 6. Bagan persiapan pembuatan komposit

41 29 2. Proses Pembuatan Sampel Komposit Proses pembuatan sampel komposit adalah sebagai berikut: a. Menghitung volume cetakan dengan ukuran 270 mm x 130 mm x 5 mm. b. Mengoleskan KIT gel pada cetakan supaya komposit tidak melekat pada cetakan. c. Menyusun serat bambu dalam cetakan dengan tiga jenis variasi susunan serat, yaitu: memanjang, melintang dan anyaman. Variasi ketiga susunan serat dapat dilihat pada Gambar 7 berikut: (a) memanjang (b) melintang (c) anyaman Gambar 7. Gambar variasi susunan serat d. Bambu yang telah disusun dalam cetakan disiram dengan polyester dan meratakannya menggunakan kuas. e. Menutup campuran komposit.

42 30 f. Komposit dibiarkan selama 24 jam untuk dapat kering secara alami. g. Mengambil komposit dari cetatakan menggunakan pisau dan kemudian memotongnya menggunakan gergaji. Spesifikasi sampel pengujian tarik sesuai ASTM D 638 dapat dijelaskan dalam Gambar 8: Gambar 8. Dimensi sampel pengujian tarik Tabel 4. Spesifikasi sampel pengujian tarik berdasarkan ASTM D 638 Spesifikasi sampel Ukuran (mm) Thickness < 7mm 4 Width of narrow selection (W) 13 Length of narrow selection (L) 57 Width overall ( ) 19 Length overall ( ) 165 Gauge length (G) 50 Distance between grips (D) 115 Radius of fillet (R) 76 h. Sampel yang telah dipotong-potong diberi nama atau index. i. Melakukan pengujian terhadap spesimen tersebut. Proses pembuatan sampel komposit dapat dijelaskan pada Gambar 9 berikut:

43 31 Pembuatan komposit Mempersiapkan cetakan Menyusun serat memanjang melintang anyaman Menutup cetakan Mengeringkan sampel Mengambil sampel dari cetakan Memotong sampel untuk uji tarik Memotong sampel untuk uji lengkung Uji tarik Uji lengkung hasil hasil analisa kesimpulan analisa Gambar 9. Bagan proses pembuatan sampel komposit

44 32 3. Pengujian Sampel Komposit Diperoleh melalui hasil pengujian tarik dan pengujian lengkung pada sampel. Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan sifat mekanik dari komposit berpenguat bilah bambu dengan matrik polyester. Pengujian tarik dilakukan hingga sampel putus sehingga diperoleh nilai tegangan, regangan,dan modulus elastisitas dari sampel. Sedangkan pengujian lengkung dilakukan dan memperoleh nilai defleksi dan modulus elastisitasnya. Spesifikasi sampel pengujian tarik sesuai ASTM D 638. Prosedur pengujian tarik adalah sebagai berikut: a. Mempersiapkan alat uji tensiometer b. Mengukur dimensi benda uji (spesimen) dengan menggunakan jangka sorong sebelum melakukan pengujian, catat hasil pengukurannya. c. Memasang benda kerja pada penjepit mesin uji. d. Meletakkan kertas grafik pada mesin uji. e. Set pembacaan skala gaya pada posisi nol (kalibrasi skala gaya). f. Memutar engkol pemutar mesin secara perlahan-lahan sehingga benda kerja mulai teregang secara perlahan-lahan. g. Mengulangi pemutaran secara terus-menerus disertai dengan pencatatan pada kertas grafik sampai benda kerja putus.

45 33 Spesifikasi pengujian lengkung sesuai ASTM D 790. Prosedur pengujian lengkung adalah sebagai berikut: a. Mempersiapkan alat uji twist and bend test machine. b. Mengukur dimensi benda uji (spesimen) dengan menggunakan jangka sorong sebelum melakukan pengujian, catat hasil pengukurannya. c. Meletakkan sampel pada alat uji lengkung. d. Mengkalibrasi alat dengan cara meletakkan sampel pada posisi nol pada alat Twist and Bend Test. e. Melakukan penekanan di tengahnya dengan memberikan gaya tekan sampai mencapai sudut lengkung tertentu. f. Mencatat nilai yang ditunjukkan jarum dial indicator sebagai nilai defleksinya. G. Instrument Penelitian Penelitian ini didasari dengan pembuatan sampel komposit bilah bambu dengan matriks polyester. Alat dan bahan yang digunakan untuk pembuatan sampel komposit ini adalah sebagai berikut: 1. Alat penelitian Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya adalah sebagai berikut:

46 34 a. Tabung reaksi Tabung reaksi digunakan dengan ukuran 1000 ml yang berfungsi mengukur volume bilah bambu. b. Timbangan digital Timbangan digital yang digunakan merk acis yang memiliki ketelitian 0,01 gr dan beban maksimal 500 gr. Timbangan ini dapat mengukur berat semua jenis bahan pembuatan komposit. c. Cetakan komposit Cetakan yang digunakan pada pembuatan komposit ini adalah kaca, karena kaca mempunyai permukaan yang rata dan halus. Sehingga nantinya akan diperoleh hasil permukaan yang rata dan halus pula. Ukuran cetakan ini adalah 270 mm x 130 mm x 5 mm dan dilengkapi dengan penutup cetakan yang terbuat dari kaca juga. d. Pisau Pisau digunakan untuk membantu mengambul komposit dari cetakan. e. Kuas Kuas digunakan untuk membantu proses penekanan pada tiap lapisan komposit saat pembuatan sampel komposit.

47 35 f. Wadah Wadah digunakan untuk meletakkan resin dan pengeras sebelum dicampurkan. g. Gunting Gunting digunakan untuk memotong bilah bambu agar sesuai dengan ukuran cetakan. h. Gergaji Gergaji digunakan untuk memotong sampel sebelum dilakukan pengujian. 2. Bahan Penelitian Bahan-bahan yang dipersiapkan untuk pembuatan sampel komposit adalah sebagai berikut: a. Matrik Matrik yang digunakan adalah polyester dengan nama produksi yukalac 157 yang digunakan sebagai bahan utama pada pembuatan komposit. Polyester bersifat termoplastik. b. Pengeras Pengeras/zat aditif yang digunakan adalah metil etil klorida (MEKPO). Pengeras ini digunakan untuk mempercepat proses pengerasan komposit. Bahan pengeras ini dicampurkan sebanyak 1% ke dalam polyester. Apabila melewati persentase pemakaian maka

48 36 pengeras ini akan merusak proses pembuatan komposit, karena pengeras ini akan menimbulkan energi panas. c. Bilah bambu Bambu memiliki banyak fungsi, selain dapat digunakan untuk pembuatan industri rumah tangga juga dapat dimanfatkan sebagai bahan pembuatan komposit. Bilah bambu yang digunakan dalam pembuatan komposit ini diambil bagian dalamnya. Bilah bambu ini diperoleh secara langsung di tempat pengolahan bambu yang bertempat di Tabek Panjang. Bilah bambu yang diperlukan dalam pembuatan sampel ini merupakan yang sudah kering supaya peresapannya dengan bahan perekat bisa optimal, karena kalau Bilah bambu yang kadar airnya terlalu banyak maka akan mengakibatkan percampuran dengan bahan perekatnya kurang optimal. d. Lapisan kaca Mamfaat dari lapisan kaca ini supaya komposit tidak lengket saat dipisahkan dari cetakan. Lapisan kaca yang digunakan dalam pembuatan sampel ini adalah KIT gel motor. H. Teknik Analisis Data Data yang diperoleh diolah, kemudian dibuat dalam bentuk tabel dan grafik. Data yang didapatkan berupa data langsung dan data tak langsung.

49 37 1. Pengujian Tarik Data langsung diperoleh dari pengukuran panjang awal, panjang akhir, tebal awal, tebal akhir, lebar awal dan lebar akhir pengujian. Sedangkan data tak lansung dapat diperoleh melalui analisis data untuk memperoleh nilai tegangan sampel. Untuk menganalisis nilai tegangan dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (1). 2. Pengujian lengkung Data langsung diperoleh dari pengukuran panjang bahan, ukuran penampang, beban dan harga defleksi. Sedangkan data tak langsung diperoleh dari menganalisis data untuk memperoleh harga elastisitas sampel. Untuk menganalisis nilai elastisitas sampel dapat diperoleh dari harga momen inersia bahan dengan menggunakan persamaan:..(pers.4)..(pers.5) Dimana E adalah harga elastisitas (GPa), F adalah beban (N), L adalah panjang bahan (m), I adalah momen inersia (mm), B adalah panjang penaampang uji (mm), H adalah lebar penampang uji (mm).

50 38 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, yaitu pengujian tarik dan pengujian lengkung (defleksi) diperoleh data pengujian secara langsung dan tidak langsung. 1. Pengujian tarik Hasil pengukuran pengujian tarik meliputi: pengukuran tebal awal ( ), tebal setelah pengujian ( ), lebar awal ( ), lebar setelah pengujian ( ), panjang awal ( ), dan panjang setelah pengujian ( ) dapat dilihat berdasarkan Tabel 5:

51 39 Tabel 5. Hasil pengukuran kuat tarik Susunan serat Sampel mm mm mm mm mm mm Memanjang 1 4,9 4,9 12, ,7 101,2 2 4,7 4,7 10,4 10,5 100,1-3 4,8 4,8 12,2 12, ,6 Melintang 1 4,9 4, ,6 2 4,8 4,7 12, ,3 3 4,8 4,6 12,1 12, Anyaman 1 4,6 4,5 12,5 12, ,5 2 4,6 4,6 12,3 12, ,5 3 4,7 4,6 10,5 10,4 96,7 98,1 Tabel 5 merupakan data hasil pengukuran sampel sebelum dan setelah dilakukan uji tarik. Dari data dapat diperoleh nilai tegangan maksimum yang dapat dicari dengan menggunakan persamaan (1). 2. Pengujian lengkung Hasil pengukuran pengujian defleksi meliputi: ukuran penampang uji (panjang penampang, tebal penampang), panjang bahan, beban, defleksi dapat dilihat pada Tabel 6:

52 40 Tabel 6. Data hasil pengukuran kuat lengkung Bahan Struktur penguat Ukuran penampan g B H Panjang bahan (m) Beban (N) Defleksi x (m) Kompo sit berpe nguat bilah bamboo Memanjang 31 4,9 0,2 5 0, ,8 0,2 5 0,49 30,5 4,8 0,2 5 0,54 Melintang 33 5,1 0,2 5 1,11 34,5 5,1 0,2 5 1,15 32,8 5,0 0,2 5 1,18 Anyaman 36 4,6 0,2 5 0,81 31,6 4,5 0,2 5 0,92 35,5 4,5 0,2 5 1,02 Dari data dapat diperoleh nilai elastisitas bahan yang dapat dicari dengan menggunakan persamaan (4). B. Analisis Data 1. Pengujian tarik Data yang diperoleh dari pengujian selanjutnya diolah untuk mendapatkan data kuat tariknya. Analisa data pengukuran terhadap masing-masing sampel didapatkan data tegangan maksimum berdasarkan Tabel 7:

53 41 Tabel 7. Hasil analisa kekuatan tarik maksimum pada pengujian tarik komposit berpenguat bilah bambu Susunan serat sampel Tegangan maks (σ) MPa Rata-rata tegangan maks MPa Memanjang 1 81,901 78, , ,871 Melintang 1 19,186 18, , ,668 Anyaman 1 54,594 44, , ,744 Tabel 7 memperlihatkan data tegangan maksimum yang diperoleh melalui analisa grafik pada saat sampel patah. Selain itu, data yang diperoleh juga didapatkan melalui grafik yang terdapat pada lampiran yang menyatakan hubungan pembebanan yang dilakukan pada sampel hingga sampel patah. Dalam pengujian nilai tegangan maksimum yang diperoleh berkisar antara 18,936 MPa sampai 78,173 MPa. Pada hasil pengujian rata-rata tegangan maksimum dapat dilihat semakin sejajar serat, maka nilai tegangan maksimumnya semakin tinggi. Hal ini dapat dilihat berdasarkan Gambar 10:

54 rata-rata nilai tegangan maks (Mpa) memanjang melintang anyaman variasi susunan serat Gambar 10. Grafik hubungan antara variasi susunan bilah bambu dengan rata-rata tegangan maksimum Dari Gambar 10 dapat dilihat hubungan antara susunan serat dan nilai rata-rata tegangan maksimum menghasilkan nilai berbeda. Semakin tegak lurus serat terhadap gaya tarik, maka tegangannya semakin turun. 2. Pengujian lengkung Data yang diperoleh dari pengujian lengkung selanjutnya diolah untuk mendapatkan nilai modulus elastisitasnya. Analisa data pengukuran terhadap masing-masing sampel didapatkan nilai elastisitas dapat dilihat berdasarkan Tabel 8:

55 43 Tabel 8. Hasil analisa kuat lengkung Susunan serat Sampel Defleksi (m) Modulus elastisitas (E) GPa Memanjang 1 0,43 159,43 2 0,49 153,77 3 0,54 137,25 Rata-rata 0, ,15 Melintang 1 1,11 51,45 2 1,15 47, ,18 51,675 Rata-rata 1,16 50,209 Anyaman 1 0,81 88,08 2 0,92 94,36 3 1,02 75,76 Rata-rata 0, ,26 Tabel 8 memperlihatkan nilai rata-rata modulus elastisitas komposit yang diperoleh melalui pengujian kuat lengkung. Dalam pengujian nilai rata-rata modulus elastisitas yang diperoleh berkisar antara 50,209 GPa sampai 150,15 GPa. Pada hasil pengujian rata-rata modulus elastisitas dapat dilihat semakin sejajar serat, maka nilai modulus elastisitasnya semakin tinggi. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 11:

56 rata-rata modulus elastisitas (GPa) memanjang melintang anyaman variasi susunan serat Gambar 11. Grafik hubungan antara variasi susunan bilah bambu dengan rata-rata modulus elastisitas Dari Gambar 11 dapat dilihat hubungan antara susunan serat dan nilai rata-rata modulus elastisitas menghasilkan nilai berbeda. Semakin tegak lurus serat terhadap gaya lengkung, maka modulus elastisitasnya semakin turun. C. Pembahasan 1. Pengujian tarik Uji tarik yang dilakukan terhadap sampel menggunakan pembebanan yang berasal dari gaya-gaya tarik sehingga sampel menjadi patah. Gaya saat sampel patah merupakan kekuatan tarik maksimum yang diperoleh pada tiap sampel seperti yang ditunjukkan pada Tabel 7.

57 45 Perbedaan kekuatan pada sampel dipengaruhi oleh tegangan dan juga karena susunan seratnya. Berdasarkan Tabel 7, nilai tegangan maksimum yang diperoleh berkisar antara 78,173 MPa pada struktur serat memanjang sampai 18,936 MPa pada struktur serat melintang. Dari hasil yang diperoleh, tegangan tertinggi dimiliki oleh variasi susunan serat memanjang. Pada susunan serat memanjang tegangan mencapai harga 78,173 MPa. Nilai tegangan pada susunan serat anyamanan lebih rendah dari susunan serat memanjang. Tegangannya adalah 44,538 MPa. Sedangkan nilai tegangan untuk susunan serat melintang lebih rendah dari susunan serat anyaman, dengan nilai tegangnnya adalah 18,936 MPa. Perbedaan nilai tegangan terjadi karena variasi susunan seratnya. Jadi, susunan serat terbaik adalah pada susunan serat memanjang. Pengaruh susunan serat terhadap tegangan komposit terjadi akibat kesejajaran arah serat dengan posisi beban tarik dan bentuk susunan serat itu sendiri. Serat yang sejajar dengan posisi beban tarik mampu menahan beban maksimum. Hal ini sesuai dengan teori dari M.Gere (1985) yang menyatakan bahwa pemanjangan beban tarik yang diberikan pada sampel adalah akibat dari proses beban tarik yang sejajar dengan arah serat.

58 46 Pengaruh susunan serat terhadap tegangan komposit terjadi akibat kesejajaran arah serat dan bentuk susunan serat itu sendiri juga dijelaskan Hadi (2006) bahwa bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat. Hasil penelitian yang telah dilakukan terdapat perbedaan nilai tegangan pada setiap sampel. Akibat dari perbedaan ini maka terjadi perbedaan kekuatan untuk setiap pengukuran. 2. Pengujian lengkung Berdasarkan Tabel 8 diperoleh nilai rata-rata modulus elastisitas antara 50,209 GPa sampai 150,15 GPa. Nilai modulus elastisitas tertinggi yaitu 150,15 GPa pada struktur serat memanjang. Sedangkan nilai modulus elastisitas terendah yaitu 50,209 GPa pada struktur serat melintang. Dari hasil yang diperoleh, elastisitas maksimum dimiliki oleh variasi susunan serat memanjang. Pada susunan serat memanjang elastisitasnya mencapai harga 150,15 GPa. Nilai modulus elastisitas susunan serat anyaman lebih rendah dari susunan serat memanjang. Harga elastisitas adalah 86,26 GPa. Sedangkan nilai modulus elastisitas untuk susunan serat melintang lebih rendah dari susunan serat anyaman, dengan nilai elastisitasnya adalah 50,209 GPa. Perbedaan nilai elastisitas terjadi