Opa Slamet S,Burmawi,Kaidir

Transkripsi

1 ANALISA SIFAT MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DARI POLYESTHER RESIN BERPENGUAT SERAT SABUT KELAPA YANG DIBERI PERLAKUAN ALKALI ( NaOH 25% ) Opa Slamet S,Burmawi,Kaidir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta Kampus III Jl. Gajah Mada No.19 Olo Nanggalo Padang Telp. (751) , Fax. (751) xpdc26@yahoo.co.id ABSTRAK Sebagai bentuk konservasi lingkungan, dapat diwujudkan dengan penggunaan material yang berasal dari serat alam ini, yaitu menjadikan sabut kelapa sebagai serat dari papan komposit. Serat yang tidak sedikit dalam serabut kelapa tersebut digunakan sebagai penguat dari material komposit yang menggunakan matriks polimer yaitu resin poliester 157 BQTN-EX sebagai perekat. Serat sabut kelapa yang digunakan adalah serat sabut kelapa yang menggunakan halus dan panjang. Material komposit yang dibuat dengan susunan serat secara acak dan susunan lurus. Sifat mekanik yang diteliti dari material ini adalah kekuatan tarik dan kekuatan impak. Dari hasil pengujian didapatkan kekuatan tarik dan impak optimal. Dari material komposit serat sabut kelapa dengan susunan acak dengan variasi volume 7 : 3 matriks polimer kekuatan tarik sebesar 19,638 N/mm 2 dan pada variasi volume 6 : 4 kekuatan tarik sebesar 24,37 N/mm 2 dan dari material komposit serat sabut kelapa dengan susunan lurus dengan variasi volume 7 : 3 matriks polimer kekuatan tarik sebesar 22,226 N/mm 2 dan pada variasi volume 6 : 4 kekuatan tarik sebesar 2,71 N/mm 2 Sedangkan kekuatan impaknya pada variasi volume 7 : 3 sebesar 1,197 J/mm 2 dan kekuatan impaknya pada variasi volume 6 : 4 sebesar,9298 J/mm 2. Perbedaan susunan dan volume mempengaruhi kekuatan dari material komposit tersebut. Kata kunci : serat sabut kelapa, resin, poliester, uji impak, uji tarik ABSTRACT As a form of environmental conservation, can be realized with the use of materials derived from this natural fiber, which is made from coconut husk as the fiber composite board. The fibers are not a few in the coconut fibers used as reinforcement of composite materials using polymer matrix is a polyester resin BQTN 157-EX as an adhesive. Coco fiber used is the use of coco fiber is smooth and long. The composite material is made with a random arrangement of fibers and straight arrangement. Studied the mechanical properties of this material are tensile strength and impact strength. From the test results obtained tensile strength and optimal impact. Of coco fiber composite material with a random arrangement with the variation of volume 7 : 3 polymer matrix tensile strength of N / mm2 and the variation of volume 6 : 4 tensile strength of N / mm2 and of coco fiber composite material with a straight arrangement with variations volume 7 : 3 polymer matrix tensile strength of N / mm2 and the variations in volume 6 : 4 tensile strength of 2.71 N / mm2 impaknya While the strength of the volume variation 7 : 3

2 amounted to J / mm2 and strength impaknya the volume variation 6 : 4 amounted to.9298 J / mm2. Differences in the composition and volume affect the strength of the composite material.. Keywords : coconut coir fiber, resin, polyester, impact test, tensile test PENDAHULUAN Latar Belakang Peningkatan kebutuhan papan mengakibatkan sumber daya hutan semakin hari semakin berkurang. Untuk mengurangi ketergantungan akan hasil hutan tersebut, maka diperlukan material lain untuk memenuhi kebutuhan perumahan yang mempunyai kualitas yang tidak kalah dengan produk kayu hutan tersebut. Papan komposit adalah produk jadi yang terbentuk melalui pengolahan. lanjutan material yang dicampur dengan matriks pengikatnya. Papan komposit biasa digunakan sebagai salah satu elemen dari dinding partisi dan papan/plafon untuk menggantikan triplek. Papan komposit memiliki keunggulan mudah dibuat. Saat ini penggunaan papan komposit masih terbatas. Teknologi komposit dengan material serat alam (Natural Fiber) merupakan teknologi yang ramah lingkungan, apalagi Indonesia yang terletak di zona khatulistiwa merupakan daerah tropis yang pada dasarnya kaya akan tumbuh-tumbuhan yang menghasilkan jumlah serat yang berlimpah seperti (serat nanas, serat bambu, serat kelapa, serat tebu, serat kulit durian, dan serat pisang) maupun serat penguat anorganik dan hasil olahan komposit yang cukup tinggi di pasaran. Sifat papan komposit dapat diperbaiki dengan menambahkan serat dalam produksinya. Serat sabut kelapa merupakan salah satu serat alam yang cukup melimpah di Indonesia dan dapat diperbaharui serta memiliki keunggulan dibandingkan dengan serat alami yang lain. Serat sabut kelapa sangat mudah didapat dengan harga yang murah. Selain itu, Serat sabut kelapa juga tahan lama, tahan terhadap asam dan garam air laut, serta dapat mencegah penembusan rayap. Jurnal Fisika Unand Vol. 1, No. 1, Oktober 212 ISSN

3 METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini dilkukan dalam waktu kurang lebih enam bulan, pada bulan Januari 215 hingga Juni 215. Penelitian ini dilakukan dengan metoda percobaan dengan cara membuat sebuah material komposit dengan bahan dasar serat sabut kelapa sebagai penguat dan polimer resin poliester sebagai perekat. Pembuatan material hanya menggunakan cara sederhana (hand layup). Sehingga kualitas dari material yang dicetak tergantung dari kemahiran tangan untuk menghasilkan spesimen yang baik. Oleh sebab itu diperlukan kehati-hatian dalam pembuatan komposit. Material dibuat dengan menggunakan standar ASTM D638-3 (Asm Handbook Volume 21 composit) untuk uji tarik dan standar ASTM D256-6 (Asm Handbook Volume 21 composit) untuk uji impak. Dalam pembuatan komposit ini diperlukan alat, bahan dan cara pembuatan komposit diantaranya: Peralatan : 1. Cetakan kayu Untuk tempat cetakan komposit 2. Alat uji Tarik Untuk menguji kekuatan tarik material komposit 3. Alat uji impak Untuk menguji kekuatan impak material komposit 4. Gelas Ukur Untuk mengukur volume resin 5. Jangka Sorong Untuk mengukur dimensi benda uji 6. Gerinda Potong Untuk memotong benda uji Bahan : 1. Resin Polyester Sebagai Perekat 2. Katalis Sebagai pengeras resin polyester 3. Serat Sabut Kelapa Sebagai Penguat dari material komposit Cara Pembuatan Material Komposit : 1. Serat sabut kelapa yang telah di ambil kemudian di rendam dengan menggunakan Aquades 1 ml dengan ditambahkan NaOH 4 %,kemudian didiamkan + 1 jam dengan tujuan untuk menghilangkan zat lilin yang terkandung didalam serat tersebut. 2. Setelah itu lakukan penjemuran di bawah matahari + 1 hari hingga serat tersebut benar-benar kering

4 3. Setah kering lalu serat dihaluskan dengan tangan secara manual hingga berbentuk serabut. 4. Untuk spesimen uji tarik lakukan pencetakan dengan cetakan kayu, lapisi cetakan dengan plastik, lalu masukkan serat secara lurus dan acak dengan variasi volume 7 : 3 dan 6 : 4, setelah itu masukkan resin yang telah di campur catalys dengan perbandingan 1 ml resin, dan 1 ml catalys. 5. Tunggu spesimen kering hingga 2-3 jam. 6. Potong spesimen sesuai standar yang telah ditentukan dengan menggunakan gerinda. 7. Bersihkan spesimen dengan amplas hingga siap untuk di uji. 8. Untuk pengujian impak lakukan sama seperti di atas. ANALISA DAN PEMBAHASAN Dari hasil pengujian tarik dan impak maka didapatkan analisa data sebagai berikut : Hasil analisa uji tarik material komposit serat sabut kelapa matriks polimer 1. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan lurus variasi volume 7 : 3 SSK 1 SDL A2 SDL A2 σ ε σ ε σ ε 2,927,291 21,85,13 23,935,52 Tegangan (σ max ) N/mm Grafik Tegangan Regangan Spesimen ( 7 : 3 ) Susunan Lurus 23,935 21,85 2,927,5,1,15,2,25,3,35 Regangan (ε) Berdasarkan grafik antara tegangan regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada spesimen SSK III sebesar 23,9358 N/mm 2 dan tegangan terkecil terjadi pada spesimen SSK I sebesar 2,927 N/mm 2, sedangkan regangan terbesar terjadi pada spesimen SSK I sebesar,291 dan regangan terkecil terjadi pada spesimen SSK,52. III sebesar 2. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan lurus variasi volume 6 : 4 SSK 1 SDL A2 SDL A2 σ ε σ ε σ ε 21,366,116 2,61,14 2,129,15

5 Tegangan (σmax) N/mm 2 Grafik Tegangan Regangan Spesimen susunan lurus 6 : ,5,1,15,2 Regangan (ε) SSK 1 SSK 2 SSK 3 SSK I sebesar 26,48 N/mm 2 dan tegangan terkecil terjadi pada spesimen SSK III sebesar 12,576 N/mm 2, sedangkan regangan terbesar terjadi pada spesimen SSK I sebesar,391 dan regangan terkecil terjadi pada spesimen SSK III sebesar,178. Berdasarkan grafik antara tegangan regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada SSK I sebesar 21,366 N/mm 2 dan tegangan terkecil terjadi pada SSK III sebesar 2,129 N/mm 2, sedangkan regangan terbesar terjadi pada SSK III sebesar,15 dan regangan terkecil terjadi pada SSK I sebesar, Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak variasi volume 7 : 3 SSK 1 SDL A2 SDL A2 σ ε σ ε σ ε 26,48,391 19,858,223 12,576,178 Tegangan (σ max ) N/mm Grafik Tegangan Regangan Spesimen 7 : 3 susunan acak 12,576 19,858 26,48,1,2,3,4,5 Regangan (ε) SSK 1 SSK 2 SSK 3 4. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak variasi volume 6 : 4 SSK 1 SDL A2 SDL A2 σ ε σ ε σ ε 23,797,31 23,98,24 24,146,99 Tegangan (σ max ) N/mm Grafik Tegangan Regangan Spesimen 6 : 4 susunan acak,5,1,15,2,25 Regangan (ε) SSK 1 SSK 2 SSK 3 Berdasarkan grafik antara tegangan regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada SSK III sebesar 24,146 N/mm 2 dan tegangan terkecil terjadi pada SSK I sebesar 23,797 N/mm 2, sedangkan regangan terbesar terjadi pada SSK I sebesar,31 dan regangan terkecil terjadi pada SSK III sebesar,99. Berdasarkan grafik antara tegangan regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada spesimen

6 Harga impak Hi ( J/mm2 ) Harga impak Hi ( J/mm2 ) 5. Grafik harga Impak Pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak 7 : 3 dengan Resin Polyesther sebagai Matrik polimernya Grafik Harga Impak Hi ( J/mm2 ) variasi susunan 6 : Speciment Harga Impak Hi (J/mm 2 ) 1, , , Specimen Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat Harga impak (HI) pada tiap-tiap specimen Acak Grafik Harga Impak Hi ( J/mm2 ) variasi susunan 7 : Serat Sabut Kelapa susunan 7 : 3 dengan Resin Polyesther sebagai Matrik polimernya dapat dilihat bahwa Harga Impak terbesar terjadi pada SSK 3 sebesar 1,21 J/mm 2 sedangkan Harga Impak terkecil terjadi pada SSK 1 sebesar,7258 J/mm Grafik harga Impak Pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak 6 : 4 dengan Resin Polyesther sebagai Matrik polimernya. Speciment Harga Impak Hi (J/mm 2 ) 1 1,2285 2,842 3, Specimen Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat Harga impak (HI) pada tiap-tiap specimen Serat Sabut Kelapa susunan Acak 6 : 4 dengan Resin Polyesther sebagai Matrik polimernya dapat dilihat bahwa Harga Impak terbesar terjadi pada SSK 1 sebesar 1,2285 J/mm 2 sedangkan Harga Impak terkecil terjadi pada SSK 3 sebesar,7568 J/mm 2. Pembahasan 1. Pembahasan Pada pengujian tarik Dari hasil pengujian tarik dari dua buah jenis komposit antara komposit serat sabut kelapa susunan lurus dan susunan acak ( 7 : 3, 6 : 4 ). Sehingga didapatkan tegangan tarik maksimum ratarata ( max ) pada komposit serat sabut kelapa susunan lurus 7 : 3 sebesar 22,226 N/mm 2 dan regangan rata-rata sebesar,157. Tegangan tarik maksimum rata-rata ( max ) pada komposit serat sabut kelapa susunan acak 7 : 3 sebesar 19,638 N/mm 2 dan nilai Regangan ratarata sebesar,264. Sedangkan tegangan tarik maksimum rata-rata ( max ) pada

7 komposit serat sabut kelapa susunan lurus 6 : 4 sebesar 2,71 N/mm 2 dan nilai Regangan rata-rata sebesar,135. Tegangan tarik maksimum rata-rata ( max ) pada komposit serat sabut kelapa susunan acak 6 : 4 sebesar 24,37 N/mm 2 dan nilai Regangan rata-rata sebesar,24. Dari sini dapat dilihat bahwa dengan adanya perbedaan susunan dapat mempengaruhi kekuatan dari material komposit tersebut. 2. Pembahasan Pada pengujian Impak Dari hasil pengujian impak dari dua buah jenis komposit antara komposit serat sabut kelapa susunan acak 7 : 3 dan susunan acak 6 :4. Sehingga didapatkan harga impak rata-rata (HI) terbesar pada komposit serat sabut kelapa 7 : 3 sebesar 1,197 J/mm 2, sedangkan harga impak ratarata (HI) terkecil pada komposit serat sabut kelapa 6 : 4 sebesar,9298 J/mm 2. Dari sini dapat dilihat bahwa variasi volume perbandingan sangat besar pengaruhnya terhadap kekuatan impak dari material komposit tersebut. Kesimpulan 1. Pada Pengujian Tarik a. Untuk variasi serat acak pada uji tarik : Dengan perbandingan 3:7 susunan acak nilai (σ max ) ratarata sebesar 19,638 N/mm 2. Dengan perbandingan 4:6 susunan acak nilai (σ max ) rata-rata sebesar 24,37 N/mm 2. b. Untuk variasi serat lurus pada uji tarik : Dengan perbandingan 3:7 susunan lurus nilai (σ max ) rata-rata sebesar 22,226 N/mm 2. Dengan perbandingan 4:6 susunan lurus nilai (σ max ) rata-rata sebesar 2,71 N/mm Pada Pengujian Impak a. Dengan perbandingan 3:7 nilai Saran Hi (J/mm 2 ) rata-rata sebesar 1,197 J/mm 2. b. Dengan perbandingan 4:6 nilai Hi (J/mm 2 ) rata-rata sebesar,9298 J/mm 2.. Pada penelitian ini pada dasarnya hanya menggunakan cara dan peralatan sederhana, oleh karena itu usahakan dalam pengerjaan spesimen ini secara hati- hati, seperti dalam pencetakan, pemotongan, pengukuran, pengujian dan sebagainya. Sehingga dapat dihasilkan besarnya kekuatan spesimen yang lebih optimal.

8 Dalam pengolahan serat diupayakan untuk membersihkan serabut kelapa sehingga serat yang digunakan serat yang murni tanpa campuran apapun. Untuk pengujian spesimen ini masih berorientas pada perbandingan serat sabut kelapa susunan acak dengan serat sabut kelapa susunan lurus, sehingga disarankan pada penelitian berikutnya agar dapat memperhitungkan fraksi volume matriks dengan berat serat atau memvariasikan susunan seratnya. Mikell PG. (1996). Composite Material Fundamental of Modern Manufacturing Material, Processes, And System. Prentice Hall. Nurdin Bukit. (26). Beberapa Pengujian Sifat Mekanik dari Komposit yang Diperkuat dengan Serat Gelas. Skripsi. USU Medan. Oroh Jonathan, dkk, 213. Analisis Sifat Mekanik Material Komposit dari Serat Sbut Kelapa. Jurusan Teknik Mesin. Universitas Sam Ratu Langi Menado. DAFTAR PUSTAKA ASTM, 26, Standards and Literature References for Composite Materials, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA. Callister.,21, Materials Science and Engineering an Introduction, Wiley & Sons. Chawla,K.K.,1987. Composite Materials. Springer Verlag New York Inc, Germany. Jones,R.M.,1975. Mechanics of Composite Materials.Scripta Book, Company Washington DC Matthews, F.L., Rawlings, RD., 1993, Composite Material Engineering And Science,Imperial College Of Science, Technology And Medi-cine, London, UK.