RIYAN HERI SETYAWAN NIM. D

Transkripsi

1 KARAKTERISTIK KOMPOSIT SERAT ENCENG GONDOK DENGAN FRAKSI VOLUME 15%, 20%, 25% TERHADAP UJI BENDING, UJI TARIK DAN DAYA SERAP BUNYI UNTUK DINDING PEREDAM SUARA PUBLIKASI ILMIAH Diajukan Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Mesin Pada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh : RIYAN HERI SETYAWAN NIM. D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016 i

2 HALAMAN PERSETUJUAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT SERAT ENCENG GONDOK DENGAN FRAKSI VOLUME 15%, 20%, 25% TERHADAP UJI BENDING, UJI TARIK DAN DAYA SERAP BUNYI UNTUK DINDING PEREDAM SUARA PUBLIKASI ILMIAH Oleh: RIYAN HERI SETYAWAN D Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh: Dosen Pembimbing (Wijianto, ST, M.Eng, Sc) NIDN i ii

3 HALAMAN PENGESAHAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT SERAT ENCENG GONDOK DENGAN FRAKSI VOLUME 15%, 20%, 25% TERHADAP UJI BENDING, UJI TARIK DAN DAYA SERAP BUNYI UNTUK DINDING PEREDAM SUARA Disusun Oleh: RIYAN HERI SETYAWAN NIM. D Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Pada hari Rabu 22 Juni 2016 Dan dinyatakan telah memenuhi syarat Dewan Penguji: 1. Wijianto, ST, M.Eng, Sc ( ) (Ketua Dewan Penguji) 2. Ir. Pramuko IP, MT ( ) (Anggota Dewan I Penguji) 3. Ir. Bibit Sugito, MT ( ) (Anggota Dewan II Penguji) Dekan, Ir. Sri Sunarjono, MT, Ph.D NIK.682 ii iii

4 PERNYATAAN Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa usulan judul tugas akhir Karakteristik Komposit Serat Enceng Gondok Dengan Fraksi Volume 15%, 20%, 25% Terhadap Uji Bending, Uji Tarik Dan Daya Serap Bunyi Untuk Dinding Peredam Suara. Yang saya ajukan kepada Jurusan Teknik Mesin fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan dari penelitian atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapat gelar sarjana di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya. Surakarta, Juni 2016 Yang menyatakan, Riyan Heri Setyawan NIM.D iv iii

5 KARAKTERISTIK KOMPOSIT SERAT ENCENG GONDOK DENGAN FRAKSI VOLUME 15%, 20%, 25% TERHADAP UJI BENDING, UJI TARIK DAN DAYA SERAP BUNYI UNTUK DINDING PEREDAM SUARA ABSTRAK Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik, kekuatan bending komposit serat enceng gondok terhadap variasi fraksi volume serat 15%, 20%, 25% dengan standard ASTM D 3039 dan ASTM D Mengetahui besarnya nilai kemampuan serap bunyi dengan pelapis spon dan triplek serta kemampuan serap bunyi tanpa pelapis spon dan triplek dengan standart ANSI S Bahan utama penelitian adalah serat enceng gondok dengan matrik polyester BQTN 157. Variable utama penelitian yang digunakan yaitu fraksi volume serat 15%, 20%, 25% dengan prosedur pengujian tarik mengacu pada ASTM D 3039 pengujian bending mengacu pada ASTM D dan pengujian serap bunyi mengacu pada ANSI S Hasil penelitian diperoleh kekuatan bending rata-rata tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 131,76 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 59,69 Mpa dan modulus elastisitas rata-rata tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 17989,61 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 8149,27 Mpa. Sedangkan kekuatan tarik rata-rata tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 30,41 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 12,43 Mpa dan modulus elastisitas rata-rata tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 1265,15 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 996,82 Mpa. Serapan bunyi tanpa pelapis papan dan triplek tertinggi pada fraksi volume serat 25% sebesar 1,34 db dan terendah pada fraksi volume serat 15% sebesar 0,21 db. Sedangkan nilai serapan bunyi dengan pelapis tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 1,66 db dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 0,67 db. Kata Kunci: Komposit, Serat Enceng Gondok, Fraksi Volume. ABSTRACT Purpose of the research is to know tensile strength and bending strength of water hyacinth (eceng gondok) composite at variation of volume fraction of 15%, 20% and 25% with standards of ASTM D 3039 and ASTM D , andalso, capability of sound absorption with sponge layer and plywood layer and without those layers are also researched with ANSI S standards. Primary material of the research is water hyacinth fiber with polyester matrix of BQTN 157. Main variable of the research is volume fractions of 15%, 20% and 25% fibers with procedure of tensile test referring to ASTM D 3039, the bending test refers to ASTM D and the test of sound absorption refers to ANSI S Results of the research indicated that the average highest tensile strength of was found at volume fraction of 25%, namely MPa and the lowest one was found at volume fraction of 15%, namely MPa and the average highest modulus of elasticity was found at volume fraction of 25%, namely MPa and the lowest one was found at volume fraction of 15%, namely MPA. The average highesttensile strength of MPa was found at volume fraction of 25% and the lowest one of MPa was found at volume fraction of 15% and the average highest modulus of elasticityof MPa was found at volume fraction of 25% and the lowest one of was found at volume fraction of 15%. The highest sound absorption without plywood and plank layers was found at volume fraction of 25%, namely 1.34 db and the lowest one was found at volume fraction of 15%, namely 0.21 db. While, the highest value of sound absorption with the use of layers was found at volume fraction of 25%, namely 1.66 db and the lowest one was found at volume fraction of 15%, namely 0.67 db. Key words: composite, water hyacinth fiber, volume fraction 1 v

6 1. PENDAHULUAN Komposit adalah terobosan baru dalam ilmu bahan sebagai bahan konstruksi selain logam (metal). Komposit merupakan bahan yang dihasilkan dari gabungan dua atau lebih bahan dasar yang disusun sehingga mendapatkan bahan yang baru (Gibson, 1994). Enceng gondok hidup mengapung diair dan kadang-kadang berakar dalam tanah, tingginya sekitar 0,4-0,8 meter, tidak mempunyai batang, daunnya tunggal berbentuk oval. Ujung dan pangkalnya meruncing, pangkal tangkai daun menggelembung, permukaan daunnya licin berwarna hijau, bunganya termasuk bunga majemuk, berbentuk bulir, kelopaknya berbentuk tabung, bijinya berbentuk bulat berwarna hitam, buahnya kotak beruang tiga berwarna hijau, akarnya merupakan akar serabut. Enceng gondok dikenal sebagai gulma air yang pertumbuhannya sulit dikendalikan. Tanaman ini sangat mengganggu petani di sekitar kawasan Rawa Pening Kecamatan Ambarawa karena dapat mengurangi debit air. Di beberapa daerah (Kalimantan dan Sulawesi), tanaman ini bahkan mengganggu transportasi perairan. Enceng gondok mengandung kadar air sebesar 90 % berat dengan tingkat reduksi berat dari 10 kg basah menjadi 1 kg kering. Dalam keadaan kering enceng gondok mengandung protein kasar 13,03 %, serat kasar 20,6 %, lemak 1,1 %, abu 23,8 % dan sisanya berupa vortex yang mengandung polisakarida dan mineral-mineral (Soewardi dan Utomo, 1975). Seiring dengan berkembangnya ilmu komposit, komposit bermatrik polimer mengalami pertumbuhan yang sangat pesat pula. Kecenderungan perkembangan material komposit bergeser pada penggunaan kembali serat alam (back to nature) sebagai pengganti serat sintetik. Dengan demikian komposit serat alam memiliki potensi yang sangat baik untuk dikembangkan di Indonesia, misalnya serat enceng gondok selain itu komposit serat alam memiliki sifat tahan lama, sangat ulet, tidak mudah patah, tahan terhadap air dan anti korosi. Untuk itu serat enceng gondok menjadi alternatif 2

7 perkembangan komposit, karena selain murah juga dapat mengurangi polusi lingkungan. Dengan kandungan serat yang cukup besar, enceng gondok berpotensi untuk dikembangkan dalam bidang komposit berbasis serat alam. Untuk itu, pada penelitian ini akan dibuat material komposit menggunakan serat enceng gondok sebagai panel yang dapat meredam suara dan juga memiliki sifat mekanik yang kuat. 1.1 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: 1. Mengetahui kekuatan bendingsesuai standard ASTM D Mengetahui kekuatan tariksesuai standard ASTM D Mengetahui daya serap bunyi sebelum dilapisi spon dan triplek sesuai standard ANSI S Mengatahui daya serap bunyi setelah dilapisi spon dan triplek sesuai standard ANSI S Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah: 1. Mendapatkan bahan komposit baru yang kuat, bernilai jual tinggi, murah dan ramah lingkungan. 2. Menjadikan enceng gondok sebagai bahan yang bernilai jual tinggi. 3. Penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi untuk penelitian berikutnya. 1.3 Batasan Masalah Untuk memudahkan penelitian di buat batasan masalah sebagai berikut: 1. Komposit dibuat menggunakan resin polyester BQTN 157 sebagai matrik dan enceng gondok sebagai penguat. 2. Serabut enceng gondok dengan kadar air 10% - 12%. 3. Fraksi yang digunakan adalah fraksi volume serat 15%, 20%, 25%. 3

8 4. Proses pembuatan dengan cara di cetak pada suhu kamar. 5. Pengujian yang dilakukan adalah uji tarik, uji bending sesuai dengan standart ASTM dan uji daya serapan bunyi sesuai standard ANSI S METODE PENELITIAN Mulai Survey Lapangan dan Studi Pustaka Persiapan Alat dan Bahan Pembuatan Cetakan Pembuatan Komposit Dengan Fraksi Volume 15%, 20%, 25% Pembuatan Spesimen Uji Tarik& Uji Bending Sesuai Standard ASTM Pembuatan Spesimen Uji Serapan Suara Sesuai Standard ANSI Pengujian Bending (ASTM D ) Pengujian Tarik (ASTM D 3039) Pengujian Serap Bunyi Tanpa Pelapis (ANSI S ) Pengujian Serap Bunyi Dengan Pelapis (ANSI S ) Penulisan Data Hasil Pengujian Pembahasan Kesimpulan Selesai 4

9 a) Survey Lapangan dan Study Pustaka Langkah awal yang dilakukan dalam melakukan penelitian ini adalah survey lapangan yang bertujuan untuk mendapatkan bahan-bahan yang akan digunakan dalam pembuatan komposit. Sedangkan study pustaka bertujuan untuk mengenal masalah yang akan dihadapi dalam pembuatan komposit serta untuk menyusun rencana kerja yang akan dipakai. Pada proses ini juga dilakukan pengambilan data pada penelitian yang sudah ada sebelumnya untuk dijadikan sebagai pembanding. Selain itu juga dilakukan perancangan cetakan yang akan digunakan dalam pembuatan spesimen. b) Persiapan Alat dan Bahan Mempersiapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan dalam melakukan penelitian. Alat yang digunakan dalam penelitian antara lain: Serat Eceng Gondok Polyester BQTN 157 dan Catalys Alat Uji Kadar Air Timbangan Digital 5

10 Alat Uji Tarik Dan Bending Sound Level Meter Suond Stopwatch Spon Triplek 6

11 Baskom Alat Bantu Lain c) Pembuatan Cetakan Cetakan yang akan digunakan dalam penelitian ini ada dua tipe antara lain: 1) Cetakan untuk uji tarik dan uji bending Cetakan untuk uji tarik dan uji bending dibuat dari kertas kuarto dengan ketebalan 2 mm dan beralaskan kaca. 2) Cetakan untuk uji serapan bunyi Cetakan untuk spesimen uji serapan bunyi terbuat dari kaca dengan ketebalan 5 mm. 7

12 d) Pembuatan Spesimen Uji Masukkan serat kedalam cetakan kemudian masukkan perlahanlahan resin polyester BQTN-157 yang sudah di campur dengan katalis kedalam cetakan dan tekan secara perlahan supaya udara yang ada dalam cetakan keluar supaya tidak terjadinya rongga udara (void). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Pengujian Bending Tabel 1 Data Hasil Pengujian Bending Tegangan Modulus Fraksi Beban Rata- Rata- Volume Rata (σ) Rata (E) (%) (N) (N/mm2) (N/mm2)

13 Modulus Elastisitas Rata-Rata (Mpa) Tegangan Bending Rata-Rata (Mpa) % 20% 25% Fraksi Volume Histogram Hubungan Antara Teganga Bending Rata-Rata Dengan Fraksi Volume % 20% 25% Fraksi Volume Histogram Hubungan Antara Modulus Elastisitas Rata-Rata Dengan Fraksi Volume. 9

14 3.2 Pembahasan Pengujian Bending Pada grafik diatas menunjukkan bahwa tegangan rata-rata tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 131,76 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 59,69 Mpa dan modulus elastisitas rata-rata tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 2566,48 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 2139,78 Mpa. Dari grafik diatas dapat disimpulkan apabila terjadi penambahan fraksi volume maka tegangan tarik rata-rata dan modulus elastisitas ratarata mengalami peningkatan nilai. Semakin banyak serat enceng gondok maka semakin kuat pula tegangan yang dihasilkan. 3.3 Pengujian Tarik Tabel 2 Data Hasil Pengujian Tarik Tegangan Modulus Fraksi Beban Rata- Rata- Volume Rata (σ) Rata (E) (%) (N) (N/mm2) (N/mm2)

15 Modulus Elastisitas Rata-Rata (Mpa) Tegangan Tarik Rata-Rata (Mpa) % 20% 25% Fraksi Volume Histogram Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-Rata Dengan Fraksi Volume % 20% 25% Fraksi Volume Histogram Hubungan Antara Modulus Elastisitas Rata-Rata Dengan Fraksi Volume 11

16 3.4 Pembahasan Pengujian Tarik Pada grafik diatas menunjukkan bahwa tegangan tarik rata-rata tertinggi pada ftraksi volume 25% sebesar 30,41 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 12,43 Mpa dan modulus elastisitas rata-rata tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 1265,15 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 996,82 Mpa. Dari grafik diatas dapat disimpulkan apabila terjadi penambahan fraksi volume maka tegangan tarik rata-rata dan modulus elastisitas ratarata mengalami peningkatan nilai. Semakin banyak serat enceng gondok maka semakin kuat pula tegangan yang dihasilkan. 3.5 Pengujian Serapan Bunyi Tabel 3 Data Hasil Pengujian Serapan Bunyi Tanpa Spon dan Triplek Fraksi Volume Ruang Kosong (A) Dengan Material (B) Serapan Bunyi (A- B) 15% % %

17 Serapan Bunyi (db) % 20% 25% Fraksi Volume Histogram Hubungan Antara Serapan Bunyi Tanpa Pelapis Dengan Fraksi Volume Tabel 4 Data Hasil Pengujian Serapan Bunyi Dengan Spon dan Triplek Fraksi Volume Ruang Kosong (A) Dengan Material (B) Serapan Bunyi (A- B) 15% % %

18 Serapan Bunyi (db) % 20% 25% Fraksi Volume Histogram Hubungan Antara Serapan Bunyi Dengan Pelapis Dengan Fraksi Volume 3.6 Pembahasan Pengujian Serapan Bunyi Dari grafik diatas bahwa nilai serapan bunyi tanpa pelapis papan dan triplek tertinggi pada fraksi volume serat 25% sebesar 1,34 db dan terendah pada fraksi volume serat 15% sebesar 0,21 db. Sedangkan nilai serapan bunyi dengan pelapis tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 1,66 db dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 0,67 db. Hal ini dapat disimpulkan bahwa papan serapan bunyi dengan pelapis spon dan triplek lebih baik dari pada yang tanpa pelapis spon dan triplek. 14

19 4. PENUTUP 4.1 KESIMPULAN 1. Tegangan bending rata-rata tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 131,76 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 59,69 Mpa dan modulus elastisitas rata-rata tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 2566,48 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 2139,78 Mpa. 2. Tegangan tarik rata-rata tertinggi pada ftraksi volume 25% sebesar 30,41 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 12,43 Mpa dan modulus elastisitas rata-rata tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 1265,15 Mpa dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 996,82 Mpa. 3. Nilai serapan bunyi tanpa pelapis Spon dan triplek tertinggi pada fraksi volume serat 25% sebesar 1,34 db dan terendah pada fraksi volume serat 15% sebesar 0,21 db. 4. Nilai serapan bunyi dengan pelapis spon dan triplek tertinggi pada fraksi volume 25% sebesar 1,66 db dan terendah pada fraksi volume 15% sebesar 0,67 db. 4.2 SARAN 1. Sebelum melakukan penelitian sebaiknya mempelajari dasar-dasar dan mencari referensi yang akan digunakan dalam penelitian. 2. Dalam menimbang nilai fraksi volume serat dan matrik sebaiknya harus benar-benar teliti. 3. Perbandingan campuran antara resin polyester BQTN 157 dengan catalys harus diperhatikan. 4. Pada proses pembuatan komposit, pencampuran serat dan matrik harus meminimalkan terjadinya rongga udara (void). 15

20 DAFTAR PUSTAKA ANSI S , 2005, Measurement of Sound Pressure Levels in Air, Acoustical Society of America. ASTM D , 2002, Standard Test Method for Flexural Properties of Unreinforce andreinforced Plastics and Electrical Insulating Material, An American National Standard. ASTM D 3039, 2002, Standard Test Method For Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials, An American National Standad Bawono, D., 2007, Analisis Sifat Fisis Dan Mekanis Komposit Serat Lurus Enceng Gondok Dengan Panjang Serat 25 Mm, 50 Mm, 100 Mm Menggunakan Matrik Polyester, Tugas Akhir, Teknik Mesin UMS, Surakarta. Gibson, R. F., 1994, Principle Of Composite Material Mechanic, McGraw-Hill Internasional Book Company, New York. Haryono, R., 2009, Uji Karakteristik (Kekuatan Tarik, Kekuatan Impact, Dan Serapan Bunyi) Komposit Serat Enceng Gondok Dengan Anyaman 3D Pada Matrik Polyester Dengan Fraksi Massa 60%, 70%, 80%, Tugas Akhir, Teknik Mesin UMS, Surakarta. Purboputro, I. P., 2006, Pengaruh Panjang Serat Terhadap Kekuatan Impak Komposit Enceng Gondok Dengan Matrik Poliester, Media Mesin, UMS, Surakarta. Surtono, A., 2007, Analisis Sifat Fisis Dan Mekanis Komposit Serat Anyam Enceng Gondok Dengan Panjang Serat 25 Mm, 50 Mm, 100 Mm Menggunakan Matrik Polyester, Tugas Akhir, Teknik Mesin UMS, Surakarta. Vokuscom., 2013, Bahan Peredam Suara dan Bahan Serap Suara, 16