TUGAS AKHIR PENGEMBANGAN KOMPOSIT DARI KARET EBONIT DENGAN PENGUAT SERAT SERABUT KELAPA UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PENGEMBANGAN KOMPOSIT DARI KARET EBONIT DENGAN PENGUAT SERAT SERABUT KELAPA UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh: ALLAN BUDHI SADEWA D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016

2

3

4

5 LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR Berdasarkan, sural Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Nomor nw/a^-il/tm/ta/iv/2015. Tanggal, i±<>ml4mk?... l4adril2015 dengan ini : Nama Joko Sedyono, Ph.D. Pangkat/Jabatan Asisten Ahli Kedudukan Pembimbing Utama / P memberikan Soal Tugas Akbir kepada mahasiswa Nama Nomor Induk NIRM Jurusan/Semester Judul/Topik Rincian Soal/Tugas Allan Budhi Sadewa D Teknik Mesin / Akhir PENGEMBANGAN KOMPOSIT DARIKARET EBONIT DENGAN PENGUA TSFRA1 KOMPONENOTOMOTIFPEN^UTUPSPIONSEPEDA MWORTKELAPA Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagaimana mestinya. Surakarta, PemrJrmbuig ^ Cc. : Bambang WF. ST. MT Keter\^\f>X *) Corel salah satu 1. Warna biru untuk Kajur 2. Warna kuning untuk Pembimbing I 3. Warna merah untuk Pembimbing II 4. Warna putih untuk mahasiswa Joko Sedyono, Ph.D.

6 MOTTO Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu. (Q.S Al Baqarah:45) Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguhsungguh urusan yang lain. Dan hanya pada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap (Q.S. Al Insyiroh: 6-8) Perjalanan jauh seribu mil dimulai dari posisi kakimu sekarang ini (Lao Tze) Sesungguhnya orang-orang yang hanya menunggu bisa beruntung mendapatkan kenikmatan. Akan tetapi yang mereka dapatkan itu tiada lain hanyalah yang ditinggalkan oleh orang-orang yang berburu kesempatan (Abraham Lincoln) vi

7 PERSEMBAHAN Tugas Akhir ini kupersembahkan kepada : Bapak dan Ibu tercinta yang telah membesarkan, membina serta memberi kasih sayang yang tiada hentinya dari lahir hingga sekarang. yang menjadi pedoman hidup serta memberi kekuatan terus menerus Kakakku tercinta Pramushinta Rizki dewi, Bayu Surya Prayoga yang dengan sabar membimbing adiknya agar jadi lebih baik Adikku tercinta Miranti yang selalu mendukung aku Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2010 yang telah membantu menyelesaikan Tugas Akhir ini Teman-teman satu kelompok karet Syaifa Maulana Altari, dan Ade Mulyanto Dan semua pihak yang membantu, semoga ALLAH SWT yang membalas segala kebaikanmu vii

8 PENGEMBANGAN KOMPOSIT DARI KARET EBONIT DENGAN PENGUAT SERAT SERABUT KELAPA UNTUK KOMPONEN OTOMOTIF PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR Allan B. Sadewa, Joko Sedyono, Bambang Waluyo Febriantoko Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura allan.sadewa28@gmail.com ABSTRAKSI Penggunaan karet sekarang ini semakin meluas mulai dari yang sederhana seperti alat-alat rumah tangga sampai komponen otomotif. Dengan memanfaatkan karet alam sebagai matrik dengan penguat serat serabut kelapa akan menjadikan produk komposit yang bermanfaat pada komponen otomotif yang akan diaplikasikan untuk penutup spion sepeda motor. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan serat serabut kelapa dengan perlakuan NaOH dan mengetahui kekuatan tarik, izod impak, dan kekerasan terhadap variasi fraksi berat serat pada komposit. Bahan pembuatan komposit yang digunakan adalah ebonit sebagai matrik dengan penguat serat serabut kelapa dengan variasi fraksi berat serat. Proses perendaman menggunakan NaOH 5% dengan variasi lama perendaman. Selanjutnya proses pencampuran karet dimulai dari mencampur karet alam dengan bahan kimia dan serat dengan menggunakan alat two roll mill. Selanjutnya vulkanisasi dengan mold berbentuk slab dengan suhu 150 C selama 1,30 menit. Pengujian komposit menggunakan standard ASTM D 638 untuk uji tarik, ASTM D 256 untuk uji izod impak dan SNI 0778 : 2009 untuk uji kekerasan. Hasil penelitian diperoleh kekuatan tarik serat rata rata tertinggi pada perendaman 2 jam dengan NaOH 5% sebesar 138,642 N/mm². Hasil pengujian tarik komposit diperoleh kekuatan tarik maksimum pada ebonit dengan fraksi berat serat 40 phr dengan tegangan sebesar 4,717 Mpa, regangan maksimum pada ebonit dengan fraksi berat serat 20 phr sebesar 37,33% dan modulus elastisitas rata rata tertinggi pada ebonit dengan fraksi berat serat 40 phr sebesar 17,76 Mpa. Hasil pengujian izod impak rata rata tertinggi pada ebonit dengan fraksi berat serat 0 phr sebesar 1,448 J/mm². Untuk data hasil pengujian kekerasan, kekerasan rata rata tertinggi didapat pada ebonit dengan fraksi berat serat 0 phr sebesar 91 skala shore A. Kata kunci : ebonit, serat kelapa, NaOH, two roll mill, vulkanisasi viii

9 THE DEVELOPMENT OF EBONITE RUBBER-BASED COMPOSITE WITH COCONUT HUSK FIBER AS REINFORCE FOR THE AUTOMOTIVE COMPONENT OF MOTORCYCLE S REVIEW MIRROR COVER Allan B. Sadewa, Joko Sedyono, Bambang Waluyo Febriantoko Mechanical Engineering of Surakarta Muhammadiyah University A. Yani Street PO BOX I Pabelan, Kartasura allan.sadewa28@gmail.com Abstract Nowadays, rubber is used more widely from the simple one such as household appliances to automotive component. Using natural rubber as matrix with coconut husk fiber as reinforce will result in beneficial composite product in automotive component to be applied to motorcycle review mirror cover. This research aimed to find out the strength of coconut husk fiber with NaOH treatment and to find out the compulsive strength, izod impact, and hardness on varying fraction of fiber weight in the composite. The material used for developing composite was ebonite as matrix with of coconut husk fiber reinforce and with varying fiber weight fraction. The submerging process was carried out using NaOH 5% with varying submerging duration. Then, the rubber mixing process was carried out starting with mixing the natural rubber into chemicals and fiber using tworoll mill tool. Next, vulcanization was undertaken using slab-shaped mold at 150 o C for 1.30 minutes. The composite was tested using standard ASTM D 638 for compulsive test, ASTM D 256 for izod impact test and SNI 0778 : 2009 for hardness test. The result of research showed that the highest mean compulsive strength of fiber was N/mm 2 occurring in submerging with NaOH 5% for 2 hours. The result of composite s compulsive test showed that the maximum compulsive strength of ebonite with fiber weight fraction of 40 phr as Mpa and maximum tension in ebonite with fiber weight fraction of 20 phr was 37.33% and the highest mean modulus of elasticity in ebonite with fiber weight fraction of 40 phr was Mpa. The result of izod impact test found that the highest mean was J/mm 2 in ebonite with fiber weight fraction of 0 phr. For the data of hardness testing result, it could be found that the highest mean was obtained in ebonite with fiber weight fraction of 0 phr was 91 A shore scale. Keywords: ebonite, coconut fiber, NaOH, two-roll mill, vulcanization

10 KATA PENGANTAR Assalamualaikum. Wr. Wb Alhamdullilah segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-nya. Tidak ada daya dan upaya melainkan atas segala kehendak-nya, sehingga laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul Pengembangan Komposit Dari Karet Ebonit Dengan Penguat Serat Serabut Kelapa Untuk Komponen Otomotif Penutup Spion Sepeda Motor, dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan kepada : 1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D., sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta 2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., MSc., Ph.D., sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta 3. Ibu Ihda Novia Indrajanti, ST., MT. sebagai Pembimbing Lapangan yang telah memberikan arahan dan masukan selama penelitian 4. Bapak Joko Sedyono, ST., M.Eng., Ph.D., sebagai Pembimbing Utama yang telah berkenan memberikan dukungan serta meluangkan waktu dan pikiran dalam memberikan bimbingan 5. Bapak Bambang Waluyo Febriantoko, ST., MT., sebagai Pembimbing Pendamping yang telah memberikan dukungan, arahan serta bimbingan dalam penulisan Tugas Akhir ini 6. Bapak Muh. Alfatih Hendrawan, ST., MT., sebagai Pembimbing Akademik yang telah memberikan saran dan nasehat selama kuliah di UMS ix

11 7. Bapak Ibu tercinta yang telah membesarkan dan mendidikku agar menjadi manusia yang berguna. doa, restu dan pengorbananmu sangat berarti untukku 8. Syaifa Maulana Altari, Ade Mulyanto teman satu kelompok, yang telah bekerja sama dalam menyelesaikan penelitian ini. 9. Semua pihak yang telah membantu penyusunan Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati Wassalamualaikum, Wr. Wb. Surakarta Januari 2016 Penulis x

12 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI... i ii HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR... v LEMBAR MOTTO... vi LEMBAR PERSEMBAHAN... vii ABSTRAKSI... viii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xviii DAFTAR NOTASI... xix DAFTAR LAMPIRAN... xx BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 5 xi

13 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka Landasan Teori Komposit Klasifikasi Komposit Unsur Utama Pembentuk komposit Karet Alam Bahan Kimia Karet Bahan-Bahan Kimia Utama Serat Serabut Kelapa Ebonit Perlakuan Alkali (NaOH) Rancangan Kompon Vulkanisasi Pengujian Tarik Pengujian Kekerasan Pengujian Impact Izod Pengujian Tarik Serat Tunggal BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian Studi Literature dan Survey Lapangan Alat Alat Peneltian Peralatan Penelitian xii

14 3.3.2 Peralatan Pengujian Bahan Penelitian Lokasi Penelitian Prosedur Penelitian Tahap dalam proses perendaman serat kelapa Tahap dalam proses komponding Tahap dalam proses Vulkanisasi Proses Pengambilan Data Pengujian Spesimen Kesulitan kesulitan yang terdapat dalam penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil uji tarik serat kelapa Pembahasan uji tarik serat kelapa Hasil uji tarik komposit Pembahasan hasil uji tarik komposit Hasil uji izod impak Pembahasan hasil uji izod impak Hasil uji kekerasan komposit Pembahasan hasil uji kekeresan komposit Pengamatan foto makro Pembahasan foto makro xiii

15 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiv

16 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Continous fiber composite Gambar 2.2. Woven fiber composite Gambar 2.3. Chopped fiber composite Gambar 2.4. Hybrid composite Gambar 2.5. Paticulate Composite Gambar 2.6. Laminates Composites Gambar 2.7. Reaksi antara sulfur dan molekul karet pada vulkanisasi Gambar 2.8. Sifat komposit pada pengujian tarik Gambar 2.9. Kekerasan shore A dan shore D Gambar Pengujian impact jenis izod Gambar Pengujian impact jenis charpy Gambar Skematik Uji Impact Gambar Skematik Metode Pemasangan Spesimen Gambar Dimensi spesimen Uji Tarik Serat Gambar Spesimen uji tarik serat (ASTM D3379) Gambar 3.1. Diagram alir penelitian Gambar 3.2. Mesin Two Roll Mill xiv

17 Gambar 3.3. Mesin Vulkanisasi Kompon Gambar 3.4. Rheo Meter Gambar 3.5. Mold atas dan bawah Gambar 3.6. Frame Gambar 3.7. Cetakan untuk uji kekerasan Gambar 3.8. Timbangan digital Gambar 3.9. Silicon oil 100ml Gambar Gelas ukur 1000ml Gambar Sarung tangan Gambar Karton Duplex Gambar Lem epoxy Gambar Mikroskop Gambar Oven Gambar Gunting Gambar Alat bantu lain Gambar Alat Uji Tarik Gambar Alat Uji Tarik Serat Tunggal Gambar Alat Uji Kekerasan Shore A Gambar Alat Uji Impact Izod xv

18 Gambar Karet RSS Gambar Carbon Black Gambar Zinc Oxide Gambar Stearic Acid Gambar Paraffinc oil Gambar MBTS Gambar TMT Gambar Sulfur Gambar BHT Gambar Serat kelapa Gambar Aquades Gambar NaOH teknis Gambar Spesimen Uji Tarik Gambar Dimensi benda uji ASTM D Gambar Cetakan untuk uji kekerasan Gambar Spesimen uji kekerasan Gambar Durometer hardness SNI 0778 : Gambar Spesimen uji izod impak Gambar Dimensi uji izod impak xvi

19 Gambar 4.1. Histogram tegangan tarik rata rata serat kelapa terhadap lama perendaman Gambar 4.2. Histogram tegangan tarik rata rata pada pengujian tarik komposit Gambar 4.3. Histogram regangan rata rata pada pengujian tarik komposit Gambar 4.4. Histogram modulus elastisitas rata rata pada pengujian tarik komposit Gambar 4.5. Histogram rata rata pengujian izod impak Gambar 4.6. Histogram rata rata nilai kekerasan komposit Gambar 4.7. Foto Makro Hasil Uji Tarik Ebonit Dengan Berat Serat 0phr Pembesar 80X Gambar 4.8. Foto Makro Hasil Uji Tarik Ebonit Dengan Berat Serat 20 phr Pembesar 80X Gambar 4.9. Foto Makro Hasil Uji Tarik Ebonit Dengan Berat Serat 40 phr Pembesar 80X Gambar Foto Makro Hasil Uji Izod Impak Ebonit Dengan Berat Serat 0 phr Pembesar 80X Gambar Foto Makro Hasil Izod Impak Ebonit Dengan Berat Serat 20 phr Pembesar 80X Gambar Foto Makro Hasil Uji Izod Impak Ebonit Dengan Berat Serat 40 phr Pembesar 80X xvii

20 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Sifat mekanik dari beberapa jenis serat Tabel 2.2. Jenis-jenis Carbon Black Tabel 3.1. Komposisi ebonit serat acak dengan variasi fraksi berat serat.. 64 Tabel 4.1. Data hasil uji tarik serat kelapa perlakuan alkali dengan variasi lama perendaman Tabel 4.2. Hasil rata rata pengujian tarik komposit Tabel 4.3. Hasil rata rata harga impak pada pengujian izod impak Tabel 4.4. Hasil rata rata kekerasan komposit xviii

21 DAFTAR NOTASI A = Luas Penampang (mm²) E = Modulus Elastisitas (Mpa) L = Panjang Akhir (mm) L₀ = Panjang Awal (mm) = Tegangan Tarik (Mpa) ΔL = Pemanjangan (mm) = Regangan (%) P = Panjang (mm) L = Lebar (mm) T = Tinggi (mm) W = Beban (kg) M = Massa (kg) xix

22 DAFTAR LAMPIRAN 1. Tabel Hasil Uji Tarik Serat Tunggal Non Perlakuan Dan Perlakuan NaOH 2. Tabel Hasil Uji Tarik 3. Tabel Hasil Uji Kekerasan 4. Tabel Hasil Uji Izod Impak 5. Tabel Hasil Uji Tarik dan Perhitungan 6. Surat Tanda Uji 7. ASTM ASTM ASTM D SNI Laporan Hasil Uji Rheometer 12. Hasil Uji Tarik Serat Serabut Kelapa 13. Keterangan Uji Rheometer xx