ANALISA KEKUATAN TARIK DAN IMPAK MATERIAL KOMPOSIT DENGAN VARIASI PANJANG SERAT TKKS YANG DISUSUN SECARA ACAK MENGGUNAKAN MATRIKS POLIMER RESIN POLYESTER Feby Arianto 1 Burmawi 2, Wenny Marthiana 3, 1,2,3 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta Kampus III Jl. Gajah Mada Gunung Pangilun Telp. (0751) 51257 Padang Email : Feby.Mce@gmail.com, Burmawi_koto@yahoo.com ABSTRACT Composite materials have been developed in a variety of applications, utilizing empty fruit bunch fibers as reinforcement arranged randomly using polyester resin with a polymer matrix vary the fiber length is 2 cm, 3 cm, and 4 cm performed to obtain the value of better mechanical properties, namely strength tensile and impact strength. Of a fiber composite material obtained oil palm empty fruit bunches best tensile strength in fiber length 4 cm by 10.64 N/mm 2 with the best impact on the price of 3 cm fiber length of 0,101 J/mm 2, so that got the highest score on the composite modulus of elasticity of the fiber length 4 cm of 439.63 N / mm 2 as applications of composite materials can be used. Where the length of fiber in the composite material empty fruit bunch fibers affect the tensile strength and impact strength. Keywords : Composites, Polymers, tensile strength, impact strength, modulus of elasticity ABSTRAK Material komposit sudah dikembangkan dalam berbagai aplikasi, dengan memanfaatkan serat tandan kosong kelapa sawit sebagai penguat disusun secara acak menggunakan matriks polimer resin polyester dengan menvariasikan panjang serat yaitu 2 cm, 3 cm, dan 4 cm dilakukan untuk mendapatkan nilai sifat mekanik yang lebih baik yaitu kekuatan tarik dan kekuatan impak. Dari material komposit serat tandan kosong kelapa sawit didapatkan kekuatan tarik terbesar pada panjang serat 4 cm sebesar 10,64 N/mm 2 dengan harga impak terbesar pada panjang serat 3 cm sebesar 0,101 J/mm 2, nilai modulus elastisitas tertinggi pada komposit adalah panjang serat 4 cm sebesar 439,63 N/mm 2. Dari hasil uji diatas terlihat panjang serat pada material komposit serat tandan kosong kelapa sawit berpengaruh terhadap kekuatan tarik dan kekuatan impak. Kata kunci : Komposit, Polimer, Kekuatan tarik, Kekuatan Impak, Modulus elastisitas PENDAHULUAN Kelapa sawit adalah tumbuhan yang sangat penting untuk penghasil minyak nabati, maupun bahan bakar (Biodiesel). Sektor industri minyak kelapa sawit (Crude Palm Oil/ CPO) Indonesia tiap tahun tumbuh pesat itu karena produksinya dari tahun ketahun terus meningkat. Peningkatan produksi ini di
iringi dengan perluasan perkebunan kelapa sawit untuk menghasilkan keuntungan besar, banyak hutan dan perkebunan lama yang di konversi menjadi perkebunan kelapa sawit Akibatnya limbah hasil perkebunan kelapa sawit juga terus meningkat, kurangnya penanganan hasil limbah perkebunan kelapa sawit akan merusak dan mencemari lingkungan untuk itu perlunya penanganan yang lebih baik Seiring dengan kemajuan tekonologi kebutuhan manusia akan material juga terus meningkat, dan juga didukung oleh kebijakan pemerintah tahun 2007 tentang inovasi dan pengembangan hasil produk kelapa sawit. Maka dikembangkan pemanfaatan limbah kelapa sawit menjadi suatu material yaitu komposit Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) adalah salah satu hasil limbah perkebunan kelapa sawit yang mempunyai kandungan selulosa 65%, potensi ini tentunya dapat dimanfaatkan sebagai bahan utama serat komposit yang nantinya dapat dijadikan nilai tambah ekonomi. Bahan tandan kosong kelapa sawit adalah salah satu sumber bahan baku yang dapat dimanfaatkan untuk pembuatan papan partikel (Subyakto, Bambang, dkk, 2003). Berdasarkan penelitian sebelumnya jurnal; Misri Yanti Lubis, 2009 dan Feris Firdaus Fajriyanto, 2005-2006 tentang sifat mekanik dari komposit yang di hasilkan kekuatan tarik dan kekuatan impak, maka perlu dikembangkan dan ditindak lanjuti dengan variasi yang berbeda. Berdasarkan uraian diatas perlu dilakukan penelitian tentang pembuatan komposit dari matrik polimer resin polyester danserat Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai papan partikel. Perlakuan yang diberikan kekuatan tarik dan kekuatan impak dengan memvariasikan fraksi volume antara serat Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan matrik polimer resin polyester. METODOLOGI PENELITIAN Pembuatan material hanya menggunakan cara (hand layup). Standar yang digunakan dalam penelitian ini adalah menggunakan standar ASTM D638-03 ( Asm Handbook Volume 21 composit) untuk uji tarik dan standar ASTM D256-06 ( Asm Handbook Volume 21 composit) untuk uji impak. Dalam pembuatan komposit ini diperlukan alat, bahan dan cara pembuatan komposit diantaranya: Peralatan : 1. Cetakan kaca 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. Gergaji Untuk memotong ukuran benda uji sesuai dengan standar 5. Gelas Ukur Untuk mengukur volume resin 6. Jangka Sorong Untuk mengukur dimensi benda uji 7. Gerinda Untuk meratakan permukaan benda uji Bahan : 1. Resin Polyester Sebagai pengikat 2. Catalis / Pereaksi 3. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit Sebagai Penguat dari material komposit
Parameter Yang digunakan Pengujian tarik 1. Regangan 2. Tegangan 3. Modulus Elastisitas Pengujian Impak 1. Energi Serapan 2. Harga Impak ANALISA DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian tarik dan impak dapat dilihat seperti pada grafik, tabel berikut : 1. Hubungan antara tegangan dan regangan pengujian tarik dengan panjang serat TKKS yang bervariasi ( 2 cm, 3 cm dan 4 cm ) Tabel 1 data hasil perhitungan pengujian tarik material komposit serat 2 cm, 3 cm dan 4 cm. Serat 2 cm σ ε σ ε 8,23 0,023 8,95 0,03 σ ε 10,64 0,03 terjadi pada spesimen panjang serat 2 cm sebesar 8,23 N/mm 2, sedangkan regangan terbesar terjadi pada spesimen panjang serat 3 cm dan 4 cm dengan nilai yang sama sebesar 0,03 sedangkan regangan terkecil terjadi pada spesimen panjang serat 2 cm sebesar 0,023. 2. Grafik perbandingan harga impak material komposit serat TKKS dengan panjang serat Yang bervariasi (2 cm, 3 cm dan 4 cm) Tabel 2 data hasil perhitungan pengujian impak material komposit panjang serat 2 cm, 3 cm dan 4 cm. Spesimen Serat 2 cm Harga Impak Hi (J/mm 2 ) 0,094 0,101 0,088 Tegangan (σ max ) N/mm 2 12 10 8 6 4 2 0 Grafik Tegangan Vs Regangan 0 0.02 0.04 Regangan (ε) Serat 2cm Harga Impak Hi (J/mm 2 ) 0.12 0.1 0.08 Grafik Hargaa Impak Serat 2 cm Grafik 2 perbandingan Harga Impak material komposit serat TKKS panjang serat 2 cm, 3 cm dan 4 cm Grafik 1 hubungan antara tegangan vs regangan material komposit serat TKKS panjang serat 2 cm, 3 cm dan 4 cm Berdasarkan grafik 1 dapat dilihat bahwa tegangan terbesar terjadi pada spesimen panjang serat 4 cm sebesar 110,64 N/mm 2 dan tegangan terkecil Berdasarkan grafik 2 dilihat bahwa Harga Impak (HI) terbesar terjadi pada spesimen panjnag serat 3 cm sebesar 0,101 J/mm 2 dan Harga Impak (HI) terkecil terjadi pada spesimen panjang serat 4 cm sebesar 0,088 J/mm 2. 3. Hasil putus uji tarik material komposit serat TKKS dengan
panjang serat bervariasi ( 2 cm, 3 cm dan 4 cm ) (a) (b) Dari gambar 2 dapat dapat dilihat bahwa pada spesimen panjang serat 3 cm susunan seratnya lebih merata dibandingkan spesimen panjang serat 2 cm dan 4 cm, nilai Harga Impak spesimen dengan panjang serat 3 cm lebih tinggi dibandingkan dengan spesimen panjang serat 4 cm dan 2 cm. Kesimpulan (c) Gambar 1 (a) panjang serat 2 cm (b) panjang serat 3 cm (c) panjang serat 4 cm Dari gambar 1 dapat dilihat bahwa pada spesimen panjang 2 cm, 3 cm dan 4 cm susunan serat tidak merata hal ini tentunya sangat berpengaruh terhadap kekuatan tarik dari material tersebut karena serat tidak sepenuhnya menerima beban secara maksimal. 4. Hasil patah uji impak material komposit serat TKKS dengan panjang serat bervariasi ( 2 cm, 3 cm dan 4 cm ) (a) (b) (c) Gambar 2 (a) panjang serat 2 cm (b) panjang serat 3 cm (c) panjang serat 4 cm Penelitian tentang material komposit dengan variasi ukuran panjang TKKS yang disusun sejajar dalam matrik resin polyester ini memberikan kesimpulan sebagai berikut: 1. Dari hasil pengujian tarik yang diperoleh dari jenis komposit TKKS dengan panjang serat 2 cm, 3 cm, dan 4cm. Sehingga didapatkan tegangan tarik ( max ) terbesar pada komposit serat TKKS dengan panjang serat 4 cm sebesar 10,64 N/mm 2, sedangkan tegangan tarik ( max ) terkecil pada komposit serat TKKS dengan panjang serat 2 cm yaitu sebesar 8,23 N/mm 2. Dari hasil pengujian panjang serat berpengaruh terhadap kekuatan tarik spesimen, dirlihat dari grafik 1. Dilihat dari regangan, material yang memiliki regangan yang besar terjadi pada material komposit serat TKKS dengan panjang serat 3cm dan 4cm yaitu sebesar 0,03 sedangkan regangan yang kecil terjadi pada material komposit serat TKKS dengan panjang serat 2 cm sebesar 0,023. 2. Harga impak (HI) terbesar pada komposit serat TKKS dengan panjang serat 3 cm sebesar 0,101 J/mm 2, sedangkan harga impak (HI) terkecil pada komposit serat TKKS dengan panjang serat 4 cm sebesar 0,0808 J/mm 2. Dari sini dapat dilihat karna susunan serat yang kurang baik dan pemerataan yang kurang terjadi pada
spesimen dengan panjang serat 4 cm dan akhirnya matriks tidak dapat mengikat dengan baik. 3. Kekuatan tarik dan harga impak material komposit berpenguat serat TKKS dengan menggunakan matrik polimer resin polyester sangat dipengaruhi oleh susunan serat dan panjang ukuran serat. Dimana semakin panjang ukuran serat maka kekuatan tarik dan harga impak juga ikut naik dan begitu juga sebaliknya. 4. Susunan serat yang lebih merata meningkatkan nilai kekuatan tarik dan kekuatan impak. Saran Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat diberikan saran kepada peneliti selanjutnya dengan memperhatikan hal-hal berikut: a. Pada proses pencetakan sebaiknya dilakukan untuk satu spesimen satu kali cetak untuk menimalisir terjadinya pengurangan ukuran panjang serat. b. Proses penekanan pada saat pencetakan harus dilakukan secara merata agar cetakan terisi dengan resin dan serat secara menyeluruh untuk mengurangi terjadinya void. c. Lakukan penyusunan serat yang baik sehingga mendapatkan komposit yang homogen, hal tersebut sangat perlu diperhatikan untuk mendapatkan sifat mekanik yang baik. DAFTAR PUSTAKA ASTM, 2006, Standards and Literature References for Composite Materials, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA. Burmawi, Muhammad Ilham, 2014. Analisa Sifat Mekanik Material Komposit Serat Kulit Durian Matriks Polimer. Jurusan Teknik Mesin. Universitas Bung Hatta Padang. Burmawi, Safran, 2014. Analisa Kekuatan Tarik dan Impak Material Komposit Dengan Variasi Ukuran Panjang Serat TKKS yang Disusun Sejajar Dalam Matrik Resin Polyester. Jurusan Teknik Mesin. Universitas Bung Hatta Padang. Callister.,2010, Materials Science and Engineering an Introduction, Wiley & Sons. Fajar Ismail, 2012. Rancang Bangun Alat Uji Impak Charpy. Jurusan Diploma III Teknik Mesin.Universitas Diponegoro.. Matthews, F.L., Rawlings, RD., 1993, Composite Material Engineering And Science,Imperial College Of Science, Technology And Medi-cine, London, UK. Misri Yanti Lubis, 2009. Pembuatan Komposit Kayu Plastik Dari Serat Kayu Kelapa Sawit Dan Polipropilena Dengan Menggunakan Polipropilena Yang Dimodisfikasi Dengan Asam Akrilat Sebagai Bahan Penghubung.Program Studi Kimia,PascaSarjana,Universita s Sumatera Utara. Oroh Jonathan, dkk, 2013. Analisis Sifat Mekanik Material Komposit dari Serat Sbut Kelapa. Jurusan Teknik Mesin.
Universitas Sam Ratu Langi Menado. Schwartz, M.M. (1984). Composite Materials Handbook. New York: McGraw-Hill Inc. Supardi, Edi, 1999, Pengujian Logam, Angkasa Bandung, Bandung Yudo Hartono dkk.2008. Analisa Teknis Kekuatan Mekanis Material Komposit berpenguat Serat Ampas Tebu (Baggase) Ditinjau dari Kekuatan Tarik dan Impak. Program Studi Teknik Perkapalan, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.