i

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 200 090 076

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

ii

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 200 090 076

Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh:

Dosen Pembimbing

(Wijianto, ST, M.Eng, Sc)

NIDN.0621107301

i

iii

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 200 090 076

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

iv

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 200 090 076

iii

v

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 799-99. Mengetahui besarnya nilai kemampuan serap bunyi dengan pelapis

spon dan triplek serta kemampuan serap bunyi tanpa pelapis spon dan triplek dengan standart

ANSI S1.13-05.

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

799-99 dan pengujian serap bunyi mengacu pada ANSI S1.13-05.

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 799-99, andalso, capability of sound absorption with sponge layer

and plywood layer and without those layers are also researched with ANSI S1.13-05 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 799-9 and

the test of sound absorption refers to ANSI S1.13-05.

Results of the research indicated that the average highest tensile strength of was found at

volume fraction of 25%, namely 131.76 MPa and the lowest one was found at volume fraction of

15%, namely 59.69 MPa and the average highest modulus of elasticity was found at volume

fraction of 25%, namely 17989.61 MPa and the lowest one was found at volume fraction of 15%,

namely 8149.27 MPA. The average highesttensile strength of 30.41 MPa was found at volume

fraction of 25% and the lowest one of 12.43 MPa was found at volume fraction of 15% and the

average highest modulus of elasticityof 1265.15 MPa was found at volume fraction of 25% and the

lowest one of 996.82 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

2

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

3

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 790-99.

2. Mengetahui kekuatan tariksesuai standard ASTM D 3039.

3. Mengetahui daya serap bunyi sebelum dilapisi spon dan triplek sesuai

standard ANSI S1.13.05.

4. Mengatahui daya serap bunyi setelah dilapisi spon dan triplek sesuai

standard ANSI S1.13.05.

1.2 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%.

4

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

S1.13.05.

2. METODE PENELITIAN

Mulai

Survey Lapangan dan Studi Pustaka

Persiapan Alat dan Bahan

Pembuatan Cetakan

Pembuatan Spesimen Uji Tarik&

Uji Bending Sesuai Standard ASTM

Pembuatan Spesimen Uji Serapan

Suara Sesuai Standard ANSI

Pengujian Serap

Bunyi Tanpa Pelapis

(ANSI S1.13.05)

Pengujian Tarik

(ASTM D 3039)

Pengujian Bending

(ASTM D 790-99)

Penulisan Data Hasil Pengujian

Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Pembuatan Komposit Dengan Fraksi

Volume 15%, 20%, 25%

Pengujian Serap

Bunyi Dengan Pelapis

(ANSI S1.13.05)

5

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

6

Alat Uji Tarik Dan Bending Sound Level Meter

Suond Stopwatch

Spon Triplek

7

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.

8

d) Pembuatan Spesimen Uji

Masukkan serat kedalam cetakan kemudian masukkan perlahan-

lahan 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

Fraksi

Volume Beban

Tegangan

Rata-

Rata (σ)

Modulus

Rata-

Rata (E)

(%) (N) (N/mm2) (N/mm2)

15

97.71

59.69 2139.78 104.30

101.20

20

153.20

90.42 2356.21 156.41

149.71

25

218.21

131.76 2566.48 225.63

225.5

9

Histogram Hubungan Antara Teganga Bending Rata-Rata Dengan Fraksi

Volume

Histogram Hubungan Antara Modulus Elastisitas Rata-Rata Dengan Fraksi

Volume.

59.69

90.42

131.76

0

20

40

60

80

100

120

140

15% 20% 25%

Teg

an

gan

Ben

din

g

Ra

ta-R

ata

(Mp

a)

Fraksi Volume

2139.78

2356.21

2566.48

1900

2000

2100

2200

2300

2400

2500

2600

15% 20% 25%

Mo

du

lus

Ela

stis

ita

s

Ra

ta-R

ata

(Mp

a)

Fraksi Volume

10

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 rata-

rata 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

Fraksi

Volume Beban

Tegangan

Rata-

Rata (σ)

Modulus

Rata-

Rata (E)

(%) (N) (N/mm2) (N/mm2)

15

451.2

12.43 996.82 548.3

864.5

20

1035

23.90 1153.26 1260.7

1289.1

25

1651.7

30.41 1265.15 1430.2

1480.1

11

Histogram Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-Rata Dengan Fraksi

Volume

Histogram Hubungan Antara Modulus Elastisitas Rata-Rata Dengan Fraksi

Volume

12.43

23.90

30.41

0

5

10

15

20

25

30

35

15% 20% 25%

Teg

an

gan

Ta

rik

Ra

ta-R

ata

(Mp

a)

Fraksi Volume

996.82

1153.26

1265.15

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

15% 20% 25%

Mo

du

lus

Ela

stis

ita

s

Ra

ta-R

ata

(Mp

a)

Fraksi Volume

12

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 rata-

rata 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% 78.00 77.79 0.21

20% 78.00 77.56 0.44

25% 78.00 76.66 1.34

13

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% 78.00 76.33 0.67

20% 78.00 77.27 0.73

25% 78.00 77.34 1.66

0.21

0.44

1.34

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

15% 20% 25%

Sera

pa

n B

un

yi

(dB

)

Fraksi Volume

14

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.

0.670.73

1.66

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

15% 20% 25%

Sera

pa

n B

un

yi

(dB

)

Fraksi Volume

15

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).

16

DAFTAR PUSTAKA

ANSI S1.13.05, 2005, Measurement of Sound Pressure Levels in Air, Acoustical

Society of America.

ASTM D 790-99, 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,

http://vokuz.com/peredam-suara/