PENGARUH FRAKSI VOLUME SERAT KULIT WARU (Hibiscus ...repository.ub.ac.id/4406/1/Prawestin, Amanda Dea.pdf · (Hibiscus Tiliaceus) Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Epoxy Nama : Amanda

i

PENGARUH FRAKSI VOLUME SERAT KULIT WARU

(Hibiscus Tiliaceus) TERHADAP KEKUATAN TARIK

KOMPOSIT EPOXY

Oleh :

AMANDA DEA PRAWESTIN

NIM. 125100207111014

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Teknologi Pertanian

JURUSAN KETEKNIKAN PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2017

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

Judul TA : Pengaruh Fraksi Volume Serat Kulit Waru (Hibiscus Tiliaceus) Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Epoxy

Nama : Amanda Dea Prawestin NIM : 125100207111014 Jurusan : Keteknikan Pertanian Fakultas : Teknologi Pertanian

Pembimbing Pertama,

Dr.Ir Bambang Dwi Argo, DEA. NIP. 19610710 198601 1 001 Tanggal persetujuan : …..

Pembimbing Kedua,

Dr.Ir Sandra Malin Sutan, MP. NIP. 19631231 199303 1 021 Tanggal Persetujuan : …..

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Judul TA : Pengaruh Fraksi Volue Serat Kulit Waru (Hibiscus Tiliaceus) Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Epoxy

Nama : Amanda Dea Prawestin NIM : 125100207111014 Jurusan : Keteknikan Pertanian Fakultas : Teknologi Pertanian

Pembimbing Pertama,

Dr.Ir. Bambang Dwi Argo, DEA. NIP. 19610710 198601 1 001

Pembimbing Kedua,

Dr.Ir. Sandra Malin Sutan, MP. NIP. 19631231 199303 1 021

Tanggal Lulus TA :.......................................................

Dosen Penguji I,

La Choviya Hawa, STP, MP., Ph.D NIP. 19780307 200012 2 001

Plt. Ketua Jurusan, Keteknikan Pertanian

Dr. Eng. Evi Kurniati. STP. MT NIP. 19760415 1999903 2 001

iv

RIWAYAT HIDUP

Penulis yang bernama Amanda Dea Prawestin dilahirkan di Kota Madiun pada tanggal 10 Januari 1994 anak ketiga dari Ayah yang bernama Pranoto dan Ibu Sumartin dan adik dari kakak yang bernama Tiara Ayu Pramitha dan Edo Dhaneswara. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SDN Kartoharjo 01 Madiun pada tahun 2006, kemudian

melanjutkan ke Sekolah Menengah Pertama di SMPN 13 Madiun pada tahun 2006, dan menyelesaikan Sekolah Menengah Atas di MAN 2 Madiun pada tahun 2012. Pada tahun 2012 penulis melanjutkan di Jurusan Keteknikan Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya Malang. Pada tahun 2017 penulis berhasil menyelesaikan masa studinya di Universitas Brawjaya Malang.

v

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama Mahasiswa : Amanda Dea Prawestin

NIM : 125100207111014

Jurusan : Keteknikan Pertanian

Fakultas : Teknologi Pertanian

Judul TA : Pengaruh Fraksi Volume Serat Kulit Waru (Hibiscus Tiliaceus) Terhadap Kekuatan Tarik Komposit

Menyatakan bahwa,

Ta dengan judul di atas merupakan karya asli penulis tersebut di atas.

Apabila di kemudian hari terbukti pernyataan, ini tidak benar saya

bersedia dituntut sesuai hukum yang berlaku.

Malang, 18 September 2017

Pembuat Pernyataan,

Amanda Dea Prawestin

NIM: 125100207111014

vi

AMANDA DEA PRAWESTIN. NIM: 125100207111014. Pengaruh Fraksi Volume Serat Kulit Waru (Hiciscus Tiliaceus) Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Epoxy. TA. Pembimbing :1. Dr.Ir. Bambang Dwi Argo, DEA.

2. Dr.Ir. Sandra Malin Sutan, MP.

RINGKASAN

Kebutuhan pada bahan berbahan komposit semakin tinggi, sudah banyak alat-alat sehari-hari yang diproduksi dari bahan berbahan komposit. Teknologi komposit dengan material serat alam (Natural Fiber) merupakan pemanfaatan serat alam sebagai bahan penguat matrik komposit, pemanfaatan serat alam ini memberikan keuntungan seperti jumlahnya yang berlimpah, memiliki specific cost yang rendah, dapat diperbarui, serta tidak mencemari lingkungan. Waru (Hibiscus tiliaceus) merupakan jenis tanaman yang dikenal oleh penduduk indonesia. Jenis ini banyak ditemukan dengan mudah karena tersebar luas di daerah tropis dan tumbuh berkelompok di pantai berpasir atau daerah pasang surut. Disisi lain Kulit Waru (Hibiscus Tiliaceus) kurang dimanfaatkan secara maksimal oleh masyarakat oleh karena itu akan sangat menguntungkan apabila dapat merubah kulit waru menjadi bahan baku pembuatan komposit. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan fraksi volume serat terhadap kekuatan tarik komposit. penelitian ini menggunakan metode kuantitatif eksperimental dengan melakukan variasi fraksi volume serat sebanyak 15%, 25%, 35%, dan 45% yang masing-masing dilakukan pengulangan pengujian sebanyak tiga kali. Hasil yang diperoleh bahwa hasil kekuatan tarik tertinggi terdapat pada fraksi volume serat 45% sebesar 68.82 MPa dengan beban tarik sebesar 1651.97 N dan kuat tarik terendah pada fraksi volume serat 15% sebesar 46.49 MPa dengan beban tarik sebesar 1091.99 N

Kata Kunci : Serat Kulit Waru (Hibiscus Tiliaceus),

Fraksi Volume Serat, Komposit.

vii

AMANDA DEA PRAWESTIN. NIM: 125100207111014. Effect of Waru's Fiber Volume Fraction (Hibiscus Tiliaceus) to Composite EpoxyTensile Strength. TA. Pembimbing :1. Dr.Ir. Bambang Dwi Argo, DEA.

2. Dr.Ir. Sandra Malin Sutan, MP.

SUMMARY

Need for composite materials is higher, there many daily tools produced from materials made from composites. Technology of composite with natural fiber material is benefits of natural fiber as a composite matrik material, benefits of this natural fiber provides advantages such as abundant amount, has a low specific cost, can be updated, and not pollute the environment. Waru (Hibiscus tiliaceus) is a type of plant famous by the people of Indonesia. Species of waru is many found because it is spread in the tropics and grows in clusters on sandy beaches or tidal areas. The other side Waru (Hibiscus Tiliaceus) Leather is not utilized maximally by society therefore it will be very beneficial if it can change skin waru become raw material of composite manufacture. The purpose of this research was to determine the effect of adding fiber volume fraction to composite tensile strength.This research uses quantitative experimental method by variation of fiber volume fraction as much as 15%, 25%, 35%, and 45% which each repeated testing three repetition.The obtained result that the highest tensile strength was found in the fraction of 45% fiber volume of 68.82 MPa with a tensile load of 1651.97 N and the lowest tensile strength at a fraction of 15% fiber volume of 46.49 MPa with a tensile load of 1091.99 N Keywords : Waru Skin Fiber (Hibiscus Tiliaceus),

Fiber volume fraction, Composite.

viii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur bagi Allah SWT yang Maha Pengasih dan

Maha Penyayang karena atas segala rahmat dan hidayah-Nya, penulis

dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir yang berjudul

“Pengaruh Fraksi Volume Serat Kulit Waru (Hibiscus Tiliaceus)

Terhadap kekuatan Tarik Komposit Epoxy” ini merupakan salah satu

syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian.

Pada penulisan Tugas Akhir ini penulis mengucapkan

terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Orang Tua dan keluarga di rumah Bapak, Mamah, Mbak Tia dan

Mas Edo yang selalu memberikan semangat, dukungan dan doa.

2. Dr. Ir. Bambang Dwi Argo, DEA dan Dr. Ir. Sandra Malin Sutan, MP.

selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan banyak saran

dan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Aditya Sapta Kristiawan yang selalu menemani dan memberikan

semangat dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.

4. Kakak tercinta Edo Dhaneswara yang selama ini menjadi pak bos

yang selalu menemani dan memotivasi.

5. Dr. Eng. Anindito Purnowidodo, ST., M.Eng. yang telah

membimbing dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak

kekurangan dan keterbatasan dalam penyelesainnya, penulis

mengharapkan saran dan masukan serta kritikan yang bersifat

membangun. Akhir kata penulis menyampaikan harapan semoga Tugas

Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun semua pihak lain yang

tentunya dapat memberikan ilmu dan pengetahuan.

Malang, September 2017

Penulis.

ix

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL ........................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................. iii HALAMAN RIWAYAT HIDUP ......................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .......................................... v HALAMAN RINGKASAN ................................................................ vi HALAMAN SUMMARY ................................................................... vii HALAMAN KATA PENGANTAR .................................................... viii DAFTAR ISI ..................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................. xi DAFTAR GAMBAR ......................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................... xiv I. PENDAHULUAN ........................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................. 4 1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................... 4 1.4 Batasan Masalah ..................................................................... 4 1.5 Manfaat Penelitian ................................................................... 5

II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................. 6

2.1 Komposit .................................................................................. 6 2.2 Serat ........................................................................................ 11

2.2.1 Serat Alam ..................................................................... 11 2.2.2 Serat Kulit Waru ............................................................. 13

2.3 Resin Epoxy ............................................................................ 14 2.4 Perlakuan Alkali (NaOH) ......................................................... 16 2.5 Fraksi Volume.......................................................................... 16 2.6 Pengujian Tarik ....................................................................... 17 2.7 Scaning Electron Microscopy (SEM) ....................................... 19

III. METODE PENELITIAN ............................................................... 20 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................. 20 3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan ............................................. 20

x

3.2.1 Alat ................................................................................. 20 3.2.2 Bahan ............................................................................. 21

3.3 Metode Penelitian .................................................................... 21 3.4 Rancangan Struktural dan Fungsional Alat Pencetak ........... 23 3.5 Pelaksanaan Penelitian ........................................................... 24 3.6 Pengambilan Data dan Analisa Data. ..................................... 27 3.7 Parameter Penelitian ............................................................... 29

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 30

4.1 Pengaruh Kuat Tarik Serat Tunggal Terhadap Kekuatan Tarik Komposit ................................................................................. 30

4.2 Pengaruh Komposisi Fraksi Volume Serat Waru Terhadap Kekuatan Tarik Komposit ........................................................ 32 4.2.1 Hasil Kekuatan Tarik Komposit yang Telah Mengalami

Proses Pencetakan Dengan Fraksi Volume Serat Sebanyak 15% ............................................................... 33

4.2.2 Hasil Kekuatan Tarik Komposit yang Telah Mengalami Proses Pencetakan Dengan Fraksi Volume Serat Sebanyak 25% ............................................................... 35



4.2.5 Analisa Rata-Rata Kekuatan Tarik ............................... 42 4.3 Analisis Morfologi Patahan Hasil Pengujian Tarik Komposit .. 45

V. KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 49

5.1 Kesimpulan .............................................................................. 49 5.2 Saran ....................................................................................... 49

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................ 50 LAMPIRAN ...................................................................................... 55

xi

DAFTAR TABEL

Tabel Teks Halaman 2.1 Kelebihan dan Kekurangan Serat Sintetis ........................... 8 2.2 Komposisi Kima yang Terkandung dalam Kulit Waru ......... 14 2.3 Sifat Mekanik Epoxy ............................................................ 15 3.1 Rancangan Penelitian.......................................................... 22 4.1 Luas Alas Serat Tunggal ..................................................... 31 4.2 Pengujian Tarik Serat Tunggal Waru ................................. 31 4.3 Pengujian Tarik Fraksi Volume Serat Sebanyak 15% ......... 34 4.4 Pengujian Tarik Fraksi Volume Serat Sebanyak 25% ......... 37 4.5 Pengujian Tarik Fraksi Volume Serat Sebanyak 35% ......... 39 4.6 Pengujian Tarik Fraksi Volume Serat Sebanyak 45% ......... 40 4.7 Hasil Rata-Rata Pengujian Tarik ......................................... 41

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Teks Halaman 2.1 Klasifikasi Komposit ......................................................... 7 2.2 Jenis Orientasi Serat Pada Komposit ............................. 10 2.3 Gaya Tarik dan Penambahan Panjang .......................... 18 3.1 Gambar Alat Pencetak Komposit ................................... 23 3.2 Geometri Spesimen Uji Serat Tunggal ........................... 28 3.3 Geometri Spesimen Uji Komposit ................................... 28 4.1 Foto Scanning Electron Microscopy (SEM) Serat Waru

Tunggal .......................................................................... 30 4.2 Pengujian Tarik Koposit dengan Fraksi Volume Serat

Sebanyak 15% ............................................................... 33 4.3 Pengujian Tarik Koposit dengan Fraksi Volume Serat


Sebanyak 15% ................................................................ 34 4.5 Pengujian Tarik Koposit dengan Fraksi Volume Serat









Sebanyak 45% ............................................................... 41 4.14 Rata-Rata Pengujian Tarik ............................................. 43 4.15 Foto SEM Patahan Spesimen Uji Tarik Komposit Fraksi

Volume Serat 15% .......................................................... 45

xiii

4.16 Foto SEM Patahan Spesimen Uji Tarik Komposit Fraksi Volume Serat 25% .......................................................... 46



xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Teks Halaman

1 Perhitungan Kadar Air Serat Kulit Batang Waru .............. 54 2 Perhitungan Kebutuhan Fraksi Volume Serat dan Resin

Epoxy ................................................................................ 55 3 Spesifikasi alat dan Bahan ............................................... 57 4 Dokumentasi Penelitian .................................................... 60 5 Data Hasil Uji Tarik Serat Tunggal ................................... 64 6 Foto SEM Serat Tunggal .................................................. 70 7 Perhitungan Uji Tarik Komposit ........................................ 71

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di zaman sekarang ini ketergantungan pada bahan berbahan komposit semakin tinggi, sudah banyak alat-alat sehari-hari yang diproduksi dari bahan berbahan komposit seperti alat-alat rumah tangga sampai bidang industri baik industri skala kecil maupun industri besar permasalahan tersebut menuntut untuk menciptakan inovasi dengan mengembangkan material berbahan komposit yang lebih ramah lingkungan. Perkembangan ilmu material yang terus berkembang seiring dengan memanfaatkan pengolahan bahan dan teknologi. Salah satu aspek yang perlu dipertimbangkan dalam mendapatkan material baru adalah pemanfaatan bahan yang berasal dari tumbuhan atau organik. Salah satu material

yang dapat terbuat dari bahan organik adalah komposit.

Pengembangan teknologi komposit saat ini sudah mulai mengalami pergeseran dari bahan komposit berpenguat sintetis menjadi bahan komposit berpenguat serat alam. Inovasi pengembangan komposit untuk aplikasi di bidang otomotif tidak hanya terbatas pada komponen interior tetapi juga pada bagian eksterior kendaraan. Sebagai contoh PT. Toyota di Jepang sudah menggunakan serat kenaf untuk pembuatan panel interior, sedangkan Daimler-Bens di Jerman telah mengembangkan komposit serat alam flax sebagai komponen eksterior. Pergeseran trend teknologi ini dilandasi oleh sifat komposit serat alam yang lebih ramah lingkungan. Komposit ini juga memiliki rasio kekuatan terhadap density yang tinggi sehingga komponen yang dihasilkan lebih ringan. Para industriawan menggunakan komposit tersebut sebagai produk unggulan sesuai dengan keistimewaannya. Hal ini didukung oleh beberapa keunggulan yang dimiliki oleh serat alam, diantaranya adalah massa jenisnya rendah, terbaharukan, produksi memerlukan ebergi yang rendah, proses lebih ramah

2

lingkungan serat mempunyai sifat insulasi panas dan akustik yang baik (Jamasri, 2005).

Komposit itu sendiri merupakan kombinasi antara dua material atau lebih yang berbeda bentuknya, komposisi kimianya, dan tidak saling melarutkan antara materialnya dimana material yang satu berfungsi sebagai penguat dan material yang lainnya berfungsi sebagai pengikat untuk menjaga kesatuan unsur-unsurnya. Komposit tesebut terdiri dari matrik sebagai pengikat dan filler sebagai pengisi komposit. Matrik merupakan fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan) dan mempunyai fungsi sebagai pelindung serat, memisahkan serat, mentransfer tegangan ke serat, membentuk ikatan kohenren, pemukaan matriks atau serat, melepas ikatan dan tetap stabil setelah proses manufaktur. Sedangkan penguat atau filler memiliki fungsi sebagai penanggung beban utama pada komposit (Gibson,1994).Keunggulan dan keuntungan bahan berbahan komposit antara lain yaitu dapat memberikan sifat-sifat mekanik terbaik yang dimiliki oleh komponen penyusunnya, bobotnya yang ringan, tahan terhadap korosi, ekonomis, dan tidak sensitif terhadap bahan-bahan kimia (Matthews F, 1994).

Teknologi hijau atau teknologi ramah lingkungan yang semakin serius dikembangkan oleh negara-negara di dunia saat ini, menjadi suatu tantangan yang terus diteliti oleh para pakar untuk dapat mendukung kemajuan teknologi ini. teknologi komposit dengan material serat alam (Natural Fiber) merupakan pemanfaatan serat alam sebagai bahan penguat matrik komposit, pemanfaatan serat alam ini memberikan keuntungan seperti jumlahnya yang berlimpah, memiliki specific cost yang rendah, dapat diperbarui, serta serat alam tidak mencemari lingkungan.Waru (Hibiscus tiliaceus) merupakan jenis tanaman yang dikenal oleh penduduk indonesia. Jenis ini banyak ditemukan dengan mudah karena tersebar luas di daerah tropis dan tumbuh berkelompok di pantai berpasir atau daerah pasang surut. Walaupun tidak terlalu rimbun, waru banyak disukai

3

karena akarnya yang tidak terlalu dalam sehingga tidak merusak jalan dan bangunan di sekitarnya (Nurudin, 2011).

Untuk dapat mengetahui kekuatan komposit yang lebih baik, maka dapat dilihat beberapa penelitian sebelumnya, yaitu penelitian yang dilakukan oleh Purwanto (2006) pada penelitian tentang Material komposit yang dibuat mengunakan serat kenaf dan matrik polyester resin, Dalam penelitian tersebut diperoleh hasil bahwa komposit serat kenaf-polyester resin dengan fraksi volume yang bertambah diperoleh hasil tegangan bending yang tinggi pula. Jadi bila semakin besar fraksi volumenya semakin besar pula kekuatannya.Pada penelitian sebelumnya yaitu, komposit untuk pembuatan lambung kapal spesimen komposit yang diperkuat serat kulit waru matrik polyester BTQN 157 dengan katalis MEKPO 1% dengan perlakuan NaOH 5% selama 2 jam. Harga kekuatan tariknya hampir sama antara arah sudut serat 0°/0°/45°/-45°/0°/0° yaitu 86,14 N/mm2 ; 0° /45°/0°/0°/-45/0° yaitu 86,46 N/mm2; dan 0°/45°/0°/-45°/0°/0° yaitu 86,78 N/mm2. Harga kekuatan tarik terendah tanpa perlakuan alkali adalah 69,13 N/mm2 pada arah orientasi serat 0°/0°/45°/-45°/0°/0° (Nurudin, 2011).

Selanjutnya menurut penelitian yang dilakukan oleh Diharjo (2005) yaitu tentang kekuatan tarik komposit menggunakan serat kenaf, menyatakan bahwa perlakuan alkali (5% NaOH) serat kenaf dapat membersihkan lapisan lilin (lignin dan kotoran) pada permukaan serat sehingga menghasilkan mechanical interlocking antara serat dengan matrik poliester. Pada perlakuan serat 0, 2, 4, 6, dan 8 jam, kekuatan tarik bahan komposit kenaf acak- unsaturated poliester memiliki kekuatan tertinggi pada perlakuan serat selama 2 jam. Pada lama perlakuan yang sama harga tegangan tarik, regangan tarik dan modulus elastisitas dari material komposit naik dengan seiring kenaikan fraksi berat serat. Pada penelitian ini dilakukan variasi penambahan fraksi volume serat pada pembuatan komposit dari serat kulit waru (Hibiscus Tiliaceus). Diharapkan dapat menjadi acuan untuk mengembangkan serat kulit waru sebagai bahan pembuatan komposit.

4

Berdasarkan uraian di atas penulis melakukan penelitian skripsi dengan judul “ Pengaruh Fraksi Volume Serat Kulit Waru (Hibiscus Tiliaceus) Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Epoxy”.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun yang menjadi rumusan masalah dalam penulisan ini adalah :

1. Bagaimana pengaruh komposit berpenguat serat waru dengan fraksi volume 15%, 25%, 35% dan 45% terhadap kekuatan tarik ?

2. Bagaimana morfologi patahan pada komposit yang telah melalui pengujian tarik dengan pengujian (scanning elctron microscopy) SEM ?

1.3 Tujuan Penelitian Berdasarkan perumusan masalah yang telah dijelaskan, adapun tujuan penelitian adalah:

1. Mengetahui fraksi volume serat waru terhadap kekuatan tarik komposit.

2. Mengamati morfologi patahan pada komposit yang telah melalui pengujian tarik dengan pengujian (scanning elctron microscopy) SEM.

1.4 Batasan Penelitian Agar dalam pelaksanaannya berjalan lancar dan terarah, penelitian ini memiliki batasan pokok permasalahan adalah sebagai berikut :

1. Penelitian ini dilakukan secara eksperimental dengan

pengujian kekuatan tarik dengan standart ASTM D-638. 2. Komposit yang dibuat menggunakan serat kulit waru

sebagai penguat. 3. Pengamatan SEM dilakukan pada penampang patahan

spesimen uji tarik.

5

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat penelitian yang ingin dicapai agar dapat bermanfaat bagi masyarakat adalah sebagai berikut :

1. Menjadi salah satu teknologi alternatif dalam pembuatan komposit berpenguat serat alam yang berbahan dasar serat kulit pohon waru.

2. Memberikan informasi mengenai pengaruh fraksi volume dalam pembuatan komposit berpenguat serat alam berbahan dasar serat kulit pohon waru.

3. Menjadi dasar penelitian lebih lanjut dengan menggunakan variabel dan perlakuan lain.

6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit

Didalam dunia industri kata komposit dalam pengertian bahan komposit berarti terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang digabung atau dicampur menjadi satu. Menurut Kaw (1997) komposit adalah sruktur material yang terdiri dari 2 kombinasi bahan atau lebih, yang dibentuk pada skala makroskopik dan menyatu secara fisika. Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai bahan pengisi dan matriks sebagai bahan pengikat serat. Dari campuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya (Matthews & Rawlings, 1994).

Menurut Triyono dan Diharjo, (1999) menyatakan bahwa kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Composite berasal dari kata “to compose” yang berarti menyusun atau menggabungkan jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan.Komposit didefinisikan sebagai kombinasi antara dua material atau lebih yang berbeda bentuknya, komposisi kimianya, dan tidak saling melarutkan antara materialnya dimana material yang satu berfungsi sebagai penguat dan material yang lainnya berfungsi sebagai pengikat untuk menjaga kesatuan unsur-unsurnya. Pada desain struktur dilakukan pemilihan matriks dan penguat, hal ini dilakukan untuk memastikan kemampuan material sesuai dengan produk yang akan dihasilkan. Material komposit mempunyai sifat yang berbeda dari material yang umum atau biasa digunakan. Sedangkan proses pembuatannya melalui proses pencampuran yang tidak homogen, sehingga kita dapat lebih leluasa dalam

7

merencanakan kekuatan material komposit yang kita inginkan dengan cara mengatur komposisi dari material pembentuknya (Tamba,2009).

Selain itu, adapun klasifikasi komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.1 Klasifikasi Komposit ( Tamba,2009 )

Dari Gambar 2.1 klasifikasi komposit berdasarkan jenis penguatnya dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Komposit Partikel (Particle Composite) Komposit Partikel merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks. Komposit yang terdiri dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu, pasir) yang diperkuat semen yang kita jumpai sebagai beton, senyawa komplek ke dalam senyawa komplek. Komposit partikel merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel-partikel dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama-sama dengan satu atau lebih unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain- lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak

8

sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipenga-ruhi oleh tegangan koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik ( Surdia, 1995). 2. Komposit Serat (Fibre Composite) Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai penguat. Jenis komposit ini hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan pengisi berupa serat. Biasanya disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.Tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi dari pada matrik penyusun komposit ( Surdia, 1995 ).

Tabel 2.1 Tabel kelebihan dan kekurangan serat sintetis (Faisal,2008).

Fiber Kelebihan Kekurangan

Fiber-glass 1. Kekuatan tinggi 2. Relative murah

Kurang elastis

Fiber-carbon 1. Kuat hingga sangat kuat 2. Koefisien pemuaian kecil 3. Menahan getaran

1. Agak getas 2. Nilai peregangan

kurang 3. Agak mahal

Fiber-graphite 1. Lebih stiffnes & sangat

ulet 2. Lebih kuat

Kurang kuat disbanding carbon

Fiber-nylon

1. Agak stiff (kuat+keras) & sangat ulet

2. Kekuatannya besar 3. Lebih murah dari carbon

1. Kekuatan tekan lebih rendahdari carbon

2. Ketahanan panas lebih rendah dari carbon hingga (180º)

9

Komposit yang diperkuat dengan serat dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu:

a. Komposit serat pendek (short fiber composite) Berdasarkan arah orientasi material komposit yang

diperkuat dengan serat pendek dapat dibagi lagi menjadi dua bagian yaitu serat acak (inplane random orientasi) dan serat satu arah.Tipe serat acak sering digunakan pada produksi dengan volume besar karena faktor biaya manufakturnya yang lebih murah. Kekurangan dari jenis serat acak adalah sifat mekanik yang masih dibawah dari penguatan dengan serat lurus pada jenis serat yang sama.

b. Komposit serat panjang (long fiber composite) Keistimewaan komposit serat panjang adalah lebih

mudah diorientasikan, jika dibandingkan dengan serat pendek. Secara teoritis serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan dari suatu titik pemakaiannya. Perbedaan serat panjang dan serat pendek yaitu serat pendek dibebani secara tidak langsung atau kelemahan matriks akan menentukan sifat dari produk komposit tersebut yakni jauh lebih kecil dibandingkan dengan besaran yang terdapat pada serat panjang.

Secara umum arah serat pada komposit berpenguat serat dapat dibagi menjadi 3, yaitu:

a. Serat panjang dengan arah yang sama (a) b. Serat pendek dengan arah yang sama (b) c. Serat pendek dengan arah acak (c)

10

Gambar 2.2 Jenis-jenis orientasi serat pada komposit berpenguat

Serat (a) serat panjang dengan arah yang sama, (b) serat pendek dengan arah yang sama, dan (c) serat pendek dengan arah acak ( Vlack,1995 ).

3. Komposit Struktural (Structural Composite).

Komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih material yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat tersendiri.

a. Komposit Sandwich (Sandwich Composite) Komposit sandwich merupakan gabungan dua lembar

skin yang disusun pada dua sisi luar dan core yang ringan di antara dua skin. Struktur sandwich biasanya digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan dan kekauan bending yang tinggi dengan bobot yang ringan. Skin berfungsi untuk menahan beban aksial dan tranfersal sehingga harus kuat dan kaku (Jamasri,2005).

b. Komposit Laminat (Laminated Composite) Komposit Laminat merupakan jenis komposit yang terdiri

dari dua lapis atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik khusus. Komposit laminat ini terdiri dari empat jenis yaitu komposit serat kontinyu, komposit serat anyam, komposit serat acak dan komposit serat hibrid (Jamasri,2005).

11

2.2 Serat

Serat atau fiber dalam bahan komposit berperan sebagai bagian utama yang menahan beban, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat tergantung dari kekuatan serat pembentuknya. Semakin kecil bahan (diameter serat mendekati ukuran kristal) maka semakin kuat bahan tersebut, karena minimnya cacat pada material. Selain itu serat (fiber) juga merupakan unsur yang terpenting, karena seratlah nantinya yang akan menentukan sifat mekanik komposit tersebut seperti kekakuan, keuletan, kekuatan (Triyono, & Diharjo,1999). Serat yang disusun secara teratur akan menghasilkan sifak mekanik yang baik, karena gaya yang bekerja pada komposit akan searah (memiliki ikatan antara matrik dengan serat cukup baik), ini berkaitan erat dengan penyebaran gaya yang bekerja pada komposit (Rahaman, 2011). Sedangkan menurut Schwartz, (1984) Serat secara umum terdiri dari dua jenis yaitu serat alam dan serat sintetis. Serat sintetis mempunyai beberapa kelebihan yaitu sifat dan ukurannya yang relatif seragam, kekuatan serat dapat diupayakan sama sepanjang serat. Serat sintetis yang telah banyak digunakan antara lain serat gelas, serat karbon, kevlar, nylon dan lain-lainnya.

2.2.1 Serat Alam

Secara garis besar dapat disebutkan bahwa serat alam adalah kelompok serat yang dihasilkan dari tumbuhan, binatang, mineral. Penggunaan serat alam dalam bidang industri berasal dari tumbuhan yang dikenal base plant yaitu jute, rosella, flax, kenaf, dan rami. Serat alam merupakan kandidat kuat sebagai bahan penguat yang digunakan sebagai bahan komposit yang ringan, ramah lingkungan, serta ekonomis (Chandrabakty, 2011).

Menurut (Chandrabakty, 2011) terdapat beberapa kelebihan dan kekurangan serat alam sebagai penguat komposit sebagai berikut :

12

1. Kelebihan Serat Alam Serat alam mendapat perhatian dari ahli material

kompoit karena :

a. Lebih ramah lingkungan dan biodegradable dibandingkan dengan serat sintetis.

b. Merupakan raw material terbaharui dan ketersediaannya berlimpah didaerah tertentu.

c. Memiliki sifat mekanik yang baik. d. Combustibility, artinya serat alam dapat dibakar jika tidak

digunakan lagi, dan energi pembakarannya dapat dimanfaatkan.

e. Berat jenis serat alam lebih kecil. f. Aman bagi kesehatan karena merupakan bahan alam yang

bebas dari bahan kimia sintetis, selain itu bila dibakar tidak menimbulkan racun.

g. Serat alam lebih ekonomis dari serat glass dan serat karbon.

2. Kekurangan Serat Alam Selain kelebihannya, serat alam juga memiliki

kekurangan yang perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengurangi kekurangan tersebut. Kekurangan serat alam yaitu: a. Kualitas bervariasi tergantung pada cuaca, jika cuaca cerah

atau tidak hujan, maka serat yang didapat memiliki kelembaban yang rendah yang berguna dalam proses pembuatan komposit. Serat yang lembab menyebabkan matrik mengembang dan timbul void.

b. Temperature prosesnya terbatas. Hal ini disebabkan karena sifat serat alam adalah mudah terbakar sehingga jika temperatur prosesnya terlalu tinggi maka serat akan terbakar.

c. Kemampuan rekatnya rendah. Hal ini dikarenakan kandungan lignin dan minyak. Pertemuan antara serat dan matrik dibatasi oleh lignin atau minyak yang mana mengurangi kekuatan rekat serat dengan matrik.

d. Dimensinya bervariasi antara serat yang setu dengan yang lain walau satu jenis serat. Hal ini dikarenakan sifat serat alam higroskopik, dimana antara serat yang satu dengan yang lain memiliki kadar penyerapan air yang berbeda-beda.

13

Jika daya serapnya tinggi, maka dimensi serat menjadi lebih besar dibandingkan serat yang daya serapnya rendah.

2.2.2 Serat Kulit Waru

Menurut Sidauruk, (2008) Pohon waru (Hibiscus tiliaceus, suku kapas-kapasan atau Malvaceae) telah lama dikenal sebagai pohon peneduh tepi jalan atau tepi sungai dan pematang serta pantai. Kayu terasnya agak ringan, cukup padat, berstruktur cukup halus, dan tak begitu keras; kelabu kebiruan, semu ungu atau coklat keunguan, atau kehijau-hijauan. Liat dan awet bertahan dalam tanah, kayu waru ini biasa digunakan sebagai bahan bangunan atau perahu, roda pedati, gagang perkakas, ukiran, serta kayu bakar. Secara umum, komponen kimia pohon atau kayu waru terdiri dari tiga unsur, yaitu:

1) Unsur karbohidrat yang terdiri dari selulosa dan hemiselulosa.

2) Unsur non-karbohidrat yang terdiri dari lignin. 3) Unsur yang diendapkan dalam kayu selama proses

pertumbuhan yang sering disebut zat ekstraktif. Waru merupakan tumbuhan tropis berbatang sedang,

terutama tumbuh di pantai yang tidak berawa atau di dekat pesisir. Waru tumbuh liar di hutan dan di ladang, kadang-kadang ditanam di pekarangan atau di tepi jalan sebagai pohon pelindung.Daun mudanya bisa dimakan sebagai sayuran. Kulit kayu berserat, biasa digunakan untuk membuat tali. Waru dapat diperbanyak dengan biji.Kayu terasnya agak ringan, cukup padat, berstruktur cukup halus dan tidak begitu keras, kelabu kebiruan, semu ungu atau coklat keunguan, atau kehijau- hijauan. Liat dan awet bertahan dalam tanah, kayu waru ini biasa digunakan sebagai bahan bangunan atau perahu, roda pedati, gagang perkakas, ukiran, serta kayu bakar. Dari kulit batangnya, setelah direndam dan dipukul-pukul dapat diperoleh serat yang disebut lulup waru (Simatupang R, 2011).

14

Tabel 2.2 Komposisi kimia yang terkandung dalam kulit waru dapat diliat dari tabel berikut :

No. Nama Komposisi % Berat

1 Protein mentah 17,08 2 Ekstrak eter 3.45 3 Serat mentah 22,77 4 Abu (%) 10,79 5 Karbohidrat 45,91 6 Tannin (%) 8,39 7 Saponin (mg/g) 12,90 8 Selulosa 24,22

Sumber : Waru Leaf Saponin on Ruminal Fermentation (Istiqomah,L et al, 2011).

2.3 Resin Epoxy

Resin adalah suatu material yang berbentuk cairan pada suhu ruang, atau dapat pula berupa material padatan yang dapat meleleh pada suhu di atas 200◦C. Pada dasarnya resin adalah matriks, sehingga memiliki fungsi yang sama dengan matriks.Resin epoxy sering digunakan sebagai bahan pembuat material komposit. Resin ini dapat direkayasa untuk menghasilkan sejumlah produk yang berbeda guna menaikkan kinerjanya (Surdia, 1995). Resin berfungsi sebagai matrik dalam struktur komposit tetapi juga sebagai perekat pada lamina. Perekat ini terbentuk dari reaksi antara dipolyalcohol dan asam polibasa (Glen A. Rowland 2009). Pemberian bahan tambah katalis Mekpo pada resin UP berfungsi untuk mempercepat proses pengerasan cairan resin/curing pada suhu lebih tinggi. Penambahan katalis dalam jumlah yang banyak menimbulkan panas yang berlebih pada proses curing. Hal ini dapat menurunkan kualitas/merusak produk komposit. Oleh karena itu pemakaian katalis MEKPO dibatasi maksimal 1% dari volume resin (Justus, 2001).

15

Tabel 2.3 Sifat mekanik epoxy ( Surdia,1995 ).

Sifat - sifat Satuan Nilai Tipikal

Massa Jenis Gram / cm3 1,17 Penyerapan air ◦C 0,2 Kekuatan tarik Kgf / mm2 5,95 Kekuatan tekan Kgf / mm2 14 Kekuatan lentur Kgf / mm2 12

Temperatur pencetakan

◦C 90

Resin epoxy termasuk ke dalam golongan thermosetting, sehingga dalam pencetakan perlu diperhatikan hal sebagai berikut:

1. Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan. 2. Dapat diukur dalam temperatur kamar dalam waktu yang

optimal. 3. Memiliki viskositas yang rendah disesuaikan dengan

material penyangga. 4. Memiliki kelengketan yang baik dengan material

penyangga.

Resin epoxy adalah salah satu dari jenis polimer yang berasal dari kelompok termoset dan merupakan bahan perekat sintetik yang banyak dipakai untuk berbagai keperluan termasuk buat kontruksi bangunan. Resin termoset adalah polimer cairan yang diubah menjadi bahan padat secara polimerisasi jaringan silang dan juga secara kimia, membentuk formasi rantai polimer tiga dimensi.Sifat mekanis tergantung pada unit molekuler yang membentuk jaringan silang. Resin epoxy mengandung struktur epoxy atau oxirene. Resin ini berbentuk cairan kental atau hampir padat, yang digunakan untuk material ketika hendak dikeraskan. Resin epoxy jika direaksikan dengan hardener yang akan membentuk polimer crosslink. Hardener untuk sistem curing pada temperatur ruang dengan resin epoksi pada umumnya adalah senyawa poliamid yang terdiri dari dua atau

16

lebih grup amina. Curing time sistem epoksi bergantung pada kereaktifan atom hidrogen dalam senyawa amina. Epoksi memiliki ketahanan korosi yang lebih baik dari pada polyester pada keadaan basah, namun tidak tahan terhadap asam. epoxy memiliki sifat mekanik, listrik, kestabilan dimensi dan penahan panas yang baik (Darmansyah, 2010).

2.4 Perlakuan Alkali (NaOH)

Sifat alami serat adalah Hyrophilic, yaitu suka terhadap air berbeda dari polimer yang hidrophilic.Pengaruh perlakuan alkali terhadap sifat permukaan serat alam selulosa telah diteliti dimana kandungan optimum air mampu direduksi sehingga sifat alami hidropholic serat dapat memberikan ikatan interfecial dengan matrik secra optimal (Bismarck dkk, 2002).

NaOH atau sering disebut alkali digunakan untuk menghilangkan kotoran atau lignin pada serat dengan sifat alami serat adalah Hyrophilic, yaitu suka terhadap air. Berbeda dengan polimer yang hidrophilic. Dimana serat direndam dengan mencampurkan NaOH dengan air dalam waktu yang ditentukan. Alkalisasi pada serat merupakan proses modifikasi permukaan serat dengan cara perendaman serat ke dalam basa alkali. Tujuan dari proses alkalisasi adalah mengurangi komponen penyusun serat yang kurang efektif dalam menentukan kekuatan antar muka yaitu hemiselulosa, lignin atau pektin. Dengan pengurangan komponen lignin dan hemiselulosa, akan menghasilkan struktur permukaan serat yang lebih baik dan lebih mudah dibasahi oleh resin, sehingga menghasilkan mechanical interlocking yang lebih baik (Maryanti, 2011).

2.5 Fraksi Volume

Jumlah kandungan serat dalam komposit, merupakan hal yang menjadi perhatian khusus pada komposit berpenguat serat. Untuk memperoleh komposit berkekuatan tinggi, distribusi serat dengan matrik harus merata pada proses pencampuran agar mengurangi timbulnya void. Untuk menghitung fraksi

17

volume, parameter yang harus diketahui adalah berat jenis resin, berat jenis serat, berat komposit dan berat serat. Adapun fraksi volume yang ditentukan dengan persamaan (Harper, 1996) :

𝑊𝑓 =𝑤𝑓

𝑊𝑐=

𝜌𝑓𝑉𝑓

𝜌𝑐𝑉𝑐=

𝜌𝑓

𝜌𝑐 𝑉𝑓 … . . … (2.1)

𝑉𝑓 =𝜌𝑐

𝜌𝑓𝑊𝑓 = 1 − 𝑉𝑚 . … … . (2.2)

Jika selama pembuatan komposit telah diketahui massa serat dan matrik, serta densitas serat dan matrik, maka fraksi folume dan fraksi massa serat dapat dihitung dengan persamaan (Shackelford, 1992):

𝑉𝑓 =𝑊𝑓/𝜌𝑓

𝑊𝑓/𝜌𝑓 + 𝑊𝑚/𝜌𝑚 . . … … (2.3)

Dimana :

Wf : fraksi berat serat Wm : berat matrik wf: : berat serat Vf : volume serat wc : berat komposit Vm : fraksi volume matrik ρf : density serat Vf : fraksi volume serat ρc : density komposit ρm : density matrik 2.6 Pengujian Tarik

Kuat Tarik adalah salah satu uji stress-strain mekanik yang bertujuan untuk mengetahuai kekuatan bahan terhadap gaya Tarik. Dengan melakukan uji tarik kita mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material bertambah panjang. Bila kita terus menarik suatu bahan sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap berupa kurva. Kurva ini

18

menunjukkan hubungan antara gaya tarik dengan perubahan panjang seperti pada Gambar 2.3

Gambar 2.3 Gaya Tarik dan Penambahan Panjang(Andri,2014).

Uji tarik merupakan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui kekuatan suatu bahan berdasarkan ketahanan suatu material terhadap beban tarik. Analisis kekuatan komposit biasanya dilakukan dengan mengasumsikan ikatan filler dan matriks sempurna. Pergeseran antara filler dan matriks dianggap tidak ada dan deformasi filler sama dengan deformasi matriks. Pengujian tarik (tensile test) adalah pengujian mekanik secara statis dengan cara sampel ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya dimana gaya tarik yang diberikan sebesar P (Newton). Tujuannya untuk mengetahui sifat-sifat mekanik tarik (kekuatan tarik) dari komposit yang diuji. Pertambahan panjang (Δl) yang terjadi akibat gaya tarikan yang diberikan pada sampel uji disebut deformasi. Regangan merupakan perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang mula-mula. Regangan merupakan ukuran untuk kekenyalan suatu bahan yang harganya biasanya dinyatakan dalam persen (Zemansky, 2002).

19

Karakterisasi uji tarik suatu material dilakukan dengan menambah beban secara perlahan-lahan sehingga material tersebut patah. Sedangkan untuk kuat tarik dapat diukur berdasarkan beban maksimum (Fmaks) yang digunakan untuk mematahkan material dibagi dengan luas penampang awal (A0) yang ditunjukkan pada persamaan berikut (Frederrick and Eugene, 2006):

σ = …….. (1)

Satuan SI untuk tegangan adalah pascal (Pa), dimana 1 Pa = 1 N/m2 (Frederrick and Eugene, 2006). Jika Kuat Tarik dengan satuan (N/mm2) setara dengan Mpa, jika satuan luas yang digunakan adalah m (meter) maka satuan yang diguakan adalah (N/m2) setara dengan Pa (Pascal) (Harsunu, 2008).

2.7 Scanning Electron Microscopy (SEM)

Merupakan pengujian yang dilakukan untuk mengamati serat di dalam matriks bersama dengan beberapa sifat ikatan antara matriks dengan serat penguatnya. Cara untuk mendapatkan struktur mikro dengan membaca bekas elektron. Di dalam SEM, berkas elektron berupa noda kecil yang umumnya berukuran 1μm pada permukaan spesimen diteliti berulang kali. Permukaan spesimen diambil gambarnya dan dari gambar ini dianalisa keadaan atau kerusakan spesimen. Pentingnya SEM adalah memberikan gambaran nyata dari bagian kecil spesimen, dimana kita dapat menganalisa berat serat, kekasaran serat dan arah serat dan ikatan terhadap komponen matriksnya. Pada SEM suatu berkas insiden elektron yang sangat halus di scan menyilangi permukaan sampel dalam sinkronisasi dengan berkas tersebut dalam tabung sinar katoda. Elektron-elektron yang akan terhambur digunakan untuk memproduksi sinyal yang memodulasi berkas dalam tabung sinar katoda, yang memproduksi suatu citra dengan kedalaman medan yang besar dan penampakan yang hampir tiga dimensi (Hartanto, L., 2009).

20

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboraturium Daya dan Mesin Pertanian Jurusan Keteknikan Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya, di Laboraturium Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya dan di Laboraturium Logam Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang. Waktu penelitian dilaksanakan pada bulan Februari 2017 – Mei 2017.

3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan

3.2.1 Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Cetakan benda uji dari bahan akrilik ukuran 15 cm x 15 cm untuk mencetak komposit berpenguat serat kulit waru.

2. Timbangan digital untuk menimbang serat. 3. Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume resin epoxy. 4. Oven untuk mengeringkan serat waru (Hibiscus Tiliaceus). 5. Mesin gerinda tangan untuk memotong komposit menjadi

spesimen uji. 6. Jangka sorong untuk mengukur dimensi spesimen uji. 7. Mikrometer sekrup untuk mengukur tebal serat. 8. Kertas Gosok atau Amplas untuk menghaluskan spesimen

sebelum dilakukan pengujian tarik. 9. Ember sebagai wadah untuk merendam dan membersihkan

kulit waru (Hibiscus Tiliaceus). 10. Penggaris untuk mengukur panjang serat komposit. 11. Plastik mika untuk melapisi antara cetakan dengan

komposit. 12. Scanning Electron Microscopy (SEM), digunakan untuk

pengamatan diameter serat tunggal waru dan pengamatan patahan komposit setelah pengujian tarik.

21

13. Universal Testing Machine (UTM) digunakan untuk mengukur kekuatan tarik sampel komposit berpenguat serat waru.

3.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Resin epoxy tipe 157 BTQN dan hardenernya atau katalis

yang berfungsi sebagai matrik. 2. Serat alam yaitu serat kulit pohon waru yang digunakan

sebagai bahan penguat komposit yang diperoleh dari Desa Pagelaran Kecamatan Gondanglegi Kabupaten Malang.

3. Larutan alkali NaOH, digunakan untuk melepaskan lapisan yang menyerupai lilin dipermukaan serat seperti lignin, hemiselulosa dan kotoran lainnya yang melekat pada serat.

3.3 Metode Penelitian

Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan memanfaatkan serat waru (Hibiscus Tiliaceus) sebagai bahan pembuatan komposit dengan pengaruh perbandingan fraksi volume serat dan volume resin yang digunakan untuk diamati pengaruhnya terhadap kekuatan tarik komposit yang dihasilkan serta mengamati morfologi patahan pada komposit yang telah melalui pengujian tarik.

Metode penelitian yang digunakan adalah kuantitatif eksperimental yang tersusun atas faktor variasi fraksi volume serat yang terkandung dalam komposit dan masing-masing diulang sebanyak 3 kali. Perbandingan fraksi volume serat dan resin yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut :

1. Fraksi volume serat : volume resin epoxy = 15% : 85% 2. Fraksi volume serat : Volume resin epoxy = 25% : 75% 3. Fraksi volume serat : volume resin epoxy = 35% : 65% 4. Fraksi volume serat : volume resin epoxy = 45% : 55% Dari perbandingan fraksi volume serat dan volume resin yang digunakan dapat diketahui massa serat waru (mf) dan volume resin (Vm) serta volume katalis yang dipakai dalam

22

pembuatan komposit dari perhitungan pada Lampiran 2 dengan menggunakan cetakan spesimen uji. Berikut adalah rancangan penelitian komposit dari fraksi volume serat dan volume resin epoxy ditampilkan pada tabel 3.1 dibawah ini : Tabel 3.1 Rancangan Penelitian

Fraksi Volume Serat

Kekuatan Tarik Foto SEM

1 2 3

15% K11 K12 K13 K21

25% K11 K12 K13 K21

35%

45%

K11

K11

K12

K12

K13

K13

K21

K21

Keterangan : K11-K13 = Komposisi fraksi volume serat waru (K) dan pengujian tarik komposit. K21 = Komposisi fraksi volume serat waru (K) dan pengujian Foto SEM komposit.

23

3.4 Rancangan Struktur dan Fungsional Alat Pencetak

Berikut ini adalah gambar rancangan struktur dan fungsional alat pencetak komposit yang digunakan dalam pembuatan komposit.

Gambar 3.1 Gambar Alat Pencetak Komposit

Cetakan bagian tepi terbuat dari akrilik dengan permukaan yang datar dan halus memiliki kohesi yang rendah berfungsi untuk mencetak komposit dibuat dengan ukuran 150 x 150 x 40 mm. Bagian tengah dibuat berlubang agar mudah dilepas saat proses pencetakan.

24

Mulai

Study Literatur

Persiapan alat dan bahan

Pembuatan Serat

Perendaman NaOH 5% selama

2 jam

Panjang dan Tebal, Kadar Air,

Uji Tarik Serat dan SEM

Pembuatan Komposit

Fraksi volume

15%

Fraksi volume

25%

Fraksi volume

35%

Fraksi volume

45%

Uji tarik dan Uji SEMKomposit

Analisis data dan Pembahasan

Selesai

3.5 Pelaksanaan Penelitian

Adapun langkah tahapan dalam penelitian ini yaitu :

25

1. Studi Literatur Studi literatur mencakup serangkaian kegiatan pencarian

dan pengkajian sumber-sumber yang relevan dan terpercaya dalam pengumpulan materi serta menjadi acuan dalam penulisan dan pelaksanaan penelitian ini agar dapat dihasilkan informasi yang lengkap dan terpercaya dalam penulisan dan pelaksanaan penelitian ini. 2. Persiapan Alat dan Bahan

Pendataan kebutuhan alat dan bahan sesuai dengan tingkat kebutuhan. Tahap ini dilakukan sebelum memulai proses penelitian agar dalam pelaksanaan penelitian dapat berjalan dengan lancar sesuai dengan target pelaksanaan. 3. Pembuatan Serat Waru

Dalam pembuatan serat waru dapat meliputi beberapa tahapan yaitu :

a. Rendam kulit waru dengan air bersih selama 2 minggu dan tutup rapat, perendaman bertujuan untuk melunakkan kulit waru bagian luar yang keras.

b. Serat yang telah terurai terkelupas dari kulit waru, kemudian dicuci dengan air bersih.

c. Serat kemudian direndam dengan larutan alkali NaOH-air dengan komposisi (5 gram NaOH dan 95 ml air) selama 2 jam untuk membersihkan kotoran dan lapisan lilin yang melekat pada serat. Pada penelitian yang dilakukan oleh Penelitian yang dilakukan oleh diharjo yaitu tentang kekuatan tarik komposit menggunakan serat kenaf, menyatakan bahwa perlakuan alkali (5% NaOH) serat kenaf dapat membersihkan lapisan lilin (lignin dan kotoran) pada permukaan serat sehingga menghasilkan mechanical interlocking antara serat dengan matrik poliester. Pada perlakuan serat 0, 2, 4, 6, dan 8 jam, kekuatan tarik bahan komposit kenaf acak- unsaturated poliester memiliki kekuatan tertinggi pada perlakuan serat selama 2 jam. Pada lama

26

perlakuan yang sama harga tegangan tarik, regangan tarik dan modulus elastisitas dari material komposit naik dengan seiring kenaikan fraksi berat serat (Diharjo dkk, 2005).

d. Serat kemudian dikeringkan ditempat yang tidak terkena sinar matahari secara langsung.

e. Potong serat waru dikeringkan pada suhu 105° dengan menggunakan oven selama 24 jam untuk mengetahui kadar air yang terkandung. bahwa nilai kadar air yang terkandung dalam papan komposit berkisar 5% - 13% (JIS A5905, 2003).

f. Potong serat waru dengan panjang 14cm dan lebar 1.5cm.

g. Ukur tebal serat komposit menggunakan mikrometer sekrup.

4. Pencetakan Komposit Dalam pencetakan komposit dari serat waru dapat meliputi beberapa tahapan yaitu :

a. Cetakan yang telah disesuaikan dengan geometri spesimen dibersihkan dan lapisi permukaannya dengan plastik agar mudah saat pelepaan komposit.

b. Masukkan serat yang telah dipotong pada cetakan dengan arah serat searah atau dengan sudut 0o.

c. Tuangkan resin epoxy dan hardener dalam gelas ukur, sesuai dengan ukuran dengan perbandingan hardener 1% dari volume resin.

d. Tuangkan resin dan hardener yang telah tercampur dalam cetakan yang telah terisi serat waru.

e. Cetakan yang berisi serat dan campuran resin ditutup dengan menggunakan akrilik kemudian dijepit agar haslnya rata.

f. Biarkan hingga mengering kemudian angkat dari cetakan.

27

3.6 Pengambilan Data dan Analisis Data

Pengambilan data dilakukan selama penelitian yaitu meliputi :

1. Panjang, Lebar dan Ketebalan Serat Waru Pengambilan data panjang dan lebar menggunakan alat penggaris sedangkan pengambilan data tebal serat waru menggunakan alat mikrometer sekrup yang dilakukan di Laboraturium Daya dan Mesin Pertanian Jurusan Keteknikan Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya pengambilan data panjang dan lebar dengan cara mengukur setiap sampel dengan ukuran panjang 14 cm dan lebar 1.5 cm. Pengambilan data tebal serat waru dengan mengukur setiap sampel kemudian diperoleh nilai rata-rata ketebalan.

2. Kadar Air Perhitungan kadar air dilakukan di Laboraturium Daya dan Mesin Pertanian Jurusan Keteknikan Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya dengan cara dikeringkan menggunakan oven pada suhu 105°C selama 24 jam. Kemudian data diperoleh dari selisih berat per berat awal dikali 100%.

3. Sifat Mekanik Serat Pengujian serat secara mekanik menggunakan alat UTM (Universal Testing Machine) dilakukan di Laboraturium Logam Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang meliputi uji kekuatan tarik serat tunggal yang menunjukkan ketahanan serat tunggal pada serat waru terhadap pemberian beban tarik dan nilai persentase penambahan panjang dari bahan yang diuji, kertas pengujian serat tunggal ditunjukkan pada Gambar 3.2.

28

Gambar 3.2 Geometri Spesimen Uji Serat Tunggal (mm) 4. Sifat Mekanik Komposit

Pengujian secara mekanik menggunakan alat UTM (Universal Testing Machine) dilakukan di Laboratorium Tenik Mesin Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya meliputi uji gaya tarik yang menunjukkan ketahanan sampel terhadap pemberian beban tarik dan nilai persentase pertambahan panjang dari bahan yang diuji pengujian ini disesuikan dengan standart ASTM D638 dengan sampel yang disiapkan dengan bentuk pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Geometri spesimen Uji Komposit (mm)

29

5. Foto Scanning Elektrone Microscope Serat Tunggal Pengujian foto SEM (Scanning Elektrone Microscope) menggunakan alat Scanning Elektrone Microscope dilakukan di Laboraturium Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya meliputi foto SEM untuk mengetahui besarnya diameter serat tunggal pada serat waru dengan perbesaran sebesar 500 µm.

6. Foto Scanning Elektrone Microscope Komposit Pengujian foto SEM (Scanning Elektrone Microscope) menggunakan alat Scanning Elektrone Microscope dilakukan di Laboraturium Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya meliputi foto SEM untuk mengetahui morfologi patahan pada komposit dengan perbesaran sebesar 500 µm.

3.7 Parameter Penelitian Parameter pengambilan data yang dilakukan selama penelitin yaitu meliputi : 1. Pengukur ketebalan untuk mengetahui nilai rata-rata

ketebalan sampel. 2. Uji sifat mekanik meliputi tegangan, regangan dan

modulus elatisitas. 3. Perhitungan Kadar Air meliputi prosentasi kadar air

sampel sebelum dilakukan pencetakan 4. Uji Scanning Elektrone Microscope meliputi foto

morfologi patahan pada komposit.

30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengaruh Kuat Tarik Serat Tunggal Terhadap Kekuatan Tarik Komposit

Besarnya Kekuatan Tarik Serat Tunggal berpengaruh pada besarnya kekuatan tarik pada komposit. Pengujian tarik pada serat tunggal dilakukan dengan tujuan mengetahui kekuatan tarik serat kulit waru sebelum pencetakan komposit, besarnya diameter serat waru diketahui melalui foto Scanning Electron Microscopy (SEM) yang dapat dilihat pada Gambar.

Gambar 4.1 Foto Scanning Electron Microscopy (SEM) Serat Waru Tunggal.

Pada Gambar 4.1 menunjukkan hasil pengujian foto Scanning Electron Microscopy (SEM) serat tunggal pada serat waru. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui diameter serat tunggal pada serat waru. Dari hasil dimeter tersebut digunakan untuk menghitung luas alas dari serat tunggal yang dapat dilihat pada Tabel di bawah.

31

Tabel 4.1 Luas Alas Serat Tunggal Waru

No. Diameter

(μm) Jari-Jari

(μm) Luas (μm2)

1 133.142 66.571 13915.53

2 133.411 66.7055 13971.82

3 135.589 67.7945 14431.74

4 135.006 67.503 14307.9

5 137.499 68.7495 14841.19

6 138.331 69.1655 15021.34

7 139.303 69.6515 15233.18

8 140.89 70.445 15582.24

9 142.792 71.396 16005.8

10 145.15 72.575 16538.79

Rata-rata 138.1113 69.05565 14984.95

Tabel 4.2 Pengujian tarik serat tunggal Waru.

No Diameter

(mm)

Luas Alas

(mm2)

Perpanjangan (mm)

Beban Tarik (N)

Kekuatan Tarik (Mpa)

1 0.138 0.015 3.8 5.49 366.96

2 0.138 0.015 4.1 5.47 365.61

3 0.138 0.015 5.7 3.20 213.96

4 0.138 0.015 3.3 4.26 284.93

5 0.138 0.015 3.3 3.00 200.46

6 0.138 0.015 3.4 3.22 214.92

7 0.138 0.015 4.8 4.33 289.27

8 0.138 0.015 4.1 2.82 188.62

9 0.138 0.015 3.9 2.86 191.24

10 0.138 0.015 8.8 5.02 335.52

Rata-rata 4.52 3.97 265.155

32

Hasil pengujian Tarik pada serat tunggal didapatkan nilai beban tarik yang diberikan tertinggi sebesar 5.49N dan nilai terendah sebesar 2.82 N dengan nilai rata-rata beban tarik yang diberikan sebesar 3.97 N. Besarnya nilai perpanjangan tertinggi yang didapatkan sebesar 8.8 mm dan terendah sebesar 3.3 mm dengan nilai rata-rata perpanjangan sebesar 4.52 mm. Nilai kekuatan Tarik serat tunggal tertinggi sebesar 366.96 Mpa dan nilai terendah sebesar 188.62 Mpa dengan nilai rata-rata kekuatan tarik sebesar 265.155 MPa. Pada penelitian yang dilakukan oleh (Rianto A, 2011) tentang karakterisasi kekuatan bending dan hidrofobisitas komposit serat kulit waru (Hibiscus tiliaceus) kontinyu bermatrik pati ubi kayu menyebutkan bahwa untuk mendapatkan serat yang baik kulit waru direndam dalam air selama 3 minggu kulit akan terpisah menjadi lembaran serat yang diharapkan dengan tebal rata-rata serat sebesar 0.115 mm dan kekuatan tarik serat waru sekitar 334 Mpa. Sedangkan pada penelitian yang dilakukan oleh (Mujiyono, 2009) tentang pengaruh ukuran partikel dan komposisi komposit pengisi serat nanas pada kekuatan tarik menyebutkan bahwa serat daun nanas memiliki kekuatan tarik yang cukup tinggi dibandingkan dengan serat sintetis yaitu sebesar 42.33 kg ̸ mm2. Menurut hasil diatas dapat diketahui bahwa serat kulit waru memiliki kekuatan tarik yang cukup tinggi dan sangat berpotensi sebagai bahan dalam pembuatan komposit menggunakan serat alam.

4.2 Pengaruh Komposisi Fraksi Volume Serat Waru Terhadap Kekuatan Tarik Komposit

Komposisi Fraksi Volume Serat Waru dalam pembuatan komposit dapat mempengaruhi kekuatan tarik pada komposit yang dihasilkan. Pengujian tarik komposit dilakukan dengan nilai kadar air serat waru sebesar 12,39%, hasil perhitungan kadar air serat dapat dilihat pada Lampiran 1. Nilai kadar air komposit tersebut sesuai dengan penelitian yang dilakukan (JIS A5905, 2003) bahwa nilai kadar air yang terkandung dalam papan komposit berkisar 5% - 13%. Berikut adalah hasil pengujian tarik komposit berpenguat serat waru dengan pengaruh fraksi volume serat :

33

4.2.1 Hasil Kekuatan Tarik Komposit yang Telah Mengalami Proses Pencetakan dengan Fraksi Volume Serat Sebanyak 15%.

Hasil pengujian tarik komposit yang telah mengalami proses pencetakan dengan fraksi volume serat sebanyak 15% dari cetakan. Data hasil pengujian tarik komposit dapat dilihat pada Lampiran 7, berikut adalah hasil pegujian tarik komposit fraksi volume serat 15% dapat dilihat pada Gambar 4.2, 4.3 dan 4.4 sebagai berikut :

Gambar 4.2 Pengujian Tarik Komposit dengan Fraksi Volume Serat Sebanyak 15%.

Dari grafik diatas menunjukkan beban puncak tertinggi sebesar 1263.73 N dan perpanjangan sebesar 1.83 mm dari hasil pengujian tarik komposit dengan fraksi volume serat 15% dari cetakan pada spesimen.

34


Dari grakfik diatas menunjukkan beban puncak tertinggi sebesar 894.33 N dan perpanjangan sebesar 1.29 mm dari hasil pengujian tarik komposit dengan fraksi volume serat 15% dari cetakan pada spesimen.



Dari data hasil pengujian tarik spesimen dengan fraksi volume serat sebanyak 15% dari cetakan dapat dibuat rata-rata data pengujian tarik yang dapat dilihat pada Tabel 4.3 berikut :

Tabel 4.3 Pengujian Tarik Fraksi Volume Serat Sebanyak 15%.

Fraksi Volume Serat 15%

Data Pengujian Tarik

Beban Puncak (N)


Perpanjangan (mm)

I 1263.73 55.65 1.83

II 894.33 37.26 1.29

III 1117.92 46.58 1.62

Rata-rata 1091.99 46.49 1.58

35

Dari tabel 4.3 dapat dilihat data hasil pengujian tarik dari 3 kali pengulangan pengujian tarik pada fraksi volume serat sebanyak 15% dari cetakan data yang digunakan berupa nilai rata-rata dari ketiga hasil pengulangan uji tarik komposit didapatkan hasil rata-rata beban puncak sebesar 1091.99 N, perpanjangan sebesar 1.58 mm dan nilai rata-rata kuat tarik sebesar 46.49 Mpa besarnya nilai kuat tarik didapatkan dari gaya tarik dibandingkan dengan luasan sampel.




36



Dari grakfik diatas menunjukkan beban puncak tertinggi sebesar 1536.4 N dan perpanjangan sebesar 1.71 mm dari hasil pengujian tarik komposit dengan fraksi volume serat 25% dari cetakan pada spesimen .


37






Beban Puncak (N)


Perpanjangan (mm)

I 1229.12 51.21 1.37

II 1536.4 64.01 1.71

III 1736.8 73.49 1.93

Rata-rata 1500.77 62.90 1.67




38





39







Beban Puncak (N)


Perpanjangan (mm)

I 1788.67 74.52 1.69

II 1582.29 65.92 1.49

III 1265.83 52.74 1.19

Rata-rata 1545.59 64.39 1.45

Dari tabel 4.5 dapat dilihat data hasil pengujian tarik dari 3 kali pengulangan pengujian tarik pada fraksi volume serat sebanyak 35% dari cetakan data yang digunakan berupa nilai rata-rata dari ketiga hasil pengulangan uji tarik komposit didapatkan hasil rata-rata beban puncak sebesar 1545.59 N, perpanjangan sebesar 1.45 mm dan nilai rata-rata kuat tarik

40

sebesar 64.39 Mpa besarnya nilai kuat tarik didapatkan dari gaya tarik dibandingkan dengan luasan sampel.





41






42




Beban Puncak (N)


Perpanjangan (mm)

I 1352.95 56.37 1.44

II 1691.19 70.46 1.80

III 1911.78 79.65 2.04

Rata-rata 1651.97 68.82 1.76


4.2.5 Analisis Rata-Rata Kekuatan Tarik

Hasil pengujian tarik yang dilakukan pada komposit dengan komposisi fraksi volume serat sebanyak 15%, 25%, 35% dan 45% yang dilakukan dengan 3 kali pengulangan. Didapatkan 12 hasil pengujian tarik yang diambil hasil rata-ratanya. Nilai kekuatan tarik komposit merupakan hasil rata-rata pengujian tarik pada 12 sampel tersebut dan untuk nilai perhitungan kekuatan tarik terdapat pada Lampiran 7. Komposit yang digunakan untuk setiap pengujian kekuatan tarik sebanyak 3 buah sampel. Nilai kekuatan tarik total diperoleh dengan menghitung rata-rata nilai kekuatan tarik pada ketiga sampel tersebut. Nilai rata-rata kekuatan tarik dapat dilihat pada Tabel 4.7 berikut :

Tabel 4.7 Hasil Rata-Rata Pengujian Tarik No. Spesimen

Komposit Hasil Rata-Rata Pengujian Tarik

Beban Puncak (N)


Perpanjangan (mm)

1 Fraksi Volume Serat 15%

1091.99 46.49 1.58

2 Fraksi Volume 1500.77 62.90 1.67

43

Serat 25%


1545.59 64.39 1.45


1651.97 68.82 1.76

Gambar 4.14 Rata-Rata Hasil Pengujian Tarik

Dari Tabel dan grafik diatas didapatkan hasil bahwa nilai kekuatan tarik komposit dipengaruhi oleh banyaknya komposisi serat yang terkandung dalam komposit dimana pertambahan fraksi volume serat menunjukkan pengaruh sangat signifikan terhadap bertambahnya nilai kekuatan tariknya. Hal tersebut sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh (Hariyanto, 2009) tentang pengaruh fraksi volume komposit serat kenaf dan rayon yang disusun secara lurus kontinyu dengan bermatrik polyester terhadap kekuatan tarik dan impak pada fraksi volume serat kenaf sebesar 10%, 15% dan 20% didapatkan hasil nilai kuat tarik tertinggi pada fraksi volume 20% dan nilai terendah pada fraksi volume 10% maka semakin besar fraksi volume serat maka semakin tinggi pula nilai kekuatan tariknya. Berdasarkan hasil grafik diatas didapatkan hasil pengujian tarik berkisar sebesar 46.49 Mpa - 68.82 MPa telah cukup besar untuk

44

memenuhi standrat nilai kekuatan tarik komposit dalam dunia industri, hal tersebut sesuai dengan standrat JIS A5905 yang menyebutkan bahwa nilai kuat tarik komposit minimal 0.4 Mpa sehingga telah memenuhi Standrat Industri Jepang (JIS A5905, 2003).

Dapat dilihat pada tabel hasil, penambahan fraksi volume serat sebanyak 15% nilai beban tarik sebesar 1091.99 N, pada penambahan fraksi volume serat sebanyak 25% nilai beban tarik sebesar 1500.77 N, pada penambahan fraksi volume serat sebanyak 35% nilai beban tarik sebesar 1545.59 dan pada penambahan fraksi volume serat sebanyak 45% nilai beban tarik sebesar 1651.97 N. Nilai Beban tarik tertinggi didapatkan pada fraksi volume serat sebesar 45% dengan nilai beban tarik 1651.97 N dan nilai beban tarik terendah didapatkan pada fraksi volume 15% dengan nilai beban tarik sebesar 1091.99 N. Bertambahnya nilai fraksi volume serat atau banyaknya serat yang terkandung pada komposit berpengaruh pada besarnya beban tarik komposit, Semakin tinggi fraksi volume serat semakin tinggi pula nilai beban tarik yang didapatkan. Besarnya nilai beban tarik berpengaruh pada besarnya nilai kekuatan tarik yang didapatkan karena besarnya nilai kekuatan tarik merupakan perbandingan antara besarnya nilai beban tarik dibagi dengan nilai luas alas komposit. Besarnya nilai kuat tarik komposit pada penambahan fraksi volume serat 15% sebesar 46.49 Mpa pada penambahan fraksi volume serat 25% kekuatan tariknya sebesar 62.90 Mpa pada penambahan fraksi volume serat sebanyak 35% kekuatan tariknya sebesar 64.39 Mpa dan pada penambahan fraksi volume serat sebanyak 45% kekuatan tariknya sebesar 68.82 Mpa. Nilai kuat tarik tertinggi didapatkan pada fraksi volume serat 45% sebesar 68.82 Mpa sedangkan nilai kuat tarik terendah didapatkan pada fraksi volume serat 15% sebesar 46.49 Mpa, sehingga semakin besar fraksi volume serat yang terkandung dalam komposit maka semakin besar pula nilai kekuatan tarik yang dihasilkan.

45

4.3 Analisis Morfologi Patahan Hasil Pengujian Tarik Kompsit

Pengamatan menggunakan Scanning Electron

Microscopy atau Foto SEM dilakukan pada komposit setelah

dilakukan pengujian tarik pada komposit. Pengujian dilakukan

pada bentuk patahan benda uji dengan perbesaran 500 kali.

Tujuan dilakukannya foto Scanning Electron Microscopy (SEM)

ini adalah untuk melihat ikatan antara serat waru dan matrik

pada komposit dan juga untuk melihat patahan spesimen hasil

pengujian Tarik komposit.

Gambar 4.15 Foto SEM Patahan Speimen Uji Tarik Komposit

Fraksi Volume Serat 15%.

Pada Gambar 4.15 dapat dilihat bahwa terdapat retakan

atau guratan pada sekitar serat, retakan ini terjadi karena

adanya tegangan saat penarikan komposit. Menurut ( Bakri,

2011) pada penelitiannya tentang tinjauan aplikasi serat sabut

kelapa sebagai penguat material komposit menyebutkan bahwa

adanya retakan terjadi karena serat mampu menyerap beban

yang ditransfer oleh matrik dengan baik sehingga menunjukkan

ikatan yang baik antara serat dengan matrik. Pada Gambar

dapat dilihat bahwa tidak adanya void atau udara yang terjebak

46

pada komposit ini berarti bahwa adanya ikatan baik antara serat

waru dengan matrik pada komposit.



Pada Gambar 4.16 sama seperti pada Gambar 4.15

terdapat adanya retakan atau guratan pada sekitar serat karena

serat mampu menyerap beban yang ditransfer oleh matrik

sehingga terjadi ikatan yang baik antara serat waru dengan

matrik. Pada Gambar terlihat adanya fiber pull out atau

lepasnya serat yang tercabut dari matriknya. Menurut (Taufik,

2013) pada peneitiannya tentang perilaku creep pada komposit

polyester dengan serat kulit bambu apus menyebutkan bahwa

fiber pull out atau lepasnya antara ikatan serat dengan matrik

terjadi karena banyaknya ruang serat membuat ruang matrik

untuk mengikat serat semakin sempit sehingga kakuatan tarik

menurun karena beban tidak tertransfer sempurna dari matrik ke

serat hal ini disebut dengan fiber pull out.

47




dan Gambar 4.16 terdapat adanya retakan atau guratan pada

sekitar serat karena serat mampu menyerap beban yang

ditransfer oleh matrik sehingga terjadi ikatan yang baik antara

serat waru dengan matrik. Terlihat juga adanya fiber pull out

atau lepasnya antara ikatan serat dengan matrik terjadi karena

banyaknya ruang serat membuat ruang matrik untuk mengikat

serat semakin sempit sehingga kakuatan tarik menurun karena

beban tidak tertransfer sempurna dari matrik ke serat. Pada

gambar terdapat void atau udara yang terjebak pada komposit

yang terjadi pada saat proses pencetakan karena unsur-unsur

bahan yang kurang homogen. Menurut (Ari, 2011) pada

penelitiannya tentang sifat-sifat mekanik dari flax-polypropylene

menyebutkan bahwa penyebab terjadinya void terjadi karena

adanya udara yang terjebak pada spesimen, void merupakan

faktor penyebab penurunan nilai kekuatan tarik pada komposit

karena adanya void pada komposit akan dapat memicu terjadi

konsentrasi teganga awal yang mengakibatkan munculnya titik

awal retakan.

48




terdapat adanya fiber pull out atau lepasnya antara ikatan serat

dengan matrik terjadi karena banyaknya ruang serat membuat

ruang matrik untuk mengikat serat semakin sempit sehingga

kakuatan tarik menurun karena beban tidak tertransfer

sempurna dari matrik ke serat. Sama seperti pada Gambar 4.15

terdapat void atau udara yang terjebak pada komposit yang

terjadi pada saat proses pencetakan karena unsur-unsur bahan

yang kurang homogen yang dapat mengakibatkan faktor

penyebab penurunan nilai kekuatan tarik pada komposit karena

adanya void pada komposit akan dapat memicu terjadi

konsentrasi teganga awal yang mengakibatkan munculnya titik

awal retakan.

49

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Penelitian yang telah dilakukan tentang pengaruh fraksi volume serat kulit waru (Hibiscus tiliaceus) terhadap kekuatan tarik komposit epoxy dapat ditarik kesimpulan bahwa: 1. Penambahan fraksi volume serat waru atau banyaknya serat

waru yang digunakan dalam pembuatan komposit dapat mempengaruhi besarnya kuat tarik pada komposit dengan hasil kekuatan tarik tertinggi pada penambahan fraksi volume serat sebanyak 45% sebesar 68.82 MPa dengan beban tarik sebesar 1651.97 N, dan terendah pada penambahan fraksi volume serat sebanyak 15% sebesar 46.49 MPa dengan beban tarik sebesar 1091.99 N.

2. Patahan pada komposit setelah dilakukan pengujian tarik terlihat ikatan yang baik antara serat dan matrik, pada fraksi volume yang lebih besar terdapat void atau udara karena unsur bahan yang kurang homogen. Jenis patahan yang terjadi adalah fiber pull out atau lepasnya ikatan serat dengan matrik. Hasil terbaik terdapat pada penambahan fraksi volume serat

sebanyak 45% dengan kuat tarik sebesar 68.82 Mpa. berdasarkan JIS A5905 – 2003 kekuatan kuat lentur komposit lebih dari 35 MPa telah memenuhi dalam bahan pembuatan bumper mobil. Sehingga serat waru layak sebagai bahan pembuatan komposit. 5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan pada penelitian ini adalah: 1. Perlu dilakuakan penelitian lanjutan dengan melakukan uji

kelenturan. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan variasi

kosentrasi yang berbeda

50

DAFTAR PUSTAKA

Andri S. 2014. Analisis Sifat Mekanik Material Komposit Polimer Berongga (Polymeric Composite Foam) dengan Variasi Polyurethane yang akan digunakan pada pesawat UAV. Teknik Mesin. Universitas Sumatra Utara.Medan.

Ari,M. 2011. Sifat-sifat Mekanik dari Flax-Polypropylene. Tesis. Teknik Mesin Universitas Indonesia. Depok.

Bakri. 2011. Tinjauan Aplikasi Serat Sabut Kelapa Sebagai Penguat Material Komposit. Jurnal Mekanikal Vol. 2 No. 1. Jurusan Teknik Mesin Universitas Tadulako. Palu.

Bismarck, A. dkk. 2002. Green Composites as Panacea Socio Economic Aspectsof Green Materials, Environment, Development and Sustainability, 2006.

Chandrabakty. 2011. Pengaruh Panjang Serat Tertanam Terhadap Kekuatan Geser Interfacial Komposit Serat Batang Melinjo Matriks Resin Epoxy. Jurnal Skripsi. Teknik Mesin. Universitas Tadulako, Palu.

Darmansyah, 2010. Evaluasi Sifat Fisik Dan Sifat Mekanik Material Komposit Serat dan Resin Berbahan Dasar Serat Nata De Coco Dengan Penambahan Nanofiller. Tesis Magister Teknik. Universitas Indonesia : Depok.

Diharjo K., Jamasri, Soekrisno , Rochardjo H.S.B, 2005. Tensile Properties of Undirecttional Continuous Kenaf fiber Reinforced Polyester Composite.

51

International Seminar Proceeding. Kentingan Physic Forum. UNS Surakarta Indonesia.

Diharjo, K., dan Triyono, T., 1999. Buku Pegangan Kuliah Material Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta.

Fasial, T. 2008. Pengaruh Modifikasi Kimia Terhadap Sifat-sifat Komposit Polietilena Terisi Tempurung Kelapa. Medan : USU.

Gibson, F. R. 1994. Principles Of Composite Material Mechanics. McGraw-Hill Singapore.

Glen A, Rowland, 2009. Adhesives and Adhesion. Journal CHEM NZ, No. 71, pp. 17-27.

Harper, A. C., 1996, Handbook of Plastic, Elastomers and Composites. Mc Grraw Hill Componies. Inc.

Hariyanto, A. 2009. Pengaruh Fraksi Volume Komposit Serat Kenaf dan Serat Rayon Bermatrik Poliester Terhadap Kekuatan Tarik dan Impak. Jurnal Penelitian Sains & Teknologi. Vol. 10, No.2, 2009, pp.181-191.

Hartanto, L. 2009, Study Perlakuan Alkali Dan Fraksi Volume Serat Terhadap Kekuatan Bending, Tarik, Dan Impak Komposit Berpenguat Serat Rami Bermatrik Polyester Bqtn 157. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Harsunu, B.T. 2008. Pengaruh Konsentrasi Plasticizer Gliserol dan Komposit Kitosan dalam Zat Pelarut Terhadap Sifat Fisik Edible Film dari Kitosan.

52

Skripsi, Program Studi Teknik Kimia FT, UI : Jakarta.

Istiqomah, L. 2011. Waru Leaf (Hibiscus Tiliaceus) As Saponin Source On In Vitro Ruminal Fermentation Characteristic. Research Unit For Developent of Chemical Engineering Processes. Indonesian Institute of Science (LIPI). Surakarta.

Jamasri, Diharjo K. 2005. Rekayasa dan Manufaktur Bahan Komposit Sandwich Berpenguat Serat Kenaf dengan Core Limbah Kayu Sengon Laut untuk Komponen Gerbong Kereta Api. Fakultas Teknik UNS, Surakarta.

JIS. 2003. Japanese Industrial Standard A5905 : 2003. Japanese Standard Association. Japanese.

Justus Kimia Raya, 2011. Hardener B Amino Poliamida, Technical Data Sheet. Jakarta : CV. Justus Kimia Raya.

Kaw, A.K., 1997. Mechanics of Composite Material. Journal CRC Press New York, pp. 15.

Maryanti, B. 2011.” Pengaruh Alkalisasi Komposit Serat Kelapa-Poliester Terhadap Kekuatan Tarik”. Jurnal Rekayasa Mesin Vol. 2, No.2 Tahun 2011 : 123-129. Universitas Brawijaya : Malang.

Matthews, F.L. and Rawlings, R.D. 1994. Composite Material Engineering and Science 48,12559615 .First edition, Chapman and Hall publisher, 2-6 Boundary Raw, London.

Mujiyono dan Didik H, 2009. Pemanfaatan Serat Daun Nanas Sebagai Penguat Material Komposit.

53

Program Sarjana Fakultas Teknik UNY, Yogyakarta.

Nurudin, A. 2011. Potensi Pengembangan Komposit Berpenguat Serat Kulit Waru (Hibiscus Tiliaceus) Kontinyu Laminat Sebagai Material Pengganti Fiberglass Pada Pembuatan Lambung Kapal. Jurnal Info Teknik. Volume12 ,No : 2 Universitas Brawijaya :Malang.

Purwanto, 2006. Studi Sifat Bending dan Impact Komposit Serat Kenaf Acak- Polyester. Unnes. Semarang.

Rahaman, M.B.N dan Kamiel, B.P., 2011. Pengaruh Fraksi Volume Serat Terhadap Sifat Tarik Komposit Diperkuat Unidirectional Serat Tebu dengan Matrik Poliester. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika. Volume 4 (2) : 136. Fakultas Teknik. Universitas Muhamadiyah. Yogyakarta

Rianto, A. 2011. Karakterisasi Kekuatan Bending dan Hidrofobisitas Komposit Serat Kulit Waru (hibiscus tiliaceus) Kontinyu Bermatrik Pati Ubi Kayu. Tesis, Teknik Mesin FT Brawijaya. Malang.

Schwartz, M.M, 1984. Composite Material Handbook. Mc Graw Hill. Singapore.

Shackelford, 1992. Introduction to Material Science for Engineer. Third Edition. Mac Millan Publishing Company. New York. USA.

Simatupang, R. 2011, Pengaruh Penggunaan Serat waru (Hibiscus Tiliaseus) Sebagai penguat pada Komposit Polimer Dengan Matrik Polipropilena

54

Masplein 2161 terhadap Koefisien Serapan Bunyi. Lemlit DIVA Unesa : Surabaya.

Surdia, T. 1995. Pengtahuan Bahan Teknik. Cet 2.Jakarta : Pradnya Paramita.

Sidauruk, R. 2008. Pengaruh Penambahan Filler Serbuk Kayu Jati 200 mesh terhadap Kekuatan Tarik, Kekerasan dan Ketahanan Leleh Komposit yang Bermatrik Polipropilen. Universitas Lampung : Bandar Lampung.

Tamba, Yan P. 2009. Kekuatan Tarik dan Analisis Kegagalan Komposit Poliester dengan Partikel Kayu Jati, Merawan dan Meranti Merah. Universitas Lampung : Bandar lampung.

Taufik, M. Ikhsan,. 2013. Perilaku Creep Pada Komposit Polyester Dengan Serat Kulit Bambu Apus. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Lampung : Bandar Lampung.

Vlack, Van L. H, 1995. Ilmu dan Teknologi Bahan. Penerbit Erlangga : Jakarta.

Zemansky, S. 2002. Fisika Universitas Edisi 10. Erlangga : Jakarta.

Documents

PENGARUH FRAKSI VOLUME SERAT KULIT WARU (Hibiscus ...repository.ub.ac.id/4406/1/Prawestin, Amanda Dea.pdf · (Hibiscus Tiliaceus) Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Epoxy Nama : Amanda