BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu material khususnya di bidang polimer pada hakikatnya
terus berkembang seiring dengan usaha manusia untuk meningkatkan
kesejahteraan hidup dengan memanfaatkan pengolahan bahan dan teknologi.
Sintesis berbagai jenis bahan polimer dapat dimanfaatkan dalam berbagai aspek
kehidupan. Salah satu aspek yang perlu dipertimbangkan dalam mendapatkan
material baru adalah pemanfaatan bahan yang berasal dari tumbuhan atau serat
organik. Dalam penggunaannya polimer sintesis berbahan serat dapat
menggantikan logam, kayu, kulit dan bahan alami lainnya dengan berbagai
keunggulan seperti: harga yang jauh lebih murah, ramah lingkungan, dan
beberapa diantaranya merupakan optimalisasi produk limbah yang belum
dimanfaatkan. Berbagai macam barang yang diperlukan dalam kehidupan sehari-
hari dapat dibuat dari polimer sintetis ini, misalnya perabot rumah tangga (dari
plastik), bahan pakaian (nilon, poliester), alat pembungkus, alat transportasi, dan
lain-lain.
Komposit mempunyai keunggulan tersendiri di banding dengan bahan
polimer sintesis lainnya, seperti kuat, ringan, tahan terhadap korosi dan ekonomis.
Dalam pembentukan material komposit dibutuhkan dua unsur penyusun yaitu
filler sebagai penguat dan matriks sebagai pengikat. Dalam penelitian ini bahan
polimer yang digunakan sebagai filler terbagi menjadi dua yaitu serat ampas tebu,
dan serat gelas.
Serat ampas tebu merupakan bahan penguat alami yang berasal dari limbah
penggilingan tebu industri gula. Ampas tebu (baggase) terdiri dari serat campuran
yang kuat, dengan jaringan parenchyma yang lembut, yang mempunyai tingkat
higroskopis yang tinggi. Serat yang terdapat dalam ampas tebu terdiri dari
beberapa komponen penyusun yakni cellulose, pentrason, lignin, dan beberapa
komponen lainnya.
1
Serat gelas adalah penguat buatan yang didapat dari pengolahan kembali
limbah beling/kaca. Serat gelas merupakan bahan yang amorf yakni tidak
mempunyai struktur kristal zat padat maupun sifat aliran zat cair yang dihasilkan
secara termal. Kelebihan gelas adalah kemampuan untuk berubah bentuk tanpa
patah yang dimanfaatkan untuk operasi pemintalan, penarikan, pengolahan dan
pengepresan pada industri gelas. Sedangkan kelemahannya pada umumnya gelas
tidak tahan beban impak. (Smallman dan Bishop, 1995).
Bahan polimer yang digunakan sebagai matriks dalam komposit terbagi
menjadi dua bagian yaitu matriks termoset contohnya epoksi dan matriks
termoplastik contohnya polipropilena (PP). Dalam penelitian ini, digunakan resin
epoksi sebagai matriks untuk mengikat kedua fillernya yaitu serat ampas tebu dan
serat gelas. Keunggulan dari resin epoksi adalah memiliki sifat mekanik yang
baik, ketahanan terhadap zat kimia, mudah diproses, bentuknya stabil, dan dapat
merekat dengan baik, dengan berbagai bahan serat. (Hyer, 1998).
Penelitian sebelumnya mengenai “Pengaruh Konsentrasi Bahan Pengawet
Boraks Terhadap Serat Tebu Sebagai Bahan Komposit”, yang telah dilakukan
oleh peneliti sebelumnya, diperoleh bahwa kekuatan impak rata-rata untuk
kosentrasi boraks 0%, 5%, 10%, dan 15% masing-masing 3447J/m2, 3589J/m2,
5384J/m2, dan 7691J/m2. Sedangkan untuk kekuatan lentur rata-rata masing-
masing 4.84MPa, 4.97MPa, 5.59MPa, dan 10.45MPa. Dan untuk kekuatan tarik
tegangan rata-rata masing-masing 6.55MPa, 10.87MPa, 17.98MPa, dan
24.24MPa. Dari hasil penelitian di atas, dapat dilihat bahwa komposit
menggunakan serat tebu sebagai penguat yang diawetkan dengan boraks memiliki
kekuatan tarik di atas nilai kekuatan tarik rata-rata komposit tanpa penguat yaitu
masing-masing 10.71MPa. Namun, memiliki nilai kekuatan lentur yang rendah
yaitu di bawah nilai komposit tanpa penguat 12.61 MPa. Hal ini menunjukkan
ternyata komposit dengan serat tebu memiliki kekuatan lentur yang lebih rendah
dari nilai kuat lentur rata-rata tanpa filler.
2
Berdasarkan uraian tersebut maka diharapkan adanya komposit yang
memiliki kuat impak, kuat tarik sekaligus nilai lentur yang tinggi. Oleh karena itu,
penulis tertarik untuk melakukan penelitian dengan judul Pengaruh Serat Gelas
Model Acak Dan Teratur Terhadap Sifat Mekanik Komposit Serat Ampas
Tebu.
1.2 Batasan Masalah
Untuk memberi ruang lingkup yang jelas, penulis membatasi cakupan masalah
sebagai berikut :
1. Pengujian yang digunakan adalah pengujian tarik, pengujian lentur, dan
pengujian impak.
2. Filler yang digunakan adalah serat ampas tebu dan serat gelas.
3. Sampel yang dibuat dalam penelitian ini dibuat dengan variasi:
a. Serat gelas disusun dengan model acak dan teratur untuk setiap
variasi kosentrasi boraks.
b. Serat ampas tebu disusun secara searah.
c. Serat ampas tebu di rendam dalam larutan boraks dengan variasi
kosentrasi yaitu 0%, 5%, 10%, dan 15% selama 2 jam.
4. Matriks yang digunakan adalah resin epoksi dengan rasio 1:1.
1.3 Rumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah diuraikan di atas, diambil rumusan masalah
yaitu:
1. Bagaimanakah kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekuatan impak
komposit serat ampas tebu dengan perendaman boraks 0%, 5%, 10%, dan
15%, bila ditambah serat gelas model acak dan teratur?
2. Bagaimanakah pengaruh perendaman boraks pada filler serat ampas tebu
untuk variasi kosentrasi boraks 0%, 5%, 10%, dan 15%, terhadap sifat
mekanik komposit?
3
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui pengaruh serat gelas model acak dan teratur terhadap
kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekuatan impak komposit serat
ampas tebu.
2. Untuk mengetahui pengaruh perendaman boraks pada filler serat ampas
tebu untuk variasi kosentrasi boraks 0%, 5%, 10% dan 15% terhadap
sifat mekanik komposit.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang akan diperoleh dari penelitian ini adalah :
1. Agar mendapatkan sifat mekanik komposit serat ampas tebu yang
ditambahkan serat gelas model acak dan teratur.
2. Memberikan pengetahuan tentang sifat mekanik komposit dengan dua
filler bermatrik epoksi.
3. Peningkatan nilai ekonomis serat ampas tebu sebagai limbah hasil
produksi dengan memanfaatkannya sebagai bahan baru yang berkualitas.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Polimer.
Polimer (makromolekul) merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit
– unit berulang sederhana. Nama ini diturunkan dari bahasa yunani, yaitu : Poly
yang berarti banyak, dan mer yang berarti bagian (Malcom Steven, 2004). Dan
polimer juga merupakan bahan yang penting dalam pembuatan komposit. Polimer
berfungsi sebagai matriks yang berfungsi mengikat penguat yang digunakan pada
komposit. Beberapa contoh bahan polimer yaitu resin phenolformaldehyde, urea
formaldehyde, poliester, epoksi dan lainnya. Pada umumnya polimer memiliki
sifat yang menguntungkan karena massa jenisnya kecil, mudah dibentuk, tahan
karat (Hyer, 1998). Akan tetapi polimer memiliki kekurangan seperti kekakuan
dan kekuatan rendah. Oleh karena itu agar diperoleh komposit yang lebih baik,
maka polimer tersebut dipadukan dengan bahan yang lain yang berfungsi sebagai
bahan penguat seperti: serat (fiber), partikel (particulate), lapisan (lamina) dan
serpihan (flakes). Pada saat ini berbagai industri telah menggunakan komposit
yang diperkuat oleh serat mulai dari industri perabot rumah tangga (panel, kursi,
meja), industri kimia (pipa, tangki, selang), alat-alat olah raga, bagian-bagian
mobil yang salah satunya bumper mobil, alat-alat listrik, industri pesawat terbang
(badan pesawat, roda pendarat, sayap dan baling baling helikopter) dan industri
perkapalan (salah satunya body speed boat).
2.2. Material Komposit
2.2.1. Defenisi dan Klasifikasi Material Komposit
Material komposit di definisikan sebagai kombinasi antara dua material
atau lebih unsur – unsur penyusun yang berbeda satu sama lain, baik dalam
bentuk komposisinya, dimana material yang satu berperan sebagai penguat dan
yang lainnya sebagai pengikat. Bahan komposit memiliki sifat – sifat yang lebih
baik dan mempunyai keunikan tersendiri jika dibandingkan dengan komponen –
5
komponen penyusunnya. Menurut keberadaannya komposit ada dua macam yaitu
komposit alam (kayu, gigi, tulang) dan komposit buatan (semen beton, be metal).
Komposit disusun dari dua komponen yaitu matriks atau resin, dan
reinforcement atau penguat dan ada juga yang menyebut dengan filler. Filler ini
nantinya berfungsi sebagai penguat dimana distribusi tegangan yang diterima oleh
komposit akan diteruskan ke filler. Filler ini dapat berupa serat atau partikel.serat
dapat berupa dari alam maupun sintetis. Serat alam dapat disebut juga dengan
biokomposit, contohnya dalah serat jerami, serat eceng gondok. Dan yang sintetis
misalnya adalah serat E-glass ( fiber glass).
Material komposit mempunyai beberapa keuntungan diantaranya :
1. Bobot ringan
2. Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang baik
3. Biaya produksi murah
4. Tahan korosi
Gambar.2.1 contoh dari material komposit.
Gambar 2.1 adalah door inner panel yang merupakan contoh produk yang terbuat
dari komposit . Body pesawat juga banyak menggunakan bahan komposit.
2.2.2. Klasifikasi Komposit.
Bahan komposit dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis,
bergantung pada penyusunan dan jenis seratnya. Hal ini dapat dimengerti karena
serat merupakan bahan utama dalam komposit tersebut. Sifat-sifat mekanik bahan
komposit seperti kekuatan, kekakuan, keliatan dan ketahanan tergantung dari
penyusunan dan sifat- sifat seratnya.
6
Secara garis besar komposit dapat di klasifikasikan menjadi 3 macam :
1. Fibrous composites materials.
Terdiri dari dua komponen penyusun yaitu matriks dan serat. Skema
penyusun serat dapat dibagi menjadi 3 yaiu :
a. Continous fibres ( serat searah )
b. Discontinous fibres
c. Random discontinous fibres ( serat secara acak )
Gambar 2.2. Skema penyusunan serat. (a) continous fibres, (b) discontinous fibres, ( c) random discontinous fibres.
2. Laminated composites material.
Terdiri sekurang – kurangnya dua lapis material yang berbeda dan
digabung secara bersama – sama . Laminated composites dibentuk dari berbagai
lapisan – lapisan dengan berbagai macam arah penyusunan serat yang ditentukan
yang disebut laminat.
Yang termasuk laminated composities (komposit berlapis) yaitu :
a. Bimetals
b. Caldmetals
c. Laminated Glass
d. Plastic-Based Laminates.
3. Particulate composites material.
Particulate composites material (material komposit partikel) terdiri satu
atau lebih partikel yang tersuspensi didalam matriks dari matriks lainnya.
7
Empat kombinasi yang dapat digunakan sebagai matriks komposit partikel :
a. Material komposit partikel non-logam di dalam matriks non-logam
b. Material komposit partikel logam di dalam matriks non-logam
c. Material komposit partikel non-logam di dalam matriks logam
d. Material komposit partikel logam di dalam matriks logam.
`
Gambar 2.3. Diagram klasifikasi bahan komposit secara umum
8
Bahan Komposit Bahan Komposit
Komposit SeratKomposit Serat Komposit PartikelKomposit Partikel
Serat Satu LapisSerat Satu Lapis Serat Multi LapisSerat Multi Lapis
Arah TeraturArah TeraturArah AcakArah Acak
Arah TeraturArah Teratur
Serat KontinyuSerat Kontinyu Serat tidak KontinyuSerat tidak Kontinyu
Serat Satu Arah
Serat Satu Arah
Serat Dua Arah
Serat Dua Arah
Arah Acak Arah Acak
LaminatLaminat HibridHibrid
2.3. Serat Sebagai Penguat
Secara umum dapat dikatakan bahwa fungsi serat adalah sebagai penguat
bahan untuk memperkuat komposit sehingga sifat-sifat mekaniknya lebih kaku,
tangguh dan lebih kokoh bila dibandingkan dengan tanpa serat penguat, selain itu
serat juga menghemat penggunaan resin. Kaku adalah kemampuan dari suatu
bahan untuk menahan perubahan bentuk jika dibebani dengan gaya tertentu di
dalam daerah elastis (pada pengujian tarik), tangguh adalah bila pemberian gaya
atau beban yang menyababkan bahan-bahan tersebut menjadi patah (pada
pengujian tiga titik lentur) dan kokoh adalah kondisi yang diperoleh akibat
benturan atau pukulan serta proses kerja yang mengubah struktur komposit
sehingga menjadi keras pada pengujian impak (Nurdin Bukit, 1988). Beberapa
syarat untuk dapat memperkuat matriks antara lain :
1. Mempunyai modulus elastisitas yang tinggi.
2. Kekuatan lentur yang tinggi
3. Perbedaan kekuatan diameter serat harus relatif sama
4. Mampu menerima perubahan gaya dari matriks dan mampu menerima
gaya yang bekerja padanya.
Arah serat mempengaruhi jumlah serat yang dapat diisikan ke dalam
matriks. Makin cermat penataannya, makin banyak penguat yang dapat
dimasukkan. Bila sejajar berpeluang sampai 90 %, bila separuh-separuh saling
tegak lurus peluangnya 75 % dan tatanan acak hanya memberi peluang pengisian
15 – 50 % (Sitorus, 1996).
Arah serat penguat menentukan kekuatan komposit, sesuai dengan arah
kekuatan maksimum. Arah serat juga mempengaruhi jumlah serat yang dapat
diisikan ke dalam matriks. Makin cermat penataannya, makin banyak penguat
dapat dimasukkan. Bila sejajar berpeluang sampai 90%, bila separuh-separuh
saling tegak lurus peluangnya 75%, dan tatanan acak hanya berpeluang pengisian
15-50%. Hal tersebut menentukan optimum saat komposit maksimum (Surdia ,
1995).
9
a). b)
Gambar 2.4. a). Susunan arah serat acak dan b). susunan arah serat searah.
Berdasarkan kriteria diatas kekuatan serat terletak pada ukurannya yang
sangat kecil (dalam orde mikron). Ukuran yang kecil menghilangkan cacat – cacat
dan ketidaksempurnaaan yang biasanya terdapat pada bahan berbentuk padatan
besar.
Komposit yang diperkuat dengan serat dapat digolongkan menjadi dua
bagian yaitu :
1. Komposit serat pendek (Short Fiber Composite)
Komposit serat pendek biasanya seratnya dipotong-potong pendek sekitar
1 mm – 5 mm. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat
dibagi menjadi dua bagian yaitu :
a. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek
yang terorientasi atau sejajar satu dengan yang lainnya.
b. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek
yang mengandung orientasi secara acak.
2. Komposit serat panjang (Long Fiber Composite)
Secara teori serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan
dari satu titik kebagian lainnya. Komponen serat panjang mempunyai serat yang
lebih baik dari pada serat pendek, tetapi serat pendek lebih banyak bentuk
rancangannya.
10
2.3.1 Tebu
Tebu merupakan salah satu jenis tanaman yang hanya dapat ditanam di
daerah yang memiliki iklim tropis. Di Indonesia, perkebunan menempati luas real
± 232 ribu hektar, yang tersebar di Medan, Lampung, Semarang, Solo dan
Makassar. Dari seluruh perkebunan tebu yang ada di Indonesia, 50% diantaranya
adalah perkebunan rakyat, 30% perkebunan swasta, dan hanya 20% perkebunan
Negara. Pada tahun 2002 produksi tebu Indonesia mencapai ± 2 juta ton. Tebu-
tebu dari perkebunan diolah menjadi gula di pabrik-pabrik gula. Dalam proses
produksi di pabrik gula, ampas tebu dihasilkan sekitar 90% dari setiap tebu yang
diproses, gula yang termanfaat hanya 5% sisanya berupa tetes tebu (molase) dan
air. (Spektra Virtual Library, 2003)
2.3.2 Komponen Penyusun Tebu
Tanaman tebu tak hanya berisi air yang digunakan sebagai bahan pembuat
gula, tetapi memiliki komposisi yang lebih kompleks yakni sachaerose, zat
sabut/fiber, gula reduksi dan beberapa bahan lainnya. Untuk lebih jelasnya dapat
dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Susunan Tebu
No. Nama Bahan Jumlah (%) Keterangan
1. Air 67-75 H2O
2. Sacharose 12-19 Zat gula
3. Zat sabut 11-16 Serat
4. Gula reduksi 0.5-1.5
5. Amylin 0.5-1.5
6. Getala 0.5-1.5
7. Peklin 0.5-1.5
8. Lilin 0.5-1.5
9. Zat yang mengandung zat lemas 0.5-1.5
10. Zat pewarna 0.5-1.5
11. Asam –asam organis 0.5-1.5
(Sumber : Spektra Virtual Library, 2003)
11
2.3.3 Ampas Tebu
Ampas tebu (baggase) adalah campuran dari serat yang kuat, dengan
jaringan parenchyma yang lembut, yang mempunyai tingkat higroskopis yang
tinggi, dihasilkan melalui penggilingan tebu.
Pada proses penggilingan tebu, terdapat 5 kali proses penggilingan tebu
dari batang tebu sampai menjadi ampas tebu, dimana pada hasil penggilingan
pertama dan kedua dihasilkan nira mentah yang berwarna kuning kecoklatan,
kemudian pada proses penggilingan ketiga, keempat dan kelima akan
menghasilkan nira dengan volume yang berbeda-beda. Setelah gilingan gilingan
terakhir menghasilkan ampas tebu kering. Pada proses penggilingan pertama dan
kedua dihasilkan ampas tebu basah. Hasil dari ampas tebu gilingan kedua
ditambahkan susu kapur 3 Be yang berfungsi sebagai senyawa yang menyerap
nira dari serat ampas tebu sehingga pada penggilingan ketiga nira masih dapat
diserap meskipun volumenya masih sedikit dari hasil gilingan kedua. Penambahan
senyawa ini dilakukan pada penggilingan ketiga, keempat, dan kelima dengan
volume berbeda-beda. Semakin sedikit nira dalam ampas tebu, semakin sedikit
susu 3 Be yang ditambahkan.
2.3.4 Struktur Ampas Tebu
Celullosa, hemicellulosa, pentason dan lignin merupakan struktur
pembentuk serat ampas tebu yang komposisinya dapat dilihat pada tabel 2.2.
Tabel 2.2 Struktur Ampas Tebu.
Nama Bahan Jumlah %
Cellulose 28% - 43%
Hemicellulosa 14% - 23%
Pentosans 20% - 33%
Lignin 13% - 22%
(Sumber : Spektra Virtual Library, 2003)
12
Melihat komposisi tersebut di atas, serat ampas tebu memiliki kandungan
cellulosa paling banyak dan cellulosa adalah zat yang mengandung gula.
Ampas tebu memiliki berbagai macam kegunaan. Di beberapa Negara
limbah pabrik tersebut untuk keperluan di berbagai bidang. Pada bidang industri,
ampas tebu dibuat kertas serta dapat dibuat papan partisi (gypsum board).
Pemakaian partikel board sudah umum digunakan dengan berbagai macam
komposisi.
2.4 Serat Gelas
2.4.1 Komposisi Gelas
Gelas (kaca) merupakan larutan padat, homogen, dan transparan dari
garam-garam silikat. Semua gelas mengandung konstituen silikat. Sifat dari gelas
sangat tergantung dari jenis dan komposisi konstituennya. Warna dari gelas
umunya disebebkan terbentuknya silikat-silikat yang berwarna dan sebagian kecil
karena terdapatnya partikel-partikel logam yang larut dalam gelas.
Gelas (kaca) adalah substansi yang dibuat dengan pendinginan bahan-
bahan yang dilelehkan, tidak berbentuk kristal tetapi tetap pada kondisi berongga.
Kaca pada umumnya terdiri dari campuran silikat dan beberapa senyawa, antara
lain borat dan fosfat. Kaca dibuat dengan cara melelehkan beberapa senyawa
silikat (pasir), alkali (Na dan K) dengan bahan lain (kapur, oksida, timah hitam).
Massa jenis kaca berkisar antara 2 hingga 8.1 g/cm3. Kekuatan tekannya
6000 hingga 21000 kg/ cm3, kekuatan tariknya 100 hingga 300 kg/cm2. Kaca tidak
mempunyai titik leleh yang tegas, karena pelelehan terjadi perlahan-lahan ketika
suhu pemanasan dinaikkan. Titik pelembekan kaca berkisar antara 500 hingga
17000 C. Makin sedikit kandungan SiO2 nya, makin rendah titik pelembekan suatu
kaca. Demikian halnya dengan muai panjang (α). Makin banyak kadar SiO2 yang
di kandung akan makin kecil α nya. Muai panjang untuk kaca berkisar antara
5,5.10-7 per derajat celcius. Nilai dari angka muai panjang sangat penting bagi
suatu perubahan suhu. Apabila dipanaskan atau didinginkan secara tiba-tiba kaca
akan meregang dan retak. Hal ini karena distribusi suhu tidak merata pada lapisan
luarnya.
13
Serat alkali tinggi (high-alkali glass) yang biasa dikenal dengan gelas soda
atau gelas botol merupakan komposisi gelas yang paling umum dipergunakan
untuk menghasilkan bejana-bejana dan lempengan gelas. Komposisi gelas alkali
tinggi dari komponen soda lime silica dikenal sebagai gelas yang dicairkan
sehingga menjadi serat gelas (fiber glass) yang mempunyai ketahanan yang tinggi
terhadap pengaruh zat-zat kimia. Di pihak lain gelas alkali mempunyai sifat
elektrik yang kurang baik dibandingkan dengan komposisi gelas lain.
Penanggulangan masalah ini telah dikembangkan komposisi gelas alkali rendah
(low-alkali galss) dari komponen alumino borosilicate yang dikenal dengan gelas
tipe E dimana sifat elektriknya sudah lebih baik jika dibandingkan dengan gelas
alkali tinggi. Saat ini gelas tipe E ini merupakan bahan pembentuk mayoritas pada
produksi tekstil serat gelas.
Serat gelas tipe A maupun tipe E mempunyai ketahanan yang kurang baik
terhadap pengaruh zat-zat kimia di bandingkan dengan tipe serat gelas yang lain,
sehingga dihasilkan serat gelas tipe C yang mempunyai ketahanan yang baik
terhadap pengaruh zat kimia. Serat gelas tipe C memiliki komponen sodium
borosilicate. Tipe serat gelas yang mempunyai kekuatan tarik tinggi (high tensile
strength) diperoleh dengan menggunakan serat gelas tipe S. Serat jenis ini banyak
digunakan dalam industri pembuatan kerangka pesawat terbang. Serat gelas tipe s
memiliki komponen magnesium alukinosilicate. Ditinjau dari kekuatan terik serat
tipe S dalam bentuk serat tunggal kira-kira 40% lebih tinggi jika dibandingkan
dengan serat gelas tipe C. Komposisi dan tipe tipe gelas dapat dilihat pada tabel
2.3.
14
Tabel 2.3. Komposisi Serat Gelas (% berat)
No
Komponen
Tipe Glass
A
Alkali
C
Chemical
E
Electric
S
Strength
1 SiO2 72.0 65 55.2 65
2 Al2O3 2.5 4.0 14.8 25
3 B2O 0.5 5.0 7.3 -
4 MgO 0.9 3.0 3.3 10
5 CaO 9 14 18.7 -
6 Na2O 12.5 8.5 0.3 -
7 K2O 1.55 - 0.2 -
8 Fe2O3 0.5 0.5 0.3 -
9 F2 - - 0.3 -
(Sumber: Surdia T., 2000)
2.4.2. Sifat Serat Gelas
Komposisi serat gelas merupakan hal yang sangat menentukan terhadap
sifat-sifat serat gelas. Beberapa sifat serat gelas antara lain:
a. Kekuatan tarik tinggi
Serat gelas mempunyai kekuatan tarik lebih besar dari pada serat-serat
tekstil. Perbandingan kekuatan tarik serat gelas terhadap beratnya lebih
tinggi dibandingkan dengan wayar baja dalam penggunaan yang sama.
b. Daya tahan terhadap panas dan pembakaran
Serat gelas tidak dapat terbakar maupun meledak dan mempunyai titik
lebur yang tinggi.
c. Daya tahan zat-zat kimia
Serat gelas mempunyai daya tahan yang baik terhadap zat-zat kimia, tidak
dapat ditumbuhi oleh jamur, bakteri maupun serangga renik lainnya.
d. Daya tahan terhadap kelembaban udara
Serat gelas tidak bersifat menyerap terhadap kelembaban udara
disekelilingnya, sehingga serat gelas tidak menggembung atau meregang.
15
Kekuatan maksimum mekaniknya tidak dipengaruhi oleh keadaan
lingkungan yang lembab.
e. Sifat-sifat termal
Serat gelas mempunyai koefisien ekspansi linier yang rebdah dan
koefisien konduktivitas termal yang tinggi.
f. Sifat-sifat kelistrikan
Serat gelas bersifat non konduktif sehingga sangat baik digunakan sebagai
bahan isolasi pada komponen-komponen elektronika. Hal ini disebabkan
konstanta dielektriknya yang rendah.
2.4.3. Beberapa Bentuk Serat Gelas
Ditinjau dari bentuk pembuatannya, serat gelas di klasifikasikan atas
beberapa bentuik anatara lain (Sitorus, 1996) :
a. Gulungan serat gelas (fiberglass roving)
Serat gelas ini merupakan kumpulan secara parallel dari benang-benang
atau filamen-filamen yang bersambung-sambung. Gulungan ini diperoleh
dengan pemintalan sejumlah benang seduai hasil yang diinginkan.
Gulungan benang tunggal (single stand roving) dihasilkan dari filamen-
filamen serat gelas yang pada umunya satu gulungan beratnya 0,454 kg.
b. Gulungan yang ditenun (woven roving)
Gulungan serat gelas yang ditenun menjadi kain tebal dan kasar
dinamakan woven roving. Bentuk ini sangat baik dipergunakan dalam
bidang indutri misalnya pembuatan kapal, kolam renang dan berbagai jenis
alat-alat perairan lainnya. Woven roving pada umunya mempunyai berat
dari 407-1356 gr/m2 dengan ketebalan antara 0,51-1,02 mm.
c. Serat gelas lapik (fiberglass mat)
Dalam hal ini terdapat tiga bentuk dasar serat gelas lapik yaitu masing-
masing lapik benang putus-putus (chopped-strand mat), lapik benang
bersambung (continious- strand mat) yang disebut dangn cadar. Lapik
benang terputus-putus ini merupakan material yang tidak ditenun dimana
terdiri dari benang-benang serat gelas yang terputus-putus dengan panjang
16
potongan 25,4-50,8 mm dan tersusun secara acak. Jenis serat ini
mempunyai berat 229-916 gr/ m2. Lapik benang bersambung terdiri dari
serat gelas yang tak terputus-putus dan pada umumnya berbentuk spiral.
Jenis ini mempunyai ukuran berat antara 300-600 gr/ m2. Bentuk terakhir
adalah laik permukaan yang menyerupai cadar yang sangat tipis terdiri
dari filamen-filamen tunggal yang tak terputus-putus. Jenis ini pada
umumnya dipakai untuk lapisan permukaan dalam proses penekan
cetakan, sehingga tekanan pada suatu permukaan tidak terlalu besar.
d. Serat gelas berbentuk tenunan (textile fiber glass)
Bentuk ini merupakan tenunan tunggal yang dipilin ddan pada umunya
diperkuat dengan penambahan benang asli. Jenis ini memiliki kurang dari
40 putaran/meter.
2.5. Perendaman Boraks
Boraks sebenarnya merupakan mineral boron, sejenis senyawa kimia yang
kompleks sebagai deposit dalam senyawa garamnya. Boraks atau
Sodiumtetraborat , Kernite , dan Kolemanit
. Boraks sesungguhnya tersusun oleh ion yang
merupakan penyederhanaan dari .
Kira-kira 35% produksi boron dipakai di pabrik pembuatan kaca
borosilikat (yang diperdagangkan dalam merek pyrex) yang sangat tahan
pemanasan pada temperature tinggi. Kira-kira 20% produlsi boron digunakan
sebagai pencuci, deterjen yang sangat efektif pada temperature 90, yaitu sebagai
senyawa pengisi kayu, pemadam api, dan sebagai fluks dalam proses pematrian
(solder).
Boraks juga dapat digunakan sebagai bahan pengawet dari beberapa jenis
makanan dan kayu atau serat. Kita mengetahui bahwa bahan pengawet terdiri dari
tiga tipe yaitu:
a. Bahan pengawet larut air seperti : Superwolmen, Ascu, Wolmanit, Tanlith,
Boraks.
17
b. Bahan pengawet larut minyak seperti : Pentachlorophenol, Dieldrin,
Coppernapthanate.
c. Bahan pengawet berupa minyak seperti : Creosot, carbolineum dan
Antharecena.
Boraks adalah bahan pengawet kayu yang larut dalam air. Boraks memiliki
sifat-sifat beracun terhadap serangga, dapat dipergunakan baik secara tekanan dan
vakum maupun dengan cara-cara difuse. Kayu yang diawetkan dengan
persenyawaan boraks tidak berbahaya bagi manusia dan tidak berbau, tidak
menimbulkan karat pada logam, dapat di cat dan diplitur, dapat direkat dengan
baik dan tidak menimbulkan warna. Oleh karena sifat-sifatnya itu, bahan
pengawet boraks dapat dipergunakan untuk keperluan rumah tangga.
2.5.1. Metoda Rendaman Dingin
Metoda rendaman dingin dilakukan dengan merendam serat ke dalam
larutan boraks pada suhu kamar selama beberapa jam atau beberapa hari
tergantung jenis dan ukuran yang direndam.
Dengan mempergunakan teknik pengawetan serat secara rendaman dingin,
bahan pengawet masuk ke dalam serat dengan cara difusi melalui sel-sel pembulu
dan pori-pori. Metoda rendaman dingin sederhana, mempunyai keuntungan antara
lain alat-alat yang digunakan sederhana, murah dan mudah mengerjakannya.
2.6 Matriks
2.6.1. Defenisi Fungsi Matriks Dan Klasifikasi
Matriks adalah bahan atau material yang digunakan untuk mengikat atau
menyatukan bahan pengisi tanpa bereaksi secara kimia dengan bahan pengisi
tersebut. Pada umumnya matriks berfungsi sebagai (Hyer,1998) :
1. Untuk melindungi material komposit dari kerusakan-kerusakan secara
mekanik maupun kimiawi.
2. Untuk mengalihkan atau meneruskan beban dari luar ke serat.
3. Sebagai pengikat.
18
Bahan pengisi yang berfungsi sebagai penguat pada material komposit dapat
berbentuk serat, partikel, dan serpihan. Dalam hal ini sebagai pengikat atau
penyatu antara serat dengan serat, partikel dengan partikel dan seterusnya
digunakan matriks.
Secara umum matriks terbagi atas dua kelompok yaitu (Feldman dan
Hartomo,
1995) :
1. Termoset merupakan bahan yang sulit mencair atau lunak apabila
dipanaskan karena harus membutuhkan temperatur yang sangat tinggi. Hal
ini diakibatkan karena molekul-molekulnya mengalami ikatan silang
(cross linking) sehingga bahan tersebut sulit dan bahkan jarang didaur
ulang kembali, contohnya resin epoksi, poliester, urea formaldehyde,
phonol-formaldehyde, melamine formaldehyde dan lain-lain.
2. Termoplastik merupakan bahan yang mudah menjadi lunak kembali
apabila dipanaskan dan mengeras apabila didinginkan sehingga
pembentukan dapat dilakukan berulang-ulang karena mempunyai struktur
yang linier. Keistimewaan dari termoplastik ini adalah bahan-bahan
termoplastik yang telah mengeras dapat diolah kembali dengan mudah
sedangkan termoset sulit dan bahkan tidak bisa diolah kembali. Contoh
termoplastik PVC (poli vinil clorida), FE (polietilen), nilon 66, poliamida,
poliasetal dan lain-lain.
Gambar 2.4. memperlihatkan bahwa pemanasan bahan temoset akan
mengakibatkan terjadinya cross linking antara molekul-molekul sehingga jika
bahan termoset telah mengeras maka sulit untuk dilunakan kembali dengan
pemanasan.
Gambar 2.5. Molekul pada polimer termoset mengalami cross linking
19
(a).sebelum dipanaskan dan (b).sesudah dipanaskan.
2.6.2 Termoset Epoksi
Resin epoksi merupakan resin termoset. Resin termoset adalah suatu
polimer cair yang diubah menjadi padatan secara polimerisasi jaringan silang,
secara kimia membentuk formasi antai polimer 3 dimensi. Bentuk epoksi sebelum
pengerasan berupa cairan madu, dan setelah pengerasan akan berbentuk padatan
yang keras.
Resin epoksi banyak digunakan untuk bahan komposit di beberapa bagian
struktural, resin ini juga dipakai sebagai bahan campuran pembuatan kemasan,
sebagai bahan pencetak (moulding compound) dan sebagai perekat. Resin epoksi
merupakan bahan matriks yang baik untuk pembuatan komposit yang
menggunakan serat gelas, sebagaimana diperlihatkan pada tabel 2.4.
Resin epoksi yang bereaksi dengan pengerasnya menjadi unggul dalam
kekuatan mekanik dan ketahanan kimia. Sifat bervariasi tergantung pada cara
pencampuran dengan pengerasnya. Keunggulan dari resin epoksi adalah memliki
sifat mekanik yang baik, ketahanan terhadap zat kimia, mudah diproses,
bentuknya stabil, dapat merekat dengan baik dengan berbagai bahan serat. (Hyer,
1998).
Tabel 2.4. Perbandingan Sifat – Sifat Resin Polyester Dan Epoksi.
Sifat Polyester Epoksi
Kekentalan (Mgm-3) 1,2 – 1,5 1,2 – 1,4
Modulus young (GNm-2) 2 – 4,5 3 – 6
Poisson ratio 0,37 – 0,39 0,38 – 0,4
Kekuatan tarik (MNm-2) 40 – 90 35 – 100
Kekuatan tekan (MNm-2) 90 – 150 100 – 200
Regangan maksimum (%) 2 1 – 6
Temperatur maksimum (0C) 50 – 110 50 – 300
20
2.7 Pengujian Sifat Mekanik
2.7.1. Pengujian Tarik
Pengujian tarik (tensile test) adalah pengujian mekanik secara statis dengan
cara sampel ditarik dengan pembenahan 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 panjangan (
) yang terjadi akibat kakas tarikan yang diberikan pada sampel uji disebut
deformasi. Dan regangan merupakan perbandingan antara pertambahan panjang
dengan panjang mula-mula yang dinyatakan dalam persamaan (2.1). Regangan
merupakan ukuran untuk kekenyalan suatu bahan yang harganya biasanya
dinyatakan dalam persen (Keyser, 1990).
(2.1)
dengan : = regangan (%)
= pertambahan panjang (mm)
= panjang mula-mula (mm)
= panjang akhir (mm)
Perbandingan gaya pada sampel terhadap luas penampang lintang pada
saat pemberian kakas tersebut diberi tegangan (stress). Tegangan tarik maksimum
atau kekuatan tarik (tensile strenght) suatu bahan ditetapkan dengan membagi
kakas tarik maksimum dengan luas penampang mula-mula. Dengan persamaan
berikut (Sitorus, 1996):
(2.2)
dengan : = kekuatan tarik ( )
= gaya tarik maksimum (N)
= luas penampang awal ( )
21
Gaya maksimum adalah besarnya gaya yang masih dapat ditahan oleh
sampel sebelum putus. Tegangan perpatahan adalah perbandingan gaya
perpatahan mula-mula. Gaya perpatahan adalah besarnya gaya saat sampel putus.
Persamaan dapat dituliskan sebagai berikut (Sitorus, 1996):
(2.3)
dengan : = tegangan perpatahan ( )
= gaya perpatahan (N)
= luas penampang awal ( )
2.7.2. Pengujian Kekutan Lentur (Ultimate Flexural Strenght)
Pengujian kekuatan lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan
komposit terhadap pembebanan pada tiga titik lentur. Di samping itu pengujian ini
juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisitasan suatu bahan. Pada pengujian
ini terhadap sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap
arah penguatan serat.
Pembebanan yang diberikan yaitu pembebanan dengan tiga titik lentur,
dengan titik-titik sebagai bahan penahan berjarak 90 mm dan titik pembebanan
diletakkan pada pertengahan panjang sampel.
Persamaan berikut digunakan untuk memperoleh nilai kekuatan lentur
(Surdia, 2005):
(2.5)
dengan : UFS = kekutan lentur ( )
P = gaya penekan (N)
L = jarak dua penumpu (m)
b = lebar sampel (m)
h = tebal sampel uji (m)
22
2.7.3. Pengujian Impak (Impact Test)
Pengujian impak bertujuan mengetahui ketangguhan suatu bahan terhadap
pembebanan dinamis, sehingga dapat diketahui apakah suatu bahan yang diuji
rapuh atau kuat. Untuk menguji impak ini kedua ujung sampel dengan ukuran
standart diletakkan pada penumpu, kemudian beban dinamis dilepaskan dengan
tiba-tiba dan cepat menuju sampel. Dalam pengujian impak, impaktor yang
digunakan dalam bentuk pendulum yang diayunkan dari ketinggian (h) dengan
massa (m). Secara mekanik besarnya energi yang diserap sampel (Es) dihitung
dengan menggunakan rumus. (Surdia, 2005) :
Es = mgh (cos θf – cos θi) (2.6)
dengan :
m : massa pendulum
g : percepatan gravitasi
h : tinggi pengangkatan pendulum titik keseimbangan
θf : sudut yang dibentuk lengan pendulum setelah melewati keseimbangan
θi : sudut awal yang dibentuk lengan pendulum dengan sumbu vertikal.
Besarnya kekuatan impak dari benda uji dengan luas penampang lintang
(A) adalah:
Is = (2.7)
dengan :
Is : Kekuatan Impak (J/m2)
Es : energi yang diserap sampel setelah tumbukan (J)
A : luas penampang lintang sampel (m2)
23
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat Dan Waktu Penelitian
Pada proses penelitian ini metode yang digunakan adalah metode
eksperimen. Pembuatan sampel dan pengujian sampel dilakukan di Laboratorium
Fisika FMIPA UNIMED Medan. Untuk pengujian impak akan dilakukan di
Laboratorium Pusat Penelitian FMIPA USU Medan. Penelitian dilakukan dari
bulan Januari 2010 sampai dengan bulan Februari 2010.
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat
Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan sampel uji antara lain:
1. Alat cetakan, terbuat dari stainless stell. Digunakan untuk mencetak benda uji.
Alat cetakan ini terdiri dari beberapa bagian diantaranya :
a. Spacer, diletakkan di antara tutup cetakan dan yang berfungsi sebagai
penentu tebalnya komposit yang diinginkan dan diletakkan di antara alas
cetakan dengan tutup cetakan. Ukuran spacer adalah (2 x 1,6 x 0,3) cm.
b. Alas cetakan, berfungsi sebagai tempat komposit dicetak. Pada kedua
sisinya disertai dengan kepingan penghalang dan lubang mur. Kepingan
penghalang berfungsi menahan cairan agar tidak tumpah. Ukuran alas
cetakan adalah 30 x 30 cm.
c. Tutup cetakan, digunakan sebagai perantara antar piringan penekan
dengan alas cetakan yang berfungsi selain untuk menutup cetakan juga
sebagai penghalang alat penekan.
2. Alat penekan cetakan, berfungsi untuk menekan alat cetakan agar didapatkan
komposit yang padat dengan ketebalan yang diatur oleh spacer.
3. Neraca analitik, berfungsi untuk menimbang massa bahan-bahan yang akan
digunakan pada pembuatan papan komposit, dengan ketelitian alat 0,01 gram.
4. Alat alat lain yang diperlukan untuk membentuk sampel uji yaitu gergaji
listrik, gunting, gelas ukur, penggaris dan jangka sorong.
24
3.2.2. Bahan
Bahan-bahan yang yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :
1. Serat serat ampas tebu dengan panjang 100 mm dan serat gelas.
2. Matriks Epoksi dalam bentuk cair dan hardener sebagai pengeras rasio
1:1.
3. Aseton untuk membersihkan cetakan.
4. Wax digunakan untuk mempermudah melepaskan komposit dari endapan.
5. Aquadest untuk membersihkan serat ampas tebu.
3.3. Variabel Penelitian
Pada penelitian ini variabel penelitian yang digunakan adalah :
1. Variabel Manipulasi (bebas) terdiri dari :
a. Resin epoksi,
b. Kosentrasi Boraks sebagai perendaman serat ampas tebu yaitu :
0%, 5%, 10%, dan 15%.
2. Variabel Respon (terikat) terdiri dari :
Nilai pengujian sifat mekanik meliputi nilai kekuatan tarik, kekuatan
lentur dan kekuatan impak.
3. Variabel Kontrol (tetap) terdiri dari :
a. Bahan sampel
c. Cetakan sampel
d. Komposisi sampel
3.4 Prosedur Penelitian
3.4.1 Pembuatan Serat Ampas Tebu
Langkah-langkah pembuatan serat ampas tebu sebagai berikut:
1. Batang tebu di giling untuk memisahkan air sarinya dengan ampas tebu.
2. Ampas tebu yang didapat dikeringkan dengan menggunakan sinar
matahari.
25
3. Ampas tebu yang sudah kering dipotong sepanjang 10 cm.
4. Kemudian potongan tersebut dibelah/dipisah-pisah menjadi beberapa
bagian.
5. Ampas tebu yang telah kering akan disikat dengan cara membujur searah
dengan sikat kawat agar serat terpisah-pisah.
3.4.2 Proses Pemintalan
1. Menyediakan serat ampas tebu
2. Menyejajarkan serat-serat dalam gumpalan kecil serat, kemudian memberi
pilinan sehingga terjadi kohesi diantara serat-serat tersebut dan
terbentuklah benang yang kontinu (panjang).
3.4.3 Pembuatan Papan Komposit
Prosedur pembuatan komposit adalah sebagai berikut :
1. Membersihkan cetakan dengan menggunakan aseton hingga dipastikan
tidak mengandung kotoran dan kemudian dikeringkan.
2. Mengoles wax pada alas cetakan, tutup cetakan dan spacer, agar komposit
tidak melekat pada cetakan.
3. Meletakkan spacer di keempat sudut alas cetakan yang berukuran 30 x 30
mm yang bertujuan untuk menentukan ketebalan komposit yaitu 4 mm.
4. Mencampur resin epoksi dan hardener dengan perbandingan 1:1 kemudian
diaduk dan dituangkan ke cetakan alas.
5. Diatas resin diletakkan serat ampas tebu secara perlahan dengan model
searah hingga seluruh permukaan serat dibasahi resin,
6. Di atas serat ampas tebu, disusun serat gelas dengan model acak kemudian
dituangkan kembali resin diatas serat dengan perlahan.
7. Langkah yang sama dilakukan seperti langkah 6 untuk serat gelas model
teratur.
8. Cetakan alas ditutup dengan cetakan atas kemudian ditekan dengan alat
penekan.
26
9. Prosedur percobaan diatas diulangi dengan variasi perendaman boraks
pada serat ampas tebu untuk setiap sampel.
10. Pada hasil pencetakan, plastik dilepas secara perlahan – lahan.
11. Setelah dicetak, bahan uji (komposit) dapat diuji dengan prosedur
pengujian sifat mekanik masing – masing.
3.4.4. Pembuatan Sampel
Sampel yang telah dicetak dipotong-potong sesuai ukurannya dengan
menggunakan gergaji listrik. Bentuk sampel untuk setiap pengujian berbeda.
Adapun pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik (tensil test), pengujian
kekutan lentur (ultimate flexural strenght).
Untuk masing-masing pengujian dibuat sampel yang berbeda baik dalam
bentuk dan ukurannya. Bentuk-bentuk sampel uji dibuat sesuai standar dan dapat
dilihat pada gambar berikut :
Gambar 3.1. Bentuk sampel pengujian kekuatan tarik dengan standar ASTM D-
3039
Gambar 3.2. Bentuk sampel pengujian lentur dengan standar ASTM D-790
27
100 mm
4 mm
10 mm
80 mm
20 mm 20 mm
3.4.5. Prosedur Pengujian Tarik
1. Melengkapi grid untuk pengujian (uji tarik). Perhatikan menu software di
komputer, klik Max texs (operasional pengujian) lihat posisi awal alat lalu
di nolkan (clear), set posisi alat (up/down) dengan sensor penahan pada
alat uji sebagai penehan otomatis, dan atur kecepatan alat dengan
kecepatan antara 0.01-500 mm/min.
2. Meletakkan sampel yang telah di bentuk sesuai standart yang digunakan
pada grid yang telah tersedia, posisi alat di nolkan kembali, klik data (jenis
pengujian yang di pakai Plastic Tensile Properties [160527]), file New
kemudian masukkan data data yang dibutuhkan dari sampel yang di uji.
Pengujian perlu diperhatikan dengan kemampuan maximum alat ini adalah
10 KN. Setelah mengikuti prosedur maka pengujian dapat di mulai dengan
mengklik start.
3. Proses pengujian perlu diperhatikan agar tidak terjadi sliding dan mesin
akan bekerja, gerakan mesin dihentikan setelah sampel uji patah dan data
tertera pada display.
4. Dari hasil pengujian mesin uji ini akan diperoleh hubungan antara gaya
tarik terhadap pertambahan panjang yang langsung tertera di grafik dan
hasil perolehannya dapat langsung di transfer ke excel, dan dapat langsung
di print.
Gambar 3.3. Peralatan Pengujian Tarik
28
3.4.6. Prosedur Pengujian Lentur
1. Melengkapi grid untuk pengujian (uji tekan). Perhatikan menu software di
komputer, klik Max texs (operasional pengujian)lehat posisi awal alat lalu
di nolkan (clear), set posisi alat (up/down) dengan sensor penahan pada
alat uji sebagai penehan otomatis, dan atur kecepatan alat dengan
kecepatan antara 0.01-500 mm/min.
2. Meletakkan sampel yang telah di bentuk sesuai standart yang digunakan
pada grid yang telah tersedia, posisi alat di nolkan kembali, klik data (jenis
pengujian yang di pakai Test metode for compresive properties of rigid
plastics [15695-02a]), file New kemudian masukkan data-data yang
dibutuhkan dari sampel yang di uji. Pengujian perlu diperhatikan dengan
kemampuan maximum alat ini adalah 10 KN. Setelah mengikuti prosedur
maka pengujian dapat di mulai dengan mengklik start.
3. Proses pengujian perlu diperhatikan agar tidak terjadi sliding dan mesin
akan bekerja, gerakan mesin dihentikan setelah sampel uji patah dan data
tertera pada display.
4. Dari hasil pengujian mesin uji ini akan diperoleh hubungan antara gaya
tarik terhadap pertambahan panjang yang langsung tertera di grafik dan
hasil perolehannya dapat langsung di transfer ke excel, dan dapat langsung
di print.
29
3.4.7. Prosedur Pengujian Impak
Alat uji impak dengan merek Wolpert Tipe CPSA buatan Amsler Otto
Wolpert Werke GMBH West-Germany.
1. Sampel diletakkan pada plat penumpu pada jarak span 50 mm.
2. Godam yang telah dibuat pada posisi awal (dengan sudut 900 terhadap
sumber vertikal) dilepas menuju sampel.
3. Setelah sampel patah, maka besar energi serap sampel dicatat.
4. Langkah di atas diulangi lagi untuk setiap pengujian sampel berikutnya.
Gambar 3.4. Gambar Alat pengujian Laryee Universal Testing Machine
WDW – 10
30
3.5. Diagram Alir
31
Pemotongan serat ampas tebu dan proses pengeringan
Perendaman serat ampas tebu dengan variasi konsentrasi boraks 0%, 5%, 10%, dan 15%
Pengepresan sampel
Pencampuran resin
Pembentukan papan komposit
Apakah Sampel Terbentuk dengan baik ?
Pengolahan Data
Tidak
Persiapan Bahan Penelitian
Uji LenturUji Impak
Uji Tarik
Ya
Selesai
Mulai
Penyusunan serat gelas model acak dan searah
3.6. Teknik Pengumpulan Data
Data yang diperoleh dari hasil uji mekanik terhadap papan komposit serat
ampas tebu dengan variasi model serat gelas dibuat di dalam tabel untuk analisa.
Tabel 3.5. Data Pengujian Kekuatan Tarik
3.5.1. Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 0%
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0,05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Tarik
Panjang l (...±0,05)mm
Lebar b (...±0,05)mms
Tebal H (...±0,05)mm
Luas A (...±0,05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
23
Serat Gelas Model Teratur
1
23
3.5.2. Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 5%
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0.05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Tarik
Panjang l (...±0.05)mm
Lebar b (...±0.05)Mm
Tebal H (...±0.05)mm
Luas A (...±0.05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
2
3
Serat Gelas Model Teratur
1
2
3
32
3.5.3. Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 10%
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0.05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Tarik
Panjang l (...±0.05)mm
Lebar b (...±0.05)Mm
Tebal H (...±0.05)mm
Luas A (...±0.05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
23
Serat Gelas Model Teratur
1
23
3.5.4. Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 15%
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0.05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Tarik
Panjang l (...±0.05)mm
Lebar b (...±0.05)Mm
Tebal H (...±0.05)mm
Luas A (...±0.05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
23
Serat Gelas Model Teratur
1
23
Tabel 3.6 Data Pengujian Kekuatan Lentur
3.6.1 Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 0%
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0.05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Lentur
Panjang l (...±0.05)mm
Lebar b (...±0.05)Mm
Tebal H (...±0.05)mm
Luas A (...±0.05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
23
Serat Gelas Model Teratur
1
23
33
3.6.2 Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 5%
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0.05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Lentur
Panjang l (...±0.05)mm
Lebar b (...±0.05)Mm
Tebal H (...±0.05)mm
Luas A (...±0.05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
23
Serat Gelas Model Teratur
1
23
3.6.3 Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 10%
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0.05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Lentur
Panjang l (...±0.05)mm
Lebar b (...±0.05)Mm
Tebal H (...±0.05)mm
Luas A (...±0.05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
23
Serat Gelas Model Teratur
1
23
3.6.4. Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 15%
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0.05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Lentur
Panjang l (...±0.05)mm
Lebar b (...±0.05)Mm
Tebal H (...±0.05)mm
Luas A (...±0.05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
23
Serat Gelas Model Teratur
1
23
Tabel 3.7 Data Pengujian Kekuatan Impak
34
3.7.1 Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 0%
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0.05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Impak
Panjang l (...±0.05)mm
Lebar b (...±0.05)Mm
Tebal H (...±0.05)mm
Luas A (...±0.05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
23
Serat Gelas Model Teratur
1
23
3.7.2 Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 5%
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0.05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Impak
Panjang l (...±0.05)mm
Lebar b (...±0.05)Mm
Tebal H (...±0.05)mm
Luas A (...±0.05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
23
Serat Gelas Model Teratur
1
23
3.7.3 Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 10%
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0.05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Impak
Panjang l (...±0.05)mm
Lebar b (...±0.05)mm
Tebal H (...±0.05)mm
Luas A (...±0.05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
23
Serat Gelas Model Teratur
1
23
3.7.4. Serat Ampas Tebu Direndam Dengan Kosentrasi Boraks 15%
35
Model Serat Gelas
Fraksi Volum Serat (%)
Massa Serat (..±0.05) gr
Sampel Dimensi Sampel Uji Impak
Panjang l (...±0.05)mm
Lebar b (...±0.05)mm
Tebal H (...±0.05)mm
Luas A (...±0.05)mm2
Serat Gelas Model Acak
1
23
Serat Gelas Model Teratur
1
23
3.7. Teknik Analisa Data
Teknik analisis data dalam penelitian ini adalah :
1. Dengan memvariasikan kosentrasi boraks untuk perendaman serat ampas
tebu dan model penyusunan serat gelas untuk pengujian tarik, pengujian
kekuatan lentur maksimum dan untuk pengujian impak.
2. Data hasil pengujian akan diolah dengan langkah-langkah sebagai berikut :
menghitung tegangan maksimum ( ) dan regangan maksimum ( )
pada uji kekuatan tarik, menghitung UFS, kekuatan impak dan defleksi
maksimum pada uji kekuatan lentur dan menghitung rata-rata hasil
pengujian.
Teknik analisis data dalam penelitian ini menggunakan Analisis of Varians
(ANOVA). Data hasil penelitian diolah dengan uji kesamaan beberapa rata-rata.
Untuk meminimalkan nilai nilai rata-rata (n≥3), digunakan analisis of variance
(anova). Disebut juga analisis varians (anova). Anova ada dua macam yaitu satu
jalur dan dua jalur.
Anova satu jalur digunakan untuk menganalisis perbedaan antara beberapa
variabel bebas dengan variabel terikat dan masing-masing variabel tidak
mempunyai jenjang.
Langkah-langkah pengujian sebagai berikut :
36
1. Syarat penggunaan statistika harus dipenuhi.
2. Menulis rumusan hipotesisnya dalam bentuk kalimat.
Ho : Tidak terdapat pengaruh serat gelas model acak dan teratur terhadap
kekuatan mekanik komposit serat ampas tebu.
Ha : Terdapat pengaruh serat gelas model acak dan teratur terhadap
kekuatan mekanik komposit serat ampas tebu.
3. Menuliskan Ho dan Ha dalam bentuk statistik.
Ho :
Ha :
4. Membuat tabel penolong.
Tabel 3.8 Penolong AnavaBebas Variabel
... ...
... ...
... ...
... ...
... ...
... ...
... ...
... ...
... ...
... ...
... ...
... ...
... ...
... ...
... ...
5. Menghitung jumlah kuadrat antar kelompok dengan rumus :
6. Menghitung Jumlah kuadrat dalam kelompok dengan rumus :
7. Hitung derajat kebebasan antar kelompok dengan rumus :
dimana K = banyak kelompok
8. Hitung derajat kebebasan dalam kelompok dengan rumus :
dimana N = jumlah anggota sampel
9. Hitung rata-rata jumlah kuadrat antara kelompok dengan rumus :
37
10. Hitung rata-rata jumlah kuadrat dalm kelompok dengan rumus :
11. Cari dengan rumus :
12. Tetapkan taraf signifikan (α)
13. Cari Ftabel dengan rumus :
dapat dilihat pada tabel distribusi F.
14. Masukkan semua nilai yang telah didapat kedalam tabel Anava.
Tabel 3.9 Anava
Sumber Variasi Dk JK Rata-rata kuadrat
F
Antar kelompok Dalam kelompok k-1 1in RKA
RKD
Fhitung
15. Tentukan kriteria pengujian
16. Bandingkan F hitung dengan F tabel
17. Buatlah kesimpulan
Seandainya, Ho ditolak maka Ha diterima.
DAFTAR PUSTAKA
Anshari, R., (2005), Pengujian Sifat Mekanik Material Komposit Poliester Dengan Serat Gelas, Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan.
38
Armaya W., (2007), Pengaruh konsentrsi Bahan Pengawet Boraks Terhadap Serat Tebu Sebagai Bahan Komposit Dengan Urea-Formaldehid, Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan.
Bukit, N., (1988), Beberapa Pengujian Sifat Mekanik Dari Komposit Yang Diperkuat Dengan Serat Gelas, Skripsi, FMIPA, USU, Medan.
Feldman, D. dan Hartomo, A.J.,(1995), Bahan Polimer Konstruksi Bangunan, Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Hyer, M. W., (1998), Stress Analysis of Fiber-Reinforced Composite Materials, Penerbit McGraw-Hill, New York.
Hull, D., (1992), Introduction To Composite, Canbridge University Press Canbridge.
Keyser, C. A., (1990), Material Science In Engginering, 4th Edition, Penerbit Charless E Merill publishing Company, Ohio.
Sitorus, J., (1996), Komposit Hibrid Serat Panjang Serat Gelas-Ijuk Dengan Matriks Polimer, Skripsi, FMIPA, USU, Medan.
Sudjana., (2002), Metode Statistika, Edisi Keenam, Penerbit Tarsito, Bandung.
Surdia, T, M.S. dan Saito, S., (2005), Pengetahuan Bahan Teknik, Penerbit PT. Pradnya Paramita, Jakarta.
Sumanto., (1996), Pengetahuan Bahan Untuk Mesin dan Listrik, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta.
Smallman, R.E., dan Bishop, R.J., (1995), Metalurgi Fisik Modern Dan Materials, Edisi Keenam, (Modern Physical Metallogy Dan Materials Engineering), 6th Edition, Penerjemah Djaprie, S., Erlangga.
Spektra Virtual Library, (2003), Penggunaan Abu Ampas Tebu Untuk Pembuatan Beton Dengan Analisa Faktorial Desain, http://svl.petra.ac.id/docs/uncdigitalsubdir.php?kode=961
Steven, M. P., (2001), Kimia Polimer, Penerbit Pradnya Paramita, Jakarta.
Van Vlack, L. H., (1992), Ilmu Dan Teknologi Bahan, Penerbit Erlangga, Jakarta.
39