BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2 Sifat Mekanik Genteng Komposit Polimer
Data hasil pengujian kuat tarik spesimen dihitung menggunakan Persamaan 2.13 data hasil pengujian dan perhitungan selengkapnya disajikan dalam Tabel L.4 pada Lampiran B dan nilai kekuatan tarik rata-rata ditampilkan dalam Tabel 4.3 berikut ini
Tabel 4.3 Nilai rata-rata kuat tarik
Dari hasil penelitian diperoleh kuat tarik terendah pada sampel pertama yaitu sampel yang terdiri dari poliester, aspal, styrofoam bekas dan pasir tanpa menggunakan serat ijuk, kuat tarik yang di dapat adalah 18,84 kgf/cm2. Penambahan serat sebanyak 1% (sampel 2) kuat tarik meningkat sebanyak 217,73% menjadi 59,86 kgf/cm2
Berdasarkan Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa komposisi serat memberi pengaruh terhadap sifat mekanik terutama kuat tarik. Kenaikan nilai kekuatan tarik berbanding lurus dengan jumlah serat yang digunakan, semakin tinggi fraksi volume serat, maka kekuatan tariknya semakin tinggi, karena semakin banyak serat yang digunakan maka semakin banyak komponen penguat untuk menahan beban, tetapi peningkatan fraksi volume serat mempunyai batas maksimum, apabila serat yang digunakan melebihi batas maksimum maka kekuatan tariknya akan menurun, hal ini disebabkan tingkat pembasahan matrik terhadap serat berkurang yang mengakibatkan melemahnya kemampuan matrik mengikat serat.
dan kekuatan tarik terbesar diperoleh pada komposisi serat 4%, penambahan serat ijuk 4% menghasilkan kenaikan kekuatan mencapai 321.13%. Kekuatan tarik genteng komposit polimer kembali melemah pada sampel 6.
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara kuat tarik dan komposisi serat ijuk Kekuatan perekatan matrik sangat berpengaruh terhadap kekuatan komposit, jika ikatan matrik dan serat sempurna, maka kekuatan komposit ditentukan oleh kekuatan seratnya, adanya adhesi yang kuat antara matrik dan serat membuat bidang antar muka menjadi kuat. selain itu arah serat juga merupakan hal penting dalam penguatan komposit, karena arah serat berkaitan erat dengan penyebaran gaya yang bekerja pada komposit
Genteng dengan fraksi berat serat ijuk 4% pada penelitian ini mempunyai kekuatan mekanik yang tertinggi, tegangan yang diberikan pada spesimen akan terdistribusi secara merata karena beban yang juga ikut disanggah oleh serat dan matriks disini akan lebih berfungsi sebagai pendistribusi tegangan. Ikatan antara matriks dan filler harus kuat. Apabila ikatan yang terjadi cukup kuat, maka mekanisme penguatan dapat terjadi. Tetapi apabila ikatan antar permukaan partikel dan matriks tidak bagus, maka yang terjadi adalah filler hanya akan berperan sebagai impurities atau pengotor saja dalam spesimen. Hal ini terjadi pada fraksi berat 5% serat ijuk , dimana dengan banyaknya filler, resin sebagai matriks tidak dapat mengikat filler dengan baik, akibatnya filler akan terjebak dalam matriks tanpa memiliki ikatan yang kuat dengan matriksnya. Udara yang terjebak dalam matriks dapat menimbulkan cacat pada spesimen. Akibatnya beban
18,84
atau tegangan yang diberikan pada spesimen tidak akan terdistribusi secara merata. Hal inilah yang menyebabkan turunnya kekuatan mekanik pada komposit.
4.2.2 Kuat Lentur
Kuat lentur merupakan kemampuan benda terhadap pembebanan maksimum persatuan luas. Data hasil pengujian dapat dihitung kekuatan lentur menggunakan Persamaan 2.16. Data selengkapnya disajikan dalam Tabel L.5 pada Lampiran B dan nilai kuat lentur rata-rata disajikan dalam Tabel 4.4 berikut ini.
Tabel. 4.4 Nilai rata-rata kuat lentur Nomor
Sampel
Persentase Berat
(Polister : Aspal : PS : Pasir : Ijuk)
Rata-rata Kuat Lentur (kgf/cm2)
1 (29 : 5: 1 : 65 : 0) 75,96
2 (29 : 5: 1 : 64 : 1) 114,99
3 (29 : 5: 1 : 63 : 2) 153,53
4 (29 : 5: 1 : 62 : 3) 205,56
5 (29 : 5: 1 : 61 : 4) 230,46
6 (29 : 5: 1 : 60 : 5) 33,26
Dari hasil penelitian diperoleh kuat lentur yang paling tinggi pada sampel 5 dengan fraksi berat serat ijuk 4% yaitu sebesar 230,46 kgf/cm2 atau sama dengan 22,56 MPa dan nilai kuat lentur terendah diperoleh pada sampel 6, yaitu 33,26 kgf/cm2
Berdasarkan data dalam tabel 4.4 di atas, dapat digambarkan grafik hubungan kekuatan lentur dan variasi komposisi serat ijuk seperti dalam gambar 4.4 berikut ini.
sama dengan 3,26 MPa.
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara kuat lentur dan komposisi pasir dan ijuk Berdasarkan grafik pada Gambar 4.4 di atas maka dapat dilihat bahwa pertambahan kekuatan lentur spesimen sangat dipengaruhi oleh komposisi material penyusun. Pada sampel 1 yang tidak diperkuat serat diperoleh hasil uji spesimen kuat lentur sebesar 75,96 kgf/cm2
Ikatan yang tidak sempurna antara matrik dan filler yang terjadi pada spesimen dengan komposisi 5% serat ijuk mengakibatkan terjadinya cacat.
. Untuk sampel 2 sampai sampel 5 kekuatan cenderung meningkat, penambahan kekuatan ini seiring dengan bertambahnya jumlah serat ijuk yang digunakan. Ini artinya penempatan serat ijuk secara kontinu dan searah dapat menambah kekuatan lentur material komposit hingga 203,39%. Namun beda halnya untuk sampel 6, sampel dengan fraksi berat serat ijuk sebesar 5% mengalami penurunan kekuatan bahkan kekuatannya lebih rendah dari sampel 1 (tanpa serat), hal ini disebabkan oleh penggunaan serat dalam jumlah yang banyak mengakibatkan resin sebagai matriks tidak dapat mengikat serat yang masuk dengan sempurna, akibatnya serat akan terjebak dalam matriks tanpa memiliki ikatan yang kuat dengan matriksnya, beban atau tegangan yang diberikan pada spesimen tidak akan terdistribusi secara merata.
Peningkatan volume serat dapat mengurangi deformability (khususnya pada permukaan) dari matriks sehingga menurunkan keuletannya. Selanjutnya, komposit akan memiliki kekuatan lentur yang rendah.
75,96
terbentuknya void dan suface crack pada spesimen yang nantinya menjadi awal retakan spesimen. Hal inilah yang menyebabkan spesimen tidak mampu menahan beban, sehingga kekuatan lenturnya jauh lebih rendah dibandingkan spesimen dengan komposisi 4% serat ijuk. Bentuk kegagalan spesimen uji lentur dalam penelitian ini adalah berupa kgagalan patah getas
Kuat lentur tertinggi yang diperoleh dari penelitian ini adalah 230,46 atau sama dengan 22,56 MPa, nilai ini jauh lebih tinggi dibandingkan kuat lentur genteng komersil yang dijadikan rujukan yaitu sebesar 10 MPa, nilai kekuatan lentur dari hasil penelitian yang paling mendekati dengan kuat lentur genteng rujukan berada pada sampel 2 dengan komposisi serat 1% yaitu sebesar 114,9 kgf/cm2
4.2.3. Kuat Impak
atau setara dengan 11,28 MPa. Hal ini membuktikan bahwa penambahan serat ijuk sebagai penguat pada pembuatan genteng komposit polimer dapat meningkatkan kekuatan lenturnya
Kuat impak adalalah kekuatan bahan terhadap pempebanan dinamis, kegetasan suatu material dapat diukur dengan pengujian impak. Dari data hasil pengukuran, kekuatan impak genteng komposit polimer dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.18. Data kuat impak selengkapnya dapat dilihat pada Tabel L.6 pada Lampiran B dan data kekuatan impak rata-rata dapat dilihat pada Tabel 4.5 berikut ini:
Tabel 4.5 Nilai ata-rata kuat impak Nomor
Data hasil pengujian dan perhitungan menunjukkan adanya kenaikan kekuatan setiap penambahan jumlah serat yang digunakan. Hasil pengujian kuat impak sampel 1 (tanpa serat) adalah 0,22 J/cm2
Kekuatan tertinggi dihasilkan pada spesimen uji sampel 4 dan 5 yaitu sebesar 1,8 J/cm
. Peningkatan kekuatan terjadi pada sampel 2 sampai 5, namun kekuatan kembali menurun pada sampel 6.
2. dan yang teredah didapat dari spesimen uji sampel 1 (tanpa serat) sebesar 0,22 J/cm2
Pada sampel 6 kekuatan impak menurun, hal ini dikarenakan penggunaan serat sebanyak 5% sedangkan komposisi matrik tetap sehingga serat mendominasi komposit, adanya kejenuhan dari matrik pada komposisi serat 5% mengakibatkan ikatan antara matrik dan serat melemah, kurangnya tingkat pembasahan matrik terhadap serat mengakibatkan banyak serat yang terlepas dari matrik (debonding), sehingga kondisi fisik genteng yang dihasilkan pada komposisi ini rusak.
.
Gambar 4.5 Grafik Kuat impak terhadap komposisi serat ijuk
Dari Gambar 4.5 menunjukkan adanya hubungan antara fraksi berat serat dengan kekuatan impak. Kekuatan impak bertambah sejalan dengan penambahan
0,22
komposisi serat, hal ini sesuai dengan fungsi keberadaan serat sebagai penguat atau penahan beban.
Dari temuan di atas membuktikan bahwa penambahan serat ijuk dalam campuran mampu memperbaiki sifat matrial yang sebelumnya getas (brittel) menjadi liat (ductile)