i
TUGAS AKHIR
KARAKTERISTIK KOMOSIT SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN LAMINASI BERMATRIK POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT AT
[ 600 / 650 /700 ] TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS
Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh:
BAYU PEBRI ANGGORO NIM : D 200.10.0082
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
vi
HALAMAN MOTTO
Karena sesungguhnya allah akan mendatangkan kemudahan setelah kita ditimpa kesusahan
(QS Al-insyiroh ayat 5-6)
Barang siapa yang mengajak orang lain untuk mengikuti petunjuk, niscaya akan mendapatkan pahala yang sama dengan orang yang mengikutinya
tanpa mengurangi pahala mereka sedikitpun (HR. Bukhori)
vii
KARAKTERISTIK SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN LAMINASI BERMATRIK POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT (600,650,700)
TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS BayuPebriAnggoro, BibitSugito, Masyrukan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura Email : anggorob625@gmail.com
ABSTRAKSI
Penelitian komposit serat batang kulit waru ini bertujuan untuk mendiskripsikan sifat fisis dan mekanis komposit serat batang kulit waru akibat variasi sudut dan mendiskripsikan foto makro komposit serat batang kulit waru setelah dilakukan pengujian tarik dan pengujian impak akibat variasi sudut.
Proses awal pemotongan kulit batang pohon waru dilanjutkan perendaman batang kulit waru selama 2 bulan. Selanjutnya proses pengelupasan serat dari batangnya diambil 2 lapis dari kulit. Pembilasan serat batang kulit waru menggunakan bantuan air bersih. Penjemuran dibawah sinar matahari sampai kering selanjutnya proses perendaman KMnO4 5% per 1 liter aquades selama 2 jam.
Penjemuran dibawah sinar matahari sampai kering dilanjutkan proses oven hingga kadar air 10 PPM. Pembuatan komposit dilakukan dengan metode Hand Lay-up, perbandingan serat 30%, orientasi serat [-600 / 600]; [-650 / 650]; [-700 / 700]. menggunakan resin polyester seri BQTN 157. Adapun proses pengujian yaitu pengujian tarik menggunakan standart ASTM D3039-07 dan pengujian impak menggunakan standart ASTM D256-03 dengan variasi sudut 600, 650, 700, serta mendiskripsikan kekuatan tarik, harga impak dan foto makro komposit polyester serat batang kulit waru akibat variasi sudut.
Hasil pada pengujian tarik komposit yang disusun simetri [-600/600], [-650/650], [-700/700] kekuatan tarik maksimum terdapat pada komposit dengan sudut uji 600, dimana kekuatan tariknya meningkat yaitu sebesar 38,600N/mm2 lebih besar dari pada komposit dengan sudut uji 65, dan 700. Sedangkan pada pengujian impak izod komposit yang disusun simetri [-600/600 ], [-650/650], [-700/700] dimana semakin kecil sudut uji 600 maka semakin besar energi yang diserap dan harga impak. Pada foto makro pengujian tarik struktur patahan spesimen komposit bergelombang dan tidak beraturan. Pada sudut uji 650 terjadi proses pembesaran void dan broken fiber sangat mendominasi. Sedangkan pada foto makro pengujian impak izod hasil struktur patahan komposit pada uji 600 terlihat bahwa spesimen mengalami pull out fiber.
Viii
CHARACTERISTICS OF FIBER SKIN THAT PREPARED HIBISCUS LAMINATE POLYESTER MATRIX WITH FIBER ORIENTATION ( 600,650,700 ) ON PHYSICAL
AND MECHANICAL PROPERTIES
Bayu Pebri Anggoro, Bibit Sugito, Masyrukan
Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
E-mail :anggorob625@gmail.com
Abstraction
Research hibiscus bark fiber composite rod is intended to describe the physical and mechanical properties of skin stem hibiscus fiber composites due to variation of the angle and macro photographs describe fiber composite skin stem hibiscus after testing the tensile and impact testing due to variations in the angle.
The method to do that is to alkalization hibiscus fiber skin by soaking KMnO4 5% per 1 liter of distilled water for 2 hours. The test object is made by Hand Lay-up method, the ratio of 30% fiber, fiber orientation [-600 / 600]; [- 650/650]; [- 700/700]. using polyester resin series BQTN 157. The mechanical properties obtained are of a tensile testing using standard ASTM D3039-07 and ASTM impact testing using standard D256-03 with the variation of the angle of 600, 650, 700, as well as describe the tensile strength, impact the price and composite macro photo polyester fiber trunk hibiscus skin due to variation of the angle.
The results of the tensile test composites prepared symmetry [-600 / 600], [- 650/650], [- 700/700] contained in the maximum tensile strength of composite with 600 test corner, where the strength of its increase in the amount of 42.340 N / mm2 more greater than the composite with a test corner 650, and 700. While the Izod impact testing of composites prepared symmetry [-600 / 600], [-650/650], [- 700/700] where the smaller the angle, the greater the test 450 energy is absorbed and the price impact. At the macro image tensile test specimens fault structure composite bumpy and irregular. At an angle of 700 trials going on the enlargement process void and broken fiber is very dominating. While the macro image Izod impact testing results of
composite fault structure at 600 test specimens seen that the pull-out of fiber.
viii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan rasa syukur kehadirat Allah SWT, beserta Rasulnya, bangga, haru, serta bahagia yang mendalam setelah melewati berbagai cobaan, halangan maupun rintangan dalam perjuangan yang panjang, saya persembahkan tugas akhir ini kepada :
1. Bapak dan ibuk saya tercinta yang selalu mendoakan, memberi dukungan secara finansial, tenaga serta dorongan sepanjang waktu. 2. Kekasihku Dinda Ega Vannica yang senantiasa selalu memberi
dukungan, semangat, serta doanya dari awal sampai akhir.
3. Seluruh keluarga besarku, terimakasih atas semua dukungan dan semangatnya yang selalu saya dengar setiap waktu.
4. Semua sahabat - sahabatku terutama kost (Dwi Siswanto,Dhedi Hendrjati) dan teman sekaligus saudara dari kartosuro( Gini , Ahsan Nur Rohhim , MUH.Ismail ,dan Om Mairil Ardian )yang selalu membantu dan memberi solusi dalam menyelesaikan proses tugas akhir.
5. Semua teman – temanku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta angkatan 2010 yang senantiasa memberi dukungan untuk menyelesaikan tugas akhir saya.
ix
xi DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v
HALAMAN MOTTO ... vi
ABSTRAKSI ... ... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... viii
KATA PENGANTAR ... x
BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Tinjauan Pustaka ... 5
2.2. Landasan Teori ... 7
2.2.1. Komposit ... 7
xii
2.2.3. Faktor Ikatan Fiber – Matrik ... 13
2.2.4. Matrik ... 14
2.2.5. Serat ... 18
2.2.6. Perlakuan Alkali (KMnO4) ... 20
2.2.7. Pengujian Density ………... 21
2.2.8. Fraksi Volume Komposit ... 23
2.2.9. PengujianKekuatanTarik ... 23
2.2.10. Kurva Tegangan Regangan Komposit Berpenguat Serat ... 27
3.2.5. Pengambilan Serat Batang KulitWaru ... 40
3.2.6. Perendaman Dan Pengeringan Serat Tahap Pertama ... 41
3.2.7. Pencucian Serat Menggunakan Cairan Kimia KMnO4 ... 41
3.2.8. Pengeringan Serat Tahap Kedua ... 42
3.2.9. Pemotongan Serat ... 42
3.2.10. Pengovenan Serat ... 43
3.2.11. Pengecekan Kadar Air Dalam Serat... 44
3.2.12. Pembuatan Komposit ... 44
3.2.13. Pengujian Tarik ... 48
xiii
3.2.15. Foto Makro ... 50
3.3. Bahan dan Alat ... 52
3.3.1. Bahan ... 52
3.3.2. Peralatan pendukung ... 54
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 58
4.1. Pengujian Spesimen Komposit ... 58
4.1.1. Pengujian Tarik ... 58
4.1.2. Pembahasan Pengujian Tarik ... 64
4.1.3. Pengamatan Foto Makro ... 65
4.1.4. Pembahasan Foto Makro ... 67
4.1.5. Pengujian Impak... 69
4.1.6. Pembahasan Pengujian Impak ... 72
4.1.7. Pengamatan Foto Makro ... 73
4.1.8. Pembahasan Foto Makro ... 75
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 76
5.1. Kesimpulan ... 76
5.2. Saran ... ... 77 DAFTAR PUSTAKA
x
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada allah SWT atas segala rahmat dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul “KARETERISTIK SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN LAMINASI BERMATRIK POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT [ -600 / 600 / -650 / -650/ -700/ 700] TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS” dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dlam kesempatan ini saya selaku penulis dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, MT, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. BibitSugito, MT, selaku Dosen pembimbing I yang telah membeimbing serta bersedia meluagkan waktunya untuk memberikan arahan dan penjelasan dalam penulisan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Marsyukan, ST, MT, selaku Dosen pembimbing II yang telah bersedia memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini
4. BapakNgafwan, Ir, MT selaku Dosen penguji yang telah memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir.
5. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir.
6. Bapak dan ibuk tercinta yang selalu memberikan doa beserta dukungannya, perhatian serta kasih sayang yang begitu istimewa dan sangat luar biasa.
xi
8. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan terimakasih atas dukungannya.
Penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kritik dan saran bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati dan penulis ucapkan banyak terimakasih. Semoga semua amal baik yang diberikan semua pihak kepada penulis akan mendapat balasan yang lebih baik dan sempurna dari Allah SWT.
Surakarta, Mei 2016
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Komposisi Komposit ... 8
Gambar 2.2.Skema Uji Densitas (Goerge, 2003)………. 22
Gambar 2.3. Geometri Spesimen Uji Tarik (ASTM D3039-07) ... 24
Gambar 2.4. Kurva Tegangan Regangan ... 25
Gambar 2.5. Sifat Komposit Pada Pengujian Tarik ... 27
Gambar 2.6. Kurva Tegangan Regangan Komposit Matrix Failur Mode ... 28
Gambar 2.7. Kurva Tegangan Regangan Komposit Fiber Failur Mode ... 29
Gambar 2.8. Skematik Patah Liat ... 31
Gambar 2.9. Tahap Pada Patahan Cawan dan Kerucut ... 32
Gambar 2.10. Skematik Patah Getas ... 33
Gambar 2.11. (a) Spesimen yang digunakanuntukpengujian ... 35
Gambar 2.11. (b) Skematikperalatanujiimpak. (Callister, 2007)……. 35
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 37
Gambar 3.2.Pengambilan Serat Batang Pohon Waru ……… .. 40
Gambar 3.3. Penjemuran Serat Batang Pohon Waru Tahap Pertama.. 41
Gambar 3.4. Pencucian Serat Menggunakan Larutan KMnO4 ... 42
Gambar 3.5. Penjemuran Serat KulitWaru Tahap Kedua ... 42
Gambar 3.6. Pemotongan Serat ... 43
xv
Gambar 3.8. Proses Pengecekan Kadar Air Menguunakan TDS Meter
(Hold) Water Quality Tester ... 44
Gambar 3.9. Geometri Spesimen Pengujian Tarik Standart ASTM D3039-07 ... 45
Gambar 3.10. Geometri Spesimen Pengujian ImpakStandart ASTM D256-03 ... 45
Gambar 3.11. Dimensi Cetakan Spesimen Uji Tarik ... 46
Gambar 3.12. Dimensi Cetakan Spesimen Uji Impak ... 47
Gambar 3.13. Alat Foto Makro Dino Lite ... 51
Gambar 3.14. Serat KulitWaru ... 52
Gambar 3.15. Resin dan Katalis MEKPO ... 53
Gambar 3.16. Kalium Permangate (KMnO4) ... 53
Gambar 3.17. Timbangan Digital ... 54
Gambar 3.18. Cetakan Serat ... 54
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata Dengan Regangan Pada Sudut 600 ... 60
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata Dengan Regangan Pada Sudut 650 ... 61
xvi
Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan ... 63 Gambar4.5. Histogram Hubungan AntaraTeganganTarik Rata – Rata
DenganVariasiSudut ……….. 63
Gambar 4.6.HistrogramHubungaAntaraRegangan Rata – Rata
DenganVariasiSudut………
….. 64
Gambar 4.7.Hasil Foto Patahan SpesimenUjiTarikPadaSudutUji
600DenganPembesaran 50x……….
Gambar 4.10.HistrogramHubunganEnergi Yang Diserap Rata – rata
DenganVariasiSudut……….. 71
Gambar4.11.HubunganHargaImpak Rata –
RataDenganVariasiSudut………
……….. 72
Gambar 4.12.Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Impak Izod Pada Sudut Uji 600Dengan Perbesaran 50x………. 73 Gambar 4.13.Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Impak Izod Pada Sudut Uji
650Dengan Perbesaran 50x………. 74 Gambar 4.14.Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Impak Izod Pada Sudut Uji
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Keuntungan dan Kerugian Dari Komposit Komersial ... 8
Tabel 2.2. Karakteristik Unsaturated Polyester Yukalac 157® BQTN- EX ... 17
Tabel 2.3. Komposisi Unsur Kimia Serat Alam ... 20
Tabel 2.4. Tensile Properties of Various Fiber ... 20
Tabel 4.1. Geometri Pengujian Tarik ASTM D3039-07 ... 58
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tarik PadaSudut Uji (600, 650 dan 700) ... 59
Tabel 4.3. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Sudut 600 ... 60
Tabel 4.4. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik PadaSudut 650 ... 61
Tabel 4.5. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Sudut 700 ... 62
Tabel 4.6.Geometri Pengujian Impak ASTM D256-03………. 69
Tabel 4.7. hasil pengujian impak izod (600, 650 dan 700)………... 69
Tabel 4.8. Hasil PengolahanData Rata – Rata Energi Yang DiserapPada PengujianImpakIzodDenganSudut Uji (600, 650,700) ... 70
