Pembuatan Dan Karakterisasi Papan Komposit Berbasis Serat Pandan Wangi dengan Resin Epoksi

(1)

LAMPIRAN A

ALAT DAN BAHAN

ALAT

1.Kempa Panas ( Hot Press) 2. Plat Besi

(2)

5. Wadah perendaman 6.motor stirrer/pengaduk

7.Beaker Glass 8. spatula

(3)

11.Impaktor Wolpert

BAHAN

1. Serat Pandan Wangi 2. Resin Epoksi & Hardener

(4)

LAMPIRAN B

GAMBAR SAMPEL

1. Sebelum pengujian kekuatan tarik dengan masing-masing komposisi

(5)

3. Sebelum pengujian kuat lentur dengan masing-masing komposisi

(6)

5. Sebelum pengujian kuat impak dengan masing-masing komposisi

(7)

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN DATA PENGUJIAN

1. Menghitung Kekuatan Tarik Sampel Komposit Serat Pandan

Wangi-Resin Epoksi

Nilai kekuatan tarik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

�= �

� Dimana :

� = Kuat tarik ( MPa) � = Gaya ( N)

� = Luas permukaan ( mm2)

a. Komposisi Tanpa Serat Pandan Wangi

Beban sampel = 20 kgf Tebal sampel = 1,5 mm Lebar sampel = 5 mm Sehingga:

Luas ( �) =� ×�

= 5 mm x 1,5 mm = 7,5 mm2

Load / beban (�) = 20 kgf x 9,8 m/s2 =198 N

�= �

�

= 198 �

7,5 ��2

= 26, 4 ��

b. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,1 gr

(8)

Tebal sampel = 1,5 mm Lebar sampel = 5 mm Sehingga:

Luas ( �) =� ×�

= 5 mm x 1,5 mm = 7,5 mm2

Load / beban (�) = 24 kgf x 9,8 m/s2 =235,2 N

�= �

�

= 235,2 �

7,5 ��2

= 31,36 ��

c. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,2 gr

Luas ( �) =� ×�

= 5 mm x 1,5 mm = 7,5 mm2

�= �

�

= 294 �

7,5 ��2

= 39,2 ��

d. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,3 gr

(9)

Luas ( �) =� ×�

= 5 mm x 1,5 mm = 7,5 mm2

�= �

�

= 352,8 �

7,5 ��2

= 47,04 ��

e. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,4 gr

Luas ( �) =� ×�

= 5 mm x 1,5 mm = 7,5 mm2

�= �

�

= 392 �

7,5 ��2

= 52,26 ��

f. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,5 Gr

(10)

Luas ( �) =� ×�

= 5 mm x 1,5 mm = 7,5 mm2

�= �

�

= 372,4 �

7,5 ��2

= 49,6 ��

2. Menghitung Kekuatan Lentur Sampel Komposit Serat Pandan

Kekuatan lentur dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

��= ��

��

Dimana :

P = Load/Beban ( N)

L = Jarak Span ( 10 cm = 0,1 m) b = Lebar Sampel ( mm)

d = Tebal Sampel (mm)

c. Komposisi Tanpa Serat Pandan Wangi

(11)

Load / beban (�) = 2,53 kgf x 9,8 m/s2 =24,794 N

3�� = 3 x 24,794 N x 0,1 m = 7,43 Nm

2��2 = 2 x 15mm ( 3 mm)2 = 270 mm3

= 0,27 x 10-6 m3

��= ��

��

= 7,43 �� 0,27 x 10−6 m3 = 27,51 MPa

Load ( beban) = 3,41 kgf Lebar sampel = 15 mm Tebal sampel = 3 mm Jarak span = 0,1 m Sehingga

Load / beban (�) = 3,41 kgf x 9,8 m/s2 =33, 41 N

3�� = 3 x 33,41 N x 0,1 m = 10,02 Nm

2��2 = 2 x 15mm ( 3 mm)2 = 270 mm3

= 0,27 x 10-6 m3

��= ��

��

(12)

e. Komposisi Tanpa Serat Pandan Wangi 0,2 gr

3�� = 3 x 38,22 N x 0,1 m = 11,46 Nm

2��2 = 2 x 15mm ( 3 mm)2 = 270 mm3

= 0,27 x 10-6 m3

��= ��

��

= 11,46 �� 0,27 x 10−6 m3 = 42,46 Mpa

f. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,3 gr

Load / beban (�) = 4,17kgf x 9,8 m/s2 =40,86 N

3�� = 3 x 40,86 N x 0,1 m = 12,25 Nm

(13)

= 270 mm3 = 0,27 x 10-6 m3

��= ��

��

= 12,25 �� 0,27 x 10−6 m3 = 45,37 Mpa

g. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,4 gr

3�� = 3 x 44,78 N x 0,1 m = 13,43 Nm

2��2 = 2 x 15mm ( 3 mm)2 = 270 mm3

= 0,27 x 10-6 m3

��= ��

��

= 13,43 �� 0,27 x 10−6 m3 = 49,74 Mpa

h. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,5 gr

(14)

Sehingga

Load / beban (�) = 4,30 kgf x 9,8 m/s2 = 42, 14 N

3�� = 3 x 42,14 N x 0,1 m = 12,642 Nm

2��2 = 2 x 15mm ( 3 mm)2 = 270 mm3

= 0,27 x 10-6 m3

��= ��

��

= 12,642 �� 0,27 x 10−6 m3 = 46,82 Mpa

3. Menghitung Kekuatan Impak Sampel Komposit Serat Pandan

Nilai kekuatan Impak dapat dihitung dengan persamaan berikut : �� = �_��

Dimana :

Is = kekuatan impak

Es = energi serap ( J )

A = Luas Penampang ( mm2)

a. Komposisi Tanpa Serat Pandan Wangi

Energi serap = 0,5 J Lebar sampel = 15 mm Tebal sampel = 3 mm Sehingga :

� =��

(15)

�� = �_��

= �,��−��

�,��−�� = 11 Kj/m2

b. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,1 gr

� =��

= 15 mm x 3 mm = 45 mm2

�� = �_��

= �,��−��

�,��−�� = 20 Kj/m2

c. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,2 gr

� =��

= 15 mm x 3 mm = 45 mm2 = �� = �_��

= �,��−��

(16)

= 27,3 Kj/m2

� =��

= 15 mm x 3 mm = 45 mm2 = �� = �_��

= �,��−��

�,��−�� = 30,6 Kj/m2

e. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,4 gr

� =��

= 15 mm x 3 mm = 45 mm2 = �� = �_��

= �,��−��

�,��−�� =29,7 Kj/m2

f. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,5 gr

(17)

Lebar sampel = 15 mm Tebal sampel = 3 mm Sehingga :

� =��

= 15 mm x 3 mm = 45 mm2 = �� = �_��

= �,��−��

�,��−�� = 28,4 Kj/m2

4. Menghitung Densitas (kerapatan) Sampel Komposit Serat Pandan

Persamaan yang digunakan untuk menghitung densitas yaitu :

�= �

� Dimana :

� = densitas atau kerapatan( gr/cm3) �= massa komposit ( gr)

�= volume komposit( cm3)

Massa komposit = 6, 54 gr Panjang komposit = 13 cm Lebar komposit = 1,5 cm Tebal komposit = 0,3 cm Volume komposit = 5,85 cm3 Sehingga,

�=�

(18)

�= 6,54 �� 5,85 ��3 = 1,117 gr/cm3

Massa komposit = 6,53 gr Panjang komposit = 13 cm Lebar komposit = 1,5 cm Tebal komposit = 0,3 cm Volume komposit = 5,85 cm3 Sehingga,

�=�

� �= 6,53 ��

5,85 ��3 = 1,116 gr/cm3

c. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,2 gr

�=�

� �= 6,34 ��

5,85 ��3 = 1,08 gr/cm3

(19)

Panjang komposit = 13 cm Lebar komposit = 1,5 cm Tebal komposit = 0,3 cm Volume komposit = 5,85 cm3 Sehingga,

�=�

� �= 6,27 ��

5,85 ��3 = 1,07 gr/cm3

�=�

� �= 6,10 ��

5,85 ��3 = 1,04 gr/cm3

(20)

�=�

�

�= 5,95 �� 5,85 ��3 = 1,01 gr/cm3

5. Menghitung Kadar Air Sampel Komposit Serat Pandan Wangi-Resin

Epoksi

Kadar air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

�� (%) = ��− ��

�� %

Dimana :

�1= massa awal komposit ( gr) �2 = massa akhir komposit ( gr)

Massa awal komposit = 6,54 gr Massa akhir komposit = 6,52 gr

�� (%) = ��− ��

�� %

=�,��−�,��

�,�� % = 0,30 %

�� (%) = ��− ��

�� %

=�,��−�,��

(21)

c. Komposisi Serat Pandan Wangi 0,2 gr

�� (%) = ��− ��

�� %

=�,��−�,��

�,�� % = 0,95 %

�� (%) = ��− ��

�� %

=�,��−�,��

�,�� % = 1,29%

�� (%) = ��− ��

�� %

=�,��−�,��

�,�� % = 2,00 %

�� (%) = ��− ��

(22)

=�,��−�,��

(23)

DAFTAR PUSTAKA

Chung, D.H.L., 2010. Composite Materials, Science and Applications 2. Springer, London.

Gibson, RF, 1994. Principles of Composite Material Mechanics. McGraw Hill Inc, New York, USA

Jones, Eldo, 2013. Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Serat Kulit Jagung dengan Matriks Epoksi. [skripsi]. Medan: Universitas Sumatera Utara.

Jones R.M, 1975. Mechanics of Composite Materials, Scripta Book Company, Washington D.C, USA

Lawrence H. Van Vlack, 1992. Ilmu dan Teknologi Bahan (Logam dan Bukan Logam), PT. Erlangga Jakarta.

Nasmi H.S, 2010. Analisis kekuatan bending material komposit diperkuat serat pandan wangi dengan matrik polyester dan epoxy, Jurnal Teknik Mesin, ITS, Vol. 10, No. 3. Hal. 147-155.ISSN 1411-9471.

Nurmala, 2010. Analisis pengaruh orientasi serat ijuk dengan matrik polyester dan epoxy, makasar, Vol. 10, No. 4.

S. Timoshenko, Krieger.1955. Strength of Materials Part II Third Edition. Huntington, New York.

S,Emmy,dkk.2012. Pengaruh Panjang Serat Dan Fraksi Volume Terhadap Kekuatan Impact Dan Bending Material Komposit Polyester Fiber Glass Dan Polyester Pandan Wangi,Dinamika Teknik Mesin,Universitas Mataram,Vol 2 No .1

Schwartz, M.M., 1984, Composite Materials Handbook, Mc Graw Hill Inc, New York USA

Stark, N. M., and Rowlands, R.E. 2002. Effect of Wood Fiber Characteristics on Mechanical Propertiesof Wood-Polypropylene Composite, Wood and Fiber Science, 35(2).

Surdia, T, Shinroku, S. 1985. Pengetahuan Bahan Teknik. PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

(24)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Material Test PTKI ( Politeknik Teknologi Kimia Industri ) Medan. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April- juni 2015.

3.2 Peralatan dan Bahan Penelitian

3.2.1 Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: 1. Wadah perendaman

Berfungsi untuk merendam daun pandan wangi yang sudah dibersihkan dengan larutan NaOH untuk menghilangkan kandungan lignin.

2. Neraca analitik digital

Berfungsi untuk menimbang serat pandan wangi dan resin epoksi yang dibutuhkan sesuai dengan komposisi yang telah ditentukan.

3. Motor Stirrer/pengaduk

Berfungsi untuk mengaduk campuran resin epoksi dengan hardener 4. Beaker Glass 500 ml

Berfungsi sebagai wadah untuk mengukur resin dan hardener 5. Plat besi ( 2 buah )

Berfungsi sebagai alas dan penutup cetakan. 6. Cetakan spesimen komposit

(25)

Berfungsi untuk melapisi plat besi agar sampel tidak keluar dari cetakan. 8. Kempa panas (hot press)

Berfungsi untuk menekan alat cetakan agar diperoleh sampel uji yang padat sesuai dengan ketebalan cetakan.

9. Spatula

Berfungsi untuk memindahkan resin saat menimbang dan meratakan resin saat pencampuran dengan serat pandan wangi.

10. Oven Drying ( oven pengering) ( Tmaks= 100o C)

Berfungsi untuk memanaskan sampel yang akan diuji kadar air 11. Impaktor wolpert

Berfungsi untuk menguji kekuatan impak sampel 12. Universal testing Machine

Berfungsi untuk melakukan pengujian mekanik terutama kekuatan lentur dan kekuatan tarik

13. Alat lain-lain

Perlengkapan lain yang digunakan pada saat pembuatan komposit diperlukan juga alat-alat seperti : penggaris, jangka sorong, gunting, pisau, sarung tangan, masker , stopwatch, kuas, dll.( gambar dapat dilihat di lampiran A)

3.2.2 Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: 1. Serat pandan wangi

Berfungsi sebagai bahan utama pembuatan papan komposit berbasis serat alam. 2. Resin Epoksi

Berfungsi untuk merekatkan serat pandan wangi dengan perbandingan komposisi tertentu.

3. NaOH 5 %

Berfungsi untuk menghilangkan kandungan lignin pada serat pandan wangi. 4. Aquades 4 liter

(26)

3.3 Prosedur Penelitian

Dalam penelitian ini dilakukan beberapa tahap kegiatan atau pengerjaan yaitu, preparasi dan pembuatan sampel, persiapan alat dan spesimen uji mekanik untuk melakukan pengujian mekanik untuk mendapatkan sifat-sifat yang diperlukan.

3.3.1 Preparasi Serat Pandan Wangi

Dipilih daun pandan wangi yang sudah cukup tua dengan panjang ± 30 cm, daun pandan wangi kemudian dibersihkan dan dilakukan proses perendaman dalam lumpur selama 9 hari. Daun pandan wangi yang sudah direndam kemudian dibersihkan menggunakan air mengalir dan dikeringkan di dalam ruangan, setelah itu serat pandan wangi direndam menggunakan NaOH 5% selama 1,5 jam untuk menghilangkan kandungan lignin pada serat dan setelah proses perendaman selesai serat pandan wangi dicuci menggunakan aquades, setelah itu serat dikeringkan di dalam ruangan. Serat pandan wangi yang sudah dikeringkan kemudian dipotong-potong dengan panjang 4 cm.

3.3.2 Pembuatan Papan Komposit Serat Pandan Wangi

Serat pandan wangi ditimbang sesuai dengan massa serat yang ditentukan dengan menggunakan neraca analitik digital, resin epoksi dan hardener ditimbang dengan perbandingan 1:1 dan diaduk menggunakan motor stirrer sampai merata dan cetakan spesimen di lapisi wax supaya sampel tidak lengket ke cetakan, kedua plat besi dilapisi aluminium foil sehingga sampel yang dicetak tidak lengket ke plat besi alas dan plat tutup.

(27)

selama 60 menit. Dikeluarkan cetakan dari kempa dan dibiarkan selama 10 menit. Dikeluarkan sampel dari cetakan dengan cara melepaskan plat besi dari alumunium foil kemudian alumunium foil ditarik secara perlahan dari cetakan. Dilakukan pembuatan sampel seperti sampel pertama (tanpa serat) untuk sampel berikutnya dengan komposisi serat pandan wangi 0,1 gr ; 0,2 gr ; 0,3 gr; 0,4 gr; 0,5 gr. Sampel yang dihasilkan kemudian diuji sifat mekanik dan sifat fisis.

3.4 Diagram Alir

3.4.1 Preparasi Serat Pandan Wangi

Daun Pandan

Wangi(Pandanusamaryllifolius

R b )

Dipilih daun yang sudah cukup tua

Dipotong dan dibersihkan daun dengan panjang 30 cm

Dilakukan proses pembusukan daun pandan wangi dalam lumpur selama 9 hari

Dicuci serat yang didapat sampai bersih Dikeringkan serat pandan wangi dengan di dalam ruangan

Direndam serat pandan wangi dengan NaOH 5% selama 1,5 jam

Dibersihkan serat pandan wangi dari NaOH 5% dengan menggunakan aquades

Dikeringkan serat pandan wangi di dalam ruangan

(28)

3.4.2 Pembuatan KompositSerat Pandan Wangi

Resin Epoksi dan hardener epoksi Serat Pandan Wangi

Ditimbang

Sampel Uji

Uji Fisis : 1. Densitas 2. Kadar Air

Analisa Data

Kesimpulan

Uji Mekanik :

1. Uji Kuat Tarik ( ASTM D-638) 2. Uji Kuat lentur ( ASTM D-790) 3. Uji Kuat Impak ( ASTM D-256)

Data Cetakan

Disusun serat pandan wangi secara acak dan merata di dalam cetakan.

Didistribusikan resin epoksi yang telah diaduk dengan hardener secara merata di atas serat menggunakan spatula.

Diletakkan pada kempa panas dengan suhu 70o C dan dipress selama 60 menit.

Ditimbang

(29)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Sifat Mekanik

4.1.1 Pengujian Kuat Tarik

Pengujian kuat tarik dilakukan untuk mengetahui batas kuat tarik dari benda uji terhadap tarikan dan sejauh mana material tersebut bertambah panjang. Pengujian ini menggunakan standar ASTM 638 D.

Data yang diperoleh untuk hasil pengujian kuat tarik ditampilkan pada tabel 4.1 sebagai berikut :

Tabel 4.1Pengujian Kuat Tarik Komposit Serat Pandan Wangi dengan Resin

Epoksi

Komposisi

Panjang (cm)

Lebar (cm)

Tebal (cm)

Luas (cm2)

Beban (kgf)

Kuat Tarik (MPa) Serat Pandan

Wangi (gr)

Resin Epoksi + Hardener (gr)

0 20 3 0,5 0,15 0,075 20 26,4

0,1 20 3 0,5 0,15 0,075 24 31,36

0,2 20 3 0,5 0,15 0,075 30 39,2

0,3 20 3 0,5 0,15 0,075 36 47,04

0,4 20 3 0,5 0,15 0,075 40 52,26

(30)

[image:30.612.139.503.169.390.2]

Dari Tabel 4.1 maka dapat ditampilkan hubungan antara kuat tarik komposit serat pandan wangi-resin epoksi dengan komposisi serat pandan wangi seperti pada Grafik 4.1 berikut ini :

Grafik 4.1 Kuat Tarik Komposit vs Komposisi Serat Pandan Wangi

Pada grafik 4.1 tampak bahwa kuat tarik terendah adalah pada komposit tanpa serat pandan wangi yaitu 26,4 MPa dan kuat tarik tertinggi pada komposit serat pandan wangi-resin epoksi dengan komposisi serat 0,4 gr yaitu 52,26 MPa. Kekuatan tarik komposit semakin naik dengan bertambahnya komposisi serat pandan wangi, namun mengalami penurunan pada komposisi 0,5 gr yaitu 49,6 disebabkan komposisi serat yang terlalu banyak sehingga resin epoksi tidak mampu mengikat secara homogen.

Berdasarkan Japanese Industrial Standard JIS A 5905 : 2003, papan serat mensyaratkan kuat tarik lebih besar dari 0,4 MPa. Masing-masing papan komposit serat pandan wangi-resin epoksi untuk semua variasi telah memenuhi standard tersebut.

0 10 20 30 40 50 60

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

K

u

a

t

Ta

ri

k

(

M

P

a

)

(31)

4.1.2. Pengujian Kuat Lentur

Pengujian kuat lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan komposit terhadap pembebanan sesuai standar ASTM D-790. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. Pada permukaan bagian atas sampel yang dibebani akan terjadi kompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel akan terjadi tarikan. Pada pengujian ini sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap sampel.

Data-data yang dihasilkan untuk pengujian kuat lentur ditampilkan pada Tabel 4.2 berikut ini.

Tabel 4.2Pengujian Kuat Lentur Komposit Serat Pandan Wangi dengan Resin

Epoksi

Komposisi

Panjang (cm)

Lebar (cm)

Tebal (cm)

Luas (cm2)

Beban (kgf)

Kuat Lentur (MPa) Serat Pandan

Wangi (gr)

0 20 13 1,5 0,3 0,45 2,53 27,51

0,1 20 13 1,5 0,3 0,45 3,41 37,11

0,2 20 13 1,5 0,3 0,45 3,90 42,46

0,3 20 13 1,5 0,3 0,45 4,17 45,37

0,4 20 13 1,5 0,3 0,45 4,57 49,74

(32)

[image:32.612.140.502.170.383.2]

Dari tabel 4.2 maka dapat ditampilkan hubungan antara kuat lentur komposit serat pandan wangi-resin epoksi dengan komposisi serat pandan wangi seperti pada Grafik 4.2 berikut ini :

Grafik 4.2 Kuat Lentur Komposit vs Komposisi Serat Pandan Wangi

Dari Grafik 4.2 tampak bahwa kuat lentur tertinggi komposit serat pandan wangi-resin epoksi terdapat pada komposisi serat 0,4 gr yaitu 49,74 MPa dan kuat lentur terendah terdapat pada komposisi tanpa serat, yaitu 27,51MPa. Kuat lentur komposit bertambah seiring dengan bertambahnya serat pandan wangi yang digunakan , namun mengalami penurunan pada komposisi 0,5 gr yaitu 49,6 disebabkan komposisi serat yang terlalu banyak sehingga resin epoksi tidak mampu mengikat secara homogen

Berdasarkan JIS A 5905 :2003, beberapa komposit serat pandan wangi-resin epoksi dengan masing masing variasi komposisi serat pandan wangi telah memenuhi syarat papan serat dengan kuat lentur lebih besar dari 35 Mpa.

0 10 20 30 40 50 60

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

K

u

a

t

Le

n

tu

r

(

M

P

a

)

(33)

4.1.3 Pengujian Kuat Impak

Pengujian ini menggunakan alat Wolperts Type : CPSA Com. No. 8803104/000 diberikan perlakuan dengan pemukul( godam) sebesar 4 Joule menggunakan standard ASTM 256 D.

[image:33.612.115.561.262.470.2]

Data hasil pengujian kuat impak komposit serat pandan wangi-resin epoksi ditampilkan pada Tabel 4.3 di bawah ini :

Tabel 4.3 Pengujian Kuat Impak Komposit Serat Pandan Wangi dengan Resin

Epoksi

Komposisi

Panjang (cm)

Lebar (cm)

Tebal (cm)

Luas (cm2)

Energi Serap

(J)

Kuat Impak (kJ/mm2) Serat Pandan

Wangi (gr)

0 20 6,5 0,15 0,3 0,45 0,5 11

0,1 20 6,5 0,15 0,3 0,45 0,9 20

0,2 20 6,5 0,15 0,3 0,45 1,23 27,3

0,3 20 6,5 0,15 0,3 0,45 1,38 30,6

0,4 20 6,5 0,15 0,3 0,45 1,34 29,7

(34)

[image:34.612.134.508.124.344.2]

Dari Tabel 4.3 di atas dapat ditampilkan hubungan antara kuat impak komposit serat pandan wangi-resin epoksi seperti pada Grafik 4.3 dibawah ini

Grafik 4.3 Kuat Impak Komposit Serat vs Komposisi Serat Pandan Wangi

Dari Grafik 4.3 kuat impak tertinggi yaitu komposit dengan komposisi serat 0,3 gr dan yang terendah pada komposisi tanpa serat. Kuat impak komposit semakin meningkat seiring dengan bertambahnya komposisi serat yang digunakan. Namun terjadi penurunan pada komposisi 0,4 dan 0,5 gr serat disebabkan adanya void, yang mengakibatkan kerapuhan pada papan komposit. Bertambahnya komposisi serat yang digunakan pada spesimen maka kemampuan spesimen semakin besar dalam menerima gaya yang diberikan.

4.2 Pengujian Sifat Fisis

4.2.1 Pengujian Densitas

Densitas merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau banyaknya massa zat per satuan volume. Data yang diperoleh dari hasil pengujian densitas komposit serat pandan wangi-resin epoksi ditampilkan pada tabel 4.4 berikut :

0 5 10 15 20 25 30 35

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

K

u

a

t

Im

p

a

k

(

M

P

a

)

(35)

[image:35.612.119.528.146.340.2]

Tabel 4.4 Pengujian Densitas Komposit Serat Pandan Wangi dengan Resin

Epoksi

Komposisi serat pandan wangi ( gr)

Panjang ( cm) Lebar ( cm) Tebal ( cm) Volume ( cm3)

Massa ( gr)

Densitas ( gr/ cm3)

0 13 1,5 0,3 5,85 6,54 1,117

0,1 13 1,5 0,3 5,85 6,53 1,116

0,2 13 1,5 0,3 5,85 6,34 1,08

0,3 13 1,5 0,3 5,85 6,27 1,07

0,4 13 1,5 0,3 5,85 6,10 1,04

0,5 13 1,5 0,3 5,85 5,95 1,01

[image:35.612.137.502.443.659.2]

Dari data diatas ditunjukkan hubungan antara densitas komposit serat pandan wangi-resin epoksi dengan variasi komposisi serat pandan wangi yang ditampilkan pada Grafik 4.4 berikut :

Grafik 4.5 Densitas Komposit vs Komposisi Serat Pandan Wangi 1 1,02 1,04 1,06 1,08 1,1 1,12 1,14

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

D

e

n

si

ta

s

(

g

r/

cm

3

)

(36)

Dari Grafik 4.4 tampak bahwa densitas komposit serat pandan wangi-resin epoksi tertinggi pada komposisi tanpa seratyaitu 1,117 g/cm3 , sedangkan densitas terendah pada komposisi serat 0,5 gr yaitu 1,01 gr/cm3 . pada komposit serat pandan wangi-resin epoksi terjadi penurunan densitas diakibatkan oleh penggunaan serat yang bertambah. Jika semakin banyak serat yang digunakan maka matriksnya semakin sedikit. Berkurangnya matriks menyebabkan massa komposit semain kecil. Massa komposit semakin kecil sedangkan volume komposit tetap akan menyebabkan densitas kompositnya menurun.

Papan komposit serat pandan wangi-resin epoksi dapat digunakan sebagai papan serat karena telah memenuhi JIS A 5905 : 2003 yang mensyaratkan nilai densitas papan serat yaitu : 0, 35 gr/cm3 sampai dengan 1,3 gr/cm3 jadi semua variasi komposisi pada komposit serat pandan wangi yang dihasilkan telah memenuhi syarat yang ditetapkan.

4.2.2 Pengujian Kadar Air

Pengujian kadar air dilakukan untuk menentukan besarnya kandungan air di dalam suatu benda dengan memasukkan sampel pada oven suhu 1000 C selama 3 jam. Pengujian daya serap air telah dilakukan terhadap semua variasi komposisi serat yang ada. Berikut data hasil penimbangan massa sampel awal dan massa sampel akhir, besar kadar air dinyatakan dalam persen.

(37)

[image:37.612.124.469.145.324.2]

Tabel 4.5 Pengujian Kadar Air Komposit Serat Pandan Wangi dengan Resin

Epoksi

Komposisi serat pandan

wangi ( gr)

Massa awal komposit ( gr)

Massa akhir komposit ( gr)

Kadar air komposit ( %)

0 6,54 6,52 0,30

0,1 6,53 6,48 0,77

0,2 6,34 6,28 0,95

0,3 6,27 6,19 1,29

0,4 6,10 5,98 2,00

0,5 5,95 5,83 2,05

Dari data pada tabel 4.5 dapat ditampilkan hubungan antara kadar air komposit serat pandan wangi-resin epoksi dengan komposisi serat pandan wangi seperti pada Grafik 4.5.

Grafik 4.5 Kadar Air Komposit vs Komposisi Serat Pandan Wangi 0 0,5 1 1,5 2 2,5

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

K

a

d

a

r

A

ir

(

%

)

[image:37.612.139.503.424.641.2]

(38)

Dari Grafik 4.5 nilai kadar air komposit serat pandan wangi-resin epoksi tertinggi adalah pada komposisi 0,5 gr, sedangkan kadar air terendah terdapat pada komposisi tanpa serat. Jadi dapat disimpulkan bahwa semakin banyak serat yang digunakan maka semakin tinggi nilai kadar air yang dimiliki.

Japanese Industrial StandardJIS A 5905 : 2003. Mensyaratkan nilai kadar air papan serat 5 %-13 %. Dari hasil pengujian semua komposit dengan variasi komposisi memenuhi syarat sebagai papan serat.

[image:38.612.162.478.291.444.2]

Adapun hasil uji mekanik: uji tarik,uji lentur, uji impak dan sifat fisis: densitas, kadar air dapat dilihat seperti tabel 4.5 di bawah ini:

Tabel 4.5 Perbandingan Hasil Uji Mekanik dan Fisis dengan JIS A 5905:2003

Uji Mekanik Dan Uji Fisis

Hasil Uji Mekanik Dan Uji Fisis

Standart JIS A 5905:2003 Uji Tarik 26,4-52,26 MPa >0,4 MPa Uji lentur 27,51-49,74 MPa >32 MPa

Uji Impak 11-28,4 kJ/mm2 -

Densitas 1,01-1,117 gr/cm3 0,35-1,3 gr/cm3

(39)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari data hasil penelitian sifat mekanik dan sifat fisis komposit serat pandan wangi dengan resin epoksi yang dilakukan, maka dapat disimpulkan :

1. Serat pandan wangi dapat dijadikan sebagai penguat komposit serat alam. 2. Penambahan serat pandan wangi terhadap komposit serat pandan wangi

dengan resin epoksi sangat mempengaruhi sifat mekanik dan sifat fisis komposit tersebut, yaitu semakin banyak serat yang digunakan maka semakin tinggi nilai kekuatan mekaniknya, dan densitasnya semakin rendah akan tetapi kadar airnya semakin besar.

3. Ditinjau dari sifat mekanik dan sifat fisis komposit serat pandan wangi dengan resin epoksi memiliki kuat lentur 49,74 MPa dan dapat diaplikasikan sebagai bumper mobil yang memiliki kuat lentur± 32 MPa ( Jones, 2013).

5.2 Saran

1. untuk penelitian selanjutnya sebaiknya melakukan penelitian dengan komposisi serat pandan wangi dan resin epoksi yang berbeda.

2. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya melakukan penelitian dengan menggunakan metode orientasi serat yang berbeda.

(40)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit

Menurut Matthews dkk. (1993)dalam Widodo (2008), komposit adalah suatumaterial yang terbentuk dari kombinasi dua ataulebih material pembentuknya melalui campuran yangtidak homogen, dimana sifat mekanik dari masingmasingmaterial pembentuknya berbeda. Daricampuran tersebut akan dihasilkan material komposityang mempunyai sifat mekanik dan karakteristikyang berbeda dari material pembentuknya. Materialkomposit mempunyai sifat dari materialkonvensional pada umumnya dari prosespembuatannya melalui percampuran yang tidakhomogen, sehingga kita leluasa merencanakankekuatan material komposit yang kita inginkandengan jalan mengatur komposisi dari materialpembentuknya. Komposit merupakan sejumlahsistem multi fasa sifat dengan gabungan, yaitugabungan antara bahan matriks atau pengikat denganpenguat.

Saat ini jenis komposit yang paling banyak digunakan adalah komposit berpenguat serat. Hal ini karena serat sebagai penguat memiliki keuntungan sebagai berikut:(Schwartz, 1984).

1. Memiliki perbandingan panjang dengan diameter (aspect ratio) yang besar. Hal ini menggambarkan bahwa bila digunakan sebagai penguat dalam komposit, serat akan memiliki luas daerah kontak yang luas dengan matriks dibanding bila menggunakan penguat lain. Dengan demikian diharapkan akan terbentuk ikatan yang baik antara serat dengan matriks.

(41)

material lain. Dengan demikian serat akan memiliki sifat mekanik yang baik dan konsisten.

3. Serat memiliki densitas yang rendah sehingga memilki sifat mekanik spesifik (sifak mekanik per satuan densitas) yang tinggi.

Berdasarkan cara penguatannya komposit dibedakan menjadi tiga (Jones,1975) yaitu :

a) Fibrous Composite (komposit serat) merupakan jenis komposit yang hanya

terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serta atau fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly aramide) dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.

b) Laminated Composite (komposit lapisan) merupakan jenis komposit yang

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

c) Particulate Composite (komposit partikel) merupakan komposit yang

menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya.

(42)

penunjang untuk mencapai sebuah sifat material yang baru. Komposit serat dapat dibedakan berdasarkan jenis dan orientasi seratnya, yaitu komposit serat searah (continous fiber composite), serat anyaman (woven fiber composite), serat acak (chopped fiber composite), dan gabungan beberapa jenis serat (hybrid fiber composite)Chung(2010).

Secara umum komposit dengan penguatan serat tersusun dari dua materialutama yaitu matrik dan serat(fiber) . Antar kedua unsur material tersebut terjadi ikatan antar mukadiantara keduanya. Serat yang memiliki kekuatan lebih tinggi berperan sebagaikomponen penguat, sedangkan matrik yang bersifat lemah dan liat bekerja sebagaipengikat dan memberi bentuk pada struktur komposit (Schwartz, 1984).Adapun besarnya kekuatan tarik yang dihasilkan oleh komposit polimer/serat dapat prediksi dengan menggunakan persamaan 2.1. Berdasarkan persamaan ini dapat digunakan oleh peneliti sejauh untuk mengetahui sejauh mana besarnya kekuatan tarik yang dihasilkan oleh komposit berdasarkan matrik dan penguat penyusunnya. Berikut ini persamaan tensile prediction.

�� =��.�� +��(2.1)

Dengan: �_�= kekuatan tarik komposit(MPa) ; �_�= kekuatan tarik fiber(MPa) ;

��= fraksi volume fiber ; ��= kekuatan tarik matriks(MPa) ; ��= fraksi volume fiber

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 volume parameter yang harus diketahui adalah densitas resin, densitas penguat, massa matrik dan massa penguat. Adapun fraksi volume yang ditentukan dengan persamaan :

�� = �_��_� =�_��_�−�_�_�� = �_��_�� (2.2)

(43)

Dimana, �_�= fraksi berat fiber ; �_�= berat serat fiber ;�_�= berat serat komposit: ��= densitas fiber ;��= densitas komposit: ��= volume komposit ; ��= volume

fiber;�_�= fraksi volume fiber.

Jika selama pembuatan komposit diketahui berat penguat dan berat matrik, serta densitas penguat dan densitas matrik, maka fraksi volume dan fraksi penguat dapat dihitung dengan persamaan:

�� = ��

��

� ��

��

� + ��_�_� ( 2.4)

Dimana, �_�= fraksi volume fiber ; �_�= berat serat fiber ;�_�= densitas fiber ; �_�= berat matrik ; �_�= densitas matrik

2.2 Aplikasi Komposit

Menurut Piatti ( 1978) dalam Jones (2013), dalam penggunaan material komposit dalam bidang keteknikan mengalami perkembangan yang pesat dalam beberapa tahun terakhir ini. Perkembangan pesat yang telah dicapai inilah menyebabkan penggantian bahan-bahan yang mempunyai sifat-sifat yang lebih unggul.

Beberapa pemakaian komposit yang diperkuat serat :

1. Pesawat terbang yaitu pada sayap, badan pesawat terbang, roda pendarat, baling-baling helikopter.

2. Mobil yaitu pada badan mobil, lampu mobil, bumper mobil, pegas, tempat duduk dan persnelling.

3. Kapal laut yaitu pada badan kapal dan tiang kapal. 4. Kimia yaitu pipa, tangki, dan selang.

5. Kesehatan seperti pada kaki palsu, sambungan sendi pada pinggang, dll. 6. Industri pertahanan, seperti komponen jet tempur, peluru, komponen kapal

selam,dll.

(44)

2.3 Serat

Serat secara umum terdiri dari dua jenis yaitu serat alam dan serat sintetis. Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh dari alam. Biasanya berupa serat yang dapat langsung diperoleh dari tumbuh-tumbuhan dan binatang. Serat ini telah banyak digunakan oleh manusia diantaranya adalah kapas, wol, sutera, pelepah pisang, sabut kelapa, ijuk, bambu, nanas dan knaf atau goni. Serat alam memiliki kelemahan yaitu ukuran serat yang tidak seragam, kekuatan serat sangat dipengaruhi oleh usia. Serat sintetis adalah serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik dengan komposisi kimia tertentu. 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-lain.Chung (2010)

Stark dan Rowlands (2002) mengungkapkan bahwa komposit yang diperkuat serat tanaman, sifat-sifat mekanisnya akan meningkat secara linear seiring dengan pertambahan persen berat serat, karakteristik mekanik yangmeningkat adalah kekuatan mekanik yang meningkat adalah kekuatan tarik, kekuatan bending, serta kekuatan impak.Serat berperan sebagai penyangga kekuatan dari struktur komposit, beban yang awalnya diterima oleh matrik kemudian diteruskan ke serat oleh karena itu serat harus mempunyai kekuatan tarik dan elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik.

Schwartz (1984) menjelaskan bahwa serat sebagai penguat dalam struktur komposit harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

1. Modulus elastisitas yang tinggi, 2. Kekuatan patah yang tinggi,

3. Kekuatan yang seragam di antara serat, 4. Stabil selama penanganan proses produksi, 5. Diameter serat yang seragam.

(45)

prakteknya hal tersebut sulit dicapai karena sulit didapatkan nilai kekuatan optimum sepanjang serat serta tegangan yang terjadi tidak terbagi merata ke semua serat (Schwartz, 1984).

2.3.1 Serat Alam

Serat alamadalah serat yang berasal dari alam, tanpa melalui proses kimia dan industri. Pada umumnya serat alami yang dipakai berupa serat bambu, rotan, serat dahan pisang, serabut tandon kosong, serbuk papan, serabut kelapa, serat nenas, dan serat alami lainnya yang masih bisa dimanfaatkan.Pemanfaatan serat alami, tentunya diharapkan mendapatkan berbagai keuntungan, antara lain segi ramah lingkungan, segi kesehatanyang berkaitan dengan proses pembuatan fiber, segi kekuatan materialnya yang ditinjau dalam kekuatan tarik dan kekuatan keregangannya, serta segi ketahanannya terhadap korosi.Timoshenko(1955)

Serat alami yang digunakan terdiri dari:

1. Serat nabati: merupakan serat yang paling banyak digunakan, karena jumlahnya di alam berlimpah dan tidak mahal. Contohnya adalah katun, rami, goni dan serat selulosa lain yang berasal dari tumbuhan.

2. Serat hewani: merupakan jenis yang kurang banyak digunakan tetapi memiliki potensi. Serat hewani yang sering digunakan adalah sutra, dan wool.(Schwartz, 1984).

Menurut Surdia (1985)beberapa karakteristik yang juga merupakan kelebihan dari komposit yang diperkuat serat alam yaitu,

1. Dapat dicat, dipoles, maupun dilaminasi, 2. Tahan terhadap penyerapan air,

3. Murah karena bahan baku seratnya banyak tersedia di alam dan proses pembuatannya relatif muda dan sederhana,

(46)

1. Penurunan karena faktor biologi, yaitu adanya organisme yang mungkin tumbuh dan memakan karbohidrat yang terkandung dalam serat, sehingga menimbulkan enzim khusus yang akan merusak struktur serat, dan melepaskan ikatan antara serat dan matrik.

2. Penurunan kualitas karena panas atau thermal,

3. Penurunan panas karena radiasi ultraviolet, hal ini terjadi karena penyinaran ultraviolet akan menyebabkan meningkatnya karbohidrat dan berkurangnya lignin. Serat yang banyak mengandung karbohidrat akan memiliki kemampuan ikatan dengan matrik yang rendah, sehingga kekuatan matrik akan turun,

4. Pekuatannya masih lebih rendah jika dibanding serat buatan.

2.3.2 Pandan Wangi(Pandanusamaryllifolius Roxb)

Menurut Sentra Iptek (2009) dalam Emmy dkk (2012), Pandan Wangi (Pandanusamaryllifolius Roxb)merupakan tanaman perdu yang biasa kita jumpai

sebagai pengharum masakan. Pandan Wangi tumbuh di daerah tropis dan banyak

ditanam di halaman atau tumbuh liar.Tergolong dalam tanaman semak rendah,

Pandan Wangi termasuk dalam keluarga Pandanaceae, jenis semak yang kebanyakan

anggota keluarganya tumbuh didaerah pantai atau rawa. Daunnya memiliki wangi

yang khas apabila di remas, berbentuk pita tipis menyerupai palem dengan panjang

[image:46.612.141.508.525.647.2]

40 - 80 cm, dan licin seperti yang terdapat pada gambar 2.1 berikut.

(47)

Daun Pandan tumbuh dalam satu bonggol dan membentuk seperti kipas. Walau

jarang terlihat, Pandan Wangi memiliki bunga berwarna putih. Beberapa varietas

daun memiliki sisi yang berduri.Pandan Wangi termasuk tumbuhan monokotil.

Tanaman ini popular di wilayah Asia Tenggara sebagai penyedap masakan. Wangi

daunnya sangat kuat ketika daun dalam keadaan segar atau agak kering.Dalam bahasa

asing, Pandan Wangi dikenal dengan sebutan Screwpines Leaf. Selain digunakan

sebagai rempah-rempah, Pandan Wangi digunakan dalam pengobatan traditional dan

bahan baku minyak wangi. Daunnya dapat digunakan secara segar ataupun

ketikasudah layu. Perbanyakannya tanaman pandan dilakukan dengan cara

memisahkan tunas-tunas muda yang tumbuh di antara akar- akarnya.Sentra Iptek (2009) dalam Emmy dkk, (2012),untuk menentukan serat sebagai bahan pengisikomposit harus dilakukan pengujian tarik serat yangakan digunakan seperti

[image:47.612.121.519.368.503.2]

terlihat pada tabel berikut:

Tabel 2.1 Hasil Pengujian Serat Pandan Wangi Tanpa Perendaman NaOH

No F

gaya(Newton)

Diameter serat (mm)

Luas penampang(mm2)

Kekuatan tarik (MPa)

1 5,8 0,88 0,60 9,64

2 2,1 0,63 0,31 6,84

3 4,4 0,72 0,41 10,84

4 2,9 0,69 0,37 7,81

5 1,8 0,53 0,22 8,12

Rata-rata 8,69

(Sumber : Emmy dkk,2012)

Tabel 2.2 Hasil Pengujian Serat Pandan WangidenganPerendaman NaOH

No F

gaya(Newton)

Diameter serat (mm)

Luas penampang(mm2)

Kekuatan tarik (MPa)

1 23,6 0,81 0,52 45,50

2 19,4 0,69 0,37 52,24

3 10,3 0,66 0,34 30,44

4 17,5 0,78 0,48 36,49

5 8,5 0,59 0,28 30,69

Rata-rata 39,072

[image:47.612.123.519.547.670.2]

(48)

2.4 Matrik

Matrik, sebagai pengisi ruang komposit, memegang peranan penting dalammentransfer tegangan, melindungi serat dari lingkungan dan menjaga permukaanserat dari pengikisan. Matrik harus memiliki kompatibilitas yang baik denganserat. Beberapa jenis matrik polimer termoset yang sering digunakan ialahpolyester, epoxy, phenolics, dan polyamids, sedangkan yang termasuk jenis matrikpolimer termoplastadalah polyethylene, polypropylene, nilon, polycarbonate, danpolyether-ether ketonTimoshenko(1955).

Surdia (1985) menjelaskan fungsi penting matriks dalam komposityaitu :

1. Mengikat serat menjadi satu dan mentransfer beban ke serat. Hal ini akanmenghasilkan kekakuan dan membentuk struktur komposit.

2. Mengisolasi serat sehingga serat tunggal dapat berlaku terpisah. Hal ini dapatmenghentikan atau memperlambat penyebaran retakan.

3. Memberikan suatu permukaan yang baik pada kualitas akhir komposit danmenyokong produksi bagian yang berbentuk benang-benang.

4. Memberikan perlindungan untuk memperkuat serat terhadap serangan kimiadan kerusakan mekanik karena pemakaian.

5. Berdasarkan matrik yang digunakan, karakteristik perfomansi meliputikelenturan, kekuatan impak, dan sebagainya, juga turut dipengaruhi.

2.4.1 Resin Epoksi

(49)

Termoset memiliki sifat isotropis dan peka terhadap suhu, mempunyai sifat tidak bisa meleleh, tidak bisa diolah kembali, tidak mengalami pergeseran rantai.

Secara umum resin epoksi memiliki karakteristik yaitu : 1. Viskositasnya rendah

Resin epoksi dan zat pengerasnya berbentuk cair dengan viskositas rendah, sehingga sitem prosesnya rendah.

2. Penyusutan rendah

Salah satu sifat yang penting dari resin epoksi adalah penyusutan rendah selama pengerasan.

3. Kekuatan retakan yang tinggi

Dengan adanya gugusan hidroksi polar dan eter pada rumus kimianya, epoksi merupakan perekat yang sangat baik. Karena resin ini mengeras dengan penyusutan yang rendah maka persinggungan permukaan dengan terbentuk antara resin epoksi cair dengan penguat tidak terganggu selama pengerasan. Terbentuknya pengerasan yang kuat , tidak memerlukan penekanan yang tinggi yang mungkin merupakan yang terbaik dalam teknologi plastik saat ini.

4. Sifat mekanis yang tinggi

(50)

[image:50.612.119.499.92.427.2]

Tabel 2.3 Spesifikasi Resin Epoksi & Resin Poliester

No Sifat Resin Epoksi Resin Poliester

1 Kerapatan (gr/cm3) 1,1-1,4 -

2 Modulus Young ( GPa) 3-6 -

3 Perbandingan Poisson 0,38-0,40 -

4 Kekuatan Tarik ( MPa) 35-100 40

5 Kekuatan Tekan ( MPa) 100-200 -

6 Regangan Maksimum (%) 1-6 2,1

7 Koefisien Muai Panas ( 10-6C-1) 60 - 8 Konduktivitas Panas ( Wm-10C) 0,1 - 9 Temperatur Maksimum (oC) 50-300 -

10 Penyusutan (%) 1-2 -

11 Berat Jenis - 1,215

12 Suhu Distorsi Panas(oC) 100 70

13 Penyerapan air( %) - 0,188

14 Kekuatan flexural(MPa) - 9,4

(sumber: Jones 2013)(sumber: nurmala,2010)

2.5 Kekuatan Fisis dan Mekanik

2.5.1 Sifat fisis

Sifat fisis meliputi densitas dan kadar air diuraikan sebagai berikut : a. Pengujian Densitas

Pengujian densitas merupakan pengujian sifat fisis terhadap spesimen,yang bertujuan untuk mengetahui nilai kerapatan massa dari spesimen yang diuji.Rapat massa (mass density) suatu zat adalah massa per satuan volume.

�= �

(51)

Dengan:

ρ = densitas benda (gr/cm3) ; � = massa benda (gr) ; � = volume benda(cm3)

Dalam pengujian densitas spesimen di sini pada prinsipnya menggunakanperbedaan antara massa spesimen di udara (mudara) dan massa spesimen

ditimbang di air (mair). Untuk massa spesimen di udara (mudara) dapat dihitung

denganmenimbang spesimen dengan timbangan secara normal yang merupakan massaspesimen yang sesungguhnya tanpa adanya gaya ke atas atau gaya dorong ke atas,sedangkan untuk massa spesimen dalam air (mair) sama dengan massa air

yangdipindahkan atau tumpah. Hal ini dipengaruhi gaya angkat ke atas oleh air atauadanya gaya dorong ke atas terhadap spesimen, yang menyebabkan nilai beratspesimen di air cenderung lebih kecil dibandingkan berat spesimen di udara.

b. Kadar Air

Kadar air merupakan salah satu sifat fisis papan komposit yang menunjukkan kandungan air papan komposit dalam keadaan kesetimbangan dengan lingkungan sekitarnya.

��= ��−��

�� 100% (2.6) Dengan: ��= kadar air (%) ; �_�= massa basah(kg) ; �_�= massa kering (kg)

2.5.2 Sifat Mekanik

a) Kekuatan Tarik

(52)

beban atau gaya yang diberikan berbanding lurusdengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone.

[image:52.612.199.425.153.234.2]

Bentuk sampel uji secara umum digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.2 Standar ASTM Uji Tarik

Tegangan tarik σ, adalah gaya yang diaplikasikan, F, dibagi dengan luas penampang A; yakni:

�=�

� (2.7)

Dengan : �= tegangan tarik(N/cm2) ; �= gaya (Newton) ; �= luas penampang(cm2)

b) Kekuatan Lentur

Pengujian kekuatan lentur (UFS) dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan komposit terhadap pembebanan. Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalahmetode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahuikeelastisan suatu bahan.Pada permukaan bagian atas cupilkan yang dibebani akan terjadikompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel akan terjadi tarikan. Padapengujian ini terhadap sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurusterhadap sampel seperti yang digambarkan pada gambar berikut:

[image:52.612.238.410.589.649.2]

(53)

Jika batang ujidiberikan pembebanan pada kedua ujungnya dan beban tekuk (P) diberikanditengah, tegangan tekuk maksimum (σ) pada titik nol di tengah adalah:

�= 3��

2�ℎ2 (2.8) dengan:P = beban patah (kgf) ; L = jarak span (cm ) ; b = lebar (mm) ; h = Tebal (mm)

c) Kekuatan Impak

[image:53.612.249.384.346.472.2]

Pengujian impak ini dilakukan untuk mengetahui ketangguhan sampel terhadap pembebanan dinamis. Prinsip pengujian impak ini adalah menghitung energi yang diberikanbeban dan menghitung energi yang diserap oleh spesimen. Saat beban dinaikkanpada ketinggian tertentu, beban memiliki energi potensial, kemudian saatmenumbuk spesimen energi kinetik mencapai maksimu, dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.4 Pengujian impak

Energi yang diserapspesimen akan menyebabkan spesimen mengalami kegagalan. Bentuk kegagalanitu tergantung pada jenis materialnya, apakah patah getas atau patah uletKekuatan impak yang dihasilkan (�_�)merupakan perbandingan antaraenergy serap

(��) dengan luas penampang (�).

Kekuatan impak dapat dihitungdengan persamaan: �� =�_��(2.11)

(54)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini teknologi komposit sedang berkembang. Hal ini disebabkan kebutuhan-kebutuhan akan material-material konstruksi yang semakin meningkat. Perkembangan teknologi materialkomposit mencatat berbagai temuan yang bersifatinovatif, bahkan ide yang menakjubkan. Papan komposit menjanjikan keuntungan khusus, selain kekuatan, juga memiliki nilai ekonomi dan ketahanan korosi.

Secara umum material komposit terdiri atas dua unsur yaitu pengisi (fiber) dan pengikat (matrik). Fiber berfungsi untuk menambah kekuatan, kekakuan dan keliatan bahan, sedangkan matrik berfungsi untuk melindungi penguat. Bahan sebagai penguat yang dapat digunakan dalam pembuatan komposit adalah serat sintesis dan serat natural atau serat alam.Material komposit yang ramah lingkungan biasanya berbasis serat alam yang dapat diperoleh di sekitar lingkungan.

Serat alam sekarang banyak digunakankarena jumlahnya banyak dan sangat murah jadisering dimanfaatkan sebagai material penguatseperti serat kenaf, abaca, rosella, jerami dan masihbanyak serat alami yang lain yang biasadimanfaatkan, akan tetapi serat alami mempunyai kekuatan yang rendah dibandingkan serat buatan.

(55)

Penelitian yang telah dilakukan oleh Emmy dkk. (2012) tentang pengaruh panjang serat dan fraksi volume terhadap kekuatan impact dan bending material komposit polyester- fiber glass dan polyester pandan wangi menunjukkan bahwa, semakin panjang serat yang digunakan maka kekuatan impact dan bendingnya juga semakin meningkat, Begitu juga dengan variasi volume serat, semakin besar volume serat yang digunakan kekuatan bendingnya juga akan semakin meningkat.

Selain serat, unsur lain yang digunakan sebagai bahan pengikat (matrik) pada pembuatan papan komposit adalah resin. Secara umum resin adalah bahan yang akan diperkuat dengan serat. Resin bersifat cair dengan viskositas yang rendah, yang akan mengeras setelah terjadinya proses polimerisasi. Resin berfungsi sebagi pengikat antara serat yangsatu dengan yang lainnya sehingga menghasilkan ikatan yang kuat terbentuk materialkomposit yang padu, yaitu material yang memiliki kekuatan ikat yang tinggi. Resin yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin epoksi, dikarenakan resin epoksi memiliki tingkat ketahanan atau kekuatan yang lebih tinggi dibanding resin yang lainya.

1.2 Rumusan Masalah

(56)

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:.

1. Untuk mengetahui apakah serat pandan wangi dapat dijadikan penguat komposit serat alam.

2. Untuk mengetahui pengaruh komposisi serat pandan wangi terhadap sifat mekanik dan sifat fisis komposit.

3. Untuk mengetahui perbandingan karakteristik papan komposit serat pandan wangi dengan papan komposit standart dan aplikasinya.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Mendapatkan papan komposit berbasis serat pandan wangi sebagai bahan pengganti material kontruksiramah lingkungan dan bernilai murah.

2. Memberikan informasi sebagai pengembangan pengetahuan pada penelitian lanjutan khususnya bidang material komposit seratpandan wangi dan resin epoksi.

3. Memanfaatkan tanaman pandan wangi sebagai bahan yang tumbuhsubur di Indonesia menjadi lebih bermanfaat dan berkualitas.

1.5 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Menvariasikan serat pandan wangi sebagai penguat komposit yaitu: 0 gr, 0,1 gr, 0,2 gr, 0,3 gr, 0,4 gr, 0,5 gr.

(57)

1.6 Sistematika Penulisan

Laporan tugas akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut: Bab 1 Pendahuluan

Bab ini berisi tentang latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan. Bab 2 Tinjauan Pustaka

Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pengembilan data, analisa data serta pembahasan.

Bab 3 Metodologi Penelitian

Bab ini membahas tentang rancangan penelitian, tempat dan waktu penelitian, peralatan dan bahan penelitian, prosedur penelitian serta diagram alir penelitian.

Bab 4 Hasil dan PembahasanPenelitian

Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data yang diperoleh dari penelitian.

Bab 5 Kesimpulan dan Saran

Bab ini menyajikan kesimpulan dari seluruh kegiatan dan hasil penelitian dan berisi saran-saran yang diperlukan untuk pengembangan dan penelitian lebih lanjut.

Daftar Pustaka

(58)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT BERBASIS SERAT

PANDAN WANGI DENGAN RESIN EPOKSI

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan dan karakterisasi papan komposit berbasis serat pandan wangi dengan resin epoksi dengan metode orientasi serat acak dengan panjang serat 4 cm, dengan komposisi serat 0 gr, 0,1 gr, 0,2 gr, 0,3 gr, 0,4 gr, 0,5 gr, dan sudah dilakukan pengujian mekanik dan fisis dan diperoleh nilai kuat tarik 52,26 MPa, kuat lentur 49,74 MPa, kuat impak 30,6 kJ/mm2, densitas 1,07 gr/cm3, dan kadar air 2,05 %. Hasil penelitian menunjukkan sifat mekanik dan sifat fisis yang memenuhi Standart JIS A 5905: 2003 yaitu kuat tarik > 0,4 MPa, kuat lentur >32MPa, densitas 0,3-1,3 gr/cm3 dan kadar air 5 %- 13 %. Komposit serat pandan wangi dengan resin epoksi dapat diaplikasikan menjadi bumper mobil.

(59)

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF COMPOSITES BASED FIBER FRAGRANT PANDAN WITH EPOXY RESIN

ABSTRACT

Preparation and characterization of composites based fiber fragrant pandan with epoxy resin have been done by method of random orientation with a length of fiber 4 cm, the fiber composition : 0 gr, 0,1 gr, 0,2 gr, 0,3 gr, 0,4 gr, 0,5 gr. The mechanical properties and physical properties of composite were obtained as tensile strength 52,26 MPa, flexural strength 49,74 MPa, strong impact 30,6 kj/mm2 , density 1,07 gr/cm3 and rate of water 2,05 %. The results showed mechanical properties and physical properties are almost the same as the Standard JIS A 5905 :2003 such as tensile strength >0,4 MPa,flexural strength >32 MPa,density 1,07 – 1,3 gr/cm3and rate of water 5-13% It means the material on this reseand can be applied to outomotive car such as bumper.

(60)

SKRIPSI

RAHEL Y SILITONGA

110801034

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(61)

PERNYATAAN

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN KOMPOSIT BERBASIS SERAT PANDAN WANGI DENGAN RESIN EPOKSI

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi saya ini adalah hasil karya saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan , Agustus 2015

(62)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus Yang Maha Pengasih yang senantiasa melimpahkan KasihNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul “Pembuatan Dan Karakterisasi Papan Komposit Berbasis Serat Pandan Wangi dengan Resin Epoksi “

Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari banyak pihak, baik dalam bentuk ide, materi, dorongan semangat serta doa yang tulus. Umtuk itu penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Timbangen Sembiring, M. Sc , Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membimbing dan selalu memberi saran dan arahan kepada penulis selama penyusunan skripsi ini.

2. Bapak Dr. Nasruddin M. Noor, M. Eng.Sc selaku dosen PA penulis selama ini.

3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA USU.

4. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Si , selaku sekretaris Jurusan Fisika FMIPA USU.

5. Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU.

6. Seluruh Bapak / Ibu Dosen Fisika, Staff dan Pegawai FMIPA USU

7. Kepala Laboratorium Kimia Polimer dan Kepala Laboratorium PTKI Medan. 8. Terkhusus rasa terimakasih dan cinta sebesar-besarnya untuk Bapakku

(63)

9. Teman-teman Fisika 2011, adik-adik Fisika 2012, Fisika 2013, Fisika 2014,KTBku EUGGALION ( Juli, Pesta, Wahyu, Jepri), Teman bimbingan Josua Tampubolon atas kebersamaan selama ini.

10. Teman-teman di Organisasiku Parnakes Medan, Yayasan Medan Generasi Impian, Kelas Dewantara Dusun Kreatif, terimakasih atas kebersamaan dan dukungan kalian.

(64)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT BERBASIS SERAT

PANDAN WANGI DENGAN RESIN EPOKSI

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan dan karakterisasi papan komposit berbasis serat pandan wangi dengan resin epoksi dengan metode orientasi serat acak dengan panjang serat 4 cm, dengan komposisi serat 0 gr, 0,1 gr, 0,2 gr, 0,3 gr, 0,4 gr, 0,5 gr, dan sudah dilakukan pengujian mekanik dan fisis dan diperoleh nilai kuat tarik 52,26 MPa, kuat lentur 49,74 MPa, kuat impak 30,6 kJ/mm2, densitas 1,07 gr/cm3, dan kadar air 2,05 %. Hasil penelitian menunjukkan sifat mekanik dan sifat fisis yang memenuhi Standart JIS A 5905: 2003 yaitu kuat tarik > 0,4 MPa, kuat lentur >32MPa, densitas 0,3-1,3 gr/cm3 dan kadar air 5 %- 13 %. Komposit serat pandan wangi dengan resin epoksi dapat diaplikasikan menjadi bumper mobil.

(65)

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF COMPOSITES BASED FIBER FRAGRANT PANDAN WITH EPOXY RESIN

ABSTRACT

Preparation and characterization of composites based fiber fragrant pandan with epoxy resin have been done by method of random orientation with a length of fiber 4 cm, the fiber composition : 0 gr, 0,1 gr, 0,2 gr, 0,3 gr, 0,4 gr, 0,5 gr. The mechanical properties and physical properties of composite were obtained as tensile strength 52,26 MPa, flexural strength 49,74 MPa, strong impact 30,6 kj/mm2 , density 1,07 gr/cm3 and rate of water 2,05 %. The results showed mechanical properties and physical properties are almost the same as the Standard JIS A 5905 :2003 such as tensile strength >0,4 MPa,flexural strength >32 MPa,density 1,07 – 1,3 gr/cm3and rate of water 5-13% It means the material on this reseand can be applied to outomotive car such as bumper.

(66)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak iv

Abstract v

Daftar Isi vi

Daftar Tabel viii

Daftar Gambar ix

Daftar Grafik x

Daftar Lampiran xi

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Tujuan Penelitian 3 1.4 Manfaat Penelitian 3 1.5 Batasan Masalah 3

1.6 Sistematika Penulisan 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Komposit 5

2.2 Aplikasi Komposit 7

2.3 Serat 9 2.3.1 Serat Alam 10

2.3.2 Pandan Wangi 11

2.4 Matrik 13 2.4.1 Resin Epoksi 13

2.5 Kekuatan Fisis Dan Mekanik 15

2.5.1 Sifat Fisis 15 2.5.2 Sifat Mekanik 16

BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN 19

3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian 19

(67)

3.2.1 Peralatan 19 3.2.2 Bahan 20 3.3 Prosedur Penelitian 21

3.3.1 Preparasi Serat Pandan Wangi 21 3.3.2 Pembuatan Serat Pandan Wangi 21

3.4 Diagram Alir 22 3.4.1 Preparasi Serat Pandan Wangi 22

3.4.2 PembuatanKompositPandanWangi23

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 24

4.1 Pengujian Sifat Mekanik 24 4.1.1 Pengujian Kuat Tarik 26

4.1.2 Pengujian Kuat Lentur 27

4.1.3 Pengujian Kuat Impak 28

4.2 Pengujian Sifat Fisis 29 4.2.1 Pengujian Densitas 29

4.2.2 Pengujian Kadar Air 31

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 34

5.1 Kesimpulan 34 5.2 Saran 34

DAFTAR PUSTAKA 35

(68)

DAFTAR TABEL

Halaman

2.1 Hasil Pengujian Serat Pandan Wangi

Tanpa Perendaman NaOH 12

2.2 Hasil Pengujian Serat Pandan Wangi

Dengan Perendaman NaOH 12

2.3 Spesifikasi Resin Epoksi dan Resin Poliester 15 4.1 Pengujian Kuat Tarik Komposit Serat Pandan Wangi

Dengan Resin Epoksi 24

4.2 Pengujian Kuat Lentur Komposit Serat Pandan Wangi

4.3 Pengujian Kuat Impak Komposit Serat Pandan Wangi

4.4 Pengujian Densitas Komposit Serat Pandan Wangi

4.5 Pengujian Kadar Air Komposit Serat Pandan Wangi

(69)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Tanaman Pandan Wangi ( Pandanus Amaryllifolius Roxb) 11

Gambar 2.2 Standar Astm Uji Tarik 17

Gambar 2.3 Standar Astm Uji Lentur 17

(70)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN A ALAT DAN BAHAN 36

LAMPIRAN B GAMBAR SAMPEL 39