EFEK PENAMBAHAN AEROSIL SEBAGAI PENGISI PADA
MATERIAL KOMPOSIT
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik MesinOleh:
Carisma Arga Pradica
201110120311099
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
KATA PENGANTAR
Bismillaahirrahmaanirrahiim
Segala puji syukur kehadirat Allah SWT, atas segala rahmat, taufik dan
hidayahNya yang selalu diimpahkan kepada kita tanpa pernah terputus. Shalawat
dan salam kita panjatkan kepada Junjungan Nabi Besar Muhammad SAW sebagai
Nabi dan Rasul akhir zaman yang membimbing kita agar kelak diakui menjadi
hamba Allah SWT.
Dalam penulisan tugas akhir ini penulis memberikan judul “ Efek Penambahan Aerosil sebagai Pengisi pada Material Komposit ”. Tugas akhir ini dibuat dengan tujuan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas akhir ini tidak akan
tersusun tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak baik dalam segi
material maupun spiritual dan karenanya penyusun mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Ibu dan Bapak tercinta dirumah, beserta seluruh keluarga dan orang-orang
yang penulis sayangi yang selalu memberikan doa, dan motivasi bagi penulis
untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Muhadjir Effendi, M.AP. selaku Rektor Universitas
Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Ir. Sudarman, M. T selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
4. Bapak Ir. Daryono, M. T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Malang, serta selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan ilmunya sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
5. Bapak Drs. Moh Jufri, ST, M.T selaku dosen pembimbing I yang telah banyak
memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana serta
memberikan dorongan dari awal hingga akhir penulisan tugas akhir ini.
6. Bapak dan Ibu Dosen khususnya jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan
7. Para karyawan dan juga staff jurusan Teknik Mesin yang sudah banyak
membantu dan dengan sabar memberikan petunjuk dan arahan di dalam
penyelesaian rangkaian kegiatan pada tugas akhir ini.
8. Segenap karyawan PT. Morodadi Prima yang telah meluangkan waktunya
untuk mengarahkan penulis saat melakukan observasi.
9. Bapak Ir. Teguh Rahardjo, MT selaku kepala laboratorium pengujian material
Institut Teknologi Nasional yang telah membimbing penulis ketika melakukan
pengujian spesimen.
10.Teman-teman mahasiswa Universitas Muhammadiyah Malang, khususnya
Novia Putri Anggraeni yang tidak henti-hentinya memberikan dorongan
motivasi kepada penulis, serta teman-teman jurusan Teknik Mesin yang dengan
sangat terbuka, baik dan ramah dalam menerima kehadiran kami selama ini.
Baik pada saat mengikuti kegiatan perkuliahan di kelas, maupun dalam
pergaulan sehari-hari.
Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat baik
diri pribadi ataupun orang lain dan semoga kebaikan Bapak, Ibu, dan rekan –
rekan semuanya mendapatkan balasan terbaik dari Allah SWT. Aamiin
Malang, 27 April 2015
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR JUDUL ... i
POSTER ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR ASISTENSI ... iv
LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... vi
ABSTRAKS ... vii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Manfaat Penelitian . ... 3
1.5 Batasan Masalah ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komposit ... 4
2.1.1 Bahan Penguat (Reinforcement) ... 8
2.1.2 Matrik (Resin) ... 11
2.2 Proses Produksi Material Komposit ... 14
2.2.1 Proses Hand Lay-Up ... 15
2.2.2 Sheet Moulding Compound (SMC) ... 16
2.3 Bahan Tambahan Penyusun Komposit ... 16
2.4 Kekuatan Tarik ... 23
2.6 Teori Lapisan Tersusun ... 27
2.6.1 Continuous Fiber Laminate ... 28
2.6.2 Discontinuous Fiber Laminate ... 28
2.7 Kegagalan Komposit ... 29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Metode Penelitian ... 30
3.2 Tempat Penelitian... 30
3.3 Diagram Alir Penelitian ... 30
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan ... 43
4.1.1 Perhitungan Uji Tarik ... . 43
4.1.2 Perhitungan Uji Impact ... 44
4.2 Pembahasan ... 49
4.2.1 Pembahasan Uji Tarik ... 49
4.2.2 Pembahasan Uji Impact ... 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 54
5.2 Saran ... 54
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Sifat-sifat Serat Glass ...
Tabel 2.2 : Komposisi Senyawa Kimia Serat Glass ...
Tabel 2.3 : Spesifikasi Resin Polyester Yukalac 157 BQTN-EX ...
Tabel 2.4 : Tipe dan karakteristik hydrophilic aerosil ...
Tabel 2.5 : Tipe dan karakteristik hydrophobic aerosil ...
Tabel 2.6 : Spesifikasi Methyl ethyl kethone peroxide ...
Tabel 3.1 : Dimensi Uji Tarik ASTM D 638-84 M1 ...
Tabel 3.2 : ...
Tabel 3.3 : ...
Tabel 3.4 : Rancangan Percobaan Uji Tarik ...
Tabel 3.5 : Rancangan Percobaan Uji Impact ...
Tabel 4.1 : Harga Impact pada Prosentase Filler 5% ...
Tabel 4.2 : Hasil Perhitungan pada Pengujian Impact ...
Tabel 4.3 : Bentuk Patahan Spesimen Uji Impact ...
Tabel 4.4 : Nilai Rata-rata Variabel pada Uji Tarik ...
Tabel 4.5 : Rata-rata Energi dan Harga Impact pada Uji Tarik ...
Komposisi Komposit Polimer Menggunakan Filler
Serbuk dan Serat Glass pada Spesimen Uji Impact
Komposisi Komposit Polimer Menggunakan Filler
Serbuk dan Serat Glass pada Spesimen Uji Tarik
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Komposit Partikel ...
Gambar 2.2 : Komposit Partikel Serpih ...
Gambar 2.3 : Komposit Skeltal (Filled) ...
Gambar 2.4 : Komposit Laminar ...
Gambar 2.5 : Komposit Serat (Fibrous composite) …...
Gambar 2.6 : Proses Hand Lay-Up ...
Gambar 2.7 : Skema Reaksi Pembentukan Aerosil ...
Gambar 2.8 : ...
Gambar 2.9 : Kurva Tegangan dan Regangan ...
Gambar 2.10 : Uji Tarik ASTM D 638-84 M1 ...
Gambar 2.11 : Ilustrasi Skematis Pengujian Impact dengan Benda Uji Charpy ...
Gambar 3.1 : Diagram Alir Penelitian ...
Gambar 3.2 : Uji Tarik ASTM D 638-84 M1 ...
Gambar 3.3 : Spesimen Uji Impact ASTM 265 ...
Gambar 3.4 : Mesin Uji Tarik ...
Gambar 4.1 : Grafik Hubungan Tegangan dengan Prosentase Filler ...
Gambar 4.2 : Grafik Hubungan antara Energi Serap dengan Prosentase Filler .... Skema Reaksi antara Silicon dioksida dengan
Dymethyldiklorosilane yang mengubah sifat
hydrophilic ke hydrophobic
DAFTAR PUSTAKA
Andri Daneil, 2007, Karakterisasi Komposit Berpenguat Serat Bambu dan
Serat Gelas Sebagai Alternatif Bahan Baku Industri, Skripsi, Institut
Teknologi Sepuluh November, Surabaya.
Aris P, 2014, Pengaruh variasi sudut serat sabut kelapa terhadap kekuatan
mekanik komposit, Skripsi, Universitas Muhammadiyah Malang, Malang.
Amat Azwar M, 2015, Destructive Test , dikutip 23 April 2015, dari
http://www.academia.edu/7853597/Destructive_Test.
Hull D, 1981, An Introduction To Composite Material, Combrige. University
Press, New York.
Djaprie, 1991, Teknologi bahan : 592, Erlangga, Jakarta.
Evonic Industrial, 1993, Basic Characteristic Of Aerosil, Dikutip 11
November 2014, dari http:// evonic.com.
Jonathan, 2013, Analsis Sifat Mekanik Material Komposit Dari Serat Sabut
Kelapa, Skripsi, Universitas Sam Ratulangi, Manado.
Lumintang S, 2011, Komposit Hibrid Polyester Berpenguat Serbuk Batang
dan Serat Sabut Kelapa, Jurnal, Universitas Brawijaya, Malang.
N. M Sofian, 2001, Metal Powder-Filled Polyethylene Composites. V.
Thermal Properties, Jurnal, Gh. Asachi Technical University, Romania.
Saefudin, 2014, Analisa Sifat Mekanik Material Komposit Dengan
Menggunakan Penguat Serat Bulu Domba, Tesis, Universitas
Muhammadiyah Malang.
Milas, N. A, Golubović A, 1959, Studies in Organic Peroxides. XXV.
Methyl Ethyl Ketone and Hydrogen Peroxide, Journal of the American
Chemical Society 81 (21): 5824–5826, USA.
Nurmaulita, 2010, Pengaruh Orientasi Serat Sabut Kelapa dengan Resin
Polyester Karakteristik Papan lembaran. Tesis, Universitas Sumatera
Utara, Medan.
Sirait, D.H, 2010, Material Komposit Berbasis Serat Alami. Dipetik 10
Agustus 2014, dari http://wordpress.com
Surdia, T, 1989, Pengetahuan Bahan Teknik, Pradian Pratama, Jakarta.
Schwart, 1984, Composite Material Handbook, Mc Graw Hill Book
Company.
Nugroho, 2007, Proses Produksi Pembuatan Microcar dari Bahan Komposit,
skripsi.
Gibson RF, 1994, Principles of Composite Material Mechanics,
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini perkembangan teknologi bahan semakin pesat. Pemenuhan
kebutuhan akan bahan dengan karakteristik tertentu juga menjadi faktor
pendorongnya. Berbagai macam bahan telah digunakan dan juga penelitian
lebih lanjut terus dilakukan untuk mendapatkan bahan yang tepat guna, salah
satunya yaitu bahan komposit polimer. Kemampuannya yang mudah dibentuk
sesuai kebutuhan, baik dalam segi kekuatan maupun keunggulan sifat-sifat
yang lain, mendorong penggunaan material komposit sebagai bahan alternatif
pengganti material logam konvensional pada berbagai produk yang dihasilkan
oleh industri khususnya industri manufaktur.(Andri Daniel, 2007)
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau
lebih material, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya
berbeda-beda. Dikarenakan karakteristik pembentuknya berbeda-beda, maka akan
dihasilkan material baru yaitu komposit yang mempunyai sifat mekanik dan
karakteristik yang berbeda dari material-material pembentuknya. (Jonathan,
2013)
Bahan penyusun komposit yang paling utama adalah matrik dan bahan
penguat. Matrik yang biasanya digunakan adalah resin polyester, karena
memiliki kekurangan sifatnya yang kaku dan rapuh maka untuk
meningkatkan kekuatannya diberi material pengis(filler), baik berupa serat
ataupun serbuk. Penggunaan filler ditujukan untuk meningkatkan nilai
2
tidak mudah retak atau pecah, berfungsi sebagai penguat, dan perbaikan
deformasi thermal. Prosentase dari material yang digunakan sebagai
pengisi(filler) pada komposit merupakan faktor penting untuk mendapatkan
sifat mekanik komposit yang maksimal untuk mendukung pemanfaatan
komposit. Contoh material pengisi(filler) yang biasa digunakan dalam
campuran komposit yaitu: serat alami maupun serat buatan, bedak silica,
kalsium karbonat, serat-serat kaca, logam dan karbon atau polymer yang lain.
Pada saat ini, para ahli terus mengembangkan material yang digunakan
sebagai pengisi(filler) pada material komposit, dimana nantinya akan
menghasilkan suatu produk berdensitas rendah, kuat, dan kokoh. Salah satu
material pengisi(filler) yang digunakan yaitu aerosil. Aerosil atau sering
disebut juga erosiel atau bubuk silica merupakan preparat kimia jenis fumed
silica yang didapatkan dari hasil reaksi antara hydrogen, oksigen dan silicon
tetraklorida. Aerosil memiliki berbagai macam tipe, dimana dari setiap tipe
yang diproduksi memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda (Evonic
industrial, 1993). Saat ini aerosil sudah banyak dimanfaatkan di Indonesia
antara lain sebagai campuran dalam pembuatan seal, pembuatan cat,
campuran kosmetik, serta dimanfaatkan juga untuk campuran komposit. Dari
uraian diatas maka dilakukan penelitian tentang komposit dengan cara
memvariasikan prosentase material pengisinya, dari penelitian ini diharapkan
ada masukan bagi dunia industri untuk mengembangkan penggunaan material
komposit guna mengurangi pemakaian material logam yang semakin
melambung harganya dikarenakan sumber daya pembentuknya semakin
3
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan permasalahan yang
masuk kedalam aspek penelitian yaitu:
1. Bagaimana pengaruh prosentase aerosil yang digunakan sebagai filler
terhadap kekuatan mekanik komposit?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui pengaruh prosentase aerosil terhadap kekuatan mekanik
komposit.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diinginkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memberikan masukan berupa hasil penelitian dalam bidang material
khususnya material komposit.
2. Sebagai bahan acuan untuk memahami proses pembuatan komposit serta
untuk pengembangan tahap selanjutnya.
3. Meningkatkan kemampuan rancang bangun dan manufaktur material
komposit dengan menggunakan filler serbuk untuk menunjang
pembangunan industri khususnya dalam penguasaan teknologi material.
1.5 Batasan Masalah
Agar permasalahan yang diteliti tidak menyimpang lebih jauh, maka dalam
penelitian ini diberi batasan masalah sebagai berikut:
Penelitian yang dilakukan adalah uji tarik dan impact pada spesimen
4
Material yang digunakan sebagai filler serbuk adalah aerosil® R 202
Material yang digunakan sebagai filler serat adalah jenis Glass-E
Matrik yang digunakan adalah Resin Yukalac 157 BQTN-EX
