DAFTAR PUSTAKA
Bagir Achmad, Pemanfaatan Serat Eceng Gondok Sebagai Bahan Baku Pembuatan Komposit. Universitas Diponegoro, 2011.
Bakri, “Penentuan sifat mekanis serat sabut kelapa”, Jurnal Mekanikal Vol.1, 2010, pp.23-28.
GIBSON, RONALD F. Principle of Composite MaterialsMechanics.McGraw-Hill. 1994.
Jamasri, Diharjo, K, Handiko, G. W., Studi Perlakuan Alkali Terhadap Sifat Tarik Komposit Limbah Serat Sawit – Polyester, Prosiding SNTTM IV,
Universitas Udayana, Bali, 2005
Sperling, L.H. 1986. Introduction to Physical Polymer Science. John Wiley & Sons, Inc. New York.
Surdia, 1992, Pengetahuan Bahan Teknik, FT, Pradnaya Paramita, Jakarta.
Suardana, N P G, Dwidiani Ni Made, Analisa Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Polyester Serat Tapis Kelapa Orientasi Acak dengan Variasi
Waktu Perlakuan NaOH, 2007.
Vlack , Lawrence H.Van. 1995. Ilmu dan Teknologi Bahan, terjemahan Ir. Sriati Djaprie. Jakarta: Erlangga.
Wikipedia, 2010. Elemen Pemanas. (online) tanggal 17 April 2016).
Wikipedia,2013.Sifat Dan Karakteristik Material Plastik (Online)
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
3.1.1 Tempat
Pelaksanaan kegiatan penelitian ini dilakukan di laboratorium Teknologi Mekanik, Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
3.1.2 Waktu
Waktu penelitian dimulai pada bulan Januari2016 sampai September 2016.
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat 1.Mixer
Mixer yang digunakan dalam penelitian ini merupakan mixer yang
Gambar 3.1 MesinMixer Spesifikasi mesin :
a. Putaran : 52 rpm, 100 rpm, dan 144 rpm b. Suhu Maksimum : 3000C
2. Timbangan Digital
Timbangan ini digunakan untuk mengukur berat dari bahan yang akan digunakan untuk membuat spesimen.
Untuk pengambilan data sifat mekanik, ukuran spesimen dibuat sesuai standar ASTM D638 dengan dimensi seperti gambar berikut:
Gambar 3.3 Cetakan Standart ASTM E8
3.2.2 Bahan
Dalam pembuatan spesimen ini digunakan bahan sebagai berikut: 1. Serat Eceng Gondok(Eichornia crassipes)
Serat Eceng gondok (eichornia crassipes) digunakan sebagai penguat matriks komposit diperoleh dari hasil pengolahan tanaman eceng gondok basah yang diolah menjadi serat berdasarkan proses – proses tertentu.
2. Resin
Resin yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan Unsatured Polyester Resin BQTN 157 atau poliester resin tak jenuh. Resin adalah
jenis polimer thermoset.
Gambar 3.5 Resin BQTN-157 3. Katalis
Katalis pada penelitian ini berfungsi sebagai pengeras dari resin yang berguna untuk mempercepat proses pengerasan dari pencampuran.
3.3 Proses Pembuatan Serat Eichornia crassipes (eceng gondok)
Proses pembuatan serat dikerjakan dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Pembersihan Eichornia crassipes (eceng gondok) dengan menggunakan
air bersih untuk menghilangkan kotoran yang menempel seperti lumut, tanah, dll.
terkandung sehingga kondisi Eichornia crassipes (eceng gondok) cukup kering untuk diolah menjadi serat.
3. Pengambilan serat dari tanaman Eichornia crassipes (eceng gondok) dengan menggunakan bantuan sikat kawat, tanaman Eichornia crassipes (eceng gondok) tersebut setelah kering disikat dengan cara membujur searah dengan sikat kawat tersebut, lalu serat tersebut akan memisah dari daging tanaman tersebut.
4. Eichornia crassipes (eceng gondok) dipotong menggunakan gunting serat sehingga menjadi serat yang berukuran 2 cm.
Diagram alir proses pembuatan serat Eichornia crassipes (eceng gondok) tersebut diatas secara ringkas diperlihatkan pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6Diagram alir pembuatan serat Eichornia crassipes
3.4. Proses Pembuatan Spesimen
1. Penimbangan Komposisi Bahan Pembentuk Spesimen
Sebelum menuju kearah pembuatan spesimen, bahan baku ditimbang terlebih dahuluuntuk mendapatkan komposisi yang diinginkan. Dalam hal ini,
penulis menggunakan 100 gram polimer, yaitu campuran resin polyester, serat Eceng gondok dan katalis. Alat yang digunakan adalah neraca analitik .
Komposisi formula tersebut adalah :
Gambar 3.7 Penimbangan Bahan (Serat).
2. Pembuatan Film Spesimen
Pencampuran resin poliester tak jenuh dan serat Eceng gondok dilakukan dengan mencampur secara langsung bahan-bahan tersebut dengan menggunakan mixer, lalu di tuang ke dalam cetakan dan di tekan dengan mesin press selama
kurang lebih 1 hari.
3.5 Proses Pengujian
1. Pengujian Tarik (Tensile Test)
Pada penelitian ini mesin uji tarik yang digunakan dalam penelitian ini
menggunakan beban maximum 20 Newton, dapat dilihat pada gambar 3.2 di
berikut ini.
Gambar 3.9 Mesin Uji Tarik Spesifikasi:
2. Pengujian Kekerasan (Hardness Test)
Percobaan uji kekerasan (Hardness Test) yang akan dilakukan adalah percobaan kekerasan dengan cara mekanis statis (bukan mekanis dinamis) dan itu meliputi cara-caraRockwell, Brinelldan Vickers. Ketigacara tersebut diatas berdasarkan pada cara penekanannya (indentation) suatu benda yang tidak terdeformasi kedalam permukaan logam yang diuji (specimen) kekerasannya, sehingga terjadi suatu bekas penekanan (lekukan) yang kemudian dijadikan dasar untuk penilaian kekerasannya. Penekanan dilakukan sampai lekukan yang bersifat tetap. Logam yang diuji akan lebih keras bila bekas yang terjadi lebih kecil.
Alat yang dipergunakan untuk melakukan uji kekerasan suatu logam yang dilakukan dengan menggunakan uji kekerasan Rockwell digunakan alat yangbernama Rockwell Hardness Test. Alat pengujian Brinnel dapat dilihat pada gambar 3.9.
Gambar 3.10 Alat uji Rockwell
1
5
2 3
Spesifikasi saat pengujian :
Type : Future –Tech LC-200RB Scale :15Y
Load : 15 Kg/f Bola indentasi : Steel Ball ½’
Keterangan Gambar : 1. Panel layar 2. Indentor 3. Landasan Uji
4. Handle Pengatur landasan uji 5. Tombol Start dan ON/OFF
Berikut ini adalah prosedur percobaan yang dilakukan pada pengujian kekerasan dengan metode Rockwell :
1. Power dihidupkan hingga layar menyala. 2. Masukan spesifikasi pengujian sesuai standart. 3. Letakkan spesimen uji pada landasan uji.
4. Atur jarak antara benda uji dengan indentor dengan jarak kurang dari 8mm 5. Tekan “START” data hasil uji keluar di layar, Indentor kembali ke posisi
semula.
3.6Kerangka Kegiatan
Adapun kerangka kegiatan yang dilakukan selama penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.5. Kegiatan penelitian dimulai dengan mempelajari segala literatur yang berkaitan dengan kompositseperti mengenai, komposit, polimer, dan proses pembuatan komposit.Selanjutnya kegitan penelitian dilanjutkan dengan persiapan serat Eichornia crassipes (eceng gondok) meliputi pembersihan Eichornia crassipes hingga menjadi serat Eichornia crassipes yang siap dipakai. Selanjutnya
Gambar 3.11 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Studi literatur
Mempersiapkan serat Eichornia crassipes
Alat dan Bahan
Pembuatan Spesimen
Pengujian Tarik dan Kekerasan
Hasil dan Pembahasan
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Bentuk sampel pengujian tarik variasi Putaran dan temperatur
Terdapat 3 formula sampel spesimen yang di cetak sesuai standar D-638 dengan 3 sampel setiap macam variasi putaran n1=52 Rpm, n2=100 Rpm, n3=144 Rpm pada temperatur 100ºC.
Bentuk sampel variasi putaran dan temperatur yang akan di uji tarik dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 4.1 Sampel Material Uji tarik n1=55 Rpm
Gambar 4.3 Sampel Material Uji tarik n3=144 Rpm. 4.2 Hasil Uji Tarik
Berdasarkan hasil yang di dapat dalam pengujian, maka kekuatan tarik, kemuluran dan modulus elastis spesimen dapat dicari berdasarkan perhitungan sebagai berikut:
Luas penampang awal (Ao) Sampel A1 adalah : Ao = 8,28mm x 6,07mm
= 50,29 mm²
Maka kekuatan tarik maks σ(stress) spesimen adalah : σmaks = ������� = 450
50,29= 8,95 �/�� 2
Regangan ε merupakan perbandingan antara pertambahan panjang dengan
panjang mula-mula Lo dimana panjang mula-mula spesimen 100 mm dan pertambahan panjang spesimen mm maka di peroleh :
ε = ΔL
���100% =
1,74
75 � 100% = 2,32 %
4.3 Grafik hasil pengujian tarik sampel variasi putaran dan temperatur.
Gambar 4.4 Grafik rata-rata hasil pengujian tarik sampel variasi putaran mixer.
Gambar di atas memperlihatkan hasil pengujian tarik sampel dengan variasi putaran 100 Rpm memperoleh nilai yang paling optimum yaitu 12,84 N/mm2. Variasi putaran pada pencampuran material komposit berpengaruh terhadap kekuatan tarik dari setiap sampel. Pengujian tarik yang telah dilakukan juga memperoleh nilai elongation, hasilnya diperlihatkan pada gambar 4. Berikut ini :
Gambar 4.5 Grafik elongation sampel variasi putaran dan temperatur
Setelah spesimen di cetak seperti gambar diatas dilakukan pengujian tarik pada tiap spesimen dan di dapatkan hasilnya yaitu sampel patahan seperti terlihat pada gambar berikut :
Gambar 4.6 Gambar bentuk patahan spesimen A3.
Dari hasil diatas terdapat banyak void (butiran udara) yang bisa mempengaruhi kekuatan dari komposit
4.4 Hasil Uji Kekerasan
Kekerasan merupakan ukuran ketahanan beban terhadap deformasi tekan. Sebuah indentor yang keras di tekankan kepermukaan spesimen yang di uji. Depormasi yang terjadi merupakan kombinasi perilaku elastis dan plastis, akan tetapi kekerasan umumnya hanya berkaitan dengan sifat plastis dan hanya sebagian kecil bergantung pada sifat elastis. Pengjian kekerasan dalam penelitian ini dilakukan agar dapat di ketahui pengaruh pencampuran serat Eichornia crassipes (eceng gondok) terhadap perubahan kekerasan resin BQTN-157.
Penghitungan nilai kekerasan dari benda uji yang dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan menggunakan skala Rockwell dengan nilai RHN(Rockwell Hardness Number) disesuaikan dengan tabel kekerasan.
Tabel 4.2 nilai RHN material komposit: Spesimen Rockwell Hardness
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Hasil penelitian, pengujian dan analisis terhadap bahan spesimen campuran resin dan serat eceng gondok dapat dibuat kesimpulan :
1. Pengaruh putaran dan temperatur dari mixer mempengaruhi hasil dari kekuatan tarik dan kekerasan material komposit dari serat eceng gondok dan resin BQTN 157.
2. Dari hasil perhitungan uji tarik pencampuran polyester resin dan serat eceng gondok diperoleh 3 sampel optimum yang memiliki kondisi optimal pada uji tarik:
• Sampel A2 (52Rpm)
Kekuatan tarik paling baik terdapat pada spesimen B2 (100Rpm) yaitu 14,03 N/mm2.
banyak terjadinya void (butiran udara) sehingga kekuatan tarik dari material komposit menurun. Putaran yang optimum untuk pembuatan spesimen ini adalah 100Rpm,
4. Dari hasil uji kekerasan serat eceng gondok dan resin diperoleh nilai rata-rata sampel sebagai berikut :
• Spesimen A (54 Rpm) 75,17 RHN(Rockkwell Hardnest
Number)
• Spesimen B (100 Rpm) 63,46 RHN(Rockkwell Hardnest
Number)
• Spesimen C (144 Rpm) 54,54 RHN(Rockkwell Hardnest
Number)
5.2 Saran
1. Menambahkan variasi putaran mesin mixer dan variasi jumlah serat pencampuran.
2. Menggunakan jenis material lain sebagai pembuatan spesimen agar bisa dibandingkan hasil pengujiannya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mesin Mixer
Mesin mixer merupakan salah satu dari berbagai jenis mesin yang digunakan untuk mencampur berbagai jenis material, penggunaannya di bidang industri maupunpenelitian. Seperti penggunaan mesin mixer internal atau dua buah rol pada proses pembuatan komposit yang masih bisa menimbulkan resiko degradasi terhadap komposit itu sendiri, namun hal ini dapat diperbaiki dengan dengan melakukan metode melt-mixing pada material.
Proses pencampuran dua atau lebih material sangat dipengaruhi oleh beberapa parameter proses seperti kecepatan pengadukan,komposisi maupun temperatur. Kualitas pencampuran jika menggunakan metode yang lama diukur karakteristik fisis campuran seperti densitas, berat rata-rata partikel dan ukuran masing-masing komponen dapat digunakan untuk mengukur seberapa random campuran.yang melakukan simulasi perubahan kualitas campuran selama proses mixing menyatakan bahwa pada sistem butiran terlihat jumlah butiran yang paling
banyak memperlihatkan kualitas campuran yang kurang baik bila dibandingkan dengan jumlah komponen yang lebih sedikit.
karena akan menghasilkan modulus yang lebih tinggi. Selain kecepatan pengadukan pada beberapa material seperti concrete memperlihatkan bahwa waktu pengadukan akan yang lebih lama mengakibatkan penurunan terhadap kekuatan kompresi material.
Mixer merupakan salah satu alat pencampur dalam sistem emulsi
sehingga menghasilkan suatu dispersi yang seragam atau homogen. Terdapat dua jenis mixer yang berdasarkan jumlah propeler-nya, yaitu mixer dengan satu propeller dan mixer dengan dua propeller. Mixer dengan satu propeller adalah
mixer yang biasanya digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah. Sedangkan
mixer dengan dua propiller umumnya diigunakan pada cairan dengan viskositas
tinggi. Hal ini karena satu propeller tidak mampu mensirkulasikan keseluruhan massa dari bahan pencampur (emulsi), selain itu ketinggi emulsi bervariasi dari waktu ke waktu.
2.2. Pengertian pencampuran
Tujuan dari proses pencampuran yaitu mengurangi ketidaksamaan atau ketidakrataan dalam komposisi, temperature atau sifat-sifat lain yang terdapat dalam suatu bahan atau terjadinya homogenisasi, kebersamaan dalam setiap titik dalam pencampuran. Dampak dari hasil pencampuran adalah terjadinya homogenitas, kebersamaan dalam setiap titik dalam pencampuran. Dampak dari hasil pencampuran adalah terjadinya keadaan serba sama, terjadinya reaksi kimia, terjadinya perpindahan panas, dan perpindahan massa. Dan dampak tersebut merupakan tujuan akhir dari suatu proses pencampuran.Dalam praktek, operasi mixing hampir selalu mempunyai multi fungsi yaitu ketika proses dilakukan di dalam tangki berpengaduk mekanis, pengaduk menjalankan banyak tugas, sebagai contoh dalam tangki kristalisasi harus memperhatikanbulk blending, heat transferdan suspense kristal.
2.2.1 Jenis-jenis pencampuran
Adapun jenis-jenis proses pencampuran yang di gunakan dalam proses mixing adalah sebagai berikut:
1. Pencampuran bahan padat-padat
bejana-bejana berkedudukan tetap tapi mempunyai perlengkapan pencampur yang berputar, ataupun pneumatik.
2. Pencampuran bahan cair-gas
Untuk proses kimia dan fisika tertentu gas harus dimasukkan ke dalam cairan, artinya cairan dicampur secara sempurna dengan bahan-bahan berbentuk gas. Contohnya Proses hidrogenasi, khorinasi dan fosfogensi, Oksidasi cairan oleh udara (fermentasi, memasukkan udara kedalam lumpur dalam instalasi penjernih biologis).
3. Pencampuran bahan cair-padat
Pada persiapan atau pelaksaan proses kimia dan fisika serta juga pada pembuatan produk akhir komersial, seringkali cairan harus dicampur dengan bahan padat. Pencampuran cairan dengan padatan akan menghasilkan suspensi. Tetapi bila kelarutan padatan dalam cairan tersebut cukup besar akan terbentuk larutan. Pelarutan adalah suatu proses mencampurkan bahan padat kedalam cairan.
2.2.2 Jenis-jenis peralatan pencampuran
Adapun jenis-jenis proses pencampuran yang di gunakan dalam proses mixing adalah sebagai berikut:
1. Dry blending
pencampuran kering seperti pencampuran cake dan muffin, tepung, sereal, teh, kopi dan campuran minuman lain termasuk minuman coklat dan minuman berenergi. Ketika produk makanan pencampuran kering, sejumlah sedikit cairan ditambahkan ke padatan dengan tujuan untuk melapisi atau mengabsorbsi warna, pembumbuan, minyak dan cairan tambahan lainnya. Bahan cair ditambahkan melalui charge port pada cover atau spray nozzle untuk aplikasi kritis.lihat pada Gambar 2.1 berikut :
Gambar 2.1 Dry blending.
2. High shear mixer
Gambar.2.2 High shear mixer.
3. Ultra high shear mixing
Mempunyai kecepatan putar sampai 18000 ft/s, ultra-high shear mixer ideal untuk emulsi dan dispersi yang membutuhkan homogenizer. Aplikasinya antara lain pada saus, bumbu, dressing, konsentrat jus dan emulsi bumbu.lihat pada gambar 2.3 berikut:
4. High viscosity batch mixing
Menggunakan dual shaft dan triple shaft mixer dan digunakan pada industri makanan pada proses batch dari aplikasi dari viskositas sedang sampai viskositas tinggi seperti sirup permen, minuman, nutraceutical, saus, pasta, mentega kacang, dan lain-lain.lihat pada
gambar 2.4 berikut :
Gambar 2.4 High viscosity batch mixing.
5. Double planetary mixing
Ketika viskositas produk terus naik, sistem mixing multi agitator akan secepatnya menghasilkan aliran yang dapat dikarakterisasi oleh anchor atau dengan zona suhu tunggi dekat disperser dan pemasangan rotor atau stator. Aplikasi makanan lainnya yang diproses melalui double planetary mixer termasuk sirup, gel, makanan hewan, permen,
Gambar 2.5 Double planetary mixing.
2.3. Elemen Pemanas
Elemen pemanas listrik merupakan mesin yang mengubah energi listrik menjadi energi panas melalui proses Joule Heating. Prinsip kerja elemen panas adalah arus listrik yang mengalir pada elemen menjumpai resistansinya, sehingga menghasilkan panas pada elemen. Pembuatan elemen pemanas harus memenuhi beberapa persyaratan antara lain :
a. Harus tahan lama pada suhu yang dikehendaki, Sifat mekanisnya harus kuat pada suhu yang dikehendaki, Koefisien muai harus kecil, sehingga perubahan bentuknya pada suhu yang dikehendaki tidak terlalu besar, Tahanan jenisnya harus tinggi, Koefisien suhunya
b. harus kecil, sehingga arus kerjanya sedapat mungkin konstan.
penyesuaian terhadap penggunaan dari elemen pemanas tersebut. Trip heater adalah elemen pemanas yang terbuat dari kumparan kawat/pita bertahanan listrik tinggi yang kemudian dilapisi oleh isolator tahan panas dan pada bagian luar dilapisi oleh plat logam berbahan kuningan,aluminium ataupun stainless steel yang kemudian dibentuk menjadi lempengan heater berbentuk strepe. Adapun salah satu bentuk dari elemen pemanas tersebut diperlihatkan pada gambar 2.6:
Gambar 2.6 Elemen Pemanas Pada Mesin Mixer
2.4. Komposit
2.4.1 Pengertian Komposit
Kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Composite berasal dari kata kerja “to compose” yang berarti menyusun atau menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan.
2.4.2 Pengelompokan Komposit 2.4.2.1 Berdasarkan Bahan Matriks
Berdasarkan bahan matriksnya, komposit dapat dibagi menjadi tiga, yaitu :
1) Komposit matriks polimer atau dikenal dengan istilah Polymer Matrix Composites (PMC). Untuk pembuatan komposit ini, jenis polimer yang banyak
digunakan antara lain adalah : a) Polimer termoplastik seperti poliester, nilon 66, polieter sulfon, polipropilene, dan polieter eterketon. Komposit ini dapat didaur ulang.
b) Polimer termoset (untuk aplikasi temperatur tinggi) seperti epoksida, bismaleimida (BMI), poli-imida (PI). Komposit ini tidak dapat didaur ulang. 2) Komposit matriks logam atau yang dikenal dengan istilah Metal Matrix Composite (MMC). Komposit dengan matriks logam biasanya terdiri dari
aluminium, titanium, dan magnesium. Secara umum komposit matriks logam mempunyai sifat seperti :
a) Ketahanan aus dan muai termal yang lebih baik . b) Kekuatan/kekakuan spesifik yang tinggi.
3) Komposit matriks keramik atau yang dikenal dengan istilah Ceramic Matrix Composite (CMC).
Adapun keuntungan yang diperoleh dari komposit matriks keramik seperti : a) Tahan pada temperatur tinggi (creep).
b) Kekuatan tinggi, ketahanan korosi, dan tahan aus. Sedangkan kelemahan komposit matriks keramik yaitu :
a) Susah diproduksi dalam jumlah besar. b) Biaya mahal.
c) Hanya untuk kasus-kasus tertentu.
2.4.2.2 Berdasarkan Bahan Penguat yang Digunakan
Berdasarkan bahan penguat yang digunakan, komposit dibagi menjadi 3, yaitu:
1) Fibrous Composite ( Komposit Serat )
Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat beruap serat / 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. Sedangkan pembagian komposit berdasarkan penempatan seratnya yaitu :
b) Woven Fiber Composite, komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan akan melemah.
c) Discontinous Fiber Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek. Tipe ini dibedakan menjadi tiga bagian, seperti gambar :
A. Aligned discontinuous fiber
B. Off-axis aligned discontinuous fiber C. Randomly oriented discontinuous fiber
(A) (B) (C)
Gambar 2.7Discontinous Fiber Composite
d) Hybrid Fiber Composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat mengganti kekurangan sifat dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.
2) Laminated Composite (Komposit Laminat)
Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.
3) Partikulate Composite ( Komposit Partikel )
Merupakan komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya.
2.4.3 Fase Matriks Bagi Komposit
Matriks berfungsi sebagai perekat untuk pengisi (penguat) yang terdapat didalamnya. Untuk memperoleh suatu pelekatan yang baik antara fase matriks dan fase pengisi atau fase tersebar, yaitu pembasahan yang sempurna oleh fase matriks perlu interaksi yang baik antara fase matriks dan fase tersebar menghasilkan kekuatan sejajar yang baik.
Pembuatan komposit serat membutuhkan ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matriks. Selain itu matrik juga harus mempunyai kecocokan secara kimia agar reaksi yang tidak diinginkan tidak terjadi pada permukaan kontak antara keduanya. Untuk memilih matriks harus diperhatikan sifat-sifatnya, antara lain tahan terhadap panas, tahan cuaca yang burukdan tahan terhadap goncangan yang biasanya menjadi pertimbangan dalam pemilihan material matriks. Bahan polimer yang banyak digunakan sebagai material matriks dalam komposit ada dua macam yaitu termoplastik dan termoset.
Hal yang mempengaruhi ikatan antara serat dan matriks adalah void, yaitu adanya celah pada serat atau bentuk serat yang kurang sempurna yang dapat menyebabkan matriks tidak akan mampu mengisi ruang kosong pada cetakan. Bila komposit tersebut menerima beban, maka daerah tegangan akan berpindah kedaerah void sehingga akan mengurangi kekuatan komposit tersebut.
Pada pengujian tarik komposit akan berakibat lolosnya serat dari matriks. Hal ini disebabkan karena kekuatan atau ikatan interfacial antara matriks dan serat yang kurang besar.
Di bawah ini syarat-syarat yang harus dipenuhi sebagai bahan matriks untuk pencetakan bahan komposit :
a) Resin yang dipakai perlu memiliki viskositas yang rendah, sesuai dengan bahan penguat dan permeable.
b) Dapat diukur pada temperatur kamar dalam waktu yang optimal. c) Mempunyai penyusutan yang kecil pada pengawetan.
d) Memilki kelengketan yang baik dengan bahan penguat. e) Mempunyai sifat yang baik dari bahan yang diawetkan.
2.4.4 Keuntungan Komposit
Bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan bahankonvensional seperti logam. Kelebihan tersebut pada umumnya dapat dilihatdari beberapa sudut yang penting seperti sifat-sifat mekanikal dan fisikal,keupayaan (reliability), kebolehprosesan dan biaya.
a. Sifat-sifat mekanikal dan fisikal
• Gabungan matriks dan serta dapat menghasilkan komposit yangmempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih tinggi dari bahankonvensional seperti keluli. • Bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendahberbanding dengan bahan konvensional. Ini memberikan implikasiyang penting dalam konteks penggunaan karena komposit akanmempunyai kekuatan dan kekakuan spesifik yang lebih tinggi daribahan konvensional. Implikasi kedua ialah produk komposit yangdihasilkan akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam.Pengurangan berat adalah satu aspek yang penting dalam industripembuatan seperti automobile dan angkasa lepas. Ini karenaberhubungan dengan penghematan bahan bakar. • Dalam industri angkasa lepas terdapat kecenderungan untukmenggantikan komponen yang diperbuat dari logam dengankomposit karena telah terbukti komposit mempunyai rintanganterhadap fatigue yang baik terutamanya komposit yangmenggunakan serat karbon.
• Kelemahan logam yang agak terlihat jelas ialah rintangan terhadap kakisan yang lemah terutama produk yang kebutuhan sehari-hari.Kecendrungan komponen logam untuk mengalami kakisanmenyebabkan biaya pembuatan yang tinggi. • Bahan komposit mempunyai rintangan terhadap kakisan yang baik.
• Komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari logam;kekakuan jenis (modulus Young/density) dan kekuatan jenisnyalebih tinggi dari logam.
• Dibanding dengan material konvensional keunggulan kompositantara lain yaitu memiliki kekuatan yang dapat diatur (tailorability),tahanan lelah (fatigue resistance) yang baik, tahan korosi, danmemiliki kekuatan jenis (rasio kekuatan
terhadap berat jenis) yangtinggi.
• Manfaat utama dari penggunaan komposit adalam mendapatkan kombinasi sifat kekuatan serta kekakuan tinggi dan berat jenis yangringan. Dengan memilih kombinasi material serat dan matriks yang tepat, kita dapat membuat suatu material komposit dengan sifat yang tepat sama dengan kebutuhan sifat untuk suatu struktur tertentu dan tujuan tertentu pula.
b. Kebolehprosesan dalam proses
Kebolehprosesan merupakan suatu kriteria yang penting dalampenggunaan suatu bahan untuk menghasilkan produk. Ini karena dikaitkandengan produktivitas dan mutu suatu produk. Perbandingan antara produktifitas dan kualitas adalah penting dalam konteks pemasaran produkyang dipabrikasi. Selain dari itu kebolehprosesan juga dikaitkan denganberbagai teknik fabrikasi yang dapat digunakan untuk memproses suatuproduk.
diproses dengan berbagai teknikfabrikasi yang umum yang biasadigunakan untuk memproses termoplastik tanpa serat.
2.5 Polyester Resin Tidak Jenuh
Polyester resin tak jenuh merupakan polimer kondensat yang terbentuk
berdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organik gabungan dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic, yang mengandung ikatan ganda.Tipikal jenis polyol yang digunakan adalah glycol, seperti ethylene glycol.Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah asam phthalic dan asam maleic.Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang
berjenis ini memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukan.
saling mengikat satu dengan lainnya mengakibatkan struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang cukup baik terhadap beban yang diberikan.
Data karakteristik mekanik material polyester resin tak jenuh seperti terlihat pada tabel.
Tabel 2.1. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh.
Sifat Mekanik Satuan Besaran
Berat jenis (ρ) kg/mm3 1,215.10-6
Modulus Elastisitas(E) N/mm2 2941.8
Kekuatan Tarik (σT) N/mm2 54
Elongasi % 1,6
Sumber: PT. Justus Kimia Raya, 2007
2.6Eceng Gondok (Eichornia Crassipes) 2.6.1 Klasifikasi eceng gondok
Eceng gondok adalah salah satu jenis tumbuhan air yang pertama kali ditemukan secara tidak sengaja olih ilmuwan bernama Karl Von Mortius pada tahun 1824 ketika sedang melakukan ekspedisi di sungai Amazon Brazilia. Eceng gondok hidup mengapung di air dan kadang-kadang berakar dalam tanah. Eceng gondok sering tumbuh di danau, waduk, ataupun rawa. Ujung dan pangkalnya meruncing, pangkal tangkai daun menggelembung. Permukaan daunnya licin dan bewarna hijau, bunganya termasuk bunga majemuk, berbentuk bulir, kelopaknya berbentuk tabung, bijinya berbentuk bulat dan bewarna hitam, buahnya kotak beruaang tiga dan bewarna hijau dan akarnya merupakan akar serabut.
Klasifikasi eceng gondok :
Divisi : Embryophytasiphonogama Subdivisio : Angiospermae
Kelas : Monocotyledone Bangsa : Bromiliales Familia : Pontenderiaceae Genus : Eichorniae
Tabel 2.2 Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering Senyawa Kimia Persentase (%)
Selulosa
Di kawasan perairan danau, eceng gondok tumbuh pada bibir pantai sampai sejauh 5-20 meter. Perkembangbiakan ini juga dipicu oleh peningkatan kesuburan di wilayah perairan danau (eutrofikasi), sebagai akibat dari erosi dan sedimentasi lahan, berbagai aktivitas masyarakat, budidaya perikanan (keramba jaring apung), limbah transportasi air, dan limbah pertanian.
2.6.2 Manfaat dan kerugian yang ditimbulkan eceng gondok
Kemampuan perkembangbiakannya yang tinggi dan penyesuaian dirinya yang baik pada berbagai iklim membuat tanaman ini telah tersebar luas di dunia terutama di negara-negara tropis dan sub tropis. Penanggulangan tanaman ini sangat sukar sehingga terus menerus menimbulkan problema-problema yang berhubungan dengan navigasi, kontrol banjir, agrikultur, irigasi dan drainase, nilai dari tanah, konservasi satwa liar, perikanan, suplai sumber air, kesehatan lingkungan dan lainnya sehingga pantaslah apabila tanaman ini di gelari sebagai “Gulma (tanaman pengganggu) terburuk di dunia” dan “Gulma (tanaman pengganggu) terburuk di dunia” (Taufikurahman, 2008).
Kondisi merugikan yang timbul sebagai dampak pertumbuhan eceng gondok yang tidak terkendali di antaranya adalah :
1. Meningkatnya evepontranspirasi, menurunnya jumlah cahaya yang masuk ke dalam perairan sehingga menyebabkan menurunnya tingkat kelarutan oksigen dalam air.
2. Mengganggu lalu lintas perairan, khususnya bagi masyarakat yang kehidupannya masih bergantung dari sungai seperti danau toba, pedalaman kalimantan dan berbagai daerah lainnya.
3. Meningkatkan habitat bagi faktor penyakit pada manusia. 4. Menurunkan nilai estetika lingkungan perairan.
gondok memiliki kemampuan menyerap zat pencemar yang lebih baik dibandingkan jenis tumbuhan lainnya.
Dengan kandungan serat yang cukup besar, eceng gondok berpotensi untuk dikembangkan dalam bidang komposit berbasis serat alam. Hal itu dikarenakan tanaman ini di nilai memiliki kualitas serat yang ulet, kandungan serat cukup tinggi, bahan baku yang melimpah (sustainability resources), murah dan mudah di dapat, serta tidak beracun. Selain itu tingkat peningkatan kebutuhan eceng gondok tidak mempengaruhi stabilitas pangan, sandang, dan papan karena tidak berkedudukan sebagai komoditas primer masyarakat.
2.7 SIFAT MEKANIK POLIMER 2.7.1. Kekuatan (strenght)
Kekuatan merupakan salah satu sifat mekanik dari polimer. Ada beberapa macam kekuatan dalam polimer, diantaranya yaitu:
a. Kekuatan tarik (Tensile Strenght)
Kekuatan tarik adalah tegangan yang dibutuhkan untuk mematahkan suatu sampel. Kekuatan tarik penting untuk polimer yang akan ditarik, contohnya fiber, harus mempunyai kekuatan tarik yang baik
b. Compressive strenght
c. Flexural strenght
Adalah ketahan pada bending (flexing). Polimer mempunyai flexural strnght jika kuat saat dibengkokan.
d. Impact strenght
Adalah ketahanan terhadap tegangan yang datang secara tiba-tiba. Polimer mempunyai kekuatan impak jika kuat saat dipukul secara tba-tiba.
Gambar 2.10 Pembebanan Bahan 2.7.2. Elongation
dengan panjang sampel sebelum diberi gaya (Lo) kemudian dikalikan 100%. Elongation-to-breaak (ultimate elongation) adalah regangan pada sampel pada
saat patah.
2.7.3. Modulus
Modulus diukur dengan menghitung tegangan dibagi dengan elongasi. Satuan modulus sama dengan satuan kekuatan (N/mm²).
2.7.4. Ketangguhan (Toughness)
Ketangguhan dalah pengukuran sebenarnya dari energi yang dapat diserap oleh suatu materila sebelum material tersebut patah.
2.8 Teori Pengujian
2.8.1 Uji Tarik (Tensile)
Prosespengujiantarikbertujuanuntukmengetahuikekuatantarik
perubahanbentuk(deformasi)bahantersebut. Pada tahap sangat awal uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang tersebut. Ini disebut dengan linier zone.
perpanjanganyangdialamibendaujisehinggadihasilkankurvategangan-regangan dari hasil pengujian tersebut, kurva regangan-tegangan dapat dilihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.11 Diagram tegangan-regangan (Hooke) Gambar diatas menjelaskan hal sebagai berikut :
• Pada daerah linear dinyatakan apabila sebuah bahan diberi beban sampai
• Titik luluh (yield strenght) adalah batas, titik atau daerah peralihan fase
elastis dan fase plastis.
• Ultimate tensile strenght adalah merupakan besar tegangan maksimum
yang didapatkan dalam uji tarik.
• Titik putus adalah merupakan besar tegangan dimana bahan yang diuji
putus atau patah.
• Modulus elastisitas (young modulus) adalah kecenderungan suatu benda
untuk berubah bentuk sepanjang sumbu itu, di definisikan sebagai rasio tegangan tarik terhadap regangan tarik.
2.8.2 Uji Kekerasan
Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui
khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force) dan deformasi plastis. Deformasi plastis sendiri suatu keadaan dari suatu material ketika material tersebut diberikan gaya maka struktur mikro dari material tersebut sudah tidak bisa kembali ke bentuk asal artinya material tersebut tidak dapat kembali ke bentuknya semula. Lebih ringkasnya kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan).
Di dalam aplikasi manufaktur, material dilakukan pengujian dengan dua pertimbangan yaitu untuk mengetahui karakteristik suatu material baru dan melihat mutu untuk memastikan suatu material memiliki spesifikasi kualitas tertentu. Didunia teknik, umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam metode pengujian kekerasan, yakni :
1. Brinnel (HB / BHN)
Uji kekerasanbrinnel dirumuskan dengan :
………(5)
Dimana :
D = Diameter bola (mm) d = impression diameter (mm) F = Load (beban) (kgf)
HB = Brinell result (HB)
Gambar 2.13 perumusan untuk pengujian brinell
2.
Rockwel (HR/RHN)Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap indentor berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.
Gambar 2.14 Pengujian Rockwell
Gambar 2.15 Prinsip kerja metode pengukuran kekerasan Rockwell Dibawah ini merupakan rumus yang digunakan untuk mencari besarnya kekerasan dengan metode Rockwell.
HR = E – e ………..….(6) Dimana :
F = Total beban (kgf)
e = Jarak antara kondisi 1 dan kondisi 3 yang dibagi dengan 0.002 mm E = Jarak antara indentor saat diberi minor load dan zero reference line yang untuk tiap jenis indentor berbeda-beda yang bias dilihat pada table 1
HR = Besarnya nilai kekerasan dengan metode hardness
Tabel dibawah ini merupakan skala yang dipakai dalam pengujian Rockwell skala dan range uji dalam skala Rockwell. Besarnya minor load maupun major load tergantung dari jenis material yang akan di uji, jenis-jenisnya bisa dilihat pada Tabel 2.2
Tabel 2.3Rockwell Hardness Scales
E 1/8" steel ball 10 90 100 130 Berrylium copper,phosphor bronze, dll
indentor(diagonalnya) (A) yang dikalikan dengan sin (136°/2). Rumus untuk menentukan besarnya nilai kekerasan dengan metode vikers yaitu :
Gambar 2.16 Pengujian Vickers
Gambar 2.17 Bentuk indicator vickers Pengujian Vickers dapat dirumuskan :
……….(7)
……….………....(8)
Dimana :
HV = Angka kekerasan Vickers F = Beban (kgf)
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Teknologi komposit mengalami kemajuan yang sangat pesat. Perkembangan komposit tidak hanya dari komposit sintetis tetapi juga mengarah ke komposit natural dikarenakan keistimewaannya sifatnya yang renewable atau terbarukan, sehingga mengurangi gangguan lingkungan hidup. Disamping itu komposit mempunyai keunggulan tersendiri dibanding dengan bahan teknik alternatif lain, karena sifat komposit yang memiliki kekuatan yang bisa diatur(tailorability), memiliki kekuatan lelah (fatigue)yang baik, memiliki kekuatan jenis (strenght/weight) yang tinggi dan tahan korosi.
Dalam penelitian ini diharapkan Eichornia crassipes (eceng gondok) diharapkan dapat menjadi bahan baku alternatif sebagai serat penguat komposit, karena pertumbuhan eceng gondok di Indonesia terkhususnya Sumatera Utara yang berada di DanauToba sangat pesat.
Hasil penelitian ini diharapakan berkembangnya inovasi baru dalam pengembangan teknologi material pembuatan komposit. Pemanfaatan serat Eichornia crassipes (eceng gondok) sebagai penguat komposit nantinya dapat
menjadi material alternatif baru.
1.2. Batasan Masalah
Dalam penyusunan skripsi ini perlu ditentukan batasan masalah agar pembahasan lebih fokus. Batasan masalah tersebut dititikberatkan pada bahan baku, komposisi bahan baku serta pengujian tarik dan tekan. Secara rinci, batasan masalah tersebut yaitu :
1. Pencampuran bahan baku yaitu resin BQTN-157 dan serat eceng gondok di dalam mixer dengan suhu pencampuran kurang dari 100ºC selama kurang lebih 3 menit dengan komposisi perbandingan volume : Resin 97% +Serat 3%.
2. Mencetak 3 spesimen setiap variasi dengan menggunakan mesin press. 3. Spesimen yang dihasilkan dihitung sifat mekanisnya menggunakan mesin
1.3. TujuanPenelitian 1.3.1 Tujuan Umum
Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh putaran dan temperatur mixer terhadap material komposit serat eceng gondok dan resin BQTN 157.
1.3.2 Tujuan Khusus
1. Untuk mengetahui pengaruh putaran dan temperatur mixer dalam pembuatan komposit berbahan baku eceng gondok terhadap kekuatan tarik dan kekerasan material.
2. Menentukan variabel komposisi yang terbaik untuk material komposit bahan baku eceng gondok dan resin BQTN 157.
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaatpenelitianini adalah:
1. Memperoleh sifat hasil mekanik komposit dengan bahan pengisi serat Eichornia Crassipes (eceng gondok).
2. Hasil dari percobaan ini dapat dijadikan sebagai referensi dasar maupun tambahan. Sehingga bisa menjadi alternatif baru dalam suatu pembuatan material komposit yang akan datang dalam penelitian berikutnya.
1.5. Sistematika Penulisan
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka skripsi ini dibagi dalam beberapa bagian yaitu:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menjelaskan tentang ulasan teori-teori yang berhubungan dengan penelitian skripsi ini baik dari teori dasar maupun teori penunjang lainnya. Dasar teori didapatkan dari berbagai sumber, diantaranya berasal dari: buku - buku pedoman, jurnal, paper, tugas akhir, e-book, dan e-news.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini akan dibahas mengenai metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan dibahas mengenai langkah-langkah penelitian, pengolahan, dan analisa data yang akan digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dari topik yang diangkat.
BAB IV HASIL DAN ANALISA
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan hasil penelitian dan saran-saran yang berguna bagi pembaca mapun peneliti selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA
Berisi seluruh referensi yang digunakan dalam penelitian untuk pembuatan tugas akhir ini.
ABSTRAK
Penggunaan serat alam sebagai penguat komposit dalam beberapa tahun terakhir ini mengalami perkembangan yang sangat pesat. Eceng gondok adalah salah satu gulma air yang pertumbuhannya sangat cepat yang kalau tidak di perhatikan hanya akan menjadi limbah dan menimbulkan masalah lingkungan. Padahal eceng gondok memiliki kandungan serat yang tinggi (mencapai 20%berat) sehingga sangat berpotensial dikembangkan dalam bidang komposit. Tujuan penelitian ini adalah untuk menyelidiki sifat mekanis yaitu kekuatan tarik, kekerasan dari hasil penggunaan mixer sebagai salah satu metoda dalam pembuatan komposit. Matriks yang digunakan adalah unsaturated polyester resin tipe 157 BQTN dengan hardener MEKPO (Methyl Ethyl Ketone Peroxide).Komposit dibuat dengan cara mencampur matriks dan serat kedalam mixer lalu spesimen uji tarik sesuai dengan ASTM E8 M-09 untuk uji tarik dan ASTM D785-03 untuk uji kekerasannya. Hasil pengujian menunjukan bahwa putaranmempengaruhi hasil uji tarik dan kekerasan spesimen dan variabel optimum diperoleh dari komposit dengan variasi putaran 100rpm dengan nilai 14,03N/mm2.
ABSTRACT
The use of natural fibers as reinforcement of composites in recent years has developed very rapidly. Water hyacinth is one of aquatic weeds is growing very fast which would otherwise be noticed just going to be waste and cause environmental problems. Though the water hyacinth has a high fiber content (up to 20% by weight) so it is potentially developed in the field of composites. The purpose of this study was to investigate the mechanical properties are tensile strength, hardness of the results of the use of the mixer as one of the methods of manufacture of the composite. The matrix used is the type of unsaturated polyester resin with hardener 157 BQTN MEKPO (Methyl Ethyl Ketone Peroxide). Composites made by mixing the matrix and fibers into the mixer and tensile test specimens in accordance with ASTM E8 M-09 to test ASTM D785-03 for tensile and hardness testing. The test results showed that the rotation affect the results of tensile and hardness test specimen and optimum variables obtained from a composite with a variation of rotation 100rpm with a value 14,03N / mm2.
PENGARUH PUTARAN DAN TEMPERATUR MIXER
TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKERASAN PADA
PEMBUATAN KOMPOSIT BERBAHAN BAKU ECENG
GONDOK (EICHORNIA CRASSIPES) DAN RESIN BQTN-157
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukanuntuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
IWIN MANURUNG
NIM. 100401090
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, sebab berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini. Tugas sarjana yang berjudul”PENGARUH PUTARAN DAN TEMPERATUR MIXER PADA PEMBUATAN KOMPOSIT BERBAHAN BAKU ECENG GONDOK (EICHORNIA CRASSIPES) DAN RESIN BQTN-157 “yang dimaksudkan untuk sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Teknik Mesin Program Reguler di Departemen Teknik Mesin – fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Selama pembuatan tugas sarjana ini dimulai dari penelitian sampai penulisan, penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Orang tua saya S.P Manurung dan M. Br. Simanjuntak yang selalu menjadi penyemangat bagi penulis dari awal masuk kuliah sampai penyelesaian skripsi ini.
2. Bapak Ir. Alfian Hamsi M,Sc selaku dosen pembimbing yang telah
3. Bapak Dr.Ing.Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin USU yang memberikan kesempatan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas sarjana ini.
4. Seluruh Dosen dan Pegawai Departemen Teknik Mesin USU yang telah memberikan kesempatan dan urusan administrasi.
5. Saudaraku, abang dan adik serta keluarga besar di kampung yang tidak berhenti mendukung dan mendoakan penulis.
6. Kepada teman terkasih Anastasia Rianilda PuspitaPanjaitan yang telah mendukung penulis dalam mengerjakan skripsi.
7. Rekan – rekan seperjuangan Teknik Mesin USU Stambuk 2010 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak memberikan bantuan serta semangat bagi penulis.
Denganselesainya penulisan skripsi inipenulis akan sangat berterima kasih dan dengan senang hati menerima saran dan kritik yang membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik.
Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberi manfaat kepada pembaca. Terima kasih.
Medan, 26 September 2016 Penulis
ABSTRAK
Penggunaan serat alam sebagai penguat komposit dalam beberapa tahun terakhir ini mengalami perkembangan yang sangat pesat. Eceng gondok adalah salah satu gulma air yang pertumbuhannya sangat cepat yang kalau tidak di perhatikan hanya akan menjadi limbah dan menimbulkan masalah lingkungan. Padahal eceng gondok memiliki kandungan serat yang tinggi (mencapai 20%berat) sehingga sangat berpotensial dikembangkan dalam bidang komposit. Tujuan penelitian ini adalah untuk menyelidiki sifat mekanis yaitu kekuatan tarik, kekerasan dari hasil penggunaan mixer sebagai salah satu metoda dalam pembuatan komposit. Matriks yang digunakan adalah unsaturated polyester resin tipe 157 BQTN dengan hardener MEKPO (Methyl Ethyl Ketone Peroxide).Komposit dibuat dengan cara mencampur matriks dan serat kedalam mixer lalu spesimen uji tarik sesuai dengan ASTM E8 M-09 untuk uji tarik dan ASTM D785-03 untuk uji kekerasannya. Hasil pengujian menunjukan bahwa putaranmempengaruhi hasil uji tarik dan kekerasan spesimen dan variabel optimum diperoleh dari komposit dengan variasi putaran 100rpm dengan nilai 14,03N/mm2.
ABSTRACT
The use of natural fibers as reinforcement of composites in recent years has developed very rapidly. Water hyacinth is one of aquatic weeds is growing very fast which would otherwise be noticed just going to be waste and cause environmental problems. Though the water hyacinth has a high fiber content (up to 20% by weight) so it is potentially developed in the field of composites. The purpose of this study was to investigate the mechanical properties are tensile strength, hardness of the results of the use of the mixer as one of the methods of manufacture of the composite. The matrix used is the type of unsaturated polyester resin with hardener 157 BQTN MEKPO (Methyl Ethyl Ketone Peroxide). Composites made by mixing the matrix and fibers into the mixer and tensile test specimens in accordance with ASTM E8 M-09 to test ASTM D785-03 for tensile and hardness testing. The test results showed that the rotation affect the results of tensile and hardness test specimen and optimum variables obtained from a composite with a variation of rotation 100rpm with a value 14,03N / mm2.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR NOTASI ... x
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Batasan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.3.1 Tujuan Umum ... 3
1.3.2 Tujuan Khusus ... 3
1.4 Manfaat Penelitian ... 3
1.5 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Mesin Mixer ... 6
2.2 Pengertian campuran ... 7
2.2.1 Jenis-jenis campuran ... 8
2.2.2 Jenis-jenis peralatan pencampuran ... 9
2.4 KOMPOSIT ... 14
2.4.1 Pengertian Komposit ... 14
2.4.2 Pengelompokan Komposit ... 15
2.4.2.1 Berdasarkan Bahan Matriks ... 15
2.4.2.2Berdasarkan Bahan Penguat ... 16
2.4.3 Fase Matriks Komposit ... 18
2.4.4 Keuntungan Komposit ... 19
2.5 Poliester Tidak Jenuh ... 22
2.6 Eceng Gondok (Eichornia crassipes) ... 24
3.2.1 Alat ... 40
3.2.2 Bahan ... 42
3.3 Proses Pembuatan Serat Eceng gondok ... 43
3.4 Proses Pembuatan Spesimen ... 44
3.5 Proses Pengujian ... 46
3.6 Kerangka Kegiatan ... 49
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 51
4.1 Bentuk Sampel Pengujian ... 52
4.2 Hasil Uji Tarik... 52
4.3 Grafik Pengujian Tarik ... 54
4.4 Hasil Uji Kekerasan ... 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 57
5.1 Kesimpulan ... 57
5.2 Saran ... 58
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.7 Discontinous Fiber Composite ... 17
Gambar 2.8 Komposit Serat ... 22
Gambar 2.9 Penjemuran Eceng Gondok ... 25
Gambar 2.10 Pembebanan Bahan ... 28
Gambar 2.11 Diagram Tegangan-Regangan ... 30
Gambar 2.12 Pengujian Brinell ... 33
Gambar 2.13 Perumusan Pengujian Brinell ... 34
Gambar 3.7 Penimbangan Spesimen ... 45
Gambar 3.8 Penuangan Campuran ... 45
Gambar 3.9 Mesin Uji Tarik ... 46
Gambar 3.10 Alat Uji Rockwell ... 47
Gambar 3.11 Diagram Alir Penelitian ... 50
Gambar 4.1 Sampel Material Uji Tarik n1 ... 51
Gambar 4.2 Sampel Material Uji Tarik n2 ... 51
Gambar 4.3 Sampel Material Uji Tarik n3 ... 52
Gambar 4.4 Grafik Rata-Rata Hasil Pengujian Tarik ... 54
Gambar 4.5 Grafik Elongation ... 55
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik Polyester Resin ... 23
Tabel 2.2 Kandungan Kimia Eceng Gondok ... 24
Tabel 2.3 Rockwell Hardnes Scales ... 36
Tabel 2.4 Hasil Data Pengujian Tarik Spesimen ... 40
DAFTAR NOTASI
Lambang Keterangan Satuan
δmax tegangan tarik N/mm2
Fmax gaya N
A0 luas penampang mm
Ε elongation %
ΔL pertambahan panjang mm
L0 panjang awal mm
