ABSTRAK
ANALISIS PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN BENDING KOMPOSIT
PARTIKEL TEMPURUNG KELAPA - POLYESTER Oleh
BERTHONI CHANDRA
Komposit terdiri dari dua bahan penyusun, yaitu bahan utama sebagai bahan pengikat (matrik) dan penguat (reinforcement). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi fraksi volume terhadap kekuatan tarik dan bending serta menganalisis kegagalan yang terjadi pada penampang patahan specimen uji. Pada penelitian ini menggunakan resin unsaturated polyester Yukalac® 157 BQTN-EX dan partikel tempurung kelapa. Ukuran partikel yang digunakan 0,425 – 0,595 mm berdasarkan standar ASTM C136. Partikel diberi perlakuan alkali 5% NaOH selama 2 jam guna mendapatkan permukaan penguat yang bersih dan dikeringkan. Partikel tempurung kelapa dicampur dengan resin untuk dibuat komposit dengan variasi fraksi volume 10%, 15%, dan 20%. Setelah itu pada komposit dilakukan post-cure pada temperatur 620C selama 4 jam. Pengujian yang dilakukan uji tarik, uji bending, dan pengamatan SEM.
Hasil penelitian menunjukkan kekuatan tarik dan bending meningkat seiring dengan meningkatnya fraksi volume partikel tempurung kelapa. Kekuatan tarik tertinggi terdapat pada komposit dengan fraksi volume 20% partikel sebesar 29,06 MPa dan kekuatan tarik terendah ada pada komposit dengan fraksi volume 10% sebesar 13,39 MPa. Kekuatan bending tertinggi terdapat pada komposit dengan fraksi volume 20% partikel sebesar 61,69 MPa dan kekuatan bending terendah ada pada komposit dengan fraksi volume 10% sebesar 47,006 MPa. Dibandingkan dengan resin murni, partikel tempurung kelapa mampu meningkatkan kekuatan tarik dan bending pada komposit.
Pada pengamatan penampang patahan spesimen yang telah dilakukan uji tarik dan bending dengan SEM (Scanning Electron Microscope), masih terdapat kegagalan pull out dan debonding pada setiap penampang patahan spesimen uji menunjukan kekuatan bonding antara matrik dan partikel masih kurang maksimal, fiber breaking pada penampang patahan meningkat seiring dengan meningkatnya fraksi volume, fiber breaking terjadi karena penguat dan matrik secara bersamaan dalam menahan beban saat dilakukan pengujian.
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Meningkatnya penggunaan dan pemanfaatan serat-serat alami sebagai penguat terhadap komposit dewasa ini semakin berkembang, hal ini dipengaruhi oleh biaya produksi serta persaingan pasar yang tinggi. Dengan demikian meningkatkan ketertarikan untuk melakukan penelitian dalam menggunakan limbah industri dan agrikultur sebagai bahan pengisi alternatif pada komposit polimer.
Dalam perkembangannya penelitian dibidang komposit lebih difokuskan pada komposit polimer yang diperkuat dengan bahan yang mengandung selulosa dan lignoselulosa seperti kayu, kelapa sawit, abu sekam padi yang merupakan sisa dari hasil pertanian maupun industri selain murah Penggunaan berbagai pengisi ini sebagai pengganti pengisi anorganik memberikan banyak kelebihan dalam aspek kehidupan serta menunjukkan peningkatan pada modulus young dan kekerasan pada komposit [1].
2
kelapa terbesar di dunia [2]. Dan menurut Badan Pusat Statistik Indonesia, Provinsi Lampung masuk dalam kategori 12 besar, provinsi yang menghasilkan produksi kelapa terbanyak se-Indonesia yaitu mencapai 111.411 Ton/tahun[3].
Berdasarkan studi pustaka, Lampung merupakan salah satu sentra industri penghasil nata de coco dimana limbah industri tersebut berupa tempurung kelapa yang banyaknya sekitar 181.000 – 196.000 butir perhari. Selain dari limbah industri, limbah berupa tempurung kelapa juga dihasilkan oleh rumah tangga[4].
Selain limbah tempurung kelapa mudah didapatkan di Provinsi Lampung, tempurung kelapa merupakan salah satu bahan alternatif penguat komposit alami yang berpotensi karena memiliki sifat modulus elastisitas dan kekuatan yang tinggi[4] dan hasil penelitian komposit partikel tempurung kelapa yang telah dilakukan kekuatan tarik dan bending masih dirasa kurang maksimal. Hal inilah yang melatar belakangi peneliti untuk melakukan penelitian terhadap komposit polimer dengan penguat alami berupa partikel tempurung kelapa dengan menggunakan resin polyester sebagai matrik dengan harapan mendapatkan kekuatan yang lebih baik.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui Pengaruh fraksi volume terhadap kekuatan tarik dan kekuatan bending komposit berbahan penguat dengan partikel tempurung kelapa.
2. Menganalisis mekanisme kegagalan pada patahan komposit dengan SEM (Scanning Electron Microscope).
C. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari penelitian ini, yaitu:
1. Penelitian dilakukan secara eksperimental (uji tarik) dengan pengujian tarik standar ASTM D3039-00 dan pengujian bending standar ASTM D790-92.
2. Distribusi partikel tempurung kelapa pada komposit diasumsikan merata dan ikatan antara partikel dan matrik sempurna.
3. Partikel yang digunakan adalah partikel tempurung kelapa.
4. Pengamatan SEM dilakukan pada penampang patahan spesimen uji tarik. 5. Resin yang digunakan adalah resin poliester tak jenuh YUKALAC 157
4
D. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan dari penelitian ini adalah:
BAB I : PENDAHULUAN
Terdiri atas latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan dari penelitian ini.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Berisikan tentang dasar teori mengenai hal-hal yang bekaitan dengan penelitian ini.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Terdiri atas hal-hal yang berhubungan dengan pelaksanaan penelitian, yaitu tempat penelitian, bahan penelitian, peralatan penelitian, prosedur pengujian dan diagram alir pelaksanaan penelitian.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisikan hasil penelitian dan pembahasan dari data-data yang diperoleh setelah pengujian.
BAB V : SIMPULAN DAN SARAN
Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
Berisikan referensi - referensi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini.
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Berdasarkan pengujian yang dilakukan pada komposit partikel tempurung kelapa, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Kekuatan tarik komposit partikel tempurung kelapa meningkat seiring dengan meningkatnya fraksi volume partikel. Komposit dengan 20% partikel tempurung kelapa memiliki kekuatan tarik, dan modulus elastisitas tertinggi yaitu 29,06 Mpa, dan 1,049 Gpa.
.
2. Kekuatan bending komposit partikel tempurung kelapa juga berbanding lurus dengan seiringnya meningkatnya fraksi volume partikel. Komposit dengan 20% partikel tempurung kelapa memiliki kekuatan bending, momen bending tertinggi yaitu 61,69 Mpa dan 1208,33Nmm.
61
4. Pada spesimen uji bending untuk ketiga variasi fraksi volume partikel, terjadi fiber breaking. Fiber breaking menunjukkan bahwa partikel dan matrik mampu menahan beban secara bersamaan. Matrik bersifat getas yang ditunjukkan dengan adanya matrik cracking pada daerah yang mengalami gaya tarik. Fiber breaking yang terjadi pada penampang patahan meningkat seiring bertambahnya kandungan partikel. Hal ini yang membuat kekuatan bending semakin meningkat seiring bertambah fraksi volume.
5. Pull out dan debonding pada penampang patahan spesimen uji, mengindikasikan bahwa kekuatan bonding antara partikel tempurung kelapa dengan matrik kurang maksimal. Sehingga partikel tidak dapat menyerap energi secara maksimal saat dilakukan pembebanan.
