KEAUSAN DAN KEKUATAN IMPAK BAHAN KOMPOSIT ARANG KAYU GLUGU BERMATRIK EPOXY

84 

Loading.... (view fulltext now)

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Teks penuh

(1)

BAHAN KOMPOSIT ARANG KAYU GLUGU

BERMATRIK EPOXY

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Disusun oleh :

FRANSISCUS BORGIAS YOPIE PIETER SWANDONO NIM : 025214083

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(2)

i

KEAUSAN DAN KEKUATAN IMPAK

BAHAN KOMPOSIT ARANG KAYU GLUGU

BERMATRIK EPOXY

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Disusun oleh :

FRANSISCUS BORGIAS YOPIE PIETER SWANDONO NIM : 025214083

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(3)

ii

THE WEAR AND IMPACT STRENGTH OF

COMPOSITE MATERIAL OF COCONUT WOOD

CHARCOAL WITH EPOXY MATRIX

A FINAL PROJECT

Submitted For The Partial Fulfillment Of The Requirements For The Degree Of Mechanical Engineering Of

Mechanical Engineering Program Study

By :

FRANSISCUS BORGIAS YOPIE PIETER SWANDONO

NIM : 025214083

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

(4)

iii

TUGAS AKHIR

KEAUSAN DAN KEKUATAN IMPAK

BAHAN KOMPOSIT ARANG KAYU GLUGU

BERMATRIK EPOXY

Disusun oleh :

FRANSISCUS BORGIAS YOPIE PIETER SWANDONO

NIM : 025214083

Telah disetujui oleh :

Pembimbing I

I Gusti Ketut Puja S.T., M.T.

Pembimbing II

(5)

iv

TUGAS AKHIR

KEAUSAN DAN KEKUATAN IMPAK

BAHAN KOMPOSIT ARANG KAYU GLUGU

BERMATRIK EPOXY

Dipersiapkan dan ditulis oleh : Fransiscus Borgias Yopie Pieter Swandono

NIM: 025214083

Telah dipertahankan didepan panitia penguji Pada tanggal : 8 Maret 2008

dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji

Ketua : Budi Setyahandana, S.T., M.T.

Anggota : I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T.

Anggota : Kuncoro Diharjo, S.T., M.T.

Yogyakarta, 16 April 2008 Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

Dekan

(6)

v

Halaman Persembahan

My Father { T. Sukarno }

My Mother { Sri Rahayu }

(7)

vi

Pernyataan Keaslian Karya

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan di dalam daftar pustaka yang sebagaimana layaknya sebuah karya ilmiah.

Yogyakarta, 16 April 2008 Penulis

(8)

vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Fransiscus Borgias Yopie Pieter Swandono Nomor Mahasiswa : 025214083

Demi mengembangkan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

“Keausan Dan Kekuatan Impak Bahan Komposit Arang Kayu Glugu Bermatrik Epoxy”

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal: 16 April 2008 Yang menyatakan

(9)

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis haturkan kepada Allah Bapa disurga, Putranya Yesus Kristus dan Roh Kudus yang telah membimbing dan memberkati setiap langkah dalam Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Dalam Tugas Akhir ini penulis banyak mendapat bantuan, sehingga laporan ini dapat selesai tepat pada waktunya. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada orangtuaku Tarsisius Sukarno dan Sri Rahayu, kakak-kakakku Teresia Emmy Widyawati, S.Pd., Alusius Doni Antono, A.Md., Deni Karnia Atikasari, S.Pd., adikku Clara Sinta Septiantari dan juga Yudhita Prasesti Dwi Ariani atas kasih, doa dan bantuan yang terus diberikan hingga Tugas Akhir dapat diselesaikan.

Pada kesempatan ini, penulis juga mengucapkan banyak terima kasih kepada :

1. Romo Dr. Ir.P.Wiryono P.,S.J, Rektor Universitas Sanata Dharma.

2. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J, S.S, B.S.T., M.A., M.Sc., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T., Wakil Dekan I Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma dan Dosen Pembimbing Akademik.

(10)

ix

6. Bapak Kuncoro Diharjo S.T., M.T., Dosen Pembimbing II Tugas Akhir. 7. Bapak Martono Dwiyaning Nugroho, Laboran Laboratorium Ilmu Logam

Universitas Sanata Dharma.

8. Bapak Ignatius Tri Widaryanto, Staff Sekretariat Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

9. Teman-teman kelompok Tugas Akhir : Sepi Agus Indarto, Thomas Heri Purwaka, Yohanes Iswantoro, Ivan Antonio, Rino Purbono atas kerjasamanya selama penyusunan Tugas Akhir ini.

10.Teman-temanku : Wellybordus Angger, Fransiscus xaverius Giyarno, S.T., Hendrikus Andi Rahmawanto, S.T., Agustinus Bowo Sulistiyo, S.T., Antonius Andri Waroto, S.T., Saut Manurung, S.T., Yusuf Gesang Kapipi, Budianto, S.T., Ignatius Agus Handoko, S.T., Agung Nugroho, S.T., teman-teman angkatan 2002 dan semua teman yang telah turut memberikan dukungan selama penyusunan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini baru permulaan dan masih perlu banyak pembenahan. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun dari semua pihak diterima penulis dengan senang hati. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembacanya.

Yogyakarta, 16 April 2008

(11)

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL... i

TITLE... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii

HALAMAN PENGESAHAN... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ... v

HALAMAN PERNYATAAN ... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR LAMPIRAN... xvi

INTISARI... xvii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 4

1.3 Batasan Masalah ... 5

1.4 Sistematika Penelitian... 5

BAB II DASAR TEORI ... 6

2.1 Pengertian Komposit ... 6

(12)

xi

2.3 Komponen Bahan Komposit... 10

2.4 Komposit Partikel ... 11

2.4.1 Partikel ... 11

2.4.2 Matrik... 12

2.4.3 Bahan-bahan Tambahan... 14

2.5 Fraksi Volume ... 14

2.6 Mekanika Komposit... 15

2.7 Uji Keausan ... 16

2.8 Uji Impak ... 17

2.9 Tinjauan Pustaka... 19

BAB III METODE PENELITIAN... 28

3.1 Skema Alur Penelitian ... 28

3.2 Penyiapan Benda Uji ... 29

3.2.1 Bahan Komposit... 29

3.2.1.1 Partikel ... 29

3.2.1.2 Resin... 31

3.2.1.3 Bahan Tambahan... 31

3.2.2 Alat Bantu ... 32

3.2.3 Pengujian Karbon... 33

3.2.4 Pembuatan Cetakan... 33

3.3 Pembuatan Benda Uji ... 34

3.3.1 Pembuatan Benda Uji Resin... 34

(13)

xii

3.3.3 Penyiapan Benda Uji Kampas Rem ... 39

3.4 Bentuk dan Dimensi Benda Uji ... 39

3.4.1 Benda Uji Keausan... 39

3.4.2 Benda Uji Impak ... 40

3.5 Metode Pengujian ... 40

3.5.1 Metode Pengujian Keausan... 40

3.5.2 Metode Pencarian Koefisien Gesek ... 42

3.5.3 Metode Pengujian Impak ... 43

BAB IV PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 45

4.1 Hasil Pencarian Koefisien Gesek... 45

4.2 Hasil Pengujian Keausan ... 48

4.3 Hasil Pengujian Impak... 50

4.3 Pengamatan Bentuk Patahan Benda Uji Impak ... 52

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 54

5.1 Kesimpulan ... 54

5.2 Saran ... 55

DAFTAR PUSTAKA ... 56

(14)

xiii

DAFTAR TABEL

(15)

xiv

DAFTAR GAMBAR

1.1 Gambar serbuk gergaji kayu glugu yang berpeluang menjadi limbah... 4

2.1 Grafik Kekuatan Komposit Dengan Komponen Penyusunnya... 6

2.2 Bentuk Penguat ... 9

2.3 Prinsip Pengujian Impak ... 17

3.1 Skema Alur Penilitian ... 27

3.2 Serbuk Gergaji Kayu Glugu... 29

3.3 Partikel Serbuk Gergaji Kayu Glugu Pemanasan Suhu 200° C... 29

3.4 Partikel Serbuk Gergaji Kayu Glugu Pemanasan Suhu 300° C... 29

3.5 Partikel Serbuk Gergaji Kayu Glugu Pemanasan Suhu 400° C... 29

3.6 Partikel Serbuk Gergaji Kayu Glugu Pemanasan Suhu 500° C... 29

3.7 Resin Dan Hardener Epoxy... 30

3.8 Release Agent (MAA) ... 31

3.9 Cetakan Komposit... 33

3.10 Pengepresan Komposit... 33

3.11 Benda Uji Keausan... 39

3.12 Dimensi Benda Uji Impak... 40

3.13 Benda Uji Impak Komposit dan Matrik Epoxy ... 40

3.14 Mesin Uji Keausan... 41

3.15 Metode Pencarian koefisien Gesek ... 43

3.16 Alat Uji Impak Charpy... 44

(16)

xv

(17)

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Data Hasil Pengujian Karbon ... 57

Lampiran 2 Data Hasil Pengujian Koefisien Gesek... 58

Lampiran 3 Data Hasil Pengujian Keausan ... 60

(18)

xvii INTISARI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai laju keausan spesifik, koefisien gesek dan kekuatan impak komposit dengan penguat dari arang kayu glugu bermatrik Epoxy.

Serbuk gergaji kayu glugu dilakukan pengarangan di dalam oven dengan suhu 200º C dan 300º C, selama 2 jam. Pembuatan komposit ini dilakukan dengan melakukan pencampuran arang serbuk gergaji kayu glugu pengarangan 200º C dan 300º C dengan perbandingan 50% ; 50%.Pencetakan komposit dilakukan pada saat serbuk gergaji kayu glugu selesai diarangkan. Hal ini dilakukan untuk menghindari arang mengalami kelembaban sehingga ada kandungan air yang dapat menimbulkan void. Pembuatan komposit dilakukan dengan metode cetak tekan. Bentuk geometri benda uji impak mengacu pada standar ASTM A370. Pengujian impak dilakukan dengan menggunakan alat uji impak Charpy. Bentuk benda uji keausan mengacu pada alat uji keausan dengan ukuran 40 x 25 x 10 (mm). Pengujian keausan dilakukan dengan menggunakan alat uji keausaan

Oghosi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U). Pengujian koefisien gesek dilakukan dengan menggunakan media piringan cakram dengan beban pembanding air.

Dari hasil pengujian impak didapat harga keuletan yang relatif sama, tetapi keuletan tertinggi terjadi pada komposit dengan fraksi volume penguat 37% yaitu sebesar 2,86 kJ/mm². Nilai keausan spesifik terbaik terjadi pada komposit dengan fraksi volume penguat 46% yaitu sebesar 4,13 ( 106

(19)

1 PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Pohon kelapa (Cocos nucifera L.) merupakan tanaman tropis yang penting bagi negara Asia dan Pasifik terutama sebagai penghasil kopra. Kelapa disebut pohon kehidupan karena kelapa merupakan tumbuhan serba guna yang hampir semua bagiannya bermanfaat bagi kehidupan manusia.

Menurut Arancon (1997) dan APCC (2000), di Indonesia terdapat perkebunan kelapa seluas 3.7 juta hektar dan 95% merupakan tanaman rakyat. Lebih kurang 25% dari luas areal tersebut merupakan tanaman yang telah berumur diatas 50 tahun dan perlu diremajakan, karena produktifitas buahnya semakin menurun seiring dengan bertambah tuanya umur pohon tersebut.

Pohon kelapa yang berumur di atas 60 tahun dapat mencapai tinggi hingga 25 m dengan diameter rata-rata 40 cm (Killmann 1988) dan kerapatan berkisar antara 0.20 - 1.20 g/cm³ (Fruhwald et.al. 1992). Dengan diameter yang cukup besar, maka batang kelapa sebenarnya sangat potensial sebagai penghasil kayu untuk dimanfaatkan antara lain sebagai bahan bangunan.

(20)

2

Sehubungan dengan banyaknya pemanfaatan pohon kelapa, maka banyak pula limbah yang dihasilkan, salah satunya limbah serbuk gergaji dari sisa hasil penggergajian kayu glugu.

(21)

Bahan yang digunakan sebagai matrik atau pengikat arang kayu glugu dalam pembuatan komposit ini adalah resin epoxy.

Sebagai dasar, resin epoxy memiliki beberapa keunggulan antara lain : 1. Mudah didapat

2. Ringan

3. Tahan terhadap bahan kimia 4. Tahan korosi

5. Tahan terhadap minyak 6. Kuat

7. Pemakaiannya mudah

Dalam proses pembuatan komposit ini dipilih melakukan proses pengarangan serbuk gergaji kayu glugu terlebih dahulu, sebagai dasar pertimbangan dilakukan proses pengarangan adalah :

a. Arang tidak dapat terurai

Kayu yang sudah menjadi arang tidak akan dapat mengalami kerusakan akibat proses pembusukan.

b. Aman dari hewan pemakan kayu

Hewan pemakan kayu tidak akan lagi merusak kayu yang sudah menjadi arang, karena kayu yang sudah menjadi arang tidak akan mengandung glukosa lagi. Oleh karena itu, komposit akan aman dari serangan hewan-hewan pemakan kayu tersebut.

(22)

4

Sebagai bahan pertimbangan menjadikan komposit ini sebagai kampas rem adalah karena bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan komposit ini murah dan mudah didapatkan. Selain bahan murah dan mudah didapatkan sebagai pertimbangan lain adalah pengurangan pemakaian asbes dalam pembuatan kampas rem mengingat penggunaan asbes dapat membahayakan kesehatan manusia.

Gambar 1.1 Serbuk gergaji kayu glugu yang berpeluang menjadi limbah

1.2 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan awal :

a. Menyelidiki pengaruh kadar arang serbuk gergaji kayu glugu terhadap kekuatan impak.

(23)

c. Menyelidiki pengaruh kadar arang serbuk gergaji kayu glugu terhadap laju keausan spesifik komposit dan kampas rem serta perbandingan tingkat laju keausan komposit dengan kampas rem cakram Honda Supra.

1.3 Batasan Masalah

Pada pembahasan ini masalah dibatasi pada :

a. Pengujian yang dilakukan pada komposit adalah mencari kekuatan impak, koefisien gesek dan keausan.

b. Bahan penguat komposit adalah arang serbuk gergaji kayu glugu dengan komposisi 28%, 37%, 46% dan 55%.

c. Matrik yang digunakan sebagai bahan pengikat adalah : Resin Epoxy.

1.4 Sistematika Penelitian

(24)

6 BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Komposit

Komposit didefinisikan sebagai penggabungan dua macam material atau lebih dengan fase berbeda. Penggabungan ini dimaksudkan untuk mendapatkan bahan komposit dengan sifat lebih baik dari material penyusunnya. Berdasarkan definisi tersebut pada skala mikro, logam (termasuk logam paduan), polimer dan keramik pada umumnya dapat dikategorikan sebagai komposit. Pada skala makro, glass-fiber-reinforced plastic merupakan bahan komposit dimana komponen-komponen penyusunnya berupa serat glass (glass fiber) dan bahan plastik (polimer) dapat dibedakan satu sama lain dengan mata telanjang (Hadi, 2000).

Pada komposit bisa terjadi reaksi antar komponen penyusunnya sehingga terbentuk fase ketiga yang memiliki sifat berbeda dari fase pertama maupun fase kedua. Pada komposit dikenal istilah matrik (fase pertama) dan penguat atau

reinforcement (fase kedua). Matrik berfungsi sebagai pengikat sedangkan

reinforcement berfungsi untuk memberi penguatan pada komposit (Hadi, 2000). Beberapa keunggulan dari komposit :

a. Mempunyai kekuatan dan kekakuan yang tinggi.

b. Sifat-sifat fatik dan harga kekerasannya lebih unggul dari logam biasa.

(25)

d. Dapat memberikan penampilan dan kehalusan permukaan yang lebih baik. e. Dengan bahan komposit dimungkinkan untuk mendapatkan sifat-sifat yang

lebih baik dari keramik, logam atau polimer.

Selain keunggulan di atas, komposit juga mempunyai kelemahan-kelemahan : a. Sifat-sifat anisotropic (sifat-sifat bahan berbeda antara satu lokasi dengan

lokasi lainnya, tergantung pada arah pengukuran yang dilakukan).

b. Banyak bahan komposit (umumnya bahan komposit polimer) tidak aman terhadap serangan zat-zat kimia atau larutan tertentu.

c. Harga bahan komposit relatif mahal. d. Proses pembuatan lama dan mahal.

Secara khusus, kekuatan maupun kekakuan komposit, tergantung pada kekakuan dan kekuatan fiber dan matrik yang digunakan. Jadi kemampuan komposit terdapat diantara kemampuan fiber dan matrik pengikatnya serta memiliki sifat-sifat dari bahan yang menjadi penyusunnya.

(26)

8

2.2 Penggolongan Komposit

Penggolongan bahan komposit sangat luas, jenis komposit sering dibedakan menurut bentuk dan bahan matriks penggikat sebagai bahan penguatnya. Secara umum, komposit dapat dikelompokan kedalam tiga jenis (Murphy, 1975 :7) :

1. Fibrous composites

Pada komposit ini bahan pengguat yang digunakan adalah serat (dapat berupa serat organik atau serat sintetik) yang memiliki kekuatan dan kekakuan lebih besar bila dibandingkan dengan bahan pengikat atau matrik. Bahan pengikat yang digunakan dapat berupa polymer, logam maupun keramik.

Agar dapat membentuk produk yang efektif dan baik maka komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi dari pada matriknya. Selain itu, ikatan permukaan antara komponen penguat dan matrik juga harus kuat (Van Vlack : 589).

2. Laminated composites

Komposit ini terdiri dari dua atau lebih material yang disusun berlapis-lapis. Pelapisan ini bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat yang baru seperti kekuatan, kekakuan, ketahanan korosi, sifat termal dan juga untuk penampilan yang lebih atraktif.

3. Particulated composites

(27)

 Partikel komposit organik

 Partikel komposit non organik.

Komposit menurut jenis matrik yang digunakan dapat dapat dibedakan menjadi (Murphy, 1975):

a. Komposit Matrik Logam (Metal Matriks Composite)

Pada komposit ini, matrik yang digunakan adalah logam sedangkan bahan penguatnya dapat berupa parikel keramik atau fiber dari logam, keramik, karbon dan boron. Cermet merupakan salah satu tipe paling umum dari komposit matrik logam dengan penguat (reinforcing agent) keramik.

b. Komposit Matriks Keramik (Ceramic Matrix Composite)

Keramik memiliki sifat-sifat yang cukup menarik seperti: kekakuan, kekerasan dan kekuatan tekan yang tinggi serta kerapatan yang rendah. Bahan ini juga memiliki beberapa kelemahan yaitu ketangguhan (toughness) dan tegangan tarik rendah. Pembuatan komposit dengan matriks keramik sangat sulit dan memerlukan biaya yang mahal. Metode yang biasa digunakan adalah metode metalurgi serbuk sebagai matrik dapat digunakan : alumina(Al2O3), karbida boron (B4C), nitrid boron (BN), karbida silicon (SiC), nitrid silicon (Si3N4), karbida titanium (TiC). Sebagai fibernya dapat digunakan karbon, SiC dan Al2O3.

c. Komposit Matriks Polimer ( Polymer Matrix Composite)

(28)

10

dapat berupa fiber, partikel dan atau flake, yang masing-masing dibedakan lagi menjadi bahan penguat organik dan metal.

2.3 Komponen Bahan Komposit

Komposit merupakan penggabungan dua macam bahan atau lebih yaitu matrik dan reinforcement agent atau penguat. Penguat ini dapat disisipkan ke dalam matrik tetapi tidak larut dalam matrik. Matrik pada komposit dapat berbentuk:

1. Logam 2. keramik 3. polimer

Penguat pada komposit dapat berbentuk: a. Serat

b. Partikel c. Serpihan

(29)

2.4. Komposit Partikel 2.4.1. Partikel

Ukuran partikel yang digunakan bervariasi dari skala mikroskopis sampai skala makroskopis. Partikel ini banyak digunakan sebagai phase reinforcing pada logam dan keramik. Distribusi partikel di dalam matrik komposit tersusun secara random, sehingga komposit yang dihasilkan mempunyai sifat isotropic.

Mekanisme penguatan oleh partikel ini tergantung pada ukuran partikel itu sendiri. Dalam skala mikroskopis, partikel yang digunakan adalah serbuk yang sangat halus yang terdistribusi dalam matrik dengan konsentrasi 15%. Kehadiran serbuk akan menjadikan matrik mengeras dan menghambat gerakan dislokasi yang timbul. Dalam kejadian ini, sebagian beban luar yang diberikan bekerja pada matrik (Findasari, 2006).

Dalam komposit, ada tiga jenis partikel yang dapat digunakan yaitu partikel logam, partikel nonlogam (organik), dan partikel keramik. Dalam pembuatan komposit partikel ada beberapa kemungkinan kombinasi yang dapat dilakukan yaitu (Murphy, 1975:8) :

1. Nonmetallic in nonmetallic composites

(30)

12 merupakan paduan yang nantinya diharapkan akan mempunyai keunggulan-keunggulan tertentu.

4. Nonmetallic in metallic composites

Partikel non logam seperti keramik dapat dimasukan kedalam matriks logam. Dari paduan dua bahan tersebut menghasilkan bahan yang disebut cermet. Cermet biasa digunakan sebagai alat potong yang tahan terhadap temperatur tinggi.

2.4.2. Matrik

(31)

kembali. Resin polyester tak jenuh adalah bahan matrik thermosetting yang paling luas dalam penggunaan sebagai matrik atau pengikat. Matrik ini digunakan mulai dari bagian yang menggunakan proses pengerjaan yang sangat sederhana sampai produk yang dikerjakan dengan proses menggunakan cetakan mesin (Santoso, 2007).

Epoxy adalah bahan yang terdiri dari dua komponen yaitu resin dan hardener. Bila dicampur dengan perbandingan yang tepat akan menghasilkan massa yang padat dan dapat melekat dengan baik pada logam, kulit, kayu maupun beton. Karakteristik epoxy antara lain : ringan dan tidak menimbulkan tegangan, tahan bahan kimia dan tahan korosi, tahan minyak, kuat tapi dapat dimesin dan dicat, mudah pemakaiannya dan tak perlu panas, kurang tahan temperatur tinggi dan kurang tahan benturan. Jenis epoxy ini dapat diperkuat dengan logam, keramik dan bermacam-macam serat atau partikel (Surdia,1995:258).

Kekerasan dan keuletan dapat ditentukan dengan mengatur perbandingan antara resin dan hardener serta proses pengeringannya. Epoxy kebanyakan dipakai untuk perbaikan peralatan dari logam, perawatan mesin dan perekat bagi logam yang tidak boleh dilas. Keistimewaan lain epoxy yaitu mempunyai sifat susut muai yang sangat rendah, tahan tekanan, erosi dan abrasi (Surdia,1995:258).

(32)

14 mempersingkat proses curing pada temperatur ruang. Komposisi katalis pada komposit harus sangat diperhatikan. Komposit dengan kadar katalis yang terlalu sedikit akan mengakibatkan proses curing yang terlalu lama. Apabila pada proses pembuatan terjadi kelebihan katalis, maka akan menimbulkan panas yang berlebihan sehingga dapat merusak produk (Santoso, 2007).

Untuk menghindari lengketnya produk dengan cetakan maka diadakan proses pelapisan terhadap cetakan dengan release agent sebelum dilakukan pembuatan. Release agent yang bisa digunakan berupa waxes (semir), mirror glass, polyvinyls alcohol, film forming, oli dan sebagainya.

Selain bahan-bahan di atas masih banyak lagi bahan-bahan tambahan yang dapat diaplikasikan sebagai penambah kempuan terhadap suhu tinggi, tahan aus dan sebagainya.

2.5 Fraksi Volume

Fraksi volume penguat atau matrik (%) adalah perbandingan volume bahan pembentuk komposit terhadap volume komposit (Findasari, 2006).

Misal:

(33)

Maka:

V r + V m + V cat = V komposit ………. (2.1)

2.6 Mekanika Komposit

Sifat mekanik bahan komposit berbeda dengan bahan konvensional lainnya. Tidak seperti bahan teknik lainnya yang pada umumnya bersifat homogen isotropik, sifat heterogen bahan komposit terjadi karena bahan komposit tersusun atas dua atau lebih bahan yang mempunyai sifat-sifat mekanis yang berbeda sehingga analisis mekanik komposit berbeda dengan bahan teknik konvensional. Sifat mekanik bahan komposit merupakan fungsi dari:

1. Sifat mekanis komponen penyusunnya. 2. Geometri susunan masing-masing komponen. 3. Inter fase antar komponen.

Mekanika komposit dapat dianalisis dari dua sudut pandang yaitu dengan analisa mikro dan analisa makro mekanik. Analisa mikro bahan komposit dengan memperlihatkan sifat-sifat mekanik bahan penyusunnya dan hubungan antara komponen penyusunnya tersebut dengan sifat-sifat akhir dari komposit yang dihasilkan. Analisis makromekanik memperlihatkan sifat-sifat bahan komposit secara umum tanpa memperlihatkan sifat maupun hubungan antar komponen penyusunnya (Murphy, 1975:11)

(34)

16

Uji keausan atau gesek merupakan pengujian yang dilakukan untuk mengetahui ketahanan benda uji terhadap gesekan yang diberikan secara kontinyu selama beberapa waktu. Goresan karena bahan yang keras menyebabkan permukaan kasar. Pemolesan dengan bahan abrasi keras, kertas amplas atau campuran debu memberikan fenomena abrasi disebut keausan goresan atau keausan permukaan licin (Surdia, 1995:39). Abrasi antara bidang bisa menyebabkan temperatur naik karena gesekan yang berulang dan pada akhirnya akan terkikis dan habis.

Keausan menerima pengaruh yang besar dan rumit dari laju pergerakan relatif dan tekanan pada bidang kontak. Keausan kumulatif antara permukaan halus pada tekanan tetap menghasilkan harga maksimum pada laju pergerakan relatif tertentu.

Keausan korosi bisa di sebabkan juga oleh zat kimia dan proses elektrokimia dari bahan pelumas dan juga ada keausan flet yang menyebabkan kerontokan oleh retakan lelah lokal karena tegangan yang berulang-ulang dari persentuhan yang tegangannya lebih tinggi dari batas elastis.

(35)

gesekan tergantung beban, bidang kontak dan seterusnya. Umumnya cenderung berkurang kalau beban bertambah, karena bahan menunjukkan kelakuan tengah-tengah antara deformasi elastik dan deformasi plastik (Surdia, 1995:188).

Harga keausan spesifik dapat dicari dengan menggunakan rumus (Modul praktikum uji keausan Universitas Gajah Mada Yogyakarta): R : jari-jari piringan pengaus (14,4 mm)

Po : gaya tekan pada proses pengausan (2,12 kg) Lo : jarak tempuh pada proses pengausan (25 m)

2.8 Uji Impak

(36)

18

Gambar 2.3 Prinsip Pengujian Impak (Santoso, 2007)

Energi uji impak dapat dicari dengan rumus (Santoso, 2007):

W = GR (cos  - cos ) (joule) ...(2.4) Dimana : W = Tenaga patah (joule)

 = Besar sudut pada saat palu akan dilepaskan tanpa benda uji  = Sudut yang dibentuk palu setelah mematahkan benda uji G = Berat palu = 1,357 kg

R = Jarak titik putar palu sampai titik berat palu = 0,3948 m

Harga keliatan suatu bahan dapat dicari dengan menggunakan rumus (Santoso, 2007):

Keliatan =

A W

(joule/mm2) ... (2.5)

Dimana : W = tenaga patah (joule)

(37)

Dari metode ini dapat diperoleh keuntungan sebagai berikut:

a. Bentuk benda uji yang digunakan sangat cocok untuk mengukur ketangguhan tarik pada bahan kekuatan rendah.

b. Pengujian dapat dilakukan pada suhu dibawah suhu ruang

c. Dapat juga digunakan untuk perbandingan pengaruh paduan dan perlakuan panas pada ketangguhan takik.

Di samping beberapa keuntungan di atas pada metode ini, terdapat juga kerugian yang terjadi, diantaranya:

a. Hasil uji impak tidak bisa dimanfaatkan dalam perancangan, karena uji ini bersifat merusak.

b. Tidak terdapat hubungan antara data uji impak dengan ukuran cacat.

2.9 Tinjauan Pustaka

Penelitian komposit dilakukan oleh Setyawati (2003) yang intinya adalah sebagai berikut:

Kebutuhan manusia akan kayu sebagai bahan bangunan baik untuk keperluan konstruksi, dekorasi, maupun furniture terus meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk. Kebutuhan kayu untuk industri perkayuan di Indonesia diperkirakan sebesar 70 juta m³ per tahun dengan kenaikan rata-rata sebesar 14,2 % per tahun sedangkan produksi kayu bulat diperkirakan hanya sebesar 25 juta m³ per tahun, dengan demikian terjadi defisit sebesar 45 juta m³

(38)

20

Patut disayangkan, sampai saat ini kegiatan pemanenan dan pengolahan kayu di Indonesia masih menghasilkan limbah dalam jumlah besar. Purwanto dkk, (1994) menyatakan komposisi limbah pada kegiatan pemanenan dan industri pengolahan kayu adalah sebagai berikut :

1. Pada pemanenan kayu, limbah umumnya berbentuk kayu bulat, mencapai 66,16%

2. Pada industri penggergajian limbah kayu meliputi serbuk gergaji 10,6&. Sebetan 25,9% dan potongan 14,3%, dengan total limbah sebesar 50,8% dari jumlah bahan baku yang digubakan

3. Limbah pada industri kayu lapis meliputi limbah potongan 5,6%, serbuk gergaji 0,7%, sampah vinir basah 24,8%, sampah vinir kering 12,6% sisa kupasan 11,0% dan potongan tepi kayu lapis 6,3%. Total limbah kayu lapis ini sebesar 61,0% dari jumlah bahan baku yang digunakan.

Data Departemen Kehutanan dan Perkebunan tahun 1999/2000 menunjukkan bahwa produksi kayu lapis Indonesia mencapai 4,61 juta m³

sedangkan kayu gergajian mencapai 2,06 juta m³. Dengan asumsi limbah yang dihasilkan mencapai 61% maka diperkirakan limbah kayu yang dihasilkan mencapai lebih dari 5 juta m³ (BPS, 2000).

Nama plastik mewakili ribuan bahan yang berbeda sifat fisis, mekanis, dan kimia. Secara garis besar plastik dapat digolongkan menjadi dua golongan besar, yakni plastik yang bersifat thermoplastic dan yang bersifat thermoset.

(39)

dilunakkan kembali. Plastik yang paling umum digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah dalam bentuk thermoplastic.

Pemanfaatan limbah plastik merupakan upaya menekan pembuangan plastik seminimal mungkin dan dalam batas tertentu menghemat sumber daya dan mengurangi ketergantungan bahan baku impor. Pemanfaatan limbah plastik dapat dilakukan dengan pemakaian kembali (reuse) maupun daur ulang (recycle). Di Indonesia, pemanfaatan limbah plastik dalam skala rumah tangga umumnya adalah dengan pemakaian kembali dengan keperluan yang berbeda, misalnya tempat cat yang terbuat dari plastik digunakan untuk pot atau ember. Sisi jelek pemakaian kembali, terutama dalam bentuk kemasan adalah sering digunakan untuk pemalsuan produk seperti yang seringkali terjadi di kota-kota besar (Syafitrie, 2001).

Pemanfaatan limbah plastik dengan cara daur ulang umumnya dilakukan oleh industri. Secara umum terdapat empat persyaratan agar suatu limbah plastik dapat diproses oleh suatu industri, antara lain limbah harus dalam bentuk tertentu sesuai kebutuhan (biji, pellet, serbuk, pecahan), limbah harus homogen, tidak terkontaminasi, serta diupayakan tidak teroksidasi. Untuk mengatasi masalah tersebut, sebelum digunakan limbah plastik diproses melalui tahapan sederhana, yaitu pemisahan, pemotongan, pencucian, dan penghilangan zat-zat seperti besi dan sebagainya (Sasse et al.,1995).

(40)

22

serbuk kayu plastik adalah komposit yang terbuat dari plastik sebagai matriks dan serbuk kayu sebagai pengisi (filler), yang mempunyai sifat gabungan keduanya. Penambahan filler ke dalam matriks bertujuan mengurangi densitas, meningkatkan kekakuan, dan mengurangi biaya per unit volume. Dari segi kayu, dengan adanya matrik polimer didalamnya maka kekuatan dan sifat fisiknya juga akan meningkat (Febrianto, 1999).

Pembuatan komposit dengan menggunakan matriks dari plastik yang telah didaur ulang, selain dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan kayu, juga dapat mengurangi pembebanan lingkungan terhadap limbah plastik disamping menghasilkan produk inovatif sebagai bahan bangunan pengganti kayu. Keunggulan produk ini antara lain : biaya produksi lebih murah, bahan bakunya melimpah, fleksibel dalam proses pembuatannya, kerapatannya rendah, lebih bersifat biodegradable (dibanding plastik), memiliki sifat-sifat yang lebih baik dibandingkan bahan baku asalnya, dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluan, serta bersifat dapat didaur ulang (recycleable). Beberapa contoh penggunaan produk ini antara lain sebagai komponen interior kendaraan (mobil, kereta api, pesawat terbang), perabot rumah tangga, maupun komponen bangunan (jendela, pintu, dinding, lantai dan jembatan) (Febrianto, 1999: Youngquist, 1995).

Serbuk kayu sebagai Filler

(41)

Beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatan serbuk kayu sebagai filler dalam pembuatan komposit kayu plastik adalah jenis kayu, ukuran serbuk serta nisbah antara serbuk kayu dan plastik. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah sifat dasar dari serbuk kayu itu sendiri. Kayu merupakan bahan yang sebagian besar terdiri dari selulosa (40-50%), hemiselulosa (20-30%), lignin (20-(20-30%), dan sejumlah kecil bahan-bahan anorganik dan ekstraktif. Karenanya kayu bersifat hidrofilik, kaku, serta dapat terdegradasi secara biologis. Sifat-sifat tersebut menyebabkan kayu kurang sesuai bila digabungkan dengan plastik, karena itu dalam pembuatan komposit kayu-plastik diperlukan bantuan coupling agent (Febrianto,1999).

Plastik Daur Ulang Sebagai Matriks

Di Indonesia, plastik daur ulang sebagian besar dimanfaatkan kembali sebagai produk semula dengan kualitas yang lebih rendah. Pemanfaatan plastik daur ulang sebagai bahan konstruksi masih sangat jarang ditemui. Pada tahun 1980 an, di Inggris dan Italia plastik daur ulang telah digunakan untuk membuat tiang telepon sebagai pengganti tiang-tiang kayu atau besi. Di Swedia plastik daur ulang dimanfaatkan sebagai bata plastik untuk pembuatan bangunan bertingkat, karena ringan serta lebih kuat dibandingkan bata yang umum dipakai (YBP, 1986).

Pembuatan Komposit

(42)

24 plastik dimodifikasi terlebih dahulu, kemudian bahan pengisi dicampur secara bersamaan di dalam kneader dan dibentuk menjadi komposit. Kombinasi dari tahap-tahap ini dikenal dengan proses kontinyu. Pada proses ini bahan baku dimasukkan secara bertahap dan berurutan di dalam kneader kemudian diproses sampai menjadi produk komposit (Han dan Shiraishi, 1990). Umumnya proses dua tahap menghasilkan produk yang lebih baik dari proses satu tahap, namun proses satu tahap memerlukan waktu yang lebih singkat.

Penyiapan filler

Pada prinsipnya penyiapan filler ditujukan untuk mendapatkan serbuk kayu atau tepung kayu dengan ukuran dan kadar air yang seragam. Makin halus serbuk semakin besar kontak permukaan antara filler dengan matriknya, sehingga produk menjadi lebih homogen. Akan tetapi, bila ditinjau dari segi dekoratif, komposit dengan ukuran serbuk yang lebih besar akan menghasilkan penampakkan yang lebih baik karena sebaran serbuk kayunya memberikan nilai tersendiri.

Penyiapan Plastik Daur Ulang

(43)

sampai titik lelehnya, kemudian diproses hingga berbentuk pellet. Sebelum digunakan sebagai matriks komposit dilakukan analis termal diferensial (DTA). Pada proses dua tahap, pellet tersebut diblending terlebih dahulu dengan

coupling agent sehingga berfungsi sebagai compatibilizer dalam pembuatan komposit.

Blending (Pengadonan)

Tahap-tahap dalam pengadonan ini disesuaikan dengan proses yang digunakan, satu tahap, dua tahap, atau kontinyu. Menurut Han (1990) kondisi pengadonan yang paling berpengaruh dalam pembuatan komposit adalah suhu, laju rotasi, dan waktu pengadonan.

Pembentukan komposit

Setelah proses pencampuran selesai, sampel langsung dikeluarkan untuk dibentuk menjadi lembaran dengan kempa panas. Pengempaan dilakukan selama 2,5 - 3 menit dengan tekanan sebesar 100 kgf/cm² selama 30 detik pada suhu 170ºC - 190ºC. Setelah dilakukan pengempaan dingin pada tekanan yang sama selama 30 detik, lembaran kemudian didinginkan pada suhu kamar.

Pengujian Komposit

(44)

26

Komposit yang berkualitas tinggi hanya dapat dicapai bila serbuk kayu terdistribusi dengan baik di dalam matriks. Dalam kenyataannya, afinitas antara serbuk kayu dengan plastik sangat rendah karena kayu bersifat hidrofilik sedangkan plastik bersifat hidrofobik. Akibatnya komposit yang terbentuk memiliki sifat-sifat pengaliran dan moldability yang rendah dan pada gilirannya dapat menurunkan kekuatan bahan (Han, 1990).

Hasil-hasil Penelitian

Penelitian-penelitian yang telah dan sedang dilakukan bertujuan untuk menghasilkan komposit kayu plastik dengan sifat-sifat yang terbaik. Han (1990), Stark & Berger (1997), dan Oksman & Clemons (1997), meneliti faktor- faktor yang berperan penting dalam pembuatan komposit serbuk kayu plastik, yaitu tipe dan bentuk bahan baku, jenis kayu, nisbah filler dengan matriks, jenis dan kadar compatibilizer, serta kondisi pada saat pengadonan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sampai batas tertentu terjadi peningkatan kekuatan komposit dengan makin kecil ukuran serbuk yang digunakan, demikian juga tipe, nisbah serbuk kayu dan plastik, kadar air serta jenis kayu berpengaruh nyata terhadap sifat-sifat komposit yang dihasilkan. Penambahan compatibilizer

sampai batas tertentu berpengaruh baik terhadap kekuatan komposit.

(45)

Setyawati (2003) meneliti pengaruh ukuran nisbah serbuk kayu dengan matriks, serta kadar compatibilizer terhadap sifat fisis dan mekanis komposit kayu polipropilena daur ulang. Hasil penelitian menunjukkan pola yang sama dengan komposit yang menggunakan polipropilena murni, yaitu sifat–sifat komposit meningkat dengan makin halusnya ukuran partikel. Nisbah serbuk kayu dengan matriks sebesar 50:50 dengan penambahan MAH 2,5% sebagai compatibilizer disertai dengan penambahan inisiator menghasilkan kekuatan komposit yang optimal, disamping sifat-sifat fisis yang memadai.

(46)

28

Agar lebih sistematis dalam penelitian maka dibuat alur jalannya penelitian seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1

(47)

3.2 Penyiapan Benda Uji

3.2.1 Bahan Komposit

Untuk membuat komposit berpenguat partikel serbuk gergaji kayu glugu diperlukan komponen-komponen sebagai berikut :

1. Partikel

Pada penelitian ini, penguat yang digunakan adalah partikel dari serbuk gergaji kayu glugu seperti yang terlihat pada gambar 3.2. Untuk mendapatkan partikel serbuk gergai kayu glugu, harus melalui beberapa proses.

Proses tersebut antara lain :

1. Penyiapan serbuk gergaji kayu glugu. 2. Pembersihan serbuk gergaji dari kotoran. 3. Pengarangan dengan cara pengovenan.

(48)

30

Gambar 3.2 Serbuk gergaji kayu glugu Gambar 3.5 Partikel kayu glugu pemanasan

suhu 400° C

Gambar 3.3 Partikel kayu glugu pemanasan Gambar 3.6 Partikel kayu glugu pemanasan suhu 200° C suhu 500° C

(49)

2. Resin

Resin yang digunakan dalam penelitian ini adalah Resin Epoxy dengan merk ALF seperti yang terlihat pada gambar 3.7. Dengan ciri-ciri resin ini berwarna putih (bening). Resin epoxy ini disertai katalis atau biasa disebut hardener

(berwarna kuning) dengan perbandingan pencampuran antara resin dengan hardenernya adalah 1:1.

Gambar 3.7 Resin dan Hardener Epoxy

3. Bahan tambahan a. Release agent

(50)

32

Gambar 3.8 Release Agent ( MAA )

3.2.2 Alat Bantu

Alat bantu yang digunakan untuk pembuatan komposit berpenguat partikel serbuk gergaji kayu glugu adalah sebagai berikut :

1. Oven, untuk pengarangan serbuk gergaji kayu glugu.

2. Kaleng bertutup rapat, sebagai tempat serbuk gergaji di oven.

3. Tang penjepit, untuk mengambil serbuk gergaji yang telah di arangkan di dalam oven dengan suhu yang bervariasi.

4. Gelas ukur, untuk mengukur volume resin.

5. Timbangan gram, untuk menimbang partikel serbuk gergaji kayu glugu. 6. Toples, untuk tempat mencampur partikel kayu glugu dan resin.

7. Kuas, untuk mengoleskan dan meratakan MAA kedalam cetakan. 8. Gergaji, untuk memotong komposit.

(51)

3.2.3 Pengujian Karbon

Setelah pada proses pengarangan yang dilakukan pertama kali selesai kemudian dilakukan pengujian karbon. Pengujian karbon dalam penelitian ini dilakukan di Universitas Gajah Mada Yogyakarta. Pengujian karbon yang dilakukan dalam penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui kadar karbon yang terkandung dalam arang serbuk gergaji kayu glugu dengan suhu pengarangan 200º C, 300º C, 400º C dan 500º C. Dari hasil pengujian karbon didapat hasil yang paling baik untuk dijadikan komposit adalah pengarangan dengan suhu 200° C dan 300° C karena memiliki kandungan karbon yang tinggi yaitu sebesar 91,98% untuk arang serbuk gergaji kayu glugu suhu pengarangan 200° C dan 89,64% untuk arang serbuk gergaji kayu glugu suhu pengarangan 300° C. Arang serbuk gergaji kayu glugu pengarangan dengan suhu 400º C hanya memiliki kandungan karbon sebesar 84,64%, sedangkan arang serbuk gergaji kayu glugu pengarangan dengan suhu 500º C hanya memiliki kandungan karbon sebanyak 65,13%. Jadi arang serbuk gergaji kayu glugu yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah arang serbuk gergaji kayu glugu dengan suhu pengarangan 200° C dan 300° C yang dicampur dengan persentase 50% : 50%.

3.2.4 Pembuatan Cetakan

(52)

34

tersebut mempu menahan beban dari dongkrak yang digunakan sebagai media pembebanan pembuatan komposit yaitu ± 2000 kg. Cetakannya juga dibuat dari besi balok yang tebal, sebagai alas cetakan menggunakan besi plat tebal yang kurang lebih berukuran 200 x 120 mm yang telah bibuat lubang berbentuk lingkaran dengan diameter ± 105 mm. Pada lubang tersebut dapat diletakkan besi plat dengan tebal 5 mm yang dibuat bulat dengan diameter luar ± 105mm, sedangkan ukuran dalam adalah berdiameter 100 mm dengan tinggi 40 mm. Sebagai penutup yang juga berfungsi sebagai alat pengepres dibuat dari besi balok yang dibuat bulat dengan diameter ±100 mm sehingga dapat masuk kedalam cetakan secara rapat agar campuran komposit yang akan dicetak benar-benar akan dipres seperti yang terlihat pada gambar 3.9. Pembebanan pengepresan dilakukan dengan menggunakan dongkrak.

Gambar 3.9 Cetakan Komposit Gambar 3.10 Pengepresan Komposit

3.3 Pembuatan Benda Uji

3.3.1

Pembuatan benda uji Resin (Epoxy)

(53)

1. Pertama-tama melakukan proses pelapisan dasar dan dinding cetakan dengan MAA, hal ini dilakukan untuk mempermudah pemisahan resin dari cetakan. 2. Menyiapkan resin dan hardener sesuai dengan volume cetakan sebesar 100

cm3 (100 ml) menggunakan gelas ukur, karena perbandingan resin dan hardener adalah 1 : 1 maka resin 50 ml hardener 50 ml.

3. Resin dan hardener dituang pada gelas kaca, kemudian diaduk hingga rata. Pengadukan ini harus dilakukan secara cepat agar dapat tercampur dengan baik sebelum menjadi kental. Selain itu perlu dihindari pengadukan yang menyebabkan gelembung, sebab gelembung yang timbul pada waktu proses pengadukan akan menimbulkan void pada matrik yang dicetak.

4. Setelah resin dan hardener tercampur dengan merata, campuran tersebut dituang dalam cetakan yang sudah disiapkan.

5. Proses pengeringan membutuhkan waktu ± 3 jam. Setelah resin menjadi kering, resin dikeluarkan dari cetakan.

6. Melakukan pemotongan dengan gergaji sesuai dengan ukuran yang diinginkan dan menyempurnakan hasil cetakan dengan amplas.

3.3.2 Pembuatan benda uji Komposit

(54)

36

Langkah kedua adalah menghitung komposisi partikel kayu glugu, resin dan katalis berdasarkan volume cetakan dan prosentase komposisi yang diinginkan. Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut :

 Untuk komposisi fraksi volume penguat 28% partikel kayu glugu :

Partikel = 78,5ml 1,45gr/ml

 Untuk komposisi fraksi volume penguat 37% partikel kayu glugu :

(55)

Katalis = 78,5ml

100 30

= 23,55 ml

 Untuk komposisi fraksi volume penguat 46% partikel kayu glugu :

Partikel = 78,5ml 1,45gr/ml

 Untuk komposisi fraksi volume penguat 55% partikel kayu glugu :

Partikel = 78,5ml 1,45gr/ml

(56)

38

a. Melapisi dinding dan dasar cetakan dengan MAA, hal ini dilakukan untuk memudahkan pelepasan benda dari cetakan.

b. Menyiapkan partikel kayu glugu, katalis dan resin sesuai dengan perhitungan yang didapat.

c. Menuang resin dan katalis kedalam gelas kaca kemudian dilakukan pencampuran.

d. Mencampur partikel kayu glugu dengan campuran resin dan katalis kemudian mengaduknya dengan mixer sampai homogen. Pengadukan kurang lebih lima menit.

e. Setelah selesai pengadukan maka bahan-bahan komposit tersebut siap untuk dituangkan kedalam cetakan yang pada penelitian ini cetakan dibuat sendiri dengan menggunakan bahan dari besi.

f. Cetakan ditutup menggunakan penutup yang sudah didesain khusus yaitu penutup yang sekaligus digunakan sebagai pengepres, setelah penutup sudah dalam posisi pas kemudian diberi pembatas pengepresan yang ukurannya sesuai dengan yang diinginkan. Dalam penelitian ini karena komposit akan dilakukan pengujian impak maka ukurannya adalah (± 10 mm). Pada bagian atas penutup diberi beban (± 2 ton ) dengan menggunakan donkrak dengan maksud agar dihasilkan komposit yang padat dan rata.

g. Setelah 12 jam proses pengeringan selesai dan hasil cetakan dapat dilepas dari cetakan.

(57)

a. Komposit b. Matrik 3.3.3

Penyiapan benda uji kampas rem

Kampas rem cakaram dibeli dari toko sparepart. Kampas rem cakram yang digunakan adalah kampas rem cakram Honda Supra. Kampas rem cakram dipotong pada bagian dudukan agar dapat dimasukkan kedalam penjepit benda uji pada mesin uji keausan Oghosi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT – U).

3.4 Bentuk dan dimensi benda uji 3.4.1 Benda Uji Keausan

Pengujian keausan dalam penelitian ini menggunakan ukuran yang telah disesuaikan dengan alat uji keausan yang terdapat di laboraturium ilmu logam Universitas Gajah Mada Yogyakarta yaitu dengan ukuran seperti yang terlihat pada gambar 3.11.

Panjang : 40 - 60 mm Lebar : 25 mm Tebal : 5 – 10 mm

(58)

40

2 45º

10 10

Satuan : mm

3.4.2 Benda uji impak

Pengujian impak matrik pengikat dan komposit mengacu pada standar pengujian ASTM A370. Bentuk dan dimensi benda uji impak yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.12, sedangkan gambar benda uji impak komposit dan benda uji impak matrik dapat dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3.12 Dimensi Benda Uji Impak

a. Komposit b. Matrik Gambar 3.13 Benda Uji Impak

3.5 Metode Pengujian 3.5.1 Uji keausan

Pengujian keausan dalam penelitian ini dilakukan dengan alat uji Oghosi High Speed Universal Wear Testing Machine ( Type OAT – U ) seperti yang

(59)

1. Menyiapkan benda uji dengan ukuran panjang 40 – 60 mm, lebar 25 mm dan

ketebalan 5 – 10 mm.

2. Benda uji diletakkan pada penjepitnya dengan kuat. 3. Beban tekan yang dipakai 2,12 kg.

4. Waktu pengausan yang dipakai 10 detik. 5. Jarak tempuh pengausan yang dipakai 25 m.

6. Setelah proses pengausan berakhir, benda uji dilepas dari penjepitnya.

7. Dalam pengujian ini pengukuran lebar keausan ( bo ) dilakukan dengan melihat lebar keausan dengan menggunakan mikroskop.

8. Melakukan perhitungan harga keausan spesifik dengan menggunakan rumus (2.2).

Gambar 3.14 Mesin Uji Keausan Oghosi High Speed Universal Wear Testing Machine ( Type OAT – U )

(60)

42

3.5.2 Mencari koefisien gesek

Koefisien gesek dicari dengan menggunakan metode yang sangat sederhana yaitu hanya dengan media piringan cakram yang di atasnya diletakan benda uji, pada benda uji diberi pemberat. Sebagai beban pembanding digunakan air, beban pembanding tersebut di ikatkan pada benda uji dan sedikit demi sedikit air ditambah sampai benda uji bergerak untuk pertamakalinya.

Langkah-langkah persiapan mencari koefisien gesek dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Penyiapan benda uji, masing-masing benda uji diberi nomor dan ditimbang. 2. Penyiapan benda pemberat, dalam penelitian ini digunakan anak timbangan

yang bermassa 0,5 kg.

3. Penyiapan wadah untuk memberi beban pembanding. Wadah yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan menggunakan botol air mineral. Pada bagian atas wadah diikat dengan tali yang dikaitkan dengan benda uji.

4. Penyiapan beban pembanding, dalam penelitian ini beban pembanding yang digunakan adalah air.

Dari metode diatas maka besar koefisien gesek dicari dengan rumus sebagai berikut :

g m

Fgesk. ……….Pers. 1

N

Fges k. ……….…Pers. 2

(61)

b

Keterangan : mk = massa air yang ditambahkan (gram) sampai benda uji bergeser mb = massa benda uji + massa pemberat

ìk = koefisien gesek

Gambar 3.15 Metode pencarian koefisien gesek

3.5.3 Metode pengujian Impak

(62)

44

a. Mempersiapkan Benda Uji

Benda uji dibuat dengan bentuk empat persegi panjang dengan ukuran 10 x 10 x 55 mm dan diberi takik sedalam 2 mm dengan sudut 450 yang berada ditengah-tengah benda uji, kemudian dihaluskan dulu sisi-sisinya menggunakan amplas agar permukaan benda uji menjadi rata.

b. Pelaksanaan Penelitian

Penelitian dilakukan dengan cara benda uji diletakkan pada tempat dimana bila lengan pada alat uji impak dijatuhkan maka akan tepat mengenai bagian tengah (takik) benda uji sehingga benda uji akan patah setelah mendapat beban kejut dari lengan yang dilepas dari sudut 1500, kemudian lengan membentuk sudut () yang dibentuk setelah palu mematahkan benda uji.

(63)

45 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Dalam penelitian ini, dilakukan beberapa pengujian yaitu pengujian koefisien gesek untuk mengetahui seberapa besar kemampuan komposit menahan gesekan, pengujian keausan untuk mengetahui ketahanan aus benda uji terhadap gesekan yang diberikan secara kontinu selama beberapa waktu dan pengujian impak untuk mengetahui tingkat keuletan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui beberapa sifat mekanik komposit partikel kayu glugu dengan matrik pengikat resin epoxy. Hasil pengujian dan perhitungan serta analisis data akan disajikan di bawah ini.

4.1

Koefisien gesek

Pengujian yang dilakukan dengan menggunakan alat uji neraca bandul sederhana ini diperoleh hasil sebagai berikut :

Tabel 4.1.1 Koefisien Gesek Matrik dan Komposit Campuran Arang Kayu Glugu Pemanasan 200° C dan 300° C

(64)

Gambar 4.1 Grafik Koefisien Gesek Rata-Rata Benda Uji

(65)
(66)

48

4.2 HASIL PENGUJIAN KEAUSAN

Dari pengujian keausan yang dilakukan, didapatkan data-data sebagai berikut:

Tabel 4.2.1 Keausan Matrik dan Komposit Campuran Arang Kayu Glugu Pemanasan 200° C dan 300° C

Keterangan : Perbandingan campuran arang kayu glugu adalah 50% pemanasan 200° C dan 50% pemanasan 300° C.

(67)
(68)

50

yang digunakan dalam pembuatan kampas rem juga lebih baik, berdasarkan pengamatan kampas rem tersebut terdapat penguat yang terbuat dari serbuk logam sehingga nilai kekerasannya lebih baik

4.3 HASIL PENGUJIAN IMPAK

Metode yang digunakan dalam pengujian impak ini adalah metode Charpy. Dalam penelitian dilakukan beberapa pengujian impak secara terpisah, yaitu: terhadap matrik pengikat dan komposit yang dihasilkan. Data yang didapat adalah berupa sudut () yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk terhadap dial (piringan angka). Dari pengujian ini dapat diambil nilai rata-rata tenaga patah dan keuletan komposit yang ditunjukkan pada Tabel 4.3.1.

Tabel 4.3.1 Tenaga Patah dan Keuletan Rata-Rata Komposit Campuran Arang Kayu Glugu Pemanasan 200° C dan 300° C

No. Benda Uji Tenaga Patah Rata-Rata Keuletan Rata-Rata

(Joule) (kJ/mm2)

1 Matrik 0,24 2,59

2 Partikel 30 % 0,24 2,56

3 Partikel 40 % 0,27 2,87

4 Partikel 50 % 0,24 2,55

5 Partikel 60 % 0,21 2,25

(69)

GRAFIK TENAGA PATAH RATA RATA

Resin Epoxy Partikel 28% Partikel 37% Partikel 46% Partikel 55%

BENDA UJI

Gambar 4.3 Grafik Tenaga Patah Rata-Rata Benda Uji

(70)

52

ekonomis karena pada pembuatan komposit ini lebih irit 28% dan 46% resin, karena 28% atau 46% resin ini dapat digantikan oleh 28% arang kayu glugu dan 46% arang kayu glugu. Pada komposit fraksi volume penguat 55% kekuatannya dibawah benda uji matrik hal ini lebih disebabkan oleh ketidak sempurnaan resin untuk mengikat arang kayu glugu.

4.4 PENGAMATAN BENTUK PATAHAN BENDA UJI IMPAK

(71)

a. Matrik

b. Komposit Fraksi volume 28 % c. Komposit Fraksi volume 37 %

d. Komposit Fraksi volume 46 % e. Komposit Fraksi volume 55 %

(72)

54 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah menganalisa data yang diperoleh maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Setelah diuji keausan, nilai laju keausan spesifik kampas rem cakram Supra lebih baik yaitu sebesar 2,04 mm²/kg dibandingkan komposit dalam penelitian ini yang memiliki laju keausan spesifik 4,13 mm²/kg pada fraksi volume penguat 46%.

2. Dari hasil pengujian impak didapat bahwa hasil pegujian impak tidak terlalu terdapat perbedaan yang signifikan baik tenaga patah maupun keuletan atara matrik dengan komposit, dimana keuletannya antara (2,25-2,87 kJ/mm²) dan tenaga patahnya antara (0,21-0,27 Joule). Dengan kata lain, arang serbuk gergaji kayu glugu tidak begitu berpengaruh besar terhadap kekuatan patah maupun keuletan komposit.

(73)

5.2 Saran

Agar penelitian-penelitian berikutnya mendapatkan hasil yang lebih baik maka penulis memberikan saran-saran sebagai berikut:

1. Matrik atau resin yang digunakan dalam pembuatan komposit yaitu menggunakan resin yang kekuatan dan kekerasannya lebih baik dibanding resin epoxy.

(74)

56 DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1987, Annual Book of ASTM Standart, American Society For Testing Material, Philadelpia.PA.

APCC. 2000. Annual Report of APCC. Jakarta. p. 93-94.

Arancon RN Jr. 1997. Asia Pacific Forestry Sector Outlook: Focus on Coconut Wood. Working Paper Series. Asian and Pacific Coconut Community. Bangkok. p 1-36.

[BPS] Badan Pusat Statistik. 1999. Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia : Impor. Jakarta

Febrianto F. 1999. Preparation And Properties Enhancement Of Moldable Wood Biodegradable Polymer Composites. [Disertasi]. Kyoto: Kyoto University, Doctoral Dissertation.Division of Forestry and Bio-material Science. Faculty of Agriculture. Tidak dipublikasikan.

Findasari TA. 2006. Komposit Berpenguat Partikel Tempurung Kelapa Sawit Dengan Resin Arindo Butek 3210 Sebagai Pengganti Alternatif Kampas Rem. Tugas Akhir. Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Fruhwald A, Peek RD and Schulte M. 1992. Utilization of Coconut Timber from North Sulawesi, Indonesia. Research Report. Hamburg. 352 p.

Ginting A. 2007. Pengaruh Kadar Air dan Jarak Antar Paku Terhadap Kekuatan Sambungan Kayu Kelapa. Universitas Janabadra Yogyakarta.

Hadi, B.K., 2000, Mekanika Struktur Komposit, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta.

Han GS. 1990. Preparation and Physical Properties Of Moldable Wood Plastic Composites. [Disertasi]. Kyoto: Kyoto University. Departement Of Wood Science and Technology, Faculty of Agriculture.

(75)

Jones, R.M, 1975, Mechanics of Composite Material, MC Graw Hill, New York. Killmann W. 1988. How to Process Coconut Palm Wood. Vieweg Verlag.

Braunschwerg. 76 p.

Oksman K, Clemons C. 1997. Effect of elastomers and coupling agent on impact performance of wood flour-filled polypropilene. Di dalam: Fourth International Conference on Woodfiber-Plastic Composites. Madison, 12 –14 Mei 1997. Wisconsin: Forest Product Sociaty. hlm 144-155.

Modul Praktikum Uji Keausan 2007. Laboraturium Logam Jurusan Teknik Mesin Universitas Gajah Mada Yogyakarta.

Priyono SKS. 2001. Komitmen Berbagai Pihak dalam Menanggulangi Illegal Logging. Konggres Kehutanan Indonesia III. Jakarta.

Purwanto D, Samet, Mahfuz, dan Sakiman. 1994. Pemanfaatan Limbah Industri Kayu lapis untuk Papan Partikel Buatan secara Laminasi. DIP Proyek Penelitian dan Pengembangan Industri. Badan Penelitian dan Pengembangan Industri. Departemen Perindustrian. Banjar Baru

Santoso AB. 2007. Pengaruh Perlakuan Kimia Serat Widuri (Calotropis gigantea) Terhadap Sifat Mekanis Komposit. Tuagas Akhir. Fakultas Sain Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Sasse HR, Lehmkamper O, Kwasny-Echterhagen R. 1995. Polymer granulates for masonry mortars and outdoor plaster. Di dalam: Ohama Y, editor. Disposal and Recycling of Organic and Polymeric Construction Materials. Proceeding of the International RILEM Workshop. Tokyo: 26-28 Maret 1995. Chapman & Hall. hlm 75-85.

Sriati Djapri, 1991, Ilmu Dan Teknologi Bahan, Erlangga, Jakarta.

Strak NM, Berger MJ. 1997. Effect of particle size on properties of wood-flour reinforced polypropylene composites. Di dalam: Fourth International Conference on Woodfiber-Plastic Composites. Madison, 12 –14 Mei 1997. Wisconsin: Forest Product Sociaty. hlm 134-143. Sulaeman, R. 2003. Deteriorasi Komposit Serbuk Kayu Plastik Polipropilena

Daur Ulang Oleh Cuaca Dan Rayap. [Thesis] Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor (tidak dipublikasikan)

(76)

58

Setyawati D, 2003, Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah Kayu Dan Plastik, Makalah Filsafah Sains, Institut Pertanian Bogor.

Syahfitrie, C. 2001. Analisis Aspek Sosial Ekonomi Pemanfaatan Limbah Plastik. [Thesis] Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor (tidak dipublikasikan)

Van Vlack, L.H, 1985, Ilmu dan Teknologi Bahan, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.

[YBP] Yayasan Bina Pembangunan. 1986. Barometer Bisnis Plastik Indonesia. Jakarta.

(77)
(78)

59

(79)

Lampiran 2 Data Hasil Pengujian Koefisien Gesek

Koefisien Gesek Komposit dengan Fraksi Volume Partikel 28%

SPESIMEN

Koefisien Gesek Komposit dengan Fraksi Volume Partikel 37%

SPESIMEN

Koefisien Gesek Komposit dengan Fraksi Volume Partikel 46%

SPESIMEN

Koefisien Gesek Komposit dengan Fraksi Volume Partikel 55%

(80)

61

Koefisien Gesek Kampas Rem Cakram Supra

MASSA SPESIMEN

MASSA SPESIMEN

MASSA

PENEKAN BANDUL

KOEFISIEN GESEK

(gr) (gr) (gr) (k)

1 56 500 202 0,36

2 51 500 177 0,32

(81)

Lampiran 3 Data Hasil Pengujian Keausan

Keausan Komposit dengan Fraksi Volume Partikel 28%

BENDA BEBAN WAKTU LEBAR KEAUASAN KEAUSAN SPESIFIK

UJI (kg) (detik) (mm) (mm2 / kg)

1 2,12 10 2,187 0,0000051397

2 2,12 10 2,125 0,0000047148

RATA2 0,0000492725

Keausan Komposit dengan Fraksi Volume Partikel 37%

BENDA BEBAN WAKTU LEBAR KEAUASAN KEAUSAN SPESIFIK

UJI (kg) (detik) (mm) (mm2 / kg)

1 2,12 10 2,187 0,0000051397

2 2,12 10 2,250 0,0000055968

RATA2 0,0000536825

Keausan Komposit dengan Fraksi Volume Partikel 46%

BENDA BEBAN WAKTU LEBAR KEAUASAN KEAUSAN SPESIFIK

UJI (kg) (detik) (mm) (mm2 / kg)

1 2,12 10 2 0,000003930

2 2,12 10 2,062 0,000004309

RATA2 0,000041189

Keausan Komposit dengan Fraksi Volume Partikel 55%

BENDA BEBAN WAKTU LEBAR KEAUASAN KEAUSAN SPESIFIK

UJI (kg) (detik) (mm) (mm2 / kg)

1 2,12 10 2,250 0,0000055968

2 2,12 10 2,312 0,0000060723

RATA2 0,0000583455

Keausan Resin Epoxy

BENDA BEBAN WAKTU LEBAR KEAUASAN KEAUSAN SPESIFIK

UJI (kg) (detik) (mm) (mm2 / kg)

1 2,12 10 2,688 0,0000095429

2 2,12 10 2,625 0,0000088875

(82)

63

Keausan Kampas Rem Cakram Supra

BENDA BEBAN WAKTU LEBAR KEAUASAN KEAUSAN SPESIFIK

UJI (kg) (detik) (mm) (mm2 / kg)

1 2,12 10 1,62 0,00000209

2 2,12 10 1,59 0,00000203

(83)
(84)

Figur

Gambar 1.1 Serbuk gergaji kayu glugu yang berpeluang menjadi limbah
Gambar 1 1 Serbuk gergaji kayu glugu yang berpeluang menjadi limbah . View in document p.22
Gambar 2.1. Grafik kekuatan, kekakuan komposit dengan komponen
Gambar 2 1 Grafik kekuatan kekakuan komposit dengan komponen . View in document p.25
Gambar 2.3 Prinsip Pengujian Impak (Santoso, 2007)
Gambar 2 3 Prinsip Pengujian Impak Santoso 2007 . View in document p.36
Gambar 3.1 Skema Jalannya Penelitian
Gambar 3 1 Skema Jalannya Penelitian . View in document p.46
Gambar 3.5 Partikel kayu glugu pemanasan
Gambar 3 5 Partikel kayu glugu pemanasan . View in document p.48
Gambar 3.7 Resin dan Hardener Epoxy
Gambar 3 7 Resin dan Hardener Epoxy . View in document p.49
Gambar 3.11 Benda Uji Keausan
Gambar 3 11 Benda Uji Keausan . View in document p.57
Gambar 3.12  Dimensi Benda Uji Impak
Gambar 3 12 Dimensi Benda Uji Impak . View in document p.58
Gambar 3.14 Mesin Uji Keausan Oghosi High Speed Universal Wear Testing
Gambar 3 14 Mesin Uji Keausan Oghosi High Speed Universal Wear Testing . View in document p.59
Gambar 3.15 Metode pencarian koefisien gesek
Gambar 3 15 Metode pencarian koefisien gesek . View in document p.61
Gambar 3.16 Mesin Uji Impak Charpy
Gambar 3 16 Mesin Uji Impak Charpy. View in document p.62
Tabel 4.1.1 Koefisien Gesek Matrik dan Komposit Campuran Arang Kayu Glugu Pemanasan 200° C dan 300° C
Tabel 4 1 1 Koefisien Gesek Matrik dan Komposit Campuran Arang Kayu Glugu Pemanasan 200 C dan 300 C . View in document p.63
GRAFIK KOEFISIEN GESEK RATA RATA
GRAFIK KOEFISIEN GESEK RATA RATA. View in document p.64
GRAFIK LAJU KEAUSAN RATA-RATA
GRAFIK LAJU KEAUSAN RATA RATA. View in document p.66
Tabel 4.2.1 Keausan Matrik dan Komposit Campuran Arang Kayu Glugu Pemanasan 200° C dan 300° C
Tabel 4 2 1 Keausan Matrik dan Komposit Campuran Arang Kayu Glugu Pemanasan 200 C dan 300 C . View in document p.66
GRAFIK TENAGA PATAH RATA RATA
GRAFIK TENAGA PATAH RATA RATA. View in document p.69
Gambar 4.4 Bentuk Patahan Benda Uji Impak
Gambar 4 4 Bentuk Patahan Benda Uji Impak . View in document p.71

Referensi

Memperbarui...