Prosiding Konferensi N
Prof.D
Pro
Prof.
Dra. Ida A
Prof. D
Prof.D
Prof. Ir.
Prof.Ir
Prof.Ir. IA Dwi Giri
Ir. IN Ary
Dr. I
Hak Cipta @ 2013 oleh KNEP I
Dilarang mereproduksi dan me
media apapun tanpa seijin Jurus
Dipublikasikan dan didistri
Udayana, Kampus Bukit Jim
i
IS
erensi Nasional Engineering Perhotelan
27 – 28 Juni, 2013
Ketua Editor
Dr. Ir. I K. G. Sugita, MT.
Editor Pelaksana
Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D.
I Made Gatot Karohika, S.T., M.T.
I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T.
I G. Teddy Prananda, ST., MT.
Dr. I Made Parwata, ST., MT.
Penyunting Ahli
Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD)
Prof.Dr. ING Antara M.Eng. (UNUD)
Prof.Dr.Ir. IGB Wijaya Kusuma (UNUD)
Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI)
Fauzun, S.T., M.T., Ph.D. (UGM)
ra. Ida Ayu Suryasih, M.Par .(Pariwisata,UNUD)
Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS)
Dr Sularjoko (UNDIP)
Dr Caturwati (UNTIRTA)
Prof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM)
Prof. Ir. I Nyoman Sutantra M.Sc., Ph.D. (ITS)
Prof.Ir. ING Wardana, M.Eng., Ph.D. (UB)
Dwi Giriantari, MEng.Sc., Ph.D. (Teknik Elektro, UNU
Ir. IN Arya Thanaya, ME, Ph.D. (T. Sipil, UNUD)
Dr. Ir. I Wayan Surata, MErg (UNUD)
KNEP IV – 2013 Jurusan Teknik Mesin – Universitas U
mendistribusi bagian dari publikasi ini dalam
ijin Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.
didistribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin
ukit Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
ISSN 2338 - 414X
rhotelan IV – 2013
tro, UNUD)
versitas Udayana.
i dalam bentuk maupun
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena
berkat rahmatNya acara Konferensi Engineering Perhotelan IV (KNEP-IV) bisa
terselenggara dengan sukses pada tanggal 27-28 Juni 2013 di Bali. KNEP-IV ini
diselenggarakan oleh jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana dalam rangkaian
kegiatan BKFT ke 48 dan Dies Natalis ke 51 Universitas Udayana, didukung oleh
Badan Kerjasama Teknik Mesin (BKSTM) seluruh Indonesia.
KNEP IV – 2013 ini merupakan forum untuk mendiskusikan dan
mengkomunikasikan hasil-hasil penelitian terkini engineering dalam konteks
perhotelan; dan topik-topik pendukung lain dalam lingkup Teknik Mesin. Disamping
itu untuk meningkatkan kerja sama dengan organisasi profesi engineering perhotelan.
Hasil yang dihapakan adalah meningkatnya mutu riset-riset yang akan dilakukan,
meningkatnya daya kompetisi untuk mendapatkan grant penelitian, hubungan yang
baik inter akademisi dan antara akademisi dengan praktisi.
Konferensi ini mengangkat beberapa Grup topik yang meliputi:
1. Engineering perhotelan (EP): manajemen dan optimasi energi, manajemen
air, AC dan Chiller, pompa, perpipaan, maintenance, elektrikal, sistem
pengamanan, boiler, building service, bangunan hemat energi, dll.
2. Konversi energi (KE): Perpindahan panas, mekanika fluida, termodinamika,
sumber energi alternatif.
3. Teknik
dan
manajemen
manufaktur
(TMM): proses permesinan,
pembentukan, fabrikasi, sistem manufaktur, CAD-CAM, otomasi industri,
sistem pengontrolan.
4. Teknologi, pengujian dan pengembangan material (TPPM): Korosi,
pengelasan, pengecoran, polimer dan komposit, analisis kegagalan.
5. Bidang umum (BU): pendidikan Teknik Mesin, metode pengajaran, kebijakan
energi, pengelolaan dampak lingkungan.
Adapun jumlah artikel yang dipresentasikan dalam konferensi ini adalah
sebanyak 87 makalah yang mencakup ke lima topik di atas.
Kami mengucapkan terima kasih kepada Keynote speaker, para akademisi,
peneliti, praktisi dan professional di bidang perhotelan yang telah mengirimkan
artikelnya, serta semua pihak yang meliputi panitia pengarah, panitia pelaksana,
scientific committee dan sponsor yang telah terlibat dan membantu terselenggaranya
kegiatan ini dengan sukses.
Denpasar, Bali 28 Juni 2013
iii
DAFTAR ISI
Kata Pengantar
ii
Daftar Isi
iii
Makalah KNEP IV - 2013
iii
Grup Engineering Perhotelan
EP02
Studi perencanaan atap panel surya di hotel The Royale Krakatau Cilegon - Zawahar Islamy, Agung Sudrajad.
1
EP04
Aplikasi teknologi radio frequency identification (RFID) pada sistem monitoring kehadiran karyawan terintegrasi dengan teknologi informasi (TI) - N.M.A.E.D. Wirastuti, IGAK Diafari Djuni
5
Grup konversi energi
KE01
Kaji eksperimental penurunan tekanan air dalam filter pasir aktif - Toto Supriyono, Herry Sonawan, Rizal A. P.
13
KE02
Koefisien Perpindahan Panas dan Kerugian Jatuh Tekanan Aliran di dalam Pipa - Rr. Sri Poernomo Sari, T. Aswinsyah Hassan, D. Saputra, R. Malau
21
KE03
Pengaruh variasi pembebanan terhadap efisiensi ideal dan aktual trubin gas unit Y.Z pada PLTGU
X - Yusvardi Yusuf, Santoso Budi, dan Ian Hardiyanto
27
KE04
Metoda pengukuran performansi pengujian turbin angin di terowongan angin - Subagyo
33
KE05
Studi Eksperimental Medan Aliran Hilir Dibelakang Internal Flow Double Skewed Wall Cyclone (IFC2SW) - Gede Widayana, Herman Sasongko
37
KE06
analisa performa mesin dengan biodiesel terbuat dari virgin coconut oil pada mesin diesel -
Annisa Bhikuning
43
KE07
Pengaruh bentuk mur pengunci impeller terhadap karakteristik pompa sentrifugal tipe aliran radial - Allo Sarira Pongsapan, Syamsul Arifin, Syukri Himran, Hafrison Salamba
49
KE08
Studi eksperimental pemanfaatan temperatur gas buang dari kendaran bermotor roda dua untuk pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar (delivery service box) - Ismail Thamrin, Surya Hadi
59
KE09
Analisa karakteristik kebisingan yang ditimbulkan oleh rem drum kendaraan bermotor -
Zulkarnain
iv
KE11
Frekuensi pola aliran Vortex disekitar geometri dek jembatan - Subagyo
71
KE12
Peningkatan Kinerja Sepeda Motor 4 Tak Dengan Menambahkan Bubble Water Injection Pada Ruang Bakar Motor - NK. Caturwati
79
KE13
Studi karakteristik bahan bakar solar emulsi air - Agung Sudrajad, Ahmad Gofur.
85
KE14
Studi kemampuan tanaman rumah dalam penyerapan panas matahari untuk mengatasi panas local - Ahmad Syuhada dan Dharma Dawood
89
KE15
Waktu Ekstraksi Polutan Formaldehyde oleh Ventilasi Mekanik Aliran Sederhana, Bagian Kamar Tidur 1 untuk Rumah Tinggal dengan Menggunakan Simulasi untuk Kondisi Cuaca Perancis dan Indonesia - Dwinanto, Erni Listijorini
97
KE16
Analysis of rewetting time and temperature distributions during cooling process in vertical rectangular narrow channel - IGN. Bagus Catrawedarma, Indarto, Mulya Juarsa
103
KE17
Pemanfaatan energi angin pantai Anyer sebagai pembangkit listrik skala kecil – Erwin,Slamet Wiyono,Andri nofa
109
KE18
Simulasi numerik pemisahan aliran dingin-panas di dalam tabung vortex - Radi Suradi K, Sugianto
115
KE19
Karakterisasi sifat biolistrik lengkeng diamond river (dimocarpus longan) tambulampot terhadap perbedaan cuaca hujan dan tidak hujan - Hamdan Akbar Notonegoro, Rina Lusiani, Najmi Firdaus
123
Ke20
Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter - Ainul Ghurri, AA Adhi Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya
129
KE21
Analisis performansi kolektor surya terkonsentrasi menggunakan receiver berbentuk silinder -
Ketut Astawa, I Ketut Gede Wirawan, I Made Budiana Putra
137
KE22
The influence of compression ratio to performance of four stroke engine with used arak bali as a fuel - IGK. Sukadana, IKG. Wirawan
145
KE23
Study eksperimental geometri sirif kondensor terhadap unjuk kerja refrigerator - IGA Kade Suriadi, IGK. Sukadana
153
KE24
Pengaruh Besar Butiran Biji Jarak Dan Arang Sekam Padi Pada Briket Dengan Perekat Kanji Dan Tanah Liat Terhadap Kadar Air, Nilai Kalor Dan Laju Pembakarannya - Panca Sunu Pamungkas , I Wayan Joniarta, Made Wijana
v
KE25
Pengaruh Penggunaan Cdi Standard Dangan Programmable Cdi terhadap Performance Sepeda Motor Empat Langkah 100 Cc - I GNP Tenaya, I GK Sukadana, Hendra Cipta
167
KE26
Kecepatan Api Laminar Pada Pembakaran Premixed Minyak Jatropha - I.K.G. Wirawan,I.N.G. Wardana, Rudy Soenoko, Slamet Wahyudi
175
KE27
Studi gasifikasi downdraft berbahan bakar biomasa - I Nyoman Suprapta Winaya, Made Sucipta, Nur Khotim Romadan
181
KE28
Evaluasi Sistem Pompa Booster
(Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar) - Made Suarda, I Putu Yasa
189
Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur
TMM01
Redesain traktor capung meningkatkan kesehatan dan kepuasan petani di Subak Teba Mengwi Badung - I Ketut Widana
199
TMM02
Proses bubut pada berbagai jenis kayu untuk furniture - Rusnaldy, Achmad Widodo, Norman Iskandar, Berkah Fajar T.K
205
TMM03
Analisa kinerja traksi transmisi standar dan modifikasi pada berbagai kondisi jalan dengan kendaraan Suzuki Escudo 2.0 - Ketut Gunawan, I.N. Sutantra
211
TMM04
Analisa Stabilitas Kendaraan Dalam Rangka Meningkatkan Keamanan dan Kenyamanan Pengendara - Kadek Rihendra Dantes, I.N. Sutantra
219
TMM06
Pengaruh Perubahan Bentuk Bead Panel Kendaraan terhadap Frekuensi Alamiah pada Kondisi Batas Bebas-bebas - Sukanto I Made Miasa, R. Soekrisno
227
TMM07
Kaji Teoritik dan Eksperimental Defleksi Balok Dengan Penampang Yang Tidak Seragam - Mukhtar
Rahman, Hammada Abbas,Ivonne Fredrika Yunita Polii
233
TMM08
Mesin pengasah batu permata - M. Yusuf dan Made Anom Santiana
241
TMM09
Online monitoring keausan cutting tool menggunakan audio signal - Ahmad Atif Fikri dan Muslim Mahardika, Teguh Pudji Purwanto, Andi Sudiarso, Herianto
247
TMM10
Pendekatan baru penentuan kemudahan proses m-EDM dengan menggunakan analisis dimensional teorema Buchingham π - Nidia Lestari dan Muslim Mahardika
vi
TMM11
Identifikasi, pemodelan dan kompensasi ketidaktelitian pada konstruksi mesin CNC milling mini 5-axis tipe tilt – rotary table - Eri Yulius Elvys, Herianto, Subarmono
259
TMM12
Analisa bentuk profil dan dimensi supporting profile terhadap defleksi dan tegangan pada base kondensor unit - Purna Anugraha Suarsana , Ahmad Hanif Firdaus, Ismi Choirotin, Moch. Agus Choiron
265
TMM13
Simulasi 2D dan 3D pada proses multi-pass equal channel angular pressing (ECAP) - Khairul Anam, Moch. Agus Choiron
273
TMM14
Pemodelan hyper elastic material untuk pengembangan desain baru gasket karet - Fikrul Akbar Alamsyah, Moch. Agus Choiron
279
TMM15
Analisa lebar kontak dan tegangan kontak untuk pengembangan desain gasket tipis - Moch. Agus Choiron, Avita Ayu Permanasari, I Made Gatot Karohika
285
TMM16
Analisis kekuatan struktur pallet menggunakan metode elemen hingga - Tria Mariz Arief, Sugianto
291
TMM17
Analisa kekuatan desain meja kursi lipat dengan simulasi computer - Jatmoko Awali, Dicky Adi Tyagita, dan Moch. Agus choiron
299
TMM19
Perancangan trolli barang yang ergonomis dan efisien untuk pramuniaga pertokoan Glodok Jakarta - I Wayan Sukania, Silvi Ariyanti, Ivan Wibowo
305
TMM20
Proses produksi pembuatan kapal layar phinisi untuk meminimalkan waktu produksi dengan model pert ( programming evaluation dan review technique ) - dirgahayu lantara
311
TMM21
karakteristik traksi dan kinerja transmisi pada sistem gear transmission dan gearless transmission
- A.A.I.A. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika
319
TMM22
analisis sistem pengapian : distributor ignition system dan distributorless ignition system sebagai upaya meningkatkan kualitas pembakaran - Liza Rusdiyana, Bambang Sampurno, Syamsul hadi, I.N. Sutantra
325
TMM23
the dexterous of smooth motion for a three fingered robot gripper – Wayan Widhiada, S.S.Douglasand J.B.Gomm
333
TMM24
Teknologi Tepat Guna Peralatan Sterilisasi Baglog untuk Meningkatkan Kualitas Produk Jamur Tiram pada UKM Jamur Tiram Pacet Mojokerto - Liza Rusdiyana, Eddy Widiyono, Suhariyanto
vii
TMM25
Aplikasi Electronic Control MODULE (ECM) pada pengendalian emisi gas buang - I Ketut Adi Atmika
349
Grup Teknologi, Pengujian dan Pengembangan Material
TPPM01
Pengaruh perlakuan quench temper 600oC ,640oC, 690oC dan pengelasan terhadap sifat mekanik dan struktur mikro baja perkakas untuk aplikasi mold dan dies - Abdul Azis
355
TPPM02
Analisis karakteristik getaran pada balok jepit bebas yang terbuat dari material komposit serat bamboo - Hammada Abbas dan Mukhtar Rahman
361
TPPM03
Penerapan metode sentrifugal pada proses pengecoran produk komponen otomotif dalam rangka peningkatan fasilitas praktikum di Laboratorium Bahan dan Metalurgi Polban - Waluyo M Bintoro, Undiana B, dan Duddy YP
369
TPPM04
Kekuatan tarik komposit matrik polimer berpenguat serat alam bambu gigantochloa apus jenis anyaman diamond braid dan plain weave - Sofyan Djamil, Sobron Y Lubis, dan Hartono
377
TPPM05
Analisis perubahan laju korosi dan kekerasan pada pipa baja ASTM A53 akibat tegangan dalam dengan metode C-ring - Johannes Leonard
385
TPPM06
Pengaruh proses penghalusan butir dengan metode pengerolan panas terkontrol dan pengerolan dingin-anil terhadap struktur mikro baja SCM 445 - I Gusti Bagus Eka Nitiya
389
TPPM07
Penambahan cil pada desain sistem saluran (gating system) low pressure die casting (LDPC) untuk mereduksi kebocoran akibat hole pada produk kran hotel dengan simulasi Procast V2008 -
Muhammad Fitrullah, Koswara, dan Ricky Parmonangan
395
TPPM08
Analisis J-Integral dengan ADVENTURE System - Irsyadi Yani
405
TPPM09
Aplikasi Multichart Diagram Dalam Desain Dan Manufaktur Tungku Pengecoran Kuningan CuZn30 Menggunakan Bahan Bakar Briket Batubara Kalori Rendah - Diah Kusuma Pratiwi
411
TPPM10
Seal performance of centrifugal pump mechanical seals - Cokorda Prapti Mahandari, Ariyanto
419
TPPM11
Pengaruh komposisi larutan, variasi arus dan waktu proses pelapisan Chrome pada plastik ABS terhadap kekerasannya - Ahmad Zohari, Kusmono, Soekrisno
425
TPPM12
Pengaruh Perlakuan Alkali pada Kekuatan Tarik Serat Kenaf - Henny Pratiwi, R. Soekrisno, Harini Sosiati
viii
TPPM13
Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi -
Agustinus P.Irawan, Frans J. Daywin, Fanando, Tommy A.
433
TPPM14
Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit kereta api - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.
437
TPPM16
Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment casting –
I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara
.
441
TPPM17
Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung Gender Wayang - I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika
449
TPPM18
Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC) terhadap Kekerasan Setelah Proses Sintering - Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto, Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu
459
TPPM19
Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi - M. Halim Asiri
465
TPPM20
identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced breakdown spectroscopy (libs) - Hery Suyanto
473
TPPM21
Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler serbuk gergaji kayu 5% - Nasmi Herlina Sari, IGNK Yudhyadi, Emmy Dyah S
477
TPPM22
Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji kayu - IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari
487
TPPM23
Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media Karburasi Arang Batok Kelapa dan Arang Tulang Sapi - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna Muku
495
TPPM24
uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat arenga pinnata - Nitya Santhiarsa, Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto
503
TPPM25
Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston - I Made Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto
513
TPPM26
Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas Terbuat Dari Baja Nirkarat - Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra Adnyana, I Putu Gede Artana
ix
TPPM27
Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Berpenguat Serat Bambu Orientasi Acak yang Dicetak dengan Teknik Hand Lay-Up - I Wayan Surata, I Putu Lokantara, Adhika Rakhmatullah
523
TPPM28
Fenomena beating padagamelan Bali sebagai local genius akustik musik tradisionalBali. -
I Ketut Gede Sugita, I Made Kartawan
529
TPPM29
Karakteristik sifat tarik dan mode patahan komposit polimer dengan penguat serat sabut kelapa -
I Made Astika, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Gusti Komang Dwijana
535
TPPM30
Penerapan model ergo termal injektor udara pembakaran dapat mempercepat proses peleburan perunggu serta mengurangi kadar polutan pada perajin gamelan Bali di desa Tihingan –
Priambadi,Si Putu Gede Gunawan Tista
543
TPPM31
Sifat tarik komposit unsaturated polyester serat sisal local - NPG. Suardana, I Made Astika , Ikhsan Dwi Gusmanto
549
Grup Bidang Umum
BU01
Analisis profesionalisme lulusan Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali yang bekerja pada industry - Made Anom Santiana dan M. Yusuf
555
BU02
Tingkat Pencemaran Udara Pada Areal Parkir Bawah Tanah
Di Kota Denpasar - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati dan AAIA Sri Kumala Dewi
561
BU03
Penerapan desain sistem pembelajaran melalui model contextual teaching learning (CTL) untuk meningkatkan kualitas dan efektifitas pembelajaran mata kuliah fisika dasar II - I Made Dwi Budiana Penindra, I Gede Teddy Prananda Surya
565
BU04
Pengembangan media pembelajaran berbasis komputer guna meningkatkan pemahaman mahasiswa pada mata kuliah aljabar linier – I Made Gatot Karohika dan I Gusti Ngurah Putu Tenaya
571
BU05
Pembelajaran Ilmu Metrologi Industri Dengan Student Centered Learning Dan Multimedia - I Gede Putu Agus Suryawan
577
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
549
Sifat tarik komposit unsaturated polyester serat sisal local
NPG. Suardana, I Made Astika , Ikhsan Dwi Gusmanto
Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana, Bali-Indonesia npgsuardana@me.unud.ac.id
Abstrak
Serat alam ada banyak jenisnya, salah satunya adalah serat sisal. Pada studi ini, serat sisal diekstrak dari daun tanaman sisal (Agave sisalana) yang dibudidayakan di Bali. Serat sisal digunakan sebagai penguat polimer komposit. Orientasi serat dan perlakuan kimia serat sisal dengan NaOH dilakukan untuk membuat komposit polimer serat sisal tersebut. Kombinasi orientasi serat (longitudinal atau transversal) dengan serat tanpa perlakukan dan dengan perlakuan alkali dicetak dengan matrik
unsaturated polyester (UP) untuk diukur perilaku tarik komposit tersebut. Kombinasi orientasi serat longitudinal dengan perlakuan NaOH memiliki sifat tarik terbaik dibandingkan dengan kombinasi lainnya. SEM morfologi juga menunjukkan peningkatan adhesi antara serat dengan matrik UP untuk orientasi serat longitudinal. Studi ini menunjukkan serat sisal lokal Bali dapat digunakan sebagai penguat komposit polimer.
Kata kunci: serat alam, orientasi serat, perlakuan kimia, komposit, sifat tarik
Abstract
There are many kinds of natural fibers, one of them is sisal fiber. In this study, sisal fiber was extracted from the leaves of the sisal plant (Agave sisalana) that was cultivated in Bali. Sisal fibers were used as reinforcement of polymer composite. Fiber orientations and chemical treatment of the sisal fiber with NaOH were performed for sisal fiber polymer composites. The combination of fibers orientation (Longitudinal or transversal) with untreated and alkali treated fibers were compounded with unsaturated polyester (UP) matrix for measuring tensile behavior. The combination of longitudinal fiber orientation with NaOH chemical treatments has the best tensile properties compared to the other combination. SEM morphology also demonstrated increased adhesion between sisal fibers and UP matrix with NaOH treatments for longitudinal orientation. This study shows the potential of local sisal fiber to be used as reinforcement of the polymer composites.
Keywords: natural fiber, fiber orientation, chemical treatment, composite, tensile properties
1. Latar belakang
Sifat-sifat serat alam dari hasil pertanian dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu kondisi dimana pohon penghasil serat tersebut tumbuh, kematangan bahan serat, umur pohon, metode ekstraksi serat dan sebagainya
[1,2]. Salah satu produk pertanian yang bisa digunakan seratnya berasal dari pohon sisal (Agave Sisalana). Serat
sisal yang dihasilkan dari berbagai negara telah banyak diteliti, termasuk yang dari Indonesia. Beberapa hasil penelitian karakteristik serat sisal yang telah dipublikasikan dan dirangkum oleh Yan Li, et al (2000) [3] seperti tabel berikut ini
Tabel 1. Sifat-sifat serat sisal.dari beberapa penelitian.
Kekuatan tarik (MPa) Modulus Elastisitas (GPa) Regangan Max. (%) Peneliti
530-630 500-600 347 530-640 604 450-700 450-700 400-700 17-22 16-21 14 9.4-22 9.4-15.8 7-13 7-13 9-20 3.64-5.12 3.6-5.1 5 3-7 - 4-9 4-9 5-14
Murherjee, styanarayana 1984 Pavitan, et.al 1987
Bessel, Mutuli, 1988 Chand, et al. 1988 Satyanarayana,et.al 1990 Prasantha, et.al. 1995 Manikandan, et. Al. 1996 Kalaprasad, et.al. 1997
Peneliti lainnya juga telah pula melakukan penelitian yang sama yaitu Fung, et al. (2001) [5] meneliti serat sisal dari Guangdong China diperoleh kekuatan tarik 495.6 MPa, Modulus elastisitas 12.9 GPa, regangan tarik
saat patah 3.8%. Josephet. al (2002) [4] meneliti serat sisal yang beasal dari India diperoleh tegangan tarik
400-700MPa, modulus elastisitas 9 – 20 GPa dan regangan tarik saat patah 5-14%. Kim dan Netravali (2010) [6]
memperoleh kekuatan tarik, regangan patah dan modulus Young serat sisal dari Mexico masing-masing 283.5 MPa, 7.84%, and 5.24 GPa. Berdasarkan hasil penelitian kami serat sisal lokal Bali memiliki kekuatan tarik 426.91MPa, regangan maksimum 4.56% dan modulus Young 10.41GPa.
Banyak faktor yang berpengaruh terhadap sifat mekanik komposit seperti sifat-sifat komponen pembentuknya termasuk kemampuan saling ikat diantara komponen-komponen tersebut atau sering disebut ikatan antar
Prosiding KNEP IV 2013
•
ISSN 2338 - 414X
550
Untuk memperbaiki kemampuan ikat antara serat dan matriknya maka salah satunya bisa dilakukan dengan perlakuan kimia pada serat tersebut. Perlakuan kimia yang paling banyak dan umum dilakukan untuk meningkatkan kekuatan tarik komposit adalah perlakuan alkali. Banyak peneiliti telah meneliti serat sisal untukmemperkuat polimer seperti Sisal- Low-density polyethylene,sisal-Polyester, sisal-epoxy, sisal-polypropylene,
sisal-phenol-formaldehyde, sisal-polyvinyl-acetate, and sisal-starch-based, sisal-urea formaldehyde [7].
Berdasarkan latar belakang di atas dan beberapa studi yang telah dilakukan peneliti sebelumnya serta sifat tarik serat sisal lokal Bali yang tidak kalah dengan serat sisal dari berbagai negara maka pada studi ini dipilih
serat lokal tersebut sebagai penguat komposit unsaturated polyester. Serat juga diberi perlakuan NaOH dan
diposisikan dalam arah longitudinal (sejajar arah pembebanan) dan transversal (tegak lurus arah pembebanan) Komposit ini dievaluasi kekuatan tarik, regangan tarik dan modulus elastisitasnya.
2.
Prosedur eksperimen
2.1. BahanBahan-bahan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah polimer unsaturated Polyester, NaOH hardener MEKPO, gliserin dan aquades diperoleh dari toko bahan kimia di Denpasar. Serat sisal diperoleh dari desa Kubu Karangasem Bali
2.2. Perlakuan serat
Pertama,serat sisal direndam pada air mendidih selama 30 menit. lalu dikeringkan di dalam oven dengan
suhu 1000C selama 1 jam dan selanjutnya dikeringkan pada suhu ruang selama 12 jam. Setelah itu serat
direndam pada larutan 5% NaOH dengan perbandingan 20 ml larutan untuk 1 gr serat selama 2 jam pada suhu ruang, selanjutnya serat dicuci dengan air kran mengalir untuk menghilangkan larutan NaOH yang masih
menempel pada serat dan kemudian dikeringkan dalam oven dengan suhu 1000C selama 1 jam dan selanjutnya
dibiarkan pada suhu ruang selama 12 jam.
2.3. Pembuatan komposit
Proses pembuatan komposit unsaturated polyester dengan penguat 30% fraksi volume serat sisal
menggunakan teknik Hand lay up press mold dengan beban 20 N. Komposit dibuat dalam dua jenis perlakuan
yaitu dengan perlakuan dan tanpa perlakuan alkali sebagai pembandingnya dan dua jenis arah serat yaitu arah
longitudinal dan transversal. Resin polyester dicampur dengan hardener 1% sebagai pengeras. Komposit yang
telah dikeluarkan dari cetakan dimasukan ke dalam oven dengan suhu 1000 C selama 1 jam untuk proses post
curing, Komposit kemudian dipotong menjadi spesimen benda uji.
2.4. Uji Komposit
Pengujian dilakukan dengan mesin uji Universal Testing Machine Person Parke. Spesimen pengujian tarik di
bentuk menurut standar ASTM D 3039. Dengan jumlah spesimen masing- masing 5 spesimen setiap perlakuan.
Struktur patahan setelah uji tarik dievaluasi dengan menggunakan foto Scanning Electron Microscope (SEM)
merek Jeol type JCM 5000 Japan. Hasil perhitungan data penelitian diplot dalam bentuk grafik hubungan perlakuan kimia dan arah serat terhadap kekuatan tarik, regangan tarik dan modulus elastisitas lalu dianalisis dikaitkan dengan hasil SEM.
3. Pembahasan
Gambar 1 - 3 menunjukkan grafik hubungan antara arah serat dan perlakuan serat masing-masing dengan
kekuatan tarik, regangan tarik dan modulus elastisitas komposit unsaturated polyester serat sisal. Kekuatan tarik
maksimum terjadi pada komposit serat arah memanjang (longitudinal) dengan perlakuan NaOH yaitu sebesar 109,43 MPa, sedangkan yang terendah adalah komposit serat tanpa perlakuan arah serat melintang (transversal) sebesar 1,52 MPa. Komposit dengan serat diberi perlakuan alkali memiliki sifat tarik lebih besar dari komposit dengan serat tanpa perlakuan baik arah serat longitudinal maupun transversal. Hal ini terjadi karena komposit yang diperkuat dengan serat tanpa perlakuan ikatan antara serat dengan matrik kurang sempurna dikarenakan permukaan serat sisal masih mengandung hemiselulosa, lignin dan wax pada permukaannya seperti ditunjukkan
pada Gambar 4a. Disamping itu pula karena ketidakcocokan (incompatibility) antara serat alam yang mudah
menyerap air (hydropilic) dan matrik yang bersifat hydrophobic. Sehingga ketika dilakukan uji tarik maka
kegagalan terjadi karena lepasnya ikatan serat dengan matriknya (fiber pull out) yang terlebih dahulu diawali
dengan debonding. Hal ini didukung dengan hasil foto SEM Gambar 6a terlihat permukaan patahan komposit
didominasi debonding dan fiber pullout. Sedangkan serat yang diberi perlakuan alkalisasi dengan persentase 5%
NaOH menyebabkan kandungan hemiselulosa, lignin, wax dan kotoran berkurang sehingga permukaan serat tampak lebih bersih dan kasar seperti terlihat pada Gambar 4b. Disamping itu diameter serat juga semakin kecil
setelah perlakuan alkali, sehingga meningkatkan aspect ratio serat tersebut [7]. Konsekwensinya, ikatan serat
dengan matrik atau interaksi antara serat dan matriknya semakin baik dan efektif sehingga meningkatkan mechanical interlocking antara serat dan matriknya yang artinya meningkatkan kekuatan tarik kompositnya [8]. Seperti terlihat pada hasil foto SEM Gambar 6b penampang patahan komposit setelah uji tarik tampak terjadi
pengecilan luas penampang ( necking ) pada serat terlebih dahulu sebelum putus, dan juga putusnya serat rata
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
551
Gambar 1. Grafik hubungan antara arah dan perlakuan serat dengan kekuatan tarik maximum kompositGambar 2. Grafik hubungan antara arah serat dengan regangan komposit saat tegangan maximum
Gambar 3. Modulus elastisitas komposit dengan arah serat a). longitudinal dan b) transversal
0
20
40
60
80
100
120
Longitudinal
Tanpa
Longitudinal
NaOH
Transversal
Tanpa
Transversal
NaOH
K
e
ku
a
ta
n
T
a
ri
k
(M
P
a
)
Komposit dengan variasi arah dan perlakuan alkali serat
0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
0.014
0.016
0.018
0.02
Longitudinal
Tanpa
Longitudinal
NaOH
Transversal
Tanpa
Transversal
NaOH
R
e
g
a
n
g
a
n
m
a
ks
im
u
m
(
m
m
/m
m
)
Komposit dengan variasi arah dan perlakuan alkali serat
4.8
5
5.2
5.4
5.6
5.8
6
6.2
6.4
6.6
6.8
Longitudinal tanpa
Longitudinal alkali
M
o
d
u
lu
s
E
la
st
is
it
a
s,
E
(
G
P
a
)
Komposir arah serat longitudinal tanpa
dan dengan perlakuan alkali
0
100
200
300
400
500
600
Transversal tanpa Transversal alkali
M
o
d
u
lu
s
e
la
st
is
it
a
s,
E
(
M
P
a
)
Komposit arah serat transversal tanpa
dan dengan pelakuan alkali
Prosiding KNEP IV 2013
•
ISSN 2338 - 414X
552
Gambar 4 Hasil foto SEM permukaan serat sisal a). Tanpa perlakuan, b). Dengan perlakuan alkali
Arah serat pada komposit berpengaruh pada sifat tarik komposit tersebut. Komposit yang seratnya disusun longitudinal memiliki kekuatan tarik, regangan tarik dan modulus elastisitas jauh lebih besar dari pada komposit yang seratnya disusun transversal. Hal ini dikarenakan komposit dengan arah serat longitudinal seluruh seratnya searah dengan pembebanan sehingga serat dengan matrik bersamaan menerima beban, maka akan menghasilkan sifat tarik yang cukup besar. Sedangkan sifat tarik komposit dengan arah serat transversal lebih kecil dikarenakan arah serat tegak lurus terhadap beban tarik sehingga komposit hanya mengandalkan ikatan matriknya [9]. Hal ini didukung pula dengan foto bentuk patahan komposit setelah diuji tarik Gambar 5, yang mana bentuk patahan serat longitudinal tidak tegak lurus dengan arah pembebanan akan tetapi bertingkat yang artinya serat benar-benar menahan beban tarik bersama matriknya. Sedangkan komposit dengan arah serat transversal bentuk patahannya tegak lurus dengan arah pembebanan atau searah orientasi seratnya, artinya serat sama sekali tidak ikut menahan beban yang didistribusikan matriknya atau bahkan serat memperlemah kemampuan komposit untuk menerima beban..
Gambar 5. Foto bentuk patahan komposit dengan arah serat a) longitudinal, b) transversal, setelah uji tarik.
Gambar 3 menunjukan bahwa komposit yang seratnya mengalami perlakuan 5% NaOH mampu meningkatkan modulus elastisitasnya baik dengan arah serat longitudinal maupun transversal. Untuk komposit dengan arah serat longitudinal nilai modulus elastisitas (7,08 GPa) lebih tinggi dari komposit yang seratnya tanpa perlakuan yakni sebesar 6,56 GPa. Untuk komposit yang arah seratnya transversal modulus elastisitas (761,6 MPa) lebih tinggi dari kommposit yang seratnya tanpa perlakuan yakni sebesar 356,25 MPa. Modulus elastisitas komposit umumnya berbanding lurus dengan kekuatan tarik yieldnya, sehingga komposit yang seratnya diberi perlakuan NaOH modulus elastisitasnyapun lebih besar dari komposit dengan serat tanpa perlakuan.
Kekuatan tarik, modulus elastisitas dan regangan maksimum yang dimiliki komposit UP berpenguat serat sisal lokal Bali ini sangat feasible diaplikasikan untuk berbagai produk.
Permukaan
serat tanpa
wax dan
lignin
Wax
Lapisan
Lignin
a
b
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
553
Gambar 6 Hasil foto SEM permukaan patahan komposit setelah uji tarik a). dengan serat tanpa perlakuan dan b) dengan perlakuan alkali .
4. Simpulan
Dari hasil pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa arah serat longitudinal sangat signifikan mempengaruhi sifat tarik komposit. Hal ini disebabkan serat arah longitudinal pada kompositnya ikut menahan beban yang didistribusikan oleh matriknya, sedangkan serat arah transversal sama sekali tidak menahan beban yang didistribusikan oleh matriknya. Demikian pula dengan perlakuan alkali (5%NaOH) pada serat sangat
signifikan pengaruhnya terhadap sifat tarik komposit unsaturated polyester, karena dengan perlakuan alkali dapat
meningkatkan ikatan permukaan (interfacial bonding) antara serat dan matriknya. Jadi dengan demikian serat
sisal lokal Bali bisa diandalkan untuk digunakan sebagai penguat komposit polimer.
Daftar Pustaka
[1] Sgriccia N, M.C. Hawley and M. Misra, Characterization of natural fiber surfaces and natural fiber
composites”, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing Volume 39, Issue 10: 1632-1637,
October 2008
[2]. Fábio Tomczak, Thais Helena Demétrio Sydenstricker, Kestur Gundappa Satyanarayana, Studies on
lignocellulosic fibers of Brazil. Part II: Morphology and properties of Brazilian coconut fibers. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing Volume 38, Issue 7: 1710-1721, July 2007.
[3] Yan Li, Yiu-Wing Mai, Lin Ye, Sisal fibre and its composites: a review of recent developments,
Composites Science and Technology 60: 2037-2055, 2000
[4] Joseph, P. V., Mathew, G., Joseph, K., Thomas, S., Pradeep, P. Mechanical Properties of Short Sisal
Fiber-Reinforced Polypropylene Composites: Comparison of Experimental Data with Theoretical
Predictions, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 88, 602–611 (2003) © 2003 Wiley Periodicals, Inc.
[5] FUNG, K. L., LI,R. K. Y., TJONG, S. C. Interface Modification on the Properties of Sisal Fiber-Reinforced
Polypropylene Composites, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 85, 169–176 (2002), © 2002 Wiley
Periodicals, Inc..
[6] Jun Tae Kim, Anil N. Netravali, Mercerization of sisal fibers: Effect of tension on mechanical properties
of sisal fiber and fiber-reinforced composites, Composites: Part A 41: 1245–1252, 2010
[7] Zhong, J. B., Wei, J. Lv, C. Mechanical properties of sisal fibre reinforced ureaformaldehyde resin
composites, eXPRESS Polymer Letters Vol.1, No.10: 681–687 Available online at
www.expresspolymlett.com DOI: 10.3144/expresspolymlett.2007.93, 2007
[8] A. Valadez-Gonzalez, J.M. Cervantes-Uc, R. Olayo, P.J. Herrera-Franco, Effect of fiber surface treatment
on the fiber–matrix bond strength of natural fiber reinforced composites, Composites: Part B 30: 309–
320, 1999.
[9] Lokantara, Putu. NPG Suardana Analisis arah dan perlakuan serat tapis serta rasio epoxy hardener
terhadap sifat fisis dan mekanis komposit tapis/epoxy. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM
Vol.1,No.1:15-21, 2007.
Debonding
Fiber pullout
Matrik
Necking
pada
serat
Matrik
Debonding
Fiber pullout
Matrik
