TUGAS AKHIR
PENGEMBANGAN KOMPOSIT DARI KARET EBONIT
DENGAN PENGUAT SERAT SERABUT KELAPA UNTUK
KOMPONEN OTOMOTIF PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh: ALLAN BUDHI SADEWA
D 200 100 112
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
Berdasarkan, sural Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
nW/A^-il/TM/TA/IV/2015. , l
4A
Dril2015
Nomor Tanggal i±<>mL4Mk?....
dengan ini :
Nama
Pangkat/Jabatan
Kedudukan
Joko Sedyono, Ph.D.
Asisten Ahli
Pembimbing Utama / P
memberikan Soal Tugas Akbir kepada mahasiswa
Nama
Nomor Induk
NIRM
Jurusan/Semester
Judul/Topik
Rincian Soal/Tugas
Allan Budhi Sadewa
D200 100 112
Teknik Mesin / Akhir
PENGEMBANGAN KOMPOSIT DARIKARET EBONIT DENGAN PENGUA TSFRA1
MWOR
TKELAPAKOMPONENOTOMOTIFPEN^UTUPSPIONSEPEDA
Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagaimana mestinya.
Surakarta,
PemrJrmbuig ^
Joko Sedyono, Ph.D.
Cc. : Bambang WF. ST. MT
Keter\^\f>X
*) Corel salah satu 1. Warna biru untuk Kajur
2. Warna kuning untuk Pembimbing I 3. Warna merah untuk Pembimbing II 4. Warna putih untuk mahasiswa
vi
MOTTO
“Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu.”
(Q.S Al Baqarah:45)
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya pada Tuhanmulah hendaknya kamu
berharap”
(Q.S. Al Insyiroh: 6-8)
“Perjalanan jauh seribu mil dimulai dari posisi kakimu sekarang ini”
(Lao Tze)
Sesungguhnya orang-orang yang hanya menunggu bisa beruntung mendapatkan kenikmatan. Akan tetapi yang mereka dapatkan itu tiada lain
hanyalah yang ditinggalkan oleh orang-orang yang berburu kesempatan
vii
PERSEMBAHAN
Tugas Akhir ini kupersembahkan kepada :
Bapak dan Ibu tercinta yang telah membesarkan, membina serta memberi kasih sayang yang tiada hentinya dari lahir hingga sekarang. yang menjadi pedoman hidup serta memberi kekuatan terus menerus Kakakku tercinta Pramushinta Rizki dewi, Bayu Surya Prayoga yang
dengan sabar membimbing adiknya agar jadi lebih baik Adikku tercinta Miranti yang selalu mendukung aku
Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2010 yang telah membantu menyelesaikan Tugas Akhir ini
Teman-teman satu kelompok karet Syaifa Maulana Altari, dan Ade Mulyanto
Dan semua pihak yang membantu, semoga ALLAH SWT yang membalas segala kebaikanmu
viii
PENGEMBANGAN KOMPOSIT DARI KARET EBONIT DENGAN PENGUAT SERAT SERABUT KELAPA UNTUK KOMPONEN
OTOMOTIF PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR
Allan B. Sadewa, Joko Sedyono, Bambang Waluyo Febriantoko
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
email : allan.sadewa28@gmail.com
ABSTRAKSI
Penggunaan karet sekarang ini semakin meluas mulai dari yang sederhana seperti alat-alat rumah tangga sampai komponen otomotif. Dengan memanfaatkan karet alam sebagai matrik dengan penguat serat serabut kelapa akan menjadikan produk komposit yang bermanfaat pada komponen otomotif yang akan diaplikasikan untuk penutup spion sepeda motor. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan serat serabut kelapa dengan perlakuan NaOH dan mengetahui kekuatan tarik, izod impak, dan kekerasan terhadap variasi fraksi berat serat pada komposit.
Bahan pembuatan komposit yang digunakan adalah ebonit sebagai matrik dengan penguat serat serabut kelapa dengan variasi fraksi berat serat. Proses perendaman menggunakan NaOH 5% dengan variasi lama perendaman. Selanjutnya proses pencampuran karet dimulai dari mencampur karet alam dengan bahan kimia dan serat dengan menggunakan alat two roll mill. Selanjutnya vulkanisasi dengan mold berbentuk slab dengan suhu 150°C selama 1,30 menit. Pengujian komposit menggunakan standard ASTM D 638 untuk uji tarik, ASTM D 256 untuk uji izod impak dan SNI 0778 : 2009 untuk uji kekerasan.
Hasil penelitian diperoleh kekuatan tarik serat rata – rata tertinggi pada perendaman 2 jam dengan NaOH 5% sebesar 138,642 N/mm². Hasil pengujian tarik komposit diperoleh kekuatan tarik maksimum pada ebonit dengan fraksi berat serat 40 phr dengan tegangan sebesar 4,717 Mpa, regangan maksimum pada ebonit dengan fraksi berat serat 20 phr sebesar 37,33% dan modulus elastisitas rata – rata tertinggi pada ebonit dengan fraksi berat serat 40 phr sebesar 17,76 Mpa. Hasil pengujian izod impak rata – rata tertinggi pada ebonit dengan fraksi berat serat 0 phr sebesar 1,448 J/mm². Untuk data hasil pengujian kekerasan, kekerasan rata – rata tertinggi didapat pada ebonit dengan fraksi berat serat 0 phr sebesar 91 skala shore A.
THE DEVELOPMENT OF EBONITE RUBBER-BASED COMPOSITE WITH COCONUT HUSK FIBER AS REINFORCE FOR
THE AUTOMOTIVE COMPONENT OF MOTORCYCLE’S REVIEW MIRROR COVER
Allan B. Sadewa, Joko Sedyono, Bambang Waluyo Febriantoko Mechanical Engineering of Surakarta Muhammadiyah University
A. Yani Street PO BOX I Pabelan, Kartasura email: allan.sadewa28@gmail.com
Abstract
Nowadays, rubber is used more widely from the simple one such as household appliances to automotive component. Using natural rubber as matrix with coconut husk fiber as reinforce will result in beneficial composite product in automotive component to be applied to motorcycle review mirror cover. This research aimed to find out the strength of coconut husk fiber with NaOH treatment and to find out the compulsive strength, izod impact, and hardness on varying fraction of fiber weight in the composite.
The material used for developing composite was ebonite as matrix with of coconut husk fiber reinforce and with varying fiber weight fraction. The submerging process was carried out using NaOH 5% with varying submerging duration. Then, the rubber mixing process was carried out starting with mixing the natural rubber into chemicals and fiber using two-roll mill tool. Next, vulcanization was undertaken using slab-shaped mold at 150oC for 1.30 minutes. The composite was tested using standard ASTM D 638 for compulsive test, ASTM D 256 for izod impact test and SNI 0778 : 2009 for hardness test.
The result of research showed that the highest mean compulsive strength of fiber was 138.642 N/mm2 occurring in submerging with NaOH 5% for 2 hours. The result of composite’s compulsive test showed that the maximum compulsive strength of ebonite with fiber weight fraction of 40 phr as 4.717 Mpa and maximum tension in ebonite with fiber weight fraction of 20 phr was 37.33% and the highest mean modulus of elasticity in ebonite with fiber weight fraction of 40 phr was 17.76 Mpa. The result of izod impact test found that the highest mean was 1.448 J/mm2 in ebonite with fiber weight fraction of 0 phr. For the data of hardness testing result, it could be found that the highest mean was obtained in ebonite with fiber weight fraction of 0 phr was 91 A shore scale.
ix
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum. Wr. Wb
Alhamdullilah segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya. Tidak ada daya dan upaya melainkan atas segala kehendak-Nya, sehingga laporan penelitian ini dapat terselesaikan.
Tugas akhir berjudul “Pengembangan Komposit Dari Karet Ebonit Dengan Penguat Serat Serabut Kelapa Untuk Komponen Otomotif Penutup Spion Sepeda Motor”, dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D., sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., MSc., Ph.D., sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
3. Ibu Ihda Novia Indrajanti, ST., MT. sebagai Pembimbing Lapangan yang telah memberikan arahan dan masukan selama penelitian
4. Bapak Joko Sedyono, ST., M.Eng., Ph.D., sebagai Pembimbing Utama yang telah berkenan memberikan dukungan serta meluangkan waktu dan pikiran dalam memberikan bimbingan
5. Bapak Bambang Waluyo Febriantoko, ST., MT., sebagai Pembimbing Pendamping yang telah memberikan dukungan, arahan serta bimbingan dalam penulisan Tugas Akhir ini
6. Bapak Muh. Alfatih Hendrawan, ST., MT., sebagai Pembimbing Akademik yang telah memberikan saran dan nasehat selama kuliah di UMS
x
7. Bapak Ibu tercinta yang telah membesarkan dan mendidikku agar menjadi manusia yang berguna. doa, restu dan pengorbananmu sangat berarti untukku
8. Syaifa Maulana Altari, Ade Mulyanto teman satu kelompok, yang telah bekerja sama dalam menyelesaikan penelitian ini.
9. Semua pihak yang telah membantu penyusunan Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati
Wassalamualaikum, Wr. Wb.
Surakarta Januari 2016
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v
LEMBAR MOTTO ... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
ABSTRAKSI ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xviii
DAFTAR NOTASI ... xix
DAFTAR LAMPIRAN ... xx BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Perumusan Masalah ... 3 1.3. Batasan Masalah ... 3 1.4. Tujuan Penelitian ... 4 1.5. Manfaat Penelitian... 4 1.6. Sistematika Penulisan ... 5
xii BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Pustaka ... 7
2.2. Landasan Teori ... 8
2.2.1. Komposit ... 8
2.2.1.1. Klasifikasi Komposit ... 10
2.2.1.2. Unsur Utama Pembentuk komposit ... 13
2.2.2. Karet Alam ... 15
2.2.3. Bahan Kimia Karet ... 17
2.2.3.1.Bahan-Bahan Kimia Utama ... 18
2.2.4. Serat Serabut Kelapa ... 24
2.2.5. Ebonit ... 25
2.2.6. Perlakuan Alkali (NaOH) ... 26
2.2.7. Rancangan Kompon ... 27
2.2.8. Vulkanisasi ... 27
2.2.9. Pengujian Tarik ... 28
2.2.10. Pengujian Kekerasan ... 32
2.2.11. Pengujian Impact Izod ... 33
2.2.12. Pengujian Tarik Serat Tunggal ... 36
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 39
3.2. Studi Literature dan Survey Lapangan ... 40
3.3. Alat – Alat Peneltian ... 40
xiii
3.3.2 Peralatan Pengujian ... 49
3.4. Bahan Penelitian ... 52
3.5 Lokasi Penelitian ... 60
3.6 Prosedur Penelitian ... 61
3.6.1. Tahap dalam proses perendaman serat kelapa ... 61
3.6.2. Tahap dalam proses komponding ... 61
3.6.3 Tahap dalam proses Vulkanisasi ... 63
3.7. Proses Pengambilan Data ... 64
3.8. Pengujian Spesimen ... 65
3.9. Kesulitan – kesulitan yang terdapat dalam penelitian ... 72
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil uji tarik serat kelapa... 73
4.1.2. Pembahasan uji tarik serat kelapa ... 74
4.2. Hasil uji tarik komposit ... 75
4.2.1. Pembahasan hasil uji tarik komposit ... 78
4.3. Hasil uji izod impak... 79
4.3.1. Pembahasan hasil uji izod impak ... 79
4.4. Hasil uji kekerasan komposit ... 80
4.4.1. Pembahasan hasil uji kekeresan komposit ... 81
4.5. Pengamatan foto makro ... 81
xiv BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ... 90 5.2. Saran ... 91 DAFTAR PUSTAKA
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Continous fiber composite ... 10
Gambar 2.2. Woven fiber composite ... 10
Gambar 2.3. Chopped fiber composite ... 11
Gambar 2.4. Hybrid composite ... 11
Gambar 2.5. Paticulate Composite ... 11
Gambar 2.6. Laminates Composites ... 12
Gambar 2.7. Reaksi antara sulfur dan molekul karet pada vulkanisasi ... 28
Gambar 2.8. Sifat komposit pada pengujian tarik ... 29
Gambar 2.9. Kekerasan shore A dan shore D ... 33
Gambar 2.10. Pengujian impact jenis izod ... 35
Gambar 2.11. Pengujian impact jenis charpy ... 35
Gambar 2.12. Skematik Uji Impact ... 36
Gambar 2.13. Skematik Metode Pemasangan Spesimen ... 37
Gambar 2.14. Dimensi spesimen Uji Tarik Serat ... 37
Gambar 2.15. Spesimen uji tarik serat (ASTM D3379) ... 38
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ... 39
xv
Gambar 3.3. Mesin Vulkanisasi Kompon ... 41
Gambar 3.4. Rheo Meter ... 42
Gambar 3.5. Mold atas dan bawah ... 43
Gambar 3.6. Frame ... 43
Gambar 3.7. Cetakan untuk uji kekerasan ... 43
Gambar 3.8. Timbangan digital ... 44
Gambar 3.9. Silicon oil 100ml ... 44
Gambar 3.10. Gelas ukur 1000ml ... 45
Gambar 3.11. Sarung tangan ... 45
Gambar 3.12. Karton Duplex ... 46
Gambar 3.13. Lem epoxy ... 46
Gambar 3.14. Mikroskop ... 47
Gambar 3.15. Oven ... 47
Gambar 3.16. Gunting ... 48
Gambar 3.17. Alat bantu lain ... 48
Gambar 3.18. Alat Uji Tarik ... 49
Gambar 3.19. Alat Uji Tarik Serat Tunggal... 50
Gambar 3.20. Alat Uji Kekerasan Shore A ... 51
xvi
Gambar 3.22. Karet RSS ... 53
Gambar 3.23. Carbon Black ... 53
Gambar 3.24. Zinc Oxide ... 54
Gambar 3.25. Stearic Acid ... 55
Gambar 3.26. Paraffinc oil ... 55
Gambar 3.27. MBTS ... 56
Gambar 3.28. TMT ... 57
Gambar 3.29. Sulfur ... 57
Gambar 3.30. BHT... 58
Gambar 3.31. Serat kelapa ... 59
Gambar 3.32. Aquades ... 59
Gambar 3.33. NaOH teknis ... 60
Gambar 3.34. Spesimen Uji Tarik ... 65
Gambar 3.35. Dimensi benda uji ASTM D 638 ... 66
Gambar 3.36. Cetakan untuk uji kekerasan ... 67
Gambar 3.37. Spesimen uji kekerasan ... 68
Gambar 3.38. Durometer hardness SNI 0778 : 2009 ... 68
Gambar 3.39. Spesimen uji izod impak ... 71
xvii
Gambar 4.1. Histogram tegangan tarik rata – rata serat kelapa terhadap lama perendaman ... 74
Gambar 4.2. Histogram tegangan tarik rata – rata pada pengujian tarik komposit ... 76
Gambar 4.3. Histogram regangan rata – rata pada pengujian tarik komposit ... 77
Gambar 4.4. Histogram modulus elastisitas rata – rata pada pengujian tarik komposit ... 77 Gambar 4.5. Histogram rata – rata pengujian izod impak ... 79
Gambar 4.6. Histogram rata – rata nilai kekerasan komposit ... 80
Gambar 4.7. Foto Makro Hasil Uji Tarik Ebonit Dengan Berat Serat 0phr Pembesar 80X ... 82
Gambar 4.8. Foto Makro Hasil Uji Tarik Ebonit Dengan Berat Serat 20 phr Pembesar 80X ... 83
Gambar 4.9. Foto Makro Hasil Uji Tarik Ebonit Dengan Berat Serat 40 phr Pembesar 80X ... 84
Gambar 4.10. Foto Makro Hasil Uji Izod Impak Ebonit Dengan Berat Serat 0 phr Pembesar 80X ... 85
Gambar 4.11. Foto Makro Hasil Izod Impak Ebonit Dengan Berat Serat 20 phr Pembesar 80X ... 86
Gambar 4.12. Foto Makro Hasil Uji Izod Impak Ebonit Dengan Berat Serat 40 phr Pembesar 80X ... 87
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Sifat mekanik dari beberapa jenis serat ... 14
Tabel 2.2. Jenis-jenis Carbon Black ... 22
Tabel 3.1. Komposisi ebonit serat acak dengan variasi fraksi berat serat .. 64
Tabel 4.1. Data hasil uji tarik serat kelapa perlakuan alkali dengan variasi lama perendaman ... 73
Tabel 4.2. Hasil rata – rata pengujian tarik komposit ... 75
Tabel 4.3. Hasil rata – rata harga impak pada pengujian izod impak ... 79
xix
DAFTAR NOTASI
A = Luas Penampang (mm²) E = Modulus Elastisitas (Mpa) L = Panjang Akhir (mm) L₀ = Panjang Awal (mm)
= Tegangan Tarik (Mpa) ΔL = Pemanjangan (mm)
= Regangan (%) P = Panjang (mm) L = Lebar (mm) T = Tinggi (mm) W = Beban (kg) M = Massa (kg)
xx
DAFTAR LAMPIRAN
1. Tabel Hasil Uji Tarik Serat Tunggal Non Perlakuan Dan Perlakuan NaOH
2. Tabel Hasil Uji Tarik
3. Tabel Hasil Uji Kekerasan
4. Tabel Hasil Uji Izod Impak
5. Tabel Hasil Uji Tarik dan Perhitungan
6. Surat Tanda Uji
7. ASTM 256-00
8. ASTM 638-02
9. ASTM D 3379-75
10. SNI 0778-1989
11. Laporan Hasil Uji Rheometer
12. Hasil Uji Tarik Serat Serabut Kelapa
