STUDI PERLAKUAN SERAT TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT DAN PEMBUATAN KOMPOSIT POLIMER BUSA
SERTA ANALISA UJI LENTUR
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu
Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
DEDI MULYONO
100421012
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Kajian eksperimen ini melaporkan proses perlakuan serat tandan kosong kelapa
sawit dan pembuatan spesimen komposit polimer busa diikuti uji lentur.
Permasalahan, bahwa sifat dari komposit diperkuat serat memiliki berat yang
ringan dan relatif kuat. Pemakaian blowing agent membuat material ini menjadi
lebih ringan lagi. Sebagai penguat penelitian ini menggunakan serat alam yang di
dapat dari pengolahan TKKS. Tujuan kajian untuk mengetahui karakteristik dari
tegangan lentur, regangan, modulus elastisitas, dan mode kerusakan. Matrik
poliuretan dibuat dari campuran antara poliol, isosianat, resin BTQN 157 Ex, serta
katalis MEKPO. Proses perlakuan serat dimulai dari persiapan tandan kosong
kelapa sawit, penumbukan serat, perendaman serat, pengeringan serat,
penimbangan serat pasca pengeringan serta pencacahan serat. Bentuk specimen
uji dibuat berbentuk persegi panjang sesuai standar
ASTM D-790. Jumlah
spesimen uji 25 buah yang dibuat dalam 5 variasi komposisi, dimana tiap variasi
terdiri dari 5 spesimen. Uji mekanik dilakukan menggunakan metoda uji lentur
pada mesin uji servo pulser. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa untuk
variasi tegangan lentur maksimum (
σ
maks)sebesar
15,36 MPa
,
regangan (
ε)
sebesar
2,45 %, modulus elastisitas (E) sebesar 45,166 MPa. Mode kerusakan adalah
terbentuknya rongga-rongga sehingga mempengaruhi batas tegangan elastis,
tegangan maksimum (
σ
maks) dan regangan (
ε)
yang dicapai untuk patah.
Kesimpulan kajian adalah mode kegagalan komposit polimer busa berbeda-beda
pada setiap variasi komposisi, hal ini memberi informasi bahwa karakteristik
material komposit polimer busa adalah akibat proses pencampuran yang tidak
merata sehingga terbentuk rongga-rongga yang mempengaruhi hasil uji yang tidak
sama.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan
kehadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan
karunia-Nya, yang telah memberikan pengetahuan, kesehatan, serta kesempatan
kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini.
Teristimewa penulis mengucapkan terima kasih kepada kedua Orang tua
tercinta, serta Abang dan Kakak yang telah begitu banyak berkorban tanpa pamrih
baik moril maupun materi dan banyak memberikan motivasi kepada penulis.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi mahasiswa
untuk menyelesaikan studinya di Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara,
khususnya di Departemen Teknik Mesin Universitas sumatera Utara. Penulisan
Skripsi ini penulis memilih Pemilihan Bahan Dan Proses, dengan judul “Studi
Perlakuan Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit Dan Pembuatan Komposit Polimer
Busa Serta Analisa Uji Lentur”.
Dan dengan pembatasan masalah yang akan
dibahas adalah melakukan analisa uji lentur untuk bahan komposit busa polimer
yang meliputi persiapan serat, pelayanan serat, pembuatan spesimen, pengujian
lentur, dan analisa hasil.
Dalam menyelesaikan Skripsi ini, penulis telah banyak mendapat
bimbingan dan arahan dari berbagai pihak, baik berupa materi, spiritual, informasi
maupun segi administrasi, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis
mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Bapak
Ir. Syahrul Abda,M.Sc.selaku Dosen Pembimbing Tugas Sarjana ini.
2.
Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Dosen Pembanding I.
3.
Bapak Ir. Alfian Hamsi,MSc, selaku Dosen Pembanding II.
4.
Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua Departemen Teknik
Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6.
Semua teman-teman penulis, yang telah banyak memberikan bantuan motivasi
semangat bagi penulis terima kasih atas dukungannya selama ini.
Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih ada kekurangan. Untuk itu
penulis mengharap kritik dan saran yang membangun dari para pembaca. Akhir
kata penulis mengharapkan agar laporan Skripsi ini dapat memberikan manfaat
bagi pembaca pada umumnya dan bagi penulis khususnya.
Medan, Agustus 2013
Penulis,
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS SARJANA ... i
KATA PENGANTAR ... ii
ABSTRAK ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR NOTASI ... ix
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Manfaat Penelitian ... 4
1.5 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSATAKA ... 6
2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 6
2.2 Serat TKKS ... 6
2.3 Defenisi Komposit ... 10
2.3.1Klasifikasi Bahan Komposit ... 10
2.3.2Tipe Komposit Serat ... 11
2.4.1Material Komposit Polimer busa ... 14
2.4.2 Blowing Agent (BA) ... 15
2.4.3 Katalis MEKPO (Methyl Ethyl Keton Peroksida) ... 16
2.5Pembuatan Komposit ... 16
2.6 Respon Mekanik akibat Beban Lentur ... 17
2.7 Uji Lentur ... 17 2.8 Ukuran Spesimen Uji Lentur ... 20
2.8 Kerangka Konsep Penelitian ... 20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 21
3.1Tempat Dan Waktu Penelitian ... 21
3.2 Alat Dan Bahan ... 21
3.2.1 Alat yang Digunakan Untuk Membuat Spesimen ... 22
3.2.1.1 Cetakan ... 22
3.2.1.2 Alas Cetakan ... 22
3.2.1.3 Mesin Pencacah ... 22
3.2.1.4 Neraca Analitik ... 23
3.2.1.5 Alat Pelengkap ... 24
3.2.2 Bahan yang Digunakan Untuk Membuat Spesimen ... 24
3.2.2.1 Serat TKKS ... 24
3.2.2.2 Resin BTQN 157 EX ... 25
3.2.2.3 Blowing Agent (BA) ... 25
3.2.2.5 Larutan Alkali NaOH ... 26
3.2.2.6 Wax ... 27
3.3Persiapan Pembuatan serat TKKS ... 27
3.4Proses PelayananSerat TKKS ... 28
3.4.1 Perendaman serat TKKS ... 28
3.4.2 Pengeringan serat TKKS... 30
3.4.3 Pencacahan serat TKKS mengunakan mesin pencacah ... 30
3.5Proses Pembuatan Spesimen Uji Lentur ... 31
3.5.1 Cetakan specimen ... 31
3.5.2 Persiapan bahan pembentuk spesimen ... 33
3.5.3 Pembuatan spesimen uji ... 37
3.6Pengujian secara Eksperimental ... 37
3.7 Mode Kerusakan Polimer Busa. ... 38
3.8Massa Jenis benda ... 39
3.9Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ... 43
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 44
4.1 Hasil Pengujian Massa Jenis ... 44
4.2 Hasil Pengujian Lentur ... 47
4.3 Pembahasan ... 53
4.4 Mode Kegagalan ... 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 61
5.2 Saran ... 63
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
4.12 Sifat mekanik pengujian lentur Spesimen C5 ... 55
3.9 NaOH dalam kemasan ... 26
4.9 Grafik hasil pengujian nilai rata-rat Modulus Elastisitas-NaOH ... 57
4.10 Kondisi awal spesimen ... 59
DAFTAR NOTASI
Simbol
Nama
Keterangan
Satuan
A - luas penampang mm2
Ρ rho massa jenis kg/mm3
E - modulus elastisitas N/mm2
Σ sigma tegangan N/mm2
F - gaya N
L - panjang mm
ε ebsilon regangan %
Δ delta perubahan -
π phi konstanta. 3,14 -
Vf
-
fraksi volume serat
%
Wf
-
massa serat
kg
Vc
-
volume komposit
m
3Ρf - massa jenis serat kg/m3
UFS - kekuatan lentur Nm2
P - gaya penekan N
L - jarak dua penumpu m
b - lebar sampel m