PERBANDINGAN KEKUATAN TEKAN KOMPOSIT SERAT
TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) DENGAN
SERAT
GLASS FIBER REINFORCED PLASTIC
(GFRP)
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Dari Syarat-Syarat Yang Diperlukan Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Disusun oleh :
IRWANDI
Nim : 06C10202014 Jurusan : Teknik Mesin
Bidang : Teknik Pembentukan Dan Material
JURUSAN TEKNIK MESIN
xi
LEMBAR PENGESAHAN FAKULTAS... vi
KATA PENGANTAR... . vii
2.1.1.Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)... ... 6
2.1.2.Serat Fiber... 7
2.3.2. Hubungan Tegangan Dan Regangan... 14
2.3.3. Persamaan Tegangan Dan Regangan... . 15
xiii
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pembuatan Spesimen Uji Tekan... 28
4.1.1.pembuatan sempel... ... 28
4.2. Hasil Pengujian Tekan... 29
4.2.1. Hasil Pengujian Serat GFRP... 30
4.2.2. Hasil Pengujian Serat TKKS... . 33
BAB V : PENUTUP 5.1. Kesimpulan... ... 40
5.2.Saran... ... 41
Tabel Halaman:
Tabel 2.1. Para Meter Tipikal TKKS per kg... ... 7
Tabel 2.2. Karakteristik Mekanik Polyester Resin Tak Jenuh ... 9
Tabel 3.1. Kegiatan Penelitian... 17
Tabel 3.2. Peralatan Dan Material Yang Digunakan... 22
Tabel 4.1. Hasil Grafik Serat Fiber Glass... 37
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman:
Gambar 2.1. Perubahan Benda... ... 11
Gambar 2.2.Pengujian Beban Tekan Pada Batang Spesimen... 13
Gambar 2.3.Kurva Tegangan Dan Regangan... 15
Gambar 3.1.Serat TKKS... 18
Gambar 3.2.SeratGFRP... 18
Gambar 3.3.Resin Unsaturated Polyester BQTN-157... 19
Gambar 3.4.Katalis MEKPO... 19
Gambar 3.5. Mirror... 20
Gambar 3.6. Timbangan Digital... 21
Gambar 3.7.Gelas Ukur... 21
Gambar 3.8. Jangka Sorong... 21
Gambar 3.9. Cetakan Spesimen Uji Tekan... 22
Gambar 3.10.Ukuran dan dimensi Spesimen Uji Tekan... 22
Gambar 3.11. penimbangan serat... 24
Gambar 3.12. Campuran Polyerter Resin Dengan Serat... 24
Gambar 3.13. Proses Penuangan Kedalam Cetakan... 25
Gambar 3.14. kerangka konsep... 27
x
PERBANDINGAN KEKUATAN TEKAN KOMPOSIT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) DENGAN SERAT GLASS FIBER REINFORCED
PLASTIC (GFRP)
Irwandi
JURUSAN TEKNIK MESIN FAK ULTAS TEKN IK UNIVERSITAS TEUK U UMAR.
Abstrak
Dari data statistik angka pertumbuhan k elapa sawit Di Indonesia sebesar 0,91% .dengan pertumbuhan produk si sebesar1,84% TKKS merupak an limbah padat industri minyak k elapa sawit dengan potensi sebesar ±2,5 juta ton pertahun. Pemanfaatan tandan k osong k elapa sawit selama ini hanya sebagai pupuk alami, selebihnya dibuang, dibak ar yang mengakibatkan pencemaran lingk ungan. Tujuan dari penelitian ini pemanfaatan limbah TKKS menjadi material baru dan mendapatk an Perbandingan k ekuatan tekan statik material dari bahan k omposit serat tandan k osong k elapa sawit (TKKS) Dengan Serat Glass Elastisitas (E) 926,34992 (MPa). Dari k edua jenis sempel tersebut dapat terlihat perbedaan hasil pengujian pada masing – masing Tegangan (σ), Regangan (ɛ), dan Modulus Elastisitsanya (E).
1.1 Latar Belakang
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan limbah padat industri
minyak kelapa sawit dengan potensi sebesar ±2,5 juta ton per tahun, yang dewasa
ini hanya dibuang di tempat, atau dibakar sehingga menimbulkan pencemaran
lingkungan.[1] Salah satu usaha dalam mengatasi hal tersebut adalah
memanfaatkannya untuk pembuatan material baru. polimer adalah salah satu ilmu
bidang pengetahuan yang terbuat dari bahan-bahan polimer seperti polyester,
epoksi, dan komposit berdasarkan sifat mekanik dari bahan yang akan kita
gunakan. Salah satunya adalah Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS).[2]
Selain itu penggunaan serat alami dari serat tandan kosong kelapa sawit
memiliki alasan lain yaitu, Indonesia merupakan penghasil perkebunan kelapa
sawit terbesar di dunia, Menurut Badan Pusat Statistik (BPS) luas perkebunan
kelapa sawit di Indonesia pada tahun 2010, adalah 8.385.349 hektar dan jumlah
total produksinya kelapa sawit Indonesia sebesar 21.958.394 hektar dan jumlah
total produksinya kelapa sawit sebesar 21.958.120 ton. sedangkan pada tahun
2011, BPS memperkirakan luas perkebunan kelapa sawit indonesia adalah
8.908.399 hektar dan jumlah total produksi kelapa sawit sebesar 23.096.541 ton.
Tahun 2012 BPS juga memperkirakan perkebunan kelapa sawit Indonesia adalah
2
nilai tersebut yang dapat diketahui bahwa limbah yang dihasilkan perkebunan atau
industri cukup besar[3].
Dengan banyaknya tandan kosong kelapa sawit di Aceh Barat menjadikan
satu permasalahan yang belum terselesaikan dengan baik hingga sekarang, Dan
selama ini hanya dianggap limbah oleh pabrik-pabrik pengolahan minyak kelapa
sawit yang ada di Aceh Barat. Dengan demikian diperlukan adanya penanganan
alternatif yang kreatif dan inovatif untuk menjadikan limbah TKKS dapat
dikembalikan ke alam secara aman atau mengolahnya kembali menjadi produk
yang berdaya guna.
Dalam rangka pemanfaatan serat tandan kosong kelapa sawit sebagai serat
alam (natural fibers) sebagai material temuan untuk bahan baku industrial
material komposit,dipandang perlu untuk mempelajari kemungkinan serat TKKS
pada pembuatan material komposit. Komposit serat alam memiliki keunggulan
lain dibandingkan serat gelas atau serat kaca. Sedangkan serat alam lebih ramah
lingkungan karena mampu terdegradasi secara alami dan harganya pun lebih
murah dibandingkan dengan serat gelas.
Kurangnya pemanfaatan terhadap Serat Tandan Kosong Kelapa sawit
dewasa ini disebabkan kurangnya wawasan dan keperdulian kita terhadap TKKS
yang selama ini hanya dianggap limbah oleh masyarakat dan pemerintah kita, dan
juga karena belum ada peralatan yang dapat digunakan untuk mengolah serat
tandan kosong kelapa sawit menjadikan suatu produk jadi yang lebih bernilai
ekonomis. Namun demikian sebelum kita memanfaatkan serat TKKS, terlebih
Kekuatan, Ketahanan dan Umur suatu material komposit dengan Serat Tandan
Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dan serat Glass Fiber Rainforced Plastic (GFRP).
Sehinga kita bisa menjadikannya suatu produk jadi dengan bahan baku dari
limbah alam serat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS).
1.2. Batasan Masalah
Pada penelitian ini masalah dibatasi oleh
1. Penelitian ini hanya untuk menguji kekutan tekan material komposit
serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), dengan komposisi serat
TKKS 10% katalis 10% dan resin 80%.
2. Pengujian kekuatan tekan material komposit dari serat Glass Fiber
reinforced plastic (GFRP) dengan komposisi serat GFRP 10% katalis
10% dan resin 80%, dengan pengujian menggunakan alat uji servo
pulser pada kedua sempel tersebut.
1.3. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk memanfaatkan limbah Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
sebagai bahan penguat komposit.
2. Untuk mengetahui perbandingan kekuatan tekan dari material komposit
4 1.3. Manfaat Penelitian
Pedapenelitian ini ada beberapa manfaat dari penelitian ini yaitu :
1. Memanfaatkan limbah Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
menjadikan suatau produk, dengan bahan baku yang ramah lingkungan
dan menjadikan lebih bernilai ekonomis.
2. Mencari tahu perbandingan kekuatan tekan Serat Tandan Kosong Kelapa
Sawit (TKKS) dan Serat Glass Fiber Reinforced Plastik (GFRP), Sebelum
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Material Komposit
Material komposit terdiri dari dua bagian utama diantaranya : (1) matriks
dan (2) penguat (reinforcement). Material komposit ini menghasilkan sebuah
material baru dengan sifat-sifat ataupun karaktreristik yang masih di dominasi
oleh sifat-sifat material pembentuknya. sehingga pemilihan jenis material yang
tepat menggunakan jenis material komposit disebabkan oleh kekuatan matriknya
lebih baik akibat hubungan antara dua atau lebih material penyusunnya.[3]
Polimer adalah salah satu ilmu bidang pengetahuan yang terbuat dari
bahan-bahan polimer seperti polyester, epoksi, dan komposit berdasarkan sifat
mekanik dari bahan yang akan kita gunakan. Salah satunya adalah tandan kosong
kelapa sawit. Serat TKKS ialah serat alami yang terbuat dari tandan kosong
kelapa sawit yang merupakan limbah hasil proses pengolahan pabrik kelapa
sawit. Pada penelit ian ini serat TKKS dimanfaatkan sebagai unsur penguat
komposit yang dihasilkan.
Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) merupakan bahan paduan atau campuran
beberapa bahan kimia (bahan komposit) yang terdiri dari cairan resin (water
glass), katalis, kalsium karbonat, met/matt, cobalt blue, dan wax (mold release)
6
beberapa keuntungan dibandingkan bahan logam, diantaranya: lebih
ringan, lebih mudah dibentuk, dan lebih murah. Fiberglass atau serat kaca telah
dikenal orang sejak lama, dan bahkan peralatan-peralatan yang terbuat dari kaca
mulai dibuat sejak awal abad ke 18. Mulai akhir tahun 1930-an, fiberglass
dikembangkan melalui proses filament berkelanjutan (continuous filament proses)
sehingga mempunyai sifat-sifat yang memenuhi syarat untuk bahan industri,
seperti kekuatannya tinggi, elastis, dan tahan terhadap temperatur tinggi.
Membayangkan peralatan-peralatan yang terbuat dari kaca (glass), kebanyakan
orang akan beranggapan bahwa peralatan tersebut pasti akan mudah pecah. Akan
tetapi melalui proses penekanan, cairan atau bubuk kaca diubah menjadi bentuk
serat akan membentuk bahan tersebut dari bahan yang mudah pecah (brittle
materials) menjadi bahan yang mempunyai kekuatan tinggi (strong materials).
Manakala kaca (glass) diubah dari bentuk cair atau bubuk menjadi bentuk serat
(fiber), kekuatannya akan meningkat secara tajam. O leh karena itu fiberglass
merupakan salah satu material atau bahan yang mempunyai kekuatan sangat
tinggi. Pemanfaatan Fiberglass untuk produk otomotif sudah sangat luas, tidak
hanya untuk pembuatan bodi kendaraan akan tetapi juga untuk berbagai
komponen kendaraan yang lain.[4]
2.1.1 Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Serat TKKS ialah serat alami yang terbuat dari tandan kosong kelapa sawit
yang merupakan limbah hasil proses pengolahan pabrik kelapa sawit. Pada
dihasilkan. Sementara hasil penelit ian yang telah dilakukan o leh sebuah
inst itusi ko mersial terhadap ko mposisi material kimianya diketahui bahwa
kandungan material serat dalam TKKS merupakan kandungan maksimum sepert i
diperlihatkan pada Tabel 2.1.[5].
Tabel 2.1.Parameter tipikal TKKS per kg
Sumber: http://www.w3.org/TR/REC-html40, 2008
2.1.2. Serat glass Fiber rainforced plastic (GFRP)
Serat kaca (fiberglass) atau Mat dalam bahan komposit berperan sebagai
bagian utama yang menahan beban, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan
komposit sangat tergantung dari kekuatan serat pembentuknya. Semakin kecil
bahan (diameter serat mendekati ukuran kristal) maka semakin kuat bahan
8
2.1.3 Polyester resin tak jenuh
Polyester resin tak jenuh merupakan polimer kondensat yang terbentuk
berdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organik gabungan dengan
alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic, yang
mengandung ikatan ganda. Tipikal jenis polyol yang digunakan adalah glycol,
seperti ethylene glycol. Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah
asam phthalic dan asam maleic.[7]
Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki
struktur rantai karbon yang panjang. Matriks yang berjenis ini memiliki sifat dapat
mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian takanan
ketika proses pembentukan. Pada desain struktur dilakukan dengan cara pemilihan
matriks dan penguat, hal ini dilakukan untuk memastikan kemampuan material
sesuai dengan produk yang akan dihasilkan. Dalam desain struktur ini jenis
matriks yang akan digunakan adalah Polyester resin tak jenuh dan penguat Serat
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dan Serat Kaca atau Mat (GFRP).
Matriks ini tergolong jenis polimer thermoset yang memiliki sifat dapat
mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan
ketika proses pembentukan. Struktur material yang dihasilkan berbentuk crosslink
dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik.
Hal tersebut disebabkan oleh molekul yang dimiliki bahan dalam bentuk rantai
molekul raksasa, atom-atom karbon yang saling mengikat satu dengan lainnya
baik terhadap beban yang diberikan. Data karakteristik mekanik material polyester
tak jenuh seperti terlihat pada tabel 2.3.
Tabel 2.2. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh
(sumber: PT. Justus kimia raya jaya 2007)
Umumnya material ini digunakan dalam proses pembentukan dengan cara
penuangan antara lain untuk perbaikan body kenderaan bermotor, pengisi kayu
dan sebagai material perekat. Materi ini memiliki sifat perekat dan arus yang baik,
dan dapat digunakan untuk memperbaiki dan mengikat secara bersama beberapa
jenis material yang berbeda. Material ini memiliki umur pakai yang panjang,
kestabilan terhadap sinar Ultraviolet (UV), dan daya tahan yang baik terhadap
serapan air. Kekuatan material ini diperoleh ketika dicetak ke dalam bentuk
komposit, dimana material- material penguat, seperti serat kaca, karbon dan
lain-lain, akan meningkatkan sifat mekanik material tersebut sementara ketika dalam
keadaan tunggal material ini bersifat rapuh dan kaku.
2.1.4. Katalis Mekpo (Methyl Ethyl Keton Peroksida)
Katalis merupakan material kimia yang digunakan untuk mempercepat
reaksi po limerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan
10
2.2 Teknik Pembuatan Material Komposit
Teknik pembuatan material komposit tidak melibatkan pengunaan suhu
dan tekanan yang tinggi. Hal ini disebabkan material ini mudah menjadi lembut
atau melebur. Proses pencampuran ini dilakukan pada saat matriks dalam keadaan
cair[7].
Ada beberapa metode pembutan material komposit diantaranya adalah:
1. Metode penuangan secara langsung
2. Metode pemanpatan secara langsung
3. Metode pemberian tekanan dan panas
Pada penelitian ini metode yang digunakan adalah metode penuangan
secara langsung, medode ini dilakukan dengan cara melekatkan atau menyentuh
material- material penyusun pada cetakan terbuka dengan perlahan-lahan diratakan
dengan menggunakan roda perata atau pemberian tekanan dari luar. Metoda ini
cocok jenis serat kontinyu, pada metode menggunakan tekanan ini prinsip kerja
dengan cara ektruksi, dengan pemberian tekanan pada material yang dialirkan
kedalam cetakan tertutup. Metode ini umumnya berupa injeksi, mampatan atau
semprotan. Material yang cocok untuk ini adalah penguat partikel. Metode
selanjutnya adalah metode pemberian panas dan tekanan, di mana ini mengunakan
tekanan dengan pemberian panas awal yang bertujuan untuk memudahkan
material komposit mengisi pada bagian-bagian yang sulit terjangkau atau ukuran
2.3 Uji Tekan Statik.
Tegangan tekan berlawanan dengan tegangan tarik. Jika pada tegangan
tarik, arah kedua gaya menjahui ujung benda (kedua gaya saling berjauhan), maka
pada tegangan tekan, arah kedua gaya saling mendekati. Dengan kata lain benda
tidak ditarik tetapi ditekan (gaya-gaya bekerja di dalam benda). Kekuatan tekan
material adalah nilai tegangan tekan uniaksial yang mempunyai modus kegagalan
ketika saat pengujian. Perubahan bentuk benda yang disebabkan oleh tegangan
tekan dinamakan mampatan. Misalnya pada tiang-tiang yang menopang beban,
seperti tiang bangunan mengalami tegangan tekan. Kekuatan tekan biasanya
diperoleh dari percobaan dengan alat pengujian tekan. Ketika dalam pengujian
nantinya, spesimen (biasanya silinder) akan menjadi lebih mengecil seperti
menyebar lateral. Perubahan benda yang disebabkan tegangan tekan dapat dilihat
pada gambar 2.3
12
Keterangan :
A = Luas Penampang
F = Gaya yang bekerja sebagai penekanan
L0 = Panjang Awal
L1 = Perubahan panjang.
Dalam perancangan teknik yang sebenarnya sebagian besar kita bertumpu pada
tegangan teknik. Pada kenyataannya, tegangan sebenarnya berbeda dengan
tegangan teknik. O leh sebab itu, material akibat beban tekan dapat dihitung dari
penjelasan persamaan yang diberikan. Hal ini tentu saja karena perubahan
luas penampang (A0) dan fungsi dari luas penampang A= φ (F). (Callister:2003)
1. Perbedaan nilai deviasi tegangan dapat disimpulkan sebagai berikut: Pada
kompresi spesimen akan mengecil atau memendek. Material akan
cenderung menyebar kearah lateral dan meningkatnya luas penampang
2. Pada uji tekan, spesimen dijepit pada ujung – ujungnya. Untuk alasan ini,
timbul gaya gesekan yang akan menentang penyebaran lateral ini. Berarti
yang harus dilakukan untuk menghindari gaya gesekan ini harus dengan
meningkatnya energi selama proses penekanan.
2.3.1. Respon Material Akibat Beban Tekan Statik.
Mekanisme deformasi akibat beban tekan statik ditunjukkan oleh kurva
tegangan-regangan. Pada uji tekan statik diperoleh tiga tingkatan respon yaitu:
linier ditandai oleh bending terhadap dinding rongga dan kemiringan
(tegangan-regangan) awal atau modulus elastisitas diperoleh dari tingkatan ini. Plateau
merupakan karakteristik respon yang terjadi setelah mengalami elastisitas linier
ditandai dengan berlipatnya rongga-rongga. Pada saat rongga-rongga hampir
terlipat seluruhnya dan dinding-dinding rongga menyatu mengakibatkan
rongga-rongga menjadi lebih padat, tegangan normal tekan statik akan meningkat. Untuk
mengoptimalkan produk tersebut perlu diketahui karakteristik material
penyusunnya akibat beban tekan statik. Karakteristik suatu spesimen harus
terukur, untuk itu perlu suatu pengujian tekan statik agar karakteristik dapat
diketahui. Karakteristik dapat diketahui dari respon yang dialami oleh material.
Respon diakibatkan oleh adanya gangguan (disturbance) yang diberikan terhadap
sebuah sistem, seperti: F (gaya), T (temperatur), dan lain- lain. Di dalam uji tekan
statik, gaya yang diberikan ditunjukkan pada Gambar. 2.5.
Gambar. 2.2. Pengujian beban tekan pada batang spesimen (a).Sebelum Uji Tekan,(b).Setelah Uji Tekan.
Sumber : Ismoyo 1999
14
Berdasarkan respon yang ditunjukkan pada Gambar.2.5. dapat
ditentukan respon mekanik berupa tegangan normal dan regangan akibat beban
tekan statik.
2.3.2. Hubungan Tegangan dan Regangan
Robert Hooke (1689), telah mengamati sebuah fenomena hubungan antara
tegangan dan regangan pada daerah elastis suatu material tertentu dan
menyimpulkan bahwa dalam batas-batas tertentu tegangan pada suatu material
ialah proporsional terhadap regangan yang dihasilkan. Teori ini kemudian lebih
dikenal dengan istilah hukum Hooke. Namun teori ini hanya berlaku pada batas
elastis material, dimana besarnya tegangan akan berbanding lurus terhadap
pertambahan regangan yang terjadi, dan bila beban dihilangkan, maka sifat ini
akan menyebabkan material kembali kedalam bentuk dan dimensi aslinya. [9]
Perbandingan antara tegangan dan regangan dalam batas elastis disebut
dengan istilah konstanta proporsional. Nama lain konstanta ini ialah Modulus
elastisitas (E) atau Modulus Young. Pada penelitian ini istilah yang digunakan
ialah E, dan dituliskan sebagai berikut:
E = (2.3)
Hubungan linear antara tegangan dan regangan adalah salah satu sangat berguna
dalam perhitungan terhadap respon solid elastic linear pada tegangan, tetapi
tegangan mesti digunakan apabila solid yang terjadi adalah elastic terhadap
2.3.3. Persamaan Tegangan – Regangan.
Sebuah batang komposit atau selinder yang dikenai beban tekan akan
mengalami perubahan panjang yang disertai pengurangan luas penampang pada
daerah elastic material. Adapun kurva tegangan – regangan akibat beban
tekan dapat ditunjukkan pada gambar 2.6.
Gambar 2.3. Kurva tegangan – regangan.
Sumber : Ismoyo 1999
Dalam penelitian ini terdapat bahan yang mengalami deformasi plastis jika terus
diberikan tegangan dan bahan ini tidak akan berubah kebentuk semula. Biasanya
material teknik terjadi pada daerah elastis yang hampir berimpitan dengan batas
proposionalistik.
Perubahan panjang ini disebut sebagai regangan teknik ( ε eng.) yang
didefinisikan sebagai perubahan panjang yang terjadi akibat perubahan statik (∆L)
terhadap panjang batang mula- mula (L0).Tegangan yang dihasilkan pada proses
16
pembebanan yang terjadi (F) pada suatu luas penampang awal (A0). Tegangan
normal tesebut akibat beban tekan statik dapat ditentukan berdasarkan
persamaan (2.1).
σ =
(2.1)dimana,
σ = Tegangan normal akibat beban tekan statik (N/m2)
F = Beban tekan (N)
A = Luas penampang spesimen (m2).
Regangan akibat beban tekan statik dapat ditentukan berdasarkan
persamaan (2.2).
ɛ =
... ...(2.2)Keterangan :
ε = Regangan akibat beban tekan statik
L1 = Perubahan panjang spesimen akibat beban tekan. (mm)
Lo = Panjang spesimen mula- mula (mm)
Pada prakteknya nilai hasil pengukuran tegangan pada suatu pengujian
tarik dan tekan pada umumnya merupakan nilai teknik. Regangan akibat
beban tekan yang terjadi, panjang akan menjadi berkurang dan diameter
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
3.1.1. Tempat
Kegiatan ini dilakukan di Laboratorium Komposit Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Teuku Umar Aceh Barat. Beberapa kegiatan yang dilakukan
seperti diperlihatkan pada tabel 3.1.
2 Pengolahan serat Laboratorium Teknik
Mesin UTU
3 Pembuatan spesimen Laboratorium Teknik
Mesin UTU
Standart ASTM D1621-00
4 Pengujian statik tekan Laboratorium Impact
and Fracture-USU Servopulser
5 Pengolahan data Laboratoriun Teknik
Mesin UTU Laporan kerja
3.1.2. Waktu
Waktu pelaksanaan penelitian ini direncanakan selama (6) enam bulan
dimulai pada bulan Desember 2013 s/d Mei bulan 2014.
3.2. Bahan Uji Tekan
Bahan-bahan yang digunakan pada pembutan sampel uji tekan adalah serat
18
3.2.1. Serat
3.2.1.1Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Jenis serat yang akan digunakan dalam penelitian ni adalah Serat Tandan
Kosong Kelapa Sawit (TKKS) seperti terlihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
3.2.1.2. Serat GFRP
Jenis serat yang akan dijadikan perbandingan dalam penelitan ini adalah
Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) seperti terlihat pada gambar 3.2.
3.2.2. Polyester resin tak jenuh
Jenis resin yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin unsaturated
polyester BQ TN-157 seperti terlihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3. Resin Unsaturated Polyester BQ TN-157
3.2.3. Katalis
Jenis katalis yang digunakan adalah jenis methyl ethyl ketone peroksida
(MEKPO) seperti terlihat pada gambar 3.4
20
3.2.4. Pelumas
Untuk memudahkan dalam membongkar spesimen yang telah dicetak
maka digunakan pelumas khusus dari jenis wax. Jenis pelumas yang digunakan
adalah mirror glaze.seperti terlihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5. mirror
3.3. Alat-alat Yang Digunakan
Adapun alat-alat ukur yang digunakan dalam penelitian ini antara lain, alat
ukur berat jenis, alat ukur volume, alat ukur dimensi, dan cetakan spesimen uji
tekan.
3.3.1. Timbangan digital
Untuk mengetahui berat spesimen digunakan timbangan, dengan cara
terlebih dahulu harus mengetahui massa dan volume spesimen. Timbangan yang
Gambar 3.6. timbangan digital
3.3.2.Alat ukur volume
Untuk mengetahui besarnya volume digunakan gelas ukur. Gelas ukur yang
digunakan dapat dilihat pada gambar 3.7
Gambar 3.7. Gambar gelas ukur
3.3.3.Jangka Sorong
Untuk mengetahui dimensi cetakan yang digunakan dalam pembuatan
sempel, digunakan alat ukur jangka sorong seperti diperlihatkan pada gambar 3.8.
22
3.3.4. Cetakan spesimen
Cetakan spesimen alat uji tekan dapat dibuat dari pipa berukuran panjang
250mm dan berdiameter 37,5mm. Seperti terlihat pada gambar 3.9.
Gambar 3.9. Gambar cetakan spesimen uji tekan.
3.3.5. Ukuran dan dimensi spesimen
Ukuran dan dimensi spesimen uji tekan berdasarkan standart ASTM D
1621-00 seperti terlihat pada gambar 3.10.[9]
Gambar.3.10. ukuran spesimen uji tekan
37.5 mm
3.4. Prosedur Pembuatan Spesimen Uji Tekan
Peralatan dan material yang digunakan dalam pembuatan spesimen,
pengujian statik tekan seperti ditunjukkan pada tabel 3.2.
Tabel. 3.2. Peralatan dan Material yang digunakan untuk pembuatan spesimen
NO Nama Jml Sat Jenis Material Ukuran (mm)
(*) ukuran disesuaikan dengan kebutuhan pembuatan spesimen uji tekan
3.5. Metode Pembuatan Spesimen Uji Tekan
Proses pembuatan spesimen uji tekan dimulai de ngan mempersiapkan
bahan-bahan yang diperlukan yaitu serat, resin tipe BQTN 157-EX, Serat TKKS
Dan Serat GFRP yang sudah potong-potong denagan ukuran± 5mm, kemudian
mempersiapkan Katalis, Cetakan sempel uji tekan dan Wadah pengadukan.
Langkah- langkah pembuatan sempel selanjutnya sebagai berikut:
1. proses penimbangan serat sesuai dengan berat campuran yang ditetapkan.
24
Gambar 3.11 Penimbangan serat
2. Campurkan terlebih dahulu polyester resin yang sudah diukur sesuai
dengan yang kita perlukandan serat tandan kosong kelapa sawit kemudian
diaduk hingga merata.
Gambar 3.12. campuran polyester resin tak jenuh dengan serat
Polyester resin tak jenuh dan serat tandan kosong kelapa sawit yang
dipergunakan seperti terlihat pada gambar 3.12. adalah proses
pencampuran antara polyester resin dengan serat tandan kosong kelapa
3. Campurkan katalis dengan komposisi yang sudah ditentukan kedalam
campuran serat dan resin dan aduk hingga merata.
4. Tuangkan adukan tersebut kedalam cetakan yang telah di persiapkan dan
proses penuangan pun dilakukan secara langsung seperti telihat pada
gambar. 3.13.
Gambar 3.13. Proses penuangan kedalam cetakan
5. Proses Pengerasan akan terjadi dengan terbentuknya gelembung gas pada
seluruh bagian komposit. Setelah ±45 menit sempel dibuka dan
dikeluarkan dari cetakan, dan proses pengerasan sempel selanjutnya
dilakukan dengan menjemur atau membiarkannya dengan suhu kamar agar
sempel benar-benar mengeras dibutuhkan waktu± 5jam.
6. Proses finishing, dengan cara memotong menjadi 2 bagian dengan panjang
masing- masing 75cm dan kemudian membesihkanya dengan
menamplasnya.
3.6. Alat Uji Statik Tekan
Pengujian statik tekan dikerjakan dilaboratorium teknik mesin USU,
26
3.6.1. Persiapan Pengujian
Persiapan alat uji untuk pengujian tekan pada penelitian ini ialah sebagai
berikut:
1. Aktifkan sumber arus yang terdapat pada kotak power supply dengan cara
menaikkan switch pada posisi ON.
2. Aktifkan sistim pendingin untuk pompa hidrolik. Sistim ini berfungsi
mempertahankan kondisi suhu pelumas agar tetap stabil selama proses
pengujian.
3. Periksa katup penutup pada pipa penghubung antara pompa air pendingin
dengan sistim hidrolik. Pastikan katup tersebut dalam posisi terbuka
dengan tujuan agar sirkulasi aliran air pendingin dapat bekerja dengan
baik.
4. Tekan tombol ON yang berada pada bagian belakang Controller. Alat
controller ini berfungsi sebagai sistim operasi utama alat uji.
5. Pastikan tekanan dalam tabung hidrolik sama dengan tekanan atmosfir.
6. Aktifkan pompa hidrolik melalui layar controller dengan menekan tombol
HYD.
7. Tunggu hingga lebih kurang 20 hingga 50 detik, atau ditandai dengan
suara dentuman kedua, kemudian tekan tombol LOAD untuk memberikan
tekanan pada pompa hidrolik. Set tekanan yang dibutuhkan untuk
pengujian dengan cara memutar katupnya. Tekanan pengujian pada
tetapi jangan mencapai batas maksimum (daerah yang ditandai warna
merah).
8. Kembalikan layar pada pilihan TEST, yang berarti pengujian telah siap
untuk dilaksanakan.
3.5.2. Kerangka Konsep
Kerangka konsep penelitian seperti terlihat pada gambar diagram 3.16
berikut:
Force (gaya tekan), tegangan tekan, regangan dan modulus elastisitas.
KESIMPULAN
39
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pembuatan Spesimen Uji
Dalam Pembuatan spesimen ada beberapa bahan utama yang sangat
diperlukan diantaranya serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dan serat
Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP), Resin tipe BQTN 157-EX, dan katalis.
Proses pembuatan sampel dimulai dari persiapan bahan yaitu serat TKKS dan
GFRP yang sudah dipotong dengan panjang ± 5mm, kemudian Resin tipe BQ TN
157-EX, katalis, dan peralatan pendukung seperti alat ukur, wadah pengaduk, dan
cetakan. Pembuatan spesimen yang akan dibuat yaitu dari bahan Tandan Kosong
Kelapa Sawit (TKKS) dan Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP). Hasil dari
pembuatan sempel tersebut akan digunakan untuk pengujian kekuatan tekan.
4.1.1. Pembuatan Se mpel
1. Proses penimbangan serat sesuai dengan berat campuran dengan
komposisi serat yaitu 10%.
2. Proses persiapan Resin dan Katalis dengan komposisi masing –masing
10% Katalis dan 80% Resin, diukur dengan menggunakan gelas ukur.
3. Kemudian mencampurkan terlebih dahulu polyester resin dengan serat
tandan kosong kelapa sawit lalu diaduk hingga merata.
4. Kemudian campuran antara serat TKKS dan resin yang telah diaduk rata
5. Masukan campuran resin, serat Tandan Kosong Kelapa Sawit, dan serat
fiber untuk pembuataan sempel selanjutnya aduk hingga merata.
6. Tuangkan adukan tersebut kedalam cetakan yang telah di persiapkan.
7. Peroses penuangan matriks dan serat kedalam cetakan.
8. Proses Pengerasan biarkan campuran tersebut pada tekanan atmosfir dan
suhu kamar. proses polimerisasi akan terjadi dengan terbentuknya
gelembung gas pada seluruh bagian komposit. setelah campuran bahan
penyusun mengeras cetakan dibuka dan dikeluarkan dari cetakan.
4.2. Hasil Pengujian Tekan
Dari data hasil pengujian tekan pada sempel Serat Tandan Kosong Kelapa
Sawit (TKKS) dan Serat Glass Fiber rainforced Plastic (GFRP). dapat diketahui
nilai optimal rata-rata kekuatan tekan, Tegangan tekan, regangan yang terjadi dan
Modulus elastisitas dari spesimen komposit serat tandan kosong kelapa sawit dan
serat fiber glass tanpa perlakuan.
Dengan melakukan pengujiian tekan suatu material kita juga mengetahui
bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tekanan dansejauh mana material itu
bertambah pendek. Didalam pengujian tekan yang telah dilakukan pada saat
pengujian ada sepuluh sepesimen yang telah di uji, Dengan satuan beban (kgf),
kemudian dikonversikan kedalam Satuan Newton (N) 1kgf = 9,8067 N
Keterangan dari satuan tersebut adalah : Load adalah Tegangan (σ), dan Stroke
39
4.2.1. Hasil Pengujian Serat GFRP
Hasil pengujian tekan serat kaca atau Serat Glass Fiber rainforced Plastic
(GFRP) dapat dilihat pada grafik satu sampai lima.
Gambar : grafik Serat GFRP pada sampel no.1 Sumber : hasil pengujian
Seperti terlihat pada grafik dari sampel serat GFRP no. 1 maka diperoleh
hasil Force sebesar 1039,57 kgf dan dikonversikan kedalam Newton sebesar
10187,79 N, dengan Stroke 6,091 mm. Dari luas Penampang (A) 961,652 mm2, maka
didapat Tegangan (σ) 10,59434 mm2, Regangan (ɛ) 0,081213 dan Modulus Elastisitas (E) 130,4508 MPa, sehingga dapat diketahui perubahan pendek pada
sempel serat GFRP no 1 dari Panjang Awal (Lo) 75 mm menjadi Panjang Akhir
Gambar : Grafik Serat GFRP pada sampel no.2 Sumber : hasil pengujian
Pada grafik dari sempel serat GFRP no. 2 Diperoleh Force 852,01 kgf dan
dikonversikan kedalam Newton 8349,698 N, dengan Stroke 5,767 mm. Dari luas
Penampang (A) 961,652 mm2, Didapat Tegangan (σ) 8,682904 mm2, Regangan (ɛ) 0,076893 mm, dan Modulus Elastisitas (E) 112,9214 MPa, Didapat perubahan
sempel GFRP no 2 dari Panjang Awal (Lo) 75 mm dan menjadi Panjang Akhir
(L1) 69,233 mm.
39
Grafik sampel serat GFRP no. 3 diperoleh hasil Force 2383,32 kgf dan
dikonversikan kedalam Newton 23356,54 N, dengan Stroke 66,905 mm, Dari luas
Penampang (A) 961,652 mm2, maka didapat Tegangan (σ) 24,28861 mm2,
Regangan (ɛ) 0,107933 mm, dan Modulus Elastisitas (E) 255,0335 MPa,
sehingga dapat diketahui perubahan pendek pada sampel dari Panjang Awal
(Lo) 75 mm menjadi Panjang Akhir (L1) 66,905 mm.
Gambar : grafik Serat GFRP pada sempel No. 4 Sumber : hasil pengujian
Grafik sampel serat GFRP no. 4 maka diperoleh nilai Force sebesar 2303,34
kgf dan dikonversikan kedalam Newton menjadi 22572,73 N, dengan Stroke
9,890 mm, Dari luas Penampang (A) sebesar 961,625 mm2, maka didapat Tegangan
(σ) 23,47353 mm2, Regangan (ɛ) 0,131867 mm, dan Modulus Elastisitas (E)
178,0096 MPa, sehingga dapat diketahui perubahan pendek pada sampel gfrp no.4
Gambar : grafik Serat GFRP pada sempel No. 5 Sumber : hasil pengujian
Pada grafik Sampel serat GFRP no. 5 maka diperoleh hasil Force 1841,61
kgf dan kemudian dikonversikan kedalam Newton menjadi 18047,78 N, dengan
Stroke 7,509 mm, Dari luas Penampang (A) 961,625 mm2, maka didapat Tegangan
(σ) 18,768 mm2, Regangan (ɛ) 0,10012 mm, dan Modulus Elastisitas (E)
187,4551 MPa, sehingga dapat diketahui perubah pendek pada sempel dari
Panjang Awal (Lo) 75 mm menjadi Panjang Akhir (L1) 67,491 mm.
4.2.2. Hasil Pengujian Serat TKKS
Dari hasil pengujian tekan serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
39
Gambar : grafik Serat TKKS pada sempel no.1 Sumber : hasil pengujian
Pada grafik sampel serat TKKS no. 1 diperoleh Force 6700,03 kgf dan
dikonversikan kedalam Newton menjadi 65660,29 N, dengan Stroke 5,082 mm,
Dari luas Penampang (A) 961,625 mm2, maka didapat Tegangan (σ) 68,28256
mm2, Regangan (ɛ) 0,06776 mm, dan Modulus Elastisitas (E) 1007,682 MPa, sehingga dapat diketahui perubah pendek pada sempel dari Panjang Awal
(Lo) 75 mm menjadi Panjang Akhir (L1) 69,918 mm.
Grafik sampel serat TKKS no. 2 diperoleh Force 6247,30 kgf dan
dikonversikan kedalam Newton 61223,54 N, dengan Stroke 3,960 mm, Dari luas
Penampang (A) 961,625 mm2, maka didapat Tegangan (σ) 63,66675,mm2,
Regangan (ɛ) 0,0528 mm, dan Modulus Elastisitas (E) 1205,81 MPa, sehingga
dapat diketahui perubahan pendek pada sampel dari Panjang Awal (Lo) 75 mm
menjadi Panjang Akhir (L1) 71,040 mm.
Gambar : grafik Serat TKKS pada sempel no.3 Sumber : hasil pengujian
Grafik sampel serat TKKS no. 3 diperoleh Force sebesar 6745,63 kgf dan
dikonversikan kedalam Newton menjadi 66107,17 N, dengan Stroke 7,073 mm,
Dari luas Penampang (A) 961,625 mm2, maka didapat Tegangan (σ)
68,74527,mm2, Regangan (ɛ) 0,094307 mm, dan Modulus Elastisitas (E)
728,9546 MPa, sehingga dapat diketahui perubahan pendek pada sempel dari
39
Gambar : grafik Serat TKKS pada sempel no.4 Sumber : hasil pengujian
Sampel serat TKKS no. 4 diperoleh Force = 5966,60 kgf dan dikonversikan
kedalam Newton menjadi 58472,68 N, dengan Stroke sebesar 4,959 mm, Dan
dari luas Penampang (A) 961,625 mm2, maka didapat Tegangan (σ) 60,80611
mm2, Regangan (ɛ) 0,06612 mm, dan Modulus Elastisitas (E) 919,6327 MPa,
sehingga dapat diketahui perubahan pendek pada sempel dari Panjang Awal (Lo)
75 mm menjadi Panjang Akhir (L1) 70,041 mm.
Sedangkan Sampel serat TKKS no. 5 diperoleh Force 6456,79 kgf dan
dikonversikan kedalam Newton 63276,54 N, dengan Stroke 6,412 mm, Dari
luas Penampang (A) 961,625 mm2, maka didapat Tegangan (σ) 65,80168,mm2,
Regangan (ɛ) 0,0085493 mm, dan Modulus Elastisitas (E) 769,6703 MPa,
sehingga dapat diketahui perubah pendek pada sampel dari Panjang Awal (Lo) 75
mm menjadi Panjang Akhir (L1) 68,588 mm.
Berdasarkan grafik dari hasil pengujian tekan Serat Tandan Kosong Kelapa
Sawit (TKKS) dan Serat Glass Fiber Rainforced Plastik (GFRP) dengan koposisi
yang sama yaitu 10% resin, 10% katalis dan 80% serat maka didapatkan hasil
pengujian kekutan tekan masing- masing seperti terlihat pada tabel 4.1. dan tabel
4.2. Dibawah.
TABEL 4.1. Hasil Grafik Serat Fiber Glass
TABEL 4.2. Hasil Grafik Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
39
Dari tabel 4.1. dan 4.2. diatas dapat didapat kekuatan rata-rata semua
sempel serat Serat Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) dari satu sampai lima,
maka didapat Tegangan (σ) 17,1614768 (N/mm2 ), Regangan (ɛ) 0,498026 mm,
Modulus Elastisitas (E) 168,77408 (MPa).
Sedangkan hasil sempel Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) satu
sampai lima, nilai rata-rata Tegangan (
σ
)
65,460074 (N/mm2 ), Regangan (ɛ
)
0,073296 mm, Modulus Elastisitas (E) 926,34992(MPa). Dari kedua jenis sempel
tersebut dapat terlihat perbedaan hasil pengujian pada masing – masing Tegangan
BAB 5 PEN UTUP
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilaksanakan, maka dapat diambil
beberapa kesimpulan :
1. Hasil pengujian Serat Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) dari satu
sampai lima, maka didapat nilai rata-rata Tegangan (σ) 17,1614768
(N/mm2 ), Regangan (ɛ) 0,498026 mm, Modulus Elastisitas (E) 168,77408
(MPa).
2. Hasil pengujian Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) satu sampai
lima, nilai rata-rata Tegangan (
σ
)
65,460074 (N/mm2 ), Regangan (ɛ
)
0,073296 mm, Modulus Elastisitas (E) 926,34992(MPa).
3. Dari hasil kedua sempel tersebut dapat disimpulkan perbandingan antara
serat GFRP dan serat TKKS terlihat bahwa diperoleh hasil yang lebih baik
pada serat TKKS.
5.2. Saran
Dari hasil kesimpulan yang didapat, untuk itu saya selaku penganalisa
ingin menyarankan kepada pembaca antara lain:
41
kondisi dari spesimen yang akan di uji tersebut, karna kondisi spesimen
yang kurang sempurna dapat mempengaruhi dari hasil pengujian tersebut.
2. Dalam pembuatan spesimen serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS)dan serat Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP), ukuran dan
bentuk spesimen sangat diperhatikan sesuai standar ASTM D1621-00.
3. Dari hasil penelitian bahwa serat TKKS dapat digunakan sebagai material
