PEMBUATAN SPESIMEN DAN UJI DENSITAS KOMPOSIT BERPENGISI MCC
TUGAS AKHIR JALUR STUDI KASUS
Diajukan Kepada Akademi Teknologi Warga Surakarta Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan
Untuk Memperoleh Gelar Diploma Oleh:
NAMA : IBNU ARYO RACHMADI NIM : 171006
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
AKADEMI TEKNOLOGI WARGA
Surakarta
April, 2020
ii
Halaman Pengesahan
PEMBUATAN SPESIMEN DAN UJI DENSITAS KOMPOSIT BERPENGISI MCC
Mengesahkan Telah Disetujui
Direktur Pembimbing
Akademi Teknologi Warga Surakarta
Y. Yulianto Kristiawan, S.T., M.T. Martinus Heru P, S.T., M.T.
NIDN: 0005077301 NIDN: 0611047602
iii
Halaman Persetujuan
PEMBUATAN SPESIMEN DAN UJI DENSITAS KOMPOSIT BERPENGISI MCC
Dipertahankan di Depan Dewan penguji Tugas Akhir Akademi Teknologi Warga Surakarta Program Studi Teknik Mesin
Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Memperoleh Diploma
Pada Hari /Tanggal: Senin, 18 Januari 2021
Ketua Sekretaris
(Edy Suryono, S.T., M.T.) (Agung Supriyanto, S.T., M.T.)
Penguji:
1. (Edy Suryono, S.T., M.T.)
2. (Fatimah Nur H, S.Si., M.Si.)
3. (Martinus Heru P, S.T., M.T.)
iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Ibnu Aryo Rachmadi
NIM : 171006
Program Studi : Teknik Mesin
Judul Tugas Akhir : PEMBUATAN SPESIMEN DAN UJI DENSITAS KOMPOSIT BERPENGISI MCC
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) ini berdasarkan hasil penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri dan tidak mengandung karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar diploma di suatu perguruan tinggi, serta sepanjang pengetahuan saya juga tidak mengandung karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan daftar pustaka.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila dikemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidak benaran dalam pernyataan ini maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan yang berlaku di Akademi Teknologi Warga Surakarta.
v
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) ini tidak mengandung karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar diploma di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak megandung karya atau pendapat yang pernah di tulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, Januari 2021 Penulis
Ibnu Aryo Rachmadi
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
Tugas Akhir ini dipersembahkan kepada:
1. Tuhan Yang Maha Esa. Karena senantiasa memberi kemudahan dalam mengerjakan Tugas Akhir.
2. Kedua orang tua saya. Yang selalu mendoakan yang terbaik atas setiap apa yang saya kerjakan. Kasih sayang yang menjadi semangat untuk saya mengerjakan Tugas Akhir ini.
3. Almamater saya. Akademi Teknologi Warga Surakarta.
4. Dosen pembimbing saya, Bapak Martinus Heru Palmiyanto, S.T, M.T. untuk setiap bimbingannya dengan penuh kesabaran, memberikan ilmu dan pengalamannya untuk menjadi bekal saya.
5. Teman-teman Akademi Teknologi Warga.
vii
PRAKATA
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kemudahan kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Penyusunan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat kelulusan guna meraih gelar Ahli Madya (D III) Teknik Mesin di Akademi Teknologi Warga Surakarta. Dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini, penulis mengambil judul ” PEMBUATAN SPESIMEN DAN UJI DENSITAS KOMPOSIT BERPENGISI MCC ”.
Penulis menyadari dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir tidak lepas dari banyak pihak. Untuk itu atas segala bantuan yang diberikan, maka penulis menyampaikan terimakasih kepada:
1. Bapak Y. Yulianto Kristiawan, S.T., M.T. Selaku Direktur Akademi Teknologi Warga Surakarta.
2. Bapak Drs. Rahmat, M.T. Selaku Pembantu Direktur I di Akademi Teknologi Warga Surakarta.
3. Bapak Agung Supriyanto, S.T., M.T. Selaku Kaprodi Teknik Mesin Akademi Teknologi Warga Surakarta.
4. Bapak Edy Iryanto, S.T., M.Eng. selaku Pembimbing Akademik.
5. Bapak Martinus Heru Palmiyanto, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.
6. Bapak dan Ibu Dosen, serta Staf Karyawan Akademi Teknologi Warga Surakarta.
7. Kepada Bapak dan Ibu tercinta, saya ucapkan banyak terima kasih atas doa dan dukungan kepada saya.
8. Rekan-rekan mahasiswa Akademi Teknologi Warga Surakarta.
viii
Penulis juga manyampaikan terima kasih kepada pihak lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu atas kontribusinya hingga terselesaikan penulisan Laporan Tugas Akhir ini, semoga memperoleh ridho dari Tuhan Yang Maha Esa. Penulis menyadari laporan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan. Akhir kata sebagai harapan penulis, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi setiap pembaca.
Surakarta, Januari 2021 Penulis
Ibnu Aryo Rachmadi
ix
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Halaman Pengesahan ... ii
Halaman Persetujuan ... iii
Halaman Pernyataan Keaslian... iv
Halaman Persembahan ... v
Prakata ... vi
Daftar Isi... ix
Daftar Gambar ... xi
Tabel ... xii
Daftar Lampiran ... xii
Abstrak... xiv
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Batasan Masalah ... 2
C. Rumusan Masalah ... 2
D. Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 2
BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka ... 4
B. Dasar Teori ... 5
C. Hipotesis ... 9
BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Bahan dan Alat ... 10
B. Waktu dan Tempat Penelitian ... 19
C. Variable Penelitian/Morfologi ... 19
D. Tahapan Penelitian ... 19
E. Analisis Data ... 22
x BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian ... 23
B. Pembahasan Hasil Penelitian ... 26
BAB V PENUTUP A. Simpulan ... 27
B. Saran ... 27
DAFTAR PUSTAKA ... 28
LAMPIRAN ... 29
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 NBR ... 9
Gambar 3.2 Kenaf ... 10
Gambar 3.3 Serbuk kaca ... 10
Gambar 3.4 Serat gelas ... 11
Gambar 3.5 MoS2 ... 11
Gambar 3.6 Grafit ... 12
Gambar 3.7 Cashew Dust ... 12
Gambar 3.8 Phenolic Resin ... 13
Gambar 3.9 CaCO3 ... 13
Gambar 3.10 MCC ... 14
Gambar 3.11 Timbangan digital ... 14
Gambar 3.12 Blender ... 15
Gambar 3.13 Dongkrak hidrolik ... 15
Gambar 3.14 Mesin pres ... 16
Gambar 3.15 Cetakan pres dingin ... 16
Gambar 3.16 Cetakan pres panas ... 17
Gambar 3.17 Oven ... 17
Gambar 4.1 Grafik hasil uji densitas ... 25
xii
TABEL
Tabel 4.1 Spesimen 1 ... 23
Tabel 4.2 Spesimen 2 ... 23
Tabel 4.3 Spesimen 3 ... 24
Tabel 4.4 Spesimen 4 ... 24
Tabel 4.5 Hasil Uji Densitas Komposit... 25
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Transkrip Nilai Semester 1-5 ... 29
Ijazah SMK ... 30
Surat Keterangan PPKK-MB ... 31
Sertifikat LPIA Conversation 1 ... 32
Sertifikat LPIA Conversation 2 ... 33
xiv
ABSTRAK
Komposit banyak digunakan di industri manufaktur karena memiliki sifat yang kuat, ringan, serta mudah dibentuk. Komposit terdiri dari penggabungan dua jenis material yaitu matrik sebagai bahan pengikat, reinforcement sebagai bahan penguat dan bahan pengisi. Bahan pengisi/filler digunakan untuk mengurangi berat, biaya produksi, dan untuk menambah fleksibilitas desain komposit. Pada penelitian ini menggunakan bahan pengisi MCC. MCC atau Microcrystalline Cellulose merupakan modifikasi selulosa yang berfungsi sebagai bahan tambahan banyak digunakan dalam industri pangan dan farmasi. Bahan baku untuk MCC adalah bahan yang mengandung kadar selulosa tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui densitas dari spesimen pin yang berpengisi MCC. Hasil pengujian densitas komposit menunjukkan bahwa semakin tinggi komposisi MCC maka semakin rendah nilai densitas komposit.
Kata kunci: Komposit, MCC, Densitas
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Semakin berkembangnya teknologi dalam dunia otomotif banyak sekali perkembangan dalam meningkatkan mutu produktifitas yaitu salah satunya adalah kampas rem, kampas rem adalah salah satu komponen yang ada pada kendaraan bermotor yang berfungsi untuk memperlambat atau menghentikan laju kendaraan bermotor khususnya kendaraan yang ada di darat. Pada saat kendaraan kecepatan tinggi kampas rem memiliki peran yang sangat penting, karena menunjang keselamatan jiwa pengendara serta kinerja kampas rem tergantung pada kuaalitas dari kampas rem (Sasmito D.P,2012).
Secara umum bahan friksi kampas rem memiliki tiga penyusun yaitu bahan pengikat, bahan serat dan bahan pengisi. Bahan pengikat terdiri dari berbagai resin diataranya Phenolic, formaldehide, epoxy, polyester silicone dan rubber. Resin tersebut berfungsi sebagai zat penyusun didalam friksi. Bahan pengikat dapat membentuk sebuah matriks pada suhu yang relatif stabil. Resin paraformaldehide termasuk kelompok resin sintesis yang dihasilkan dari reaksi antara phenol kristal dengan formaldehide. Serat berfungsi untuk meningkatkan koefisien gesek dan meningkatkan kekuatan mekanik bahan. Serat terdiri dari serat alami dan serat buatan. Serat alami misalnya bambu, serabut kelapa, tongkol jagung dan masih banyak lainya. Serat buatan misalnya nilon, Cu-Zn, Al, karbon, rock wool, dan serat gelas, serat tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan dalam pembuatan kampas rem non-asbestos (Alma M.H,2005).
Dalam proses pembuatan kampas rem, keausan suatu bahan komposit semakin besar atau semakin mudah aus dapat dipengaruhi oleh besarnya waktu yang diberikan pada proses kompaksi. Bila waktu penekananya semakin besar maka tingkat keausan pun besar. Nilai kekerasan suatu bahan dari kampas rem terpengaruh oleh besar waktu penekanan kompaksi yang
2
diberikan. Pada proses pembuatan kampas rem, semakin besar kompaksi yang dibebankan maka semakin keras pula komposit. Komposit dalam kampas rem dipengaruhi beberapa faktor yaitu variasi bahan, beban kompaksi yang diberikan serta lamanya beban penekanan kompaksi dan pemanasan (Irfan P,2009).
Dari beberapa hal diatas mendorong penulis melakukan kajian dalam pembuatan kampas rem yang ramah lingkungan Untuk mendapatkan pengereman yang maksimal maka dibutuhkan kampas rem dengan kemampuan yang baik, kualitas kampas rem di pengaruhi oleh densitas bahan kampas rem. Disamping itu semakin tinggi laju kendaraan maka semakin besar pula beban pengereman yang berdampak pada ke ausan permukaan kampas rem. Penelitian ini dibutuhkan variasi densitas yang dipadukan dengan serbuk selulosa untuk memperoleh hasil yang di inginkan.
B. Batasan Masalah
Penelitian preparasi spesimen dan pengujian densitas komposit kampas rem penulis membatasi masalah sebagai berikut:
1. Pengujian densitas dengan cara menimbangnya di air dan di udara terbuka.
2. Pembuatan spesimen dilakukan di laboratorium material Program Studi Teknik Mesin UNS.
C. Rumusan Masalah
1. Bagaimana prosedur dalam pembuatan bahan komposit sebagai spesimen uji densitas?
2. Bagaimana prosedur dalam pengujian densitas?
D. Tujuan dan Manfaat
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Mengetahui langkah langkah pembuatan spesimen uji densitas dengan berbahan komposit.
2. Mengetahui hasil pengujian densitas.
3
Adapun manfaat dari penelitian ini antara lain:
1. Dapat membuat komposit kampas rem yang baik.
2. Dapat menjelaskan prosedur pengujian densitas dan mengolah data hasil pengujian densitas.
4
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Rina Lusiani, dkk (2015) tentang pengujian densitas atau massa jenis yang secara teoritis dapat disebut massa persatuan volume, dari hasil penelitiannya didapatkan semakin kecil ukuran serbuk yang digunakan maka akan semakin besar pula nilai densitasnya, hal ini disebabkan karena kontak antara serbuk dan bahan penyusun lainnya akan semakin rapat dan mendorong partikel serbuk untuk mengisi pori-pori sehingga bahan semakin padat dan hanya akan menyisakan sedikit rongga pada komposit tersebut.
Mikrokristalin selulosa memiliki sifat praktis tidak larut dalam air. Sesuai persyaratan kelarutan maksimal adalah 0,25 % dari uji kelarutan yang dilakukan (British Pharmacoepiea, 2009). Persyaratan tersebut terpenuhi oleh MCC dan Vivacel PH 102 dimana kelarutan MCC adalah 0,117 % dan Vivacel PH 102 adalah 0,103 %. Dengan pengujian hipotesis didapatkan nilai thitung = 1,88 < tkritis= 2,78, maka H0 diterima dan Ha ditolak, sehingga dapat disimpulkan tidak terdapat perbedaan yang nyata antara kelarutan MCC dengan Vivacel PH 102dalam air. Uji kelarutan MCC dan Vivacel PH 102 dalam larutan tembaga ammonium tetramin juga dilakukan. Hasilnya sesuai dengan persyaratan yaitu larut tidak meninggalkan sisa (British Pharmacopeia, 2009).
Susut pengeringan MCC adalah 5,847 % yang mana nilai ini sangat tipis sekali dibawah nilai batas yang diperbolehkan pada British Pharmacopeia, 2009 yaitu 6%. Bila dibandingkan dengan Vivacel PH 102, dapat disimpulkan bahwa tidak terdapat perbedaan yang signifikan dengan susut pengeringan MCC. Hal tersebut tampak pada harga thitung < tkritis pada uji hipotesis. Pada pengukuran berat jenis nyata MCC dan Vivacel PH 102 berdasarkan uji hipotesis thitung <
tkritis dapat disimpulkan tidak ada perbedaan signifikan antara berat jenis nyata keduanya. Dan pada berat jenis mampat MCC memiliki nilai yang lebih besar dari
5
Vivacel PH 102 karena pada berat yang sama MCC yang berukuran agak lebih besar akan mempunyai volume yang lebih kecil jika dibandingkan dengan Vivacel PH 102yang berukuran lebih kecil dan voluminous.
Rasio Hausner dan indeks Carr’s merupakan cara pengukuran tidak langsung untuk melihat sifat alir serbuk. Rasio Hausner mengindikasikan gesekan yang terjadi antar-partikel, sedangkan kemampuan serbuk untuk mengurangi volumenya atau disebut sebagai kompresibilitas. Secara umum rasio Hausner yang
> 1,25 memperlihatkan bernilai < 16 % mengindikasikan sifat alir yang baik dan >
35 % memperlihatkan kekuatan dan kepaduan partikel (Staniforth, 1996). Dengan demikian dilihat dari hasil perhitungan Rasio Hausner dan indeks Carr’s pada MCC dan Vivacel PH 102, keduanya memiliki sifat alir yang buruk. Namun MCC dan Vivacel PH 102bila dilihat dari nilai pengujian Rasio hausner dan perbedaan yang sangat signifikan satu sama lain. Hal tersebut tampak pada uji hipotesis dimana thitung > tkritis. Sejatinya selulosa murni tidak terdapat pati didalamnya. Hal tersebut dapat diuji dengan keberadaan pati dalam suatu selulosa dengan mereaksikan selulosa dengan iodium. Menurut persyaratan, hasil warna yang diperoleh pada uji pati adalah tidak terbentuk warna biru (British Pharmacopeia, 2002). Dari hasil pengujian MCC dan Vivacel PH 102 memenuhi persyaratan tersebut.
B. Dasar Teori
1. Pengertian Komposit
Komposit berasal dari kata kerja “tocompose” yang berarti menyusun atau menggabungkan, jadi secara sederhana komposit merupakan penggabungan dari dua atau lebih bahan atau material yang dikombinasikan menjadi satu dalam skala makrokopis, sehingga menjadi satu kesatuan (Kaw,1997).
Menurut Matthews dkk (1993), komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui
6
campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekaniknya dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Dari campuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang memiliki sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat dari material konvensional pada umumnya dari proses pembuatnya dari proses pencampuran yang tidak homogen. Komposit merupakan jumlah sistem multi fasa sifat dengan gabungan yaitu gabungan antara bahan matriks atau pengikat dengan penguat. Di dalam komposit sendiri penggunaan serat difungsikan untuk mendapatkan karakteristik bahan komposit, seperti kekuatan, kekakuan dan karakteristik mekanis lainnya.
Komposit mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan bahan logam, berikut adalah beberapa keunggulan material komposit (Jones, 1999) antara lain:
1. Bahan komposit dapat dirancang dengan kekuatan dan kekakuan tinggi, sehingga dapat memberikan kekuatan dan kekakuan spesifik yang melebihi sifat logam.
2. Memiliki sifat kekakuan dan kekuatan yang baik.
3. Komposit mempunyai daya redam yang baik.
4. Komposit dirancang terhindar dari korosi.
7
5. Bahan komposit dapat memberikan penampilan dan memiliki kehalusan permukaan yang lebih baik.
2. Klasifikasi Material Komposit
Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Secara umum klasifikasi komposit yang sering digunakan antara lain seperti:
a) Klasifikasi Komposit Berdasarkan Bahan Penguat
Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:
1. Penguat (Reinforcement), yang mempunyai sifat kurang elastis tetapi lebih kaku serta lebih kuat.
2. Matriks, umumnya lebih elastis tetapi mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih rendah.
Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya, yaitu:
1. Fibrous Composites (Komposit Serat).
Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat (fiber). Serat (fiber) yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly aramide), dan sebagainya.
2. Laminated Composites (Komposit Laminat).
Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.
3. Particulalate Composites (Komposit Partikel).
Komposit Partikel (Particulate Composites) merupakan komposit yang menggunakan partikel serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriknya. Particulate Composite Komposit ini biasanya mempunyai bahan penguat berbentuk seperti bulat serpih, balok, serta bentuk-bentuk lainnya yang memiliki bentuk hampir sama, yang kerap disebut partikel, dan bisa terbuat dari satu
8
atau 9 lebih material yang dibenamkan dalam suatu matriks dengan material yang berbeda. Partikelnya bisa logam atau non logam, seperti halnya matriks. Selain itu ada pula polimer yang mengandung partikel yang hanya dimaksudkan untuk memperbesar volume material dan bukan untuk kepentingan sebagai bahan penguat (Jones, 1975).
Sehingga komposit dapat disimpulkan adalah sebagai dua macam atau lebih material yang digabungkan atau dikombinasikan dalam sekala makroskopis (dapat terlihat langsung oleh mata) sehingga menjadi material baru yang lebih berguna.
Komposit terdiri dari 2 bagian utama yaitu:
a. Matriks, berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung filler (pengisi) dari kerusakan eksternal.
b. Filler (pengisi), berfungsi sebagai penguat dari matriks
Untuk menentukan fraksi volume komposit agar dapat memperoleh hasil komposit yang sesuai maka dilakukan perhitungan dengan persamaan (Harper, 1975):
m f
f c f
f c f
c c
f f
c f f
V W
V
V V V w
W w
1 . ; .
2.1
Jika masa dan volume serta densitas dari serat dan matrik sudah diketahui maka fraksi volume dan fraksi masa dapat dihitung dengan persamaan (shackelfolrd 1992):
m m f
f f f
w w
w
V
f
2.2
9
Dimana:
W
f = Fraksi berat seratf
= Densitas serat wf = berat serat
Vf = fraksi volume serat wc = berat komposit ρc = density komposit Vc = fraksi volume komposit Vm = fraksi volume matrik Wm = berat matrik
ρm = density matrik 3. Pengertian Densitas
Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda yang bersifat tetap. Semakin tinggi massa jenis suatu benda maka semakin tinggi pula massa setiap volume benda tersebut
Sedangkan untuk menghitung densitas dapat dilakukan dengan persamaan sebagai berikut:
dc = dmVm + dfVf 2.3
Dimana: dc, dm. df adalah densitas komposit, matrik dan fiber sedangkan Vm, Vf adalah fraksi volume matrik dan penguat.
C. Hipotesis
Berdasarkan uraian sebelumnya, maka hipotesis dalam penelitian ini disusun sebagai berikut: Semakin tinggi komposisi MCC dalam komposit maka berpengaruh akan semakin rendah nilai densitas komposit.
10
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Bahan dan Alat
1. Bahan
Untuk mengerjakan tugas akhir ini maka diperlukan bahan bahan penelitian sebagai berikut:
a) NBR
Nitrile Butadine Rubber (ditunjukkan pada gambar 3.1) adalah karet sintetis yang memiliki ketahanan terhadap minyak, oksidasi, panas atau suhu tinggi. Karet NBR berbentuk serbuk dan berwarna putih. Karet NBR memiliki densitas sebesar 1,04 gr/cm3.
Gambar 3.1 NBR
11
b) Kenaf
Kenaf (ditunjukkan pada gambar 3.2) memiliki nama latin Hibiscus cannabinus atau dikenal sebagai yute jawa. Dengan panjang potongan sepanjang 3 mm.
Gambar 3.2 Kenaf c) Serbuk Kaca
Serbuk kaca (ditunjukkan pada gambar 3.3) memiliki kandungan kimia (Si02) yang banyak digunakan sebagai bahan utama pembuatan semen.
Gambar 3.3 Serbuk Kaca
12
d) Serat Gelas
Serat gelas (ditunjukkan pada gambar 3.4) adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm- 0,01 mm. Serat gelas memiliki sifat tahan terhadap korosi dan kuat apabila dipadukan dengan resin.
Gambar 3.4 Serat Gelas e) MoS2
Molibdenum Disulfide (ditunjukkan pada gambar 3.5) adalah senyawa anorganik yang terdiri dari molibdenum dan belerang yang berwarna hitam pekat berupa serbuk.
Gambar 3.5 MoS2
13
f) Grafit
Grafit (ditunjukkan pada gambar 3.6) adalah serbuk yang berasal dari karbon yang dihancurkan kemudian disaring yang berbentuk serbuk. Grafit memiliki densitas sebesar 2,3 gr/cm3.
Gambar 3.6 Grafit g) Cashew Dust
Cashew Dust (ditunjukkan pada gambar 3.7) berasal dari minyak kulit kacang mete yang dijadikan serbuk berwarna hitam pekat. Cashew Dust memiliki densitas sebesar 0,65 gr/cm3.
Gambar 3.7 Cashew Dust
14
h) Phenolic Resin
Phenolic Resin (ditunjukkan pada gambar 3.8) adalah salah satu jenis resin thermosetting sintetis yang mempunyai kestabilan suhu dan reaksi kimia yang baik. Phenolic resin ini memiliki densitas sebesar 1,184 gr/cm3.
Gambar 3.8 Phenolic Resin i) CaCO3
Kalsium Karbonat (ditunjukkan pada gambar 3.9) banyak digunakan dalam semen, pembuatan kapur, digunakan di industri baja, industri kaca, dan sebagai batu hias dengan densitas sebesar 2,71 gr/cm3.
Gambar 3.9 CaCO3
15
j) MCC
Microcrystalline Cellulose (ditunjukkan pada gambar 3.10) merupakan modifikasi selulosa yang berfungsi sebagai bahan tambahan banyak digunakan dalam industri pangan dan farmasi dengan densitas 2,782 gr/cm3.
Gambar 3.10 MCC
2. Alat Penelitian a. Timbangan Digital
Timbangan digital ditunjukan pada gambar 3.11, memiliki ketelitian hingg 0.1 dimana memiliki kapasitas berat maksimum yang ditimbang sebesar 1 kg.
Gambar 3.11 Timbangan Digital
16
b. Blender
Blender ditunjukan pada gambar 3.12 memiliki 5 tingkat percepatan. Blender digunakan untuk proses pengadukan bahan- bahan penyusun komposit gesek agar campuran bahan menjadi homogen.
Gambar 3.12 Blender c. Dongkrak Hidrolik
Dongkrak Hidrolik ditunjukan pada gambar 3.13 memiliki kekuatan tekan sampai 260 kg/cm2.
Gambar 3.13 Dongkrak Hidrolik
17
d. Mesin Pres
Mesin pres ditunjukan pada gambar 3.14 berikut ini alat pres yang digunakan untuk pencetakan benda.
Gambar 3.14 Mesin Pres e. Cetakan Pres Dingin
Cetakan pres dingin ditunjukan pada gambar 3.15, Pada tahapan pres dingin dilakukan penekanan memakai dongkrak hidrolik dengan kuat tekan sebesar 259,0079 kg/cm2 selama 5 menit.
Gambar 3.15 Cetakan Pres Dingin
18
f. Cetakan Pres Panas
Cetakan pres panas ditunjukan pada gambar 3.16, press panas dengan temperature 160℃ sehingga bahan penyusun akan saling mengikat bahan komposit lainnya.
Gambar 3.16 Cetakan Pres Panas g. Oven
Oven ditunjukan pada gambar 3.17 memiliki kapasitas 56liter, gas oven 1,81 kw, gas drill 2,56 kw dan tegangan listrik 220-240 volt/50 Hz.
Gambar 3.17 Oven
19
B. Waktu dan Tempat Penelitian
Pelaksanaan Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Material Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta dan Akademi Teknologi Warga.
C. Variabel Penelitian
1. Tekanan pada dongkrak hidrolik sebesar 20 MPa.
2. Temperatur pengepresan sebesar 160℃
3. Waktu penahan press selama 5 menit unruk press dingin.
4. Waktu penahan press selama 10 menit, dengan release gas enam kali selama 1 menit, dan waktu press selama 9 menit.
D. Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian ini dikategorikan sebagai penelitian eksperimental yang dilakukan dengan uji laboratorium. Secara umum penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan sebagai berikut:
a. Mengumpulkan bahan baku pembuatan komposit yang meliputi NBR, Resin Phenolic, Grafit, Cashew Dust, Serbuk Kaca, Serat Gelas, Serat kenaf, MoS2, CACO3, MCC, dan air destilasi.
Penelitian diawali dengan proses pencucian dan pengeringan alami dengan sinar matahari.
b. Proses pembuatan, komposit dibuat dengan mencampur bahan baku pembuatan dengan jumlah serbuk yang terkandung dalam komposit (fraksi berat serbuk MCC) diatur dengan variasi 0,00; 0,10; 0,20 dan 0,30 berat dalam gram. Pengepresan dingin dilakukan pada tekanan 20MPa selama 5 menit. Sedangkan pengepresan panas dilakukan pada tekanan 20MPa selama 9 menit dengan gas release 6 kali selama 1 menit.
20
Pengujian komposit, Pengujian yang dilakukan pada spesimen komposit meliputi uji densitas.
1. Diagram Penelitian
Gambar 3.18 Diagram Penelitian Persiapan Bahan Komposit Perencanaan Alat dan Bahan
Pres Dingin
Tekanan=259.0079 kg/cm2, waktu tahan 5 menit
Uji Densitas
Selesai Mulai
Pres Panas
Tekanan=259.0079 kg/cm2,10 menit dengan release gas enam kali selama 1 menit, dan waktu
press selama 9 menit.
Temperatur 160℃
Kesimpulan
21
2. Prosedur Penelitian
Komposit yang dibuat mempunyai ukuran yang disesuaikan dengan standar ASTM D 6822 dengan variasi MCC. Adapun cara membuat komposit adalah sebagai berikut:
a) Menimbang fraksi berat serbuk MCC, dan bahan campuran komposit lainya.
b) Mencampur seluruh komposit dengan rata, jumlah serbuk yang terkandung dalam komposit (fraksi berat serbuk MCC) diatur dengan variasi 0,00gram; 0,10gram; 0,20gram dan 0,30gram.
Dengan cara diblender selama 8 menit dengan ketentuan setiap menit ditingkatkan rpm putaran mesin blender.
c) Pada tahapan press dingin, bahan yang sudah tercampur secara homogen dimasukkan kedalam cetakan press dingin, kemudian dilakukan penekanan memakai dongkrak hidrolik dengan kuat tekan sebesar 20MPa selama 5 menit.
d) Mengeluarkan komposit dari cetakan lalu masukkan spesimen kedalam cetakan press panas dengan temperature 160℃
sehingga bahan penyusun akan saling mengikat bahan komposit lainnya. Tahap pertama dalam pengepresan panas adalah dilakukannya gas release sebanyak 6 kali selama 1 menit, yaitu 10 detik dalam satu kali pengepresan. Setelah itu press spesimen selama 9 menit.
e) Kemudian keluarkan spesimen dari cetakan press panas, lalu masukkan spesimen kedalam oven untuk dilakukan proses post curing. Pada proses ini spesimen akan dipanaskan dengan suhu 140℃ selama 1 jam, lalu dipanaskan dengan suhu 180 ℃ selama 6 jam, kemudian pendinginan dari suhu 180℃ ke suhu ruangan selama 1 jam.
22
f) Pengujian Sifat Fisik (densitas) Langkah pengujian densitas komposit yaitu membandingkan berat komposit di udara dan berat komposit didalam air (ASTM D 792).
E. Analisis Data
Dari data yang diperoleh dari pengujian densitas yang terdiri dari 4 variasi. Setiap variasi akan dibandingkan dengan variasi lainnya bagaimanakah pengaruh variasi MCC 0%, 4%, 8%, dan 12% dalam komposit.
23
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
Pengukuran densitas sampel komposit dengan dimensi 14 mm x 16 mm x 5 mm 0,5 mm. Berikut adalah cara pengukuran densitas:
1. Siapkan timbangan digital dan air destilasi.
2. Timbang seluruh spesimen satu persatu secara langsung (di udara) dan catat massa per-spesimen.
3. Timbang massa plastisin sebanyak jumlah spesimen yaitu 28pcs + 4pcs (untuk menimbang didalam air) dan sama ratakan massa plastisin sebesar 7,8 gram (saat di udara).
4. Timbang plastisin di air untuk menyama ratakan massa plastisin di air per- variasi.
5. Bungkus atau masukkan spesimen kedalam plastisin agar saat spesimen ditimbang di dalam air tidak basah.
6. Catat masing-masing massa spesimen + plastisin didalam air.
7. Lakukan perhitungan densitas seperti dibawah ini:
Berikut cara menghitung masa spesimen di fluida:
(Massa spesimen + Massa Plastisin di air) - Massa plastisin di air
= Massa spesimen di air Cara menghitung Densitas:
fluida densitas fluida)
di spesimen masa
- udara di spesimen (Masa
diudara Spesimen
Masa x
4.1
3 3 2,766 /
gram 1 0,710) - (1,112
gram 1,112
gram cm
gram
x
4.2
24
Setelah menimbang bahan untuk membuat komposit, maka dilakukan pembuatan spesimen dengan perbandingan komposisi yang berbeda dan melakukan pengambilan data densitas untuk mengetahui densitas spesimen, dengan hasil sebagai berikut:
Tabel 4.1 Spesimen 1
No
Massa Spesimen
(gram)
Massa Plastisin
(gram)
Masa Plastisin
di Air (gram)
Masa Spesimen +
Plastisin di Air (gram)
Massa Spesimen di
fluida (gram)
Densitas Spesimen
1 1,500 7,800 1,280 1,990 0,710 1,899
2 1,520 7,800 1,280 1,850 0,570 1,600
3 1,490 7,800 1,280 1,760 0,480 1,475
4 1,510 7,800 1,280 1,790 0,510 1,510
5 1,510 7,800 1,280 1,870 0,590 1,641
6 1,500 7,800 1,280 1,880 0,600 1,667
7 1,500 7,800 1,280 1,750 0,470 1,456
Rata rata 1,607
Tabel 4.2 Spesimen 2
No
Massa Spesimen
(gram)
Massa Plastisin
(gram)
Masa Plastisin
di Air (gram)
Masa Spesimen +
Plastisin di Air (gram)
Massa Spesimen di
fluida (gram)
Densitas Spesimen
1 1,510 7,800 1,300 1,910 0,610 1,678
2 1,510 7,800 1,300 1,920 0,620 1,697
3 1,510 7,800 1,300 1,890 0,590 1,641
4 1,480 7,800 1,300 1,890 0,590 1,663
5 1,500 7,800 1,300 1,880 0,580 1,630
6 1,510 7,800 1,300 1,740 0,440 1,411
7 1,500 7,800 1,300 1,790 0,490 1,485
Rata rata 1,601
25
Tabel 4.3 Spesimen 3
Tabel 4.4 Spesimen 4 No
Massa Spesimen
(gram)
Massa Plastisin
(gram)
Masa Plastisin
di Air (gram)
Masa Spesimen +
Plastisin di Air (gram)
Massa Spesimen di
fluida (gram)
Densitas Spesimen
1 1,500 7,800 1,200 1,600 0,400 1,364
2 1,500 7,800 1,200 1,690 0,490 1,485
3 1,510 7,800 1,200 1,610 0,410 1,373
4 1,490 7,800 1,200 1,730 0,530 1,552
5 1,500 7,800 1,200 1,690 0,490 1,485
6 1,510 7,800 1,200 1,650 0,450 1,425
7 1,500 7,800 1,200 1,510 0,310 1,261
Rata rata 1,421
No
Massa Spesimen
(gram)
Massa Plastisin
(gram)
Masa Plastisin
di Air (gram)
Masa Spesimen +
Plastisin di Air (gram)
Massa Spesimen di
fluida (gram
Densitas Spesimen
1 1,500 7,800 1,310 1,810 0,500 1,500
2 1,510 7,800 1,310 1,570 0,260 1,208
3 1,510 7,800 1,310 1,820 0,510 1,510
4 1,500 7,800 1,310 1,860 0,550 1,579
5 1,520 7,800 1,310 1,880 0,570 1,600
6 1,500 7,800 1,310 1,510 0,200 1,154
7 1,500 7,800 1,310 1,640 0,330 1,282
Rata rata 1,405
26
Tabel 4.5 Hasil Uji merupakan data hasil uji Densitas yang telah dilakukan:
Data Densitas Komposit (gram/cm3)
SPC 1 SPC 2 SPC 3 SPC 4
1 1,899 1,678 1,364 1,5
2 1,6 1,697 1,485 1,208
3 1,475 1,641 1,373 1,51
4 1,51 1,663 1,552 1,579
5 1,641 1,63 1,485 1,6
6 1,667 1,411 1,425 1,154
7 1,456 1,485 1,261 1,282
Rata-rata 1,607 1,601 1,421 1,405
B. Pembahasan Hasil Penelitian
Gambar 4.1 Grafik Hasil Uji Densitas
Hasil pengukuran dan perhitungan densitas selanjutnya ditampilkan pada tabel 4.1 hasil pengujian densitas. Pengamatan pada gambar 4.1 diketahui bahwa densitas paling tinggi ditemukan pada spesimen No 1 (0% MCC) dan densitas terendah pada spesimen nomor 4 (12% MCC). Hal ini menunjukan bahwa MCC dengan komposisi terkecil yaitu 0% menunjukan densitas paling tinggi. Sedangkan pada komposit dengan MCC paling tinggi yaitu 12% menunjukan angka densitas rendah.
1.607 1.601
1.421 1.405
1.11 1.21.3 1.41.5 1.61.7 1.81.92
0 % MCC 4 % MCC 8 % MCC 12 % MCC
27
BAB V PENUTUP
A. Simpulan
1. Prosedur penelitian yang dilakukan yaitu: menyiapkan alat dan bahan, menyiapkan bahan komposit pres dingin tekanan=259.0079 kg/cm2, waktu tahan 5 menit, pres panas tekanan=259.0079 kg/cm2,10 menit dengan release gas enam kali selama 1 menit, dan waktu press selama 9 menit. Temperatur 160℃, uji densitas, kemudian pengambilan data.
2. Setelah dilakukan pembuatan spesimen dan pengujian densitas maka dapat diketahui bahwa densitas paling tinggi ditemukan pada spesimen 0% MCC dan densitas terendah pada spesimen 12% MCC. Hal ini menunjukan bahwa MCC dengan komposisi terkecil yaitu 0% menunjukan densitas paling tinggi yaitu 1,607 kg/m3. Sedangkan pada komposit dengan MCC paling tinggi yaitu 12% menunjukan angka densitas paling rendah yaitu 1,405 kg/m3.
B. Saran
Dalam pengambilan data harus dilakukan dengan tingkat ketelitian dan ketepatan agar mendapatkan data yang valid dan dapat dipertanggung jawabkan.
DAFTAR PUSTAKA
Alma, M.H. Preparation and Characterization of Brake Linings from Modified Tannin-Phenol Formaldehyde Resin and Asbestos-Free Filler, Journal of Materials Science 40, 2005, hlm. 3003-3005.
British, P. Volume 1 & 2. London: The British Pharmacopoeia Commission, 2009, hlm. 2091-2095, 8702-8704.
Diharjo, K., dan Triyono, T. Buku Pegangan Material Teknik. Universitas Sebelas Maret, Surakarta, 2000.
Harper. Handbook of Plastic and Elastomer. Westing House Electric Corporation. Baltimore. Maryland, 1975.
Irfan, P. Pengaruh Variasi Tekanan Kompaksi Terhadap Ketahanan Kampas Rem Gesek Sepatu. Laporan Tugas Akhir Fakultas Teknik Mesin UMS, Surakarta, 2009.
Jones, R.M. Mechanics of Composite Materials. Mc GrawHill, New York, 1975.
Jones, R.M. Mechanics of Composite Materials Seconds Editions, 1999.
Kaw, A.K. Mechanics of Composite Materials. CRC.Press. NewYork, 1997.
Matthews, F.L., and Rawlings, R.D. Composite Material Engineering and Science. Imperial College of Science, Technology and Medi-cine, London, UK, 1993.
Rina, L., Sunardi., dan Yogie, A. Pemanfaatan Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai Papan Komposit dengan Variasi Pajang Serat, Jurnal Flywheel. 2015
Sasmito, D.P. Perbandingan Kampas Rem Nonasbes Berserat Fiberglass Dengan Variasi Tembaga 2 Gram, 4 Gram, 6 Gram Dengan Kampas Rem Yamaha Terhadap Keausan, Kekerasan dan Waktu Pengereman, Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta, 2012.
Schwartz, M.M. Composite Materials Handbook. Mc. Graw-Hill Inc New York, 1984.
Shackelford, J.F. Introduction to Material Science for Enginering. London Prentice Hall International, Inc, 1992.
Staniford, J.N. Powder Flow. Pharmaceutics-The Science of Dossage form Design. Churchill Livington, 1996, hlm. 600-615.
