Pengaruh Perlakuan Panas Terhadap Interfacial Shear Strength Dan Wettability Pada Serat Cantula.

(1)

PENGARUH PERLAKUAN PANAS TERHADAP

INTERFACIAL SHEAR STRENGTH DAN WETTABILITY

PADA SERAT CANTULA

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

MUHAMMAD KHAIRUL BAHTIAR NIM. I0411033

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

(3)

(4)

ABSTRAK

PENGARUH PERLAKUAN PANAS TERHADAP INTERFACIAL SHEAR

STREGTH DAN WETTABILITY PADA SERAT CANTULA

Muhammad Khairul Bahtiar

Jurusan Teknik Mesin

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas

terhadap interfacial shear strength (IFSS) dan wettability pada serat cantula.

Perlakuan panas dilakukan pada suhu 100

o

C, 110

o

C, 120

o

C dan 130

o

C selama 10

jam. Perlakuan panas merupakan salah satu metode fisik untuk meningkatkan sifat

fisik serat cantula. IFSS dievaluasi dengan melakukan pengujian single fiber pull

out. Wettability dievaluasi dengan mengukur sudut kontak yang terbentuk antara

cairan penyelidik dengan serat cantula. Sudut kontak digunakan untuk

menentukan energi permukaan serat. Hasil dari pengujian menunjukkan perlakuan

panas meningkatkan IFSS dan wettability serat cantula. IFSS paling tinggi

diperoleh pada suhu 130

o

C sebesar 2,97 MPa. Sudut kontak paling kecil diperoleh

pada suhu 130

o

C dengan energi permukaan paling tinggi sebesar 43,86 mJ/m

2

.

(5)

v

ABSTRACT

EFFECTS OF HEAT TREATMENT ON INTERFACIAL SHEAR

STRENGTH AND WETTABILITY OF CANTALA FIBER

Muhammad Khairul Bahtiar Mechanical Engineering Department

Sebelas Maret University Surakarta

This study aims to determine the effect of heat treatment on interfacial shear strength (IFSS) and wettability on cantala fiber. The heat treatment carried out at a temperature of 100oC, 110oC, 120oC and 130oC for 10 hours. The heat treatment is one of physical method to improve the physical properties of cantala fiber. IFSS was evaluated by single fiber pull out test. Wettability was evaluated by measuring the contact angle formed between liquid probe with cantala fiber. The contact angle is used to determine the surface energy of fiber. The result of the testing indicate the heat treatment improving IFSS and wettability cantala fiber. The highest IFSS obtained at temperature 130oC of 2,97 MPa. The smallest contact angle obtained at temperature 130oC with the highest surface energy of 43,86 mJ/m2.

(6)

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT, hingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik, di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak yang telah membantu dan menginspirasi dalam pembuatan skripsi ini khususnya kepada:

1. Keluarga tercinta; Bapak Basuki dan Ibu Sumarsi yang selalu memberikan motivasi, memberikan kasih sayang yang luar biasa dan selalu mendoakan setiap saat sehingga saya dapat menyelesaikan studi di Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret.

2. Bapak Teguh Triyono, S.T., M.Eng dan Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, M.T. selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan, serta arahan dengan sangat baik selama penelitian dan penulisan skripsi. 3. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T. selaku Ketua Prodi Teknik

Mesin Universitas Sebelas Maret.

4. Bapak Dr. Joko Triyono, S.T., M.T., Bapak Heru Sukanto, S.T., M.T. dan Bapak Sukmaji Indro Cahyono, S.T., M.T. selaku penguji kelayakan skripsi ini.

5. Dosen-dosen Teknik Mesin UNS yang telah membagikan ilmu dan pengalaman.

6. Rekan-rekan Mecheng 2011 yang selalu mengingatkan dan memberikan dorongan, yang telah berjuang bersama untuk menyelesaikan studi di Teknik Mesin UNS.

7. Bapak Maruto Adi P, S.T., selaku laboran yang telah memberikan arahan dan saran selama penelitian berlangsung.

8. Rekan-rekan di Laboratorium Material yang selalu berjuang bersama. 9. Grup Al Kahfi yang memberikan dorongan yang luar biasa untuk saya. 10.Berbagai pihak yang telah membantu jalannya proses penelitian yang tidak

(7)

vii

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat kesalahan dan kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak untuk memperbaiki skripsi ini.

Akhir kata, penulis berharap semoga hasil karya penulis ini dapat bermanfaat bagi siapa saja.

Surakarta, 2016

(8)

viii DAFTAR ISI

ABSTRAK ... iv

ABSTRACT ... v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR NOTASI ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 2

1.5 Manfaat Penelitian ... 2

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI ... 4

2.2.5 High Density Polyethylene (HDPE) ... 8

2.2.6 Perlakuan Panas Serat ... 9

2.3 Pengujian Spesimen ... 9

2.3.1 Interfacial Shear Strength (IFSS) ... 9

2.3.2 Keterbasahan (Wettability) ... 11

BAB III METODE PENELITIAN ... 14

3.1 Tempat Penelitian ... 14

(9)

ix

3.3 Alat Penelitian ... 15

3.4 Alat Uji ... 18

3.5 Parameter ... 20

3.6 Langkah Kerja Penelitian ... 20

3.6.1 Persiapan RHDPE ... 20

3.6.2 Persiapan Serat Cantula ... 20

3.6.3 Pembuatan Spesimen IFSS ... 21

3.7 Tahap Pengujian ... 22

3.7.1 Pengujian Single Fiber Pull Out ... 22

3.7.2 Pengujian Wettability ... 24

3.8 Tahap Analisa ... 25

3.9 Diagram Alir Penelitian ... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 26

4.1 Pengujian Single Fiber Pull Out ... 26

4.2 Pengujian Wettability ... 29

BAB V PENUTUP ... 34

5.1 Kesimpulan ... 34

5.2 Saran ... 34 DAFTAR PUSTAKA

(10)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Spesimen single fiber pull out ... 10

Gambar 2.2 Tingkat wettability menurut ukuran sudut kontak ... 11

Gambar 2.3 Skema Pengujian Wettability ... 12

Gambar 3.1 Cacahan HDPE ... 14

Gambar 3.2 Serat cantula ... 15

Gambar 3.3 Mesin Hot Press ... 16

Gambar 3.4 Timbangan Digital ... 16

Gambar 3.5 Oven ... 17

Gambar 3.6 Crusher ... 17

Gambar 3.7 Mikropipet ... 18

Gambar 3.8 Universal Testing Machine ... 19

Gambar 3.9 Stereo Microscope ... 19

Gambar 3.10 Pembuatan spesimen single fiber pull out ... 21

Gambar 3.11 Spesimen pengujian single fiber pull out ... 22

Gambar 3.12 Spesimen pengujian single fiber pull out ... 23

Gambar 3.13 Mekanisme pengujian single fiber pull out ... 23

Gambar 3.14 Mekanisme pengujian single fiber pull out pada mesin JTM-UST510 ... 24

Gambar 3.15 Skema pengujian wettability yang dilakukan ... 24

Gambar 3.16 Diagram alir penelitian ... 25

Gambar 4.1 Grafik hubungan perlakuan panas serat terhadap IFSS ... 26

Gambar 4.2(a) Foto SEM serat hasil pengujian single fiber pull out Tanpa perlakuan ... 28

Gambar 4.2(a) Foto SEM serat hasil pengujian single fiber pull out 100o_{C... 28}

Gambar 4.2(b) Foto SEM serat hasil pengujian single fiber pull out 110o_{C .... 28}

Gambar 4.3(c) Foto SEM serat hasil pengujian single fiber pull out 120oC... 28

Gambar 4.4(d) Foto SEM serat hasil pengujian single fiber pull out 130o_{C .... 28}

Gambar 4.3 Foto makro droplet cairan penyelidik pada serat tampak atas ... 29

Gambar 4.4 Foto makro droplet cairan penyelidik pada serat tampak bawah .. 29

(11)

xi

(12)

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat Plastik HDPE ... 8 Tabel 2.2 Komponen energi permukaan cairan ... 13 Table 4.1 Hasil pengukuran sudut kontak dan perhitungan energi permukaan serat

(13)

xiii

DAFTAR NOTASI

τ = Tegangan geser interfasial serat matrik (MPa)

P = Beban (N)

D = Diameter serat (mm)

L = Kedalaman serat yang masuk ke dalam matrik (mm) = energi permukaan pada permukaan solid (mJ/m2₎ = energi permukaan pada permukaan cairan (mJ/m2₎

\ = sudut kontak (o₎

= energi permukaan pada gugus disperse (mJ/m2₎ = energi permukaan pada gugus polar (mJ/m2)

y = permisalan sumbu y dari rumus 2.4

(14)

xiv

DAFTAR LAMPIRAN