PENGARUH KOMPOSISI CAMPURAN FILLER TERHADAP KEKUATAN BENDING PADAKOMPOSIT AMPAS TEBU-SEKAM PADI
DENGAN MATRIK POLYESTER
SKRIPSI
DISUSUN OLEH :
K2507023
PENDIDIKAN TEHNIK MESIN
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
PENGARUH KOMPOSISI CAMPURAN FILLER TERHADAP KEKUATAN BENDING PADA KOMPOSIT AMPAS TEBU-SEKAM PADI
DENGAN MATRIK POLYESTER
SKRIPSI
Oleh :
KHAFID WAHYU RIFAI K2507023
Ditulis dan diajukan untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana
Pendidikan Program Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan
PENDIDIKAN TEHNIK MESIN
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURA
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam penulisan skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu
Perguruan Tinggi dan menurut sepengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis
mengacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, Desember 2011 Penulis
ABSTRAK
Khafid Wahyu. PENGARUH KOMPOSISI CAMPURAN FILLER TERHADAP KEKUATAN BENDING PADA KOMPOSIT AMPAS TEBU SEKAM PADI DENGAN MATRIK POLYESTER. Skripsi, Surakarta. Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret Surakarta. Desember 2011.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh komposisi campuran
filler terhadap kekuatan bending komposit ampas tebu-sekam padi dengan matrik polyester, dan mengetahui komposisi campuran filler yang mempunyai kekuatan bending paling besar pada komposit ampas tebu-sekam padi dengan matrik polyester.
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Material Fakultas Teknik UNS
Surakarta dengan menggunakan alat uji Universal Testing Machine (UTM) dengan standar ASTM D 790. Pengujian dilakukan pada tiga variasi yaitu campuran ampas
tebu sekam padi 10% : 30%, 20% : 20%, 30% : 10%. Komposit dibuat dengan cara
hand lay-up dengan perbandingan fraksi volume antara matrik dan filler sebesar 60% : 40%. Matrik yang dipergunakan adalah polyester BQTN 157 dengan penambahan
katalis 1%.
Hasil penelitian menunjukkan ada pengaruh komposisi campuran filler terhadap kekuatan bending komposit ampas tebu sekam padi dengan matrik polyester. Dari hasil penelitian yang dilakukan didapatkan kekeuatan bending tertinggi sebesar 41.78 Mpa pada komposisi campuran ampas tebu sekam padi 30% : 10%.
ABSTRACT
Khafid Wahyu. THE INFLUENCE OF THE FILLER MIXED COMPOSITION TO THE BENDING STRENGTH OF CANE DREGS RICE HUSK FILLER WITHIN POLYESTER MATRIX COMPOSITE. Research Paper, Surakarta : Faculty of Teacher Training and Education. Sebelas Maret University of Surakarta,
December 2011.
The purpose of this research were to determine the influence of filler mixed
composition to the bending strength of cane dregs rice hush filler within polyester matrix composite, and to find out the filler mixed composition which resulting the highest bending strength of cane dregs rice hush filler within polyester matrix
composite.
This research was conducted at the Material Laboratory of Engineering
Faculty of Sebelas Maret University Surakarta,the speciments tested using a Universal Testing Machine (UTM) tool beside on ASTM D 790 standard. Three variations of cane drags rice husk filler mixed composition were tested 10% : 30%,
20% : 20%, 30% : 10%. The composite was made using hand lay-up method with the volume fraction ratio between matrix and filler of 60% : 40%.and matrix used are polyester BQTN 157 with the addition of 1% MEXPO catalyst.
The result of this research shows there was that significant influence in filler mixed composition to the bending strength of sugar cane dregs rice husk filler within polyester matrix composite. The highest bending strength gained of the composition of 30% cane dregs and 10% rice husk,which give a tensile bending
strenght of 41.78 MPa.
MOTTO
Bagaimana Cara Kamu
Hidup Adalah Memilih, Namun Untuk Memilih Dengan Baik, kita Harus Tahu
Siapa kita Dan Apa Yang kitaPerjuangkan, Ke Mana kita Ingin Pergi Dan
PERSEMBAHAN
Dengan mengucapkan puji syukur Alhamdulillah kami panjatkan kepada Allah, Karya ini dipersembahkan
Kepada:
Ayah dan Bunda terkasih yang selalu membimbingku, mendukungku, dan mendoakaan dengan kasih sayang dan cinta beliau.
Adikku Fikri Wahyu Irfani atas dukungan dan doanya.
Keluargaku yang selalu mendoakanku dan memotivasiku
Kekasihku yang selalu memotivasiku, mendukungku bersamaku.
Teman temen senasib sepenanggungan PTM 07.
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan kepada kita nikmat, taufiq, rahmat, hidayah serta inayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini dalam rangaka melengkapi persyaratan menyelesaikan progam pendidikan strata satu (S1) program Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik Dan
Kejuruan Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dengan judul PENGARUH KOMPOSISI CAMPURAN FILLER TERHADAP KEKUATAN BENDING PADA KOMPOSIT AMPAS TEBU-SEKAM PADI DENGAN MATRIK POLYESTER
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini banyak menghadapi
hambatan dan kesulitan. Namun dengan bantuan dari berbagai pihak hambatan dan kesulitan tersebut dapat teratasi. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih
kepada semua pihak yang telah membantu dan memberi dukungan moral, maupun spiritual kepada penulis antara lain :
1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta
2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
4. Koordinator Skripsi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
5. Bapak Drs. Suwachid, M.T, M.Pd selaku Dosen pembimbing I, yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun skripsi.
6. Bapak Yuyun Estriyanto, S.T, M.T. selaku Dosen pembimbing II, yang telah
7. Bapak Suharno S.T, M.T, selaku pembimbing akademis yang telah membantu
dan membimbing penulis selama studi di PTM JPTK, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
8. Segenap dosen Program Studi Pendidikan Teknik Mesin.
9. Segenap karyawan Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS. 10.Bapak dan ibu yang selalu memberikan dukungan dan semangat serta doa
setulus hati.
11.Teman-teman seperjuangan di Program Studi Pendidikan Teknik Mesin.
Semoga Alloh SWT memberikan balasan atas bantuan semua pihak. Penulis
menyadari masih banyak kekurangan dalam skripsi ini. Penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu masukkan kritik maupun saran yang sifatnya membangun demi kebaikan skripsi ini sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berharap bahwa skripsi ini dapat bermanfaat bagi setiap orang yang membaca dan
merupakan suatu referensi yang dapat dipertimbangkan. Semoga Alloh SWT senantiasa memberikan berkah bagi kita semua. Amin.
Surakarta, Desember 2011
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGAJUAN ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PERNYATAAN ... iv
HALAMAN PENGESAHAN ... v
HALAMAN ABSTRAK ... vi
HALAMAN MOTTO ... viii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... ix
KATA PENGANTAR ... x
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR GAMBAR ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Identifikasi Masalah ... 5
C. Pembatasan Masalah ... 5
D. Perumusan Masalah ... 5
E. Tujuan Penelitian ... 6
BAB II LANDASAN TEORI
E. Pelaksanaan Eksperimen ... 36
F. Teknik Analisis Data ... 38
BAB IV HASIL PENELITIAN A. Deskripsi Data ... 43
B. Pengujian Persyaratan Analisis ... 45
1. Uji Normalitas ... 45
2. Uji Homogenitas ... 46
C. Pengujian Hipotesis ... 47
1. Hasil Pengujian Hipotesis dengan Anava Satu Jalan ... 47
D. Pembahasan Analisis Data ... 50
BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A. Simpulan ... 51
B. Implikasi ... 51
1. Implikasi Teoritis ... 51
2. Implikasi Praktis ... 52
C. Saran ... 52
DAFTAR PUSTAKA ... 53
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
tabel 1. Komponen kimia serat tebu dan serat lainya... 16
tabel 2. Sifat mekanis serat tebu dan beberapa serat yang lainya ... 16
tabel 3. Kandungan sekam padi ... 17
tabel 4. Sifat mekanik Poliester BQTN 157 ... 21
tabel 5. Jumlah dan variasi spesimen komposit ... 38
tabel 6. Ringkasan perhitungan homogenitas dengan uji Bartlett ... 39
tabel 7. Daftar anava satu arah ... 40
tabel 8. Hasil pengukuran bendingberdasarkan variasi komposisi filler amapas tebu sekam padi dengan matrik polyester ... 43
tabel 9. Hasil uji normalitas lilliefors ... 45
tabel 10. Hasil uji homogenitas dengan metode bartlet ... 46
tabel 11. Hasil pengujian anava satu arah ... 47
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Ampas tebu yang belum dimanfaatkan ... 2
Gambar 2. Sekam padi yang belum dimanfaatkan ... 4
Gambar 3. Komposit serat ... 9
Gamabr 9. Bagan kerangka berpikir ... 25
Gambar 10. Bahan yang digunakan ... 30
Gamabr 20. Diagaram alir penelitian ... 35
Gambar 21 spesimen komposit ... 37
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Pehitungan volume dan massa ... 55
Lampiran 2. Perhitungan kekuatan bending... 58
Lampiran 3. Perhitungan standar deviasi untuk uji normalitas ... 61
Lampiran 4. Perhitungan normalitas ... 63
Lampiran 5. Perhitungan homogenitsas ... 72
Lampiran 6. Perhitungan uji analisis variansi satu jalan ... 73
Lampiran 7. Perhitungan pasca anava ... 75
Lampiran 8. Tabel perhitungan ... 76
Lampiran 9. Dokumentasi penelitian ... 82
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah
Pertumbuhan industri di Indonesia tumbuh dengan pesat baik industri yang
berskala makro maupun mikro seperti halnya pada industri mebel. Pada industri mebel membutuhkan bahan baku kayu menjadi bahan utamanya. Kebutuhan akan
bahan baku kayu setiap tahun semakin meningkat, tetapi kondisi ini berbanding terbalik dengan dengan ketersediaan bahan baku kayu yang semkin mahal dan sulit
didapatkan. Sehingga diperlukan bahan alternatif yang dapat mengganti atau mengurangi penggunaan kayu dalam pembuatan mebel.
Dalam dasawarsa ini, material komposit dengan penguat serat alam telah
diaplikasikan oleh para produsen mobil sebagai bahan penguat panel mobil, tempat duduk belakang, dashboard, dan perangkat interior lainnya. Komposit sebenarnya telah dikenal sejak dulu, tetapi baru tahun 1960-an komposit mendapatkan perhatian dari dunia industri karena karakteristiknya yang mudah direkayasa. Komposit merupakan bahan yang dihasilkan dari penggabungan dua atau lebih bahan dasar
yang disusun secara makroskopis (Gibson, 1994). Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda-beda. Dikarenakan karakteristik pembentuknya
berbeda-beda, maka akan dihasilkan material baru yaitu komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material-material pembentuknya. (Jones, R.M. 1975).
Indonesia merupakan Negara agraris yang kaya dengan sumber daya alam, bahkan kaya akan serat alam yang melimpah dan beranekaragam sehingga berpotensi untuk dikembangkan ke dalam bahan komposit seperti serat tebu dan padi. Indonesia
merupakan salah satu negara penghasil tebu dan beras terbesar di asia, menurut data tahun 2009 luas perkebunan tebu di Indonesia mencapai 373,816 ha
Tebu (saccarum officinarum) merupakan tanaman perkebunan semusim yang mempunyai sifat tertentu, sebab didalamnya terdapat zat gula. Tebu ditanam untuk diambil batangnya sebagai bahan baku pembuatan gula. Selama ini pemanfaatan tebu masih terbatas pada industri pengolahan gula dengan hanya
mengambil sarinya. Pasar internasional mengidentifikasikan tebu merupakan komoditi yang cukup prospektif. Beberapa Produk Derivat Tebu (PDT) seperti
ethanol, ragi roti, wafer pucuk tebu, papan partikel, papan serat, dan kertas mempunyai peran yang cukup terbuka, baik di pasaran domestik maupun
internasional.
Gamabar 1. Ampas tebu yang belum dimanfaatkan.
Ampas tebu merupakan hasil samping dari proses ekstraksi. Ampas hasil
pengolahan tebu yang mencapai 30-40% dari berat tebu yang digiling hanya dimanfaatkan sebagai bahan bakar industri bahkan dibuang sehingga akan menjadi limbah. Pemanfaatan ampas tebu belum dioptimalkan mengingat potensi ampas tebu
cukup besar. Tebu merupakan salah satu komoditi pertanian yang mengandung unsur
lignoselulosa yang merupakan zat penyusun pada kayu. Lignin berfungsi sebagai bahan pengikat komponen penyusun lainnya, sehingga suatu pohon bisa berdiri tegak
potensial untuk pembuatan papan komposit. http://id.wikipedia.org/wiki/Lignin
diakses 16 agustus 2011.
Selain tebu padi merupakan tanaman yang banyak ditanam di Indonesia mengingat beras sebagai makanan pokok penduduk Indonesia. Berdasarkan data
Badan Pusat Statistik (BPS) produksi gabah nasional tahun 2010 diperkirakan mencapai 57,05 juta ton gabah kering giling (GKG). Dengan produksi ini terjadi
peningkatan 2,59 juta ton (4,76%) jika dibandingkan dengan angka tetap (Atap) produksi 2006. Dengan pertumbuhan produksi sebesar 5%, tahun depan target
produksi padi nasional akan mencapai 59,9 juta ton. Selain itu, Indonesia mempunyai sekitar 60.000 mesin penggiling padi yang tersebar di seluruh daerah yang menghasilkan limbah berupa sekam padi 15 juta ton per tahun. Untuk kapasitas besar,
beberapa mesin penggiling padi dapat menghasilkan 10-20 ton sekam padi per hari.
http://chapuccino.wordpress.com/2010/01/27/sekam-padi-sumber-energi-yang-mulai-dilirik/
Proses penghancuran sekam padi secara alami berlangsung lambat, sehingga sekam padi tidak saja mengganggu lingkungan sekitarnya tetapi juga mengganggu
kesehatan manusia. Pada setiap penggilingan padi sering kita lihat tumpukan bahkan gunungan sekam yang semakin lama semakin tinggi. Saat ini pemanfaatan sekam padi tersebut masih sangat sedikit, sehingga sekam tetap menjadi bahan limbah yang
mengganggu lingkungan. Alternatif pengolahan sekam sangatlah terbatas karena massa jenisnya yang rendah, dekomposisi secara alami sangat lambat, dapat menimbulkan penyakit pada tanaman padi maupun tanaman lain dan kandungan mineral yang tinggi.
Pemanfaatan sekam padi belum optimal masih sebatas sebagai bahan bakar atau pun diolah menjadi pupuk kompos. Mengingat kuantitas sekam padi yang
Gambar 2. Sekam padi yang belum dimanfaatkan
Untuk mengatasi permasalahan material yang ada saat ini, diharapkan material komposit dengan menggunakan serat alam ampas tebu-sekam padi dapat menjadi alternatif yang murah, dapat mengurangi polusi lingkungan
(biodegradability) dan aman bagi kesehatan.
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah di kemukakan di atas, maka didapatkan beberapa permasalahan. Untuk itu perlu suatu identifikasi terhadap permasalahan yang ada sebagai berikut :
1. Meningkatnya kebutuhan bahan baku industri baik logam maupun non logam.
2. Perlunya bahan alternatif yang aman, murah dan ramah lingkungan. 3. Pemanfaatan limbah ampas tebu dan sekam padi yang belum optimal.
C. Pembatasan Masalah
Agar permasalahan dalam penelitian ini menjadi lebih jelas dan mempunyai
arah yang jelas, maka perlu adanya pembatasan masalah. Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dipaparkan, maka pembatasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Perbandingan komposisi matrik : filler adalah 60% : 40%.
2. Pengujian komposit berupa uji kekuatan bending (Standart ASTM D 790) 3. Benda uji dibuat dengan cara hand lay up dan menggunakan plat kaca
sebagai cetakanya.
D. Perumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah dan pembatasan masalah di atas, maka
dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :
1. Adakah pengaruh variasi komposisi campuran filler terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu-sekam padi dengan matrik polyester. 2. Bagaimanakah pengaruh variasi komposisi campuran filler terhadap
E. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk :
1. Mengetahui pengaruh variasi campuran komposisi filler terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu-sekam padi dengan matrik polyester. 2. Mengetahui paduan komposit yang paling kuat antara ampas tebu dan sekam
padi terhadap kekuatan bending.
F. Manfaat Penelitian
Berdasarkan tujuan penelitian, maka dengan penelitian ini diharapkan memperoleh manfaat sebagai berikut :
1. ManfaatTeoritis
a. Sebagai bahan masukan atau referensi untuk penelitian selanjutnya.
b. Sebagai wadah untuk mengaplikasikan ilmu komposit yang didapatkan di
bangku kuliah.
c. Memberi masukan bagi kalangan akademis praktisi serta pihak terkait, mengenai seberapa besar pengaruh variasi fraksi volume ampas tebu dan
sekam padi terhadap kekuatan bending.
d. Sebagai tambahan bahan referensi pustaka di lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta khususnya di program Pendidikan Teknik Mesin.
2. Manfaat Praktis
a. Sebagai salah satu bahan alternatif material pengganti papan kayu dalam
pembuatan mebel.
BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka
1. Komposit a. Pengertian Komposit
Menurut Gibson (1994), komposit adalah suatu material yang terbentuk
dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Dari campuran tersebut akan dihasilkan material komposit yang
mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat dari material konvensional pada umumnya dari proses pembuatannya melalui percampuran yang tidak homogen, sehingga kita leluasa merencanakan kekuatan material komposit yang
kita inginkan dengan jalan mengatur komposisi dari material pembentuknya. Komposit merupakan sejumlah sistem multi fasa sifat dengan gabungan, yaitu
gabungan antara bahan matriks atau pengikat dengan penguat.
Kroschwitz dan rekan (1987), menyatakan bahwa komposit adalah bahan yang terbentuk apabila dua atau lebih komponen yang berlainan digabungkan.
Kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Komposit juga berasal dari kata kerja yang berarti
menyusun atau menggabung. Jadi, secara sederhana material komposit dapat diartikan sebagai material gabungan dari dua atau lebih material yang berlainan. Penggabungan dua material atau lebih tersebut ada dua macam yaitu:
1) Penggabungan makro
Ciri-ciri penggabungan makro adalah :
a) Dapat dibedakan secara langsung dengan melihat.
b) Penggabungannya lebih sacara fisis dan mekanis.
2) Penggabungan mikro
Ciri-ciri penggabungan secara mikro adalah :
a) Tidak dapat dibedakan dengan cara melihat secara langsung. b) Penggabunganya lebih secara kimiawi.
c) Penggabunganya tidak dapat dibedakan secara fisik dan mekanis, tetapi dilakukan dengan cara kimiawi.
Dari penjelasan di atas dapat kita ketahui bahwa material komposit dibuat dengan penggabungan secara makro. Material komposit merupakan material
gabungan secara makro, maka material komposit dapat didefinisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran atau kombinasi dua atau lebih unsur unsur utama yang secara makro berbeda dalam bentuk dan atau komposisi material
dan pada dasarnya tidak dapat dipisahkan (Schwartz, 1984).
b. Jenis-jenis Komposit
1) Menurut struktur dari penyusunnya
Komposit dibedakan menjadi 5 kelompok menurut bentuk struktur dari
penyusunnya (Schwartz, 1984), yaitu: a) Komposit Serat
Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat
sebagai bahan penguatnya. Dalam pembuatan komposit, serat dapat diatur memanjang (unidirectional composites) atau dapat dipotong kemudian disusun secara acak (random fibers) serta juga dapat dianyam (cross-ply laminate). Komposit serat sering digunakan dalam industri otomotif dan pesawat terbang (Schwartz, 1984). Komposit dengan penguatan serat adalah jenis komposit yang paling sering dipakai dalam aplikasi. Hal ini karena
Secara umum komposit dengan penguat serat tersusun dari dua
material utama yaitu matrik dan serat. Antar kedua unsur material tersebut tidak terjadi reaksi kimia dan tidak larut satu sama lain, melainkan hanya ikatan antar muka diantara keduanya. Serat yang memiliki kekuatan lebih
tinggi berperan sebagai komponen penguat, sedangkan matrik yang bersifat lemah dan liat bekerja sebagai pengikat dan memberi bentuk pada struktur
komposit (Schwartz, 1984)
a. unidirectional fiber composite b. random fiber composite Gambar 3. Komposit serat
(http: //www.onkian.com/2009/10/skripsi-pengaruh-lebar-spesimen-pada_6420.html) b) Komposit Serpih
Flake Composites adalah komposit dengan penambahan material berupa serpih kedalam matriksnya. Flake dapat berupa serpihan mika, glass dan metal (Schwartz, 1984).
Gambar 4. Komposit serpih
c) Komposit Partikel
Particulate composites adalah salah satu jenis komposit di mana dalam matriks ditambahkan material lain berupa serbuk/butir. Perbedaan dengan flake dan fiber composites terletak pada distribusi dari material penambahnya. Dalam particulate composites, material penambah terdistribusi secara acak atau kurang terkontrol daripada flake composites. Sebagai contoh adalah beton (Schwartz, 1984).
Gambar 5. Komposit partikel
(http: //www.onkian.com/2009/10/skripsi-pengaruh-lebar-spesimen-pada_6420.html)
d) Fiiled (skeletal) composites
Filled composites adalah komposit dengan penambahan material ke dalam matriks dengan struktur tiga dimensi dan biasanya filler juga dalam bentuk tiga dimensi (Schwartz, 1984).
Gambar 6. Filled (skeletal) composites
e) Laminar Composites
Laminar composites adalah komposit dengan susunan dua atau lebih layer, dimana masing masing layer dapat berbeda beda dalam hal material, bentuk, dan orientasi penguatannya (Schwartz, 1984).
Gambar 7. Laminar composites
(http: //www.onkian.com/2009/10/skripsi-pengaruh-lebar-spesimen-pada_6420.html)
2) Berdasarkan Matriknya
Berdasarkan bentuk dari matriksnya komposit dapat dibedakan
menjadi sebagai berikut (Gibson, 1994):
a) Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites PMC).
Komposit jenis ini terdiri dari polimer sebagai matriks baik itu
thermoplastic maupun jenis thermosetting. Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic akan meleleh pada suhu tertentu, serta melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat kembali (reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan.
Thermosets tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang demikian sering
digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Thermosets yang banyak digunakan saat ini adalah epoxy dan polyester tak jenuh. Resin polyester tak jenuh adalah matrik thermosetting yang paling banyak dipakai untuk pembuatan komposit. Resin jenis ini digunakan pada proses
pembuatan dengan metode hand lay-up.
b) Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites MMC)
Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam. Komposit ini menggunakan suatu logam seperti
alumunium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida. Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Komposit MMC berkembang pada industri otomotif digunakan sebagai bahan untuk
pembuatan komponen otomotif seperti blok silinder mesin, pully, poros, gardan, dan lain-lain.
c) Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites CMC)
CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai
3) Berdasarkan Strukturnya
a) Struktur laminate.
Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat
sendiri.
b) struktur sandwich
Komposit sandwich merupakan komposit yang tersusun dari tiga lapisan yang terdiri dari flat composite dan atau metal sheet sebagai skin serta core di bagian tengahnya. Komposit sandwich dibuat dengan tujuan untuk efisiensi berat yang optimal, namun mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Sehinggga untuk mendapatkan karakteristik tersebut, pada bagian tengah diantara kedua skin dipasang core (Schawrtz, 1984).
2. Matrik a. Pengertian Matrik
Menurut Gibson (1994), bahwa matrik dalam struktur komposit dapat berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. Matrik adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan).
Syarat utama yang harus dimiliki oleh bahan matrik adalah bahan matrik tersebut harus dapat meneruskan beban, sehingga serat harus bisa melekat pada
matrik dan kompatibel antara serat dan matrik. Umumnya matrik yang dipilih adalah matrik yang memiliki ketahanan panas yang tinggi.
b. Fungsi Matrik
Sebagai bahan penyusun utama dari komposit, matrik harus mengikat penguat (serat) secara optimal agar beban yang diterima dapat diteruskan oleh
1) Memegang dan mempertahankan serat tetap pada posisinya
2) Mentransfer tegangan ke serat pada saat komposit dikenai beban. 3) Memberikan sifat tertentu bagi komposit, misalnya: keuletan,
ketangguhan, dan ketahanan panas.
4) Melindungi serat dari gesekan mekanik.
5) Melindungi serat dari pengaruh lingkungan yang merugikan.
6) Tetap stabil setelah proses manufaktur
Dalam proses pembuatan material komposit, matrik harus memiliki
kemampuan meregang yang lebih tinggi dibandingkan dengan serat. Apabila tidak demikian, maka material komposit tersebut akan mengalami patah pada bagian matriknya terlebih dahulu. Akan tetapi apabila hal itu dipenuhi, maka material
komposit tersebut akan patah secara alami bersamaan antara serat dan matrik.
c. Jenis-jenis Matrik
1) Berdasarkan bahan penyusunya a) Matrik organik
Matrik organik adalah matrik yang terbuat dari bahan bahan organik. Matrik ini banyak digunakan karena proses penggunaannya menjadi komposit cepat dan mudah serta dengan biaya yang rendah. Salah satu
contoh matrik organik adalah resin polyester. b) Matrik inorganik
3. Tebu a. Pengertian
Tebu (saccharum officinarum) merupakan tanaman perkebunan semusim, yang mempunyai sifat tersendiri, sebab didalamnya terdapat zat gula. Tebu
termasuk keluarga rumput-rumputan (family graminae). Akar tanaman tebu adalah serabut dan tanaman ini termasuk kedalam kelas monocotyledone (supriadi 1992).
Klasifikasi tanaman tebu adalah sebagai berikut : Devisi : sphermatophyta
Sub divisi : agiospermae Kelas : monocotyledone Family : poaceae
Genus : saccarum
Species : saccharum officinarum
Tanaman tebu mempunyai batang yang kurus, tidak bercabang dan tumbuh tegak. Tanaman yang tumbuh baik tingginya dapat mencapai 3-5 meter. Pada batangnya terdapat lapisan lilin yang berwarna putih atau keabu-abuan.
Batangnya beruas dengan panjang ruasnya 5-10cm. Daun berpangkal pada buku batang dengan kedudukan yang bersilang.
Ampas tebu atau bagase adalah bahan sisa berserat dari batang tebu yang telah mengalami ekstraksi niranya dan banyak mengandung parenkin serta tidak tahan lama disimpan karena mudah terserang jamur. Serat sisa dan ampas tebu biasanya digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan energi pengolahan
gula. Serat tebu selain di manfaatkan sebagia bahan bakar pabrik juga dapat digunakan sebagai pembuatan papan partikel, kertas, media budidaya jamur dan pupuk kompos (Slamet 2004).
b. Kandungan Tebu
Komponen kimia serat tebu dan beberapa serat lainya dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 1. komponen kimia serat tebu dan serat lainya.
Serat Lignin (%) Selulosa(%) Hemiselulosa (%)
Tandan sawit 19 65
Sumber : sreekala et al (1997) dalam Iswanto Heri (2009)
Bila dipotong akan terlihat jaringan pembuluh (vascular bundle) dan sel parenkin serta cairan yang mengandung gula. Serat dan kulit batang sekitar 12% dari berat tebu (panebar swadaya 2000)
c. Sifat Mekanik Ampas Tebu
Sifat mekanis serat tebu dan beberapa serat penting yang lainya dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 2. sifat mekanis serat tebu dan beberaapa serat yang lainya
Serat Berat jenis serat (g/mm2)
4. Sekam Padi a. Pengertian
Sekam padi adalah bagian terluar dari butir padi, yang merupakan hasil sampingan saat proses penggilingan padi dilakukan. Sekam padi merupakan
lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling bertautan. Pada proses penggilingan beras sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam padi sekitar 20-30%, dedak antara 8- 12% dan beras giling antara 50-63,5% data bobot awal gabah.
Sekam padi memiliki komponen utama seperti selulosa (31,4 36,3 %), hemiselulosa (2,9 11,8 %) , dan lignin (9,5 18,4 %). Ditinjau data komposisi
kimiawi, sekam mengandung beberapa unsur kimia penting seperti dapat dilihat
pada tabel .Tabel 3. kandungan sekam padi
NO Komponen Persentase kandungan (%)
A Menurut Suharno (1979)
Sekam padi adalah sisa hasil pertanian padi yang keberadaanya melimpah
dan murah. Sisa pertanian ini biasanya digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga, dan pupuk kompos atau dibakar begitu saja yang dapat menyebabakan pencemaran lingkungan.
Oleh karena itu perlu dilakukan cara untuk menjadikan sekam padi lebih bermanfaat. Mengingat kandungan sekam padi yang mempunyai lignin maka,
salah satunya dengan memanfaatkan sekam padi menjadi material komposit yang aman murah dan ramah ligkungan.
5. KekuatanBending
Tujuan pengujian bending adalah mengetahui ketahanan bengkok suatu bahan. Uji bending dilakukan untuk mengetahui kekuatan lengkungan suatu bahan dan digunakan untuk memilih bahan yang akan mendukung beban tanpa
meregangkan. Pada pengujian bending bagian atas spesimen akan mengalami tekanan, dan bagian bawah akan mengalami tegangan tarik. Pada uji bending, spesimen yang berbentuk batang ditempatkan pada dua tumpuan lalu diterapkan beban ditengah tumpuan tersebut dengan laju pembebanan konstan. Pembebanan ini disebut dengan metode 3-point bending. Pengujian ASTM D790 adalah pengujian bending yang berspesifikasi untuk material yang kaku dan semi kaku. Sedangkan ukuran spesimen yang biasa digunakan adalah 190mm X 2mm4 X 4mm.
Pada material simetris kekuatan bending dapat dihitung dengan menggunakan persamaan ASTM D 790:
ã ì
Jumlah perbandingan yang biasanya digunakan dalam pembuatan komposit adalah rasio berat (fraksi berat) dan rasio volume (fraksi volume). Hal ini dikarenakan satuan dari matrik dan serat biasa dihitung dengan satuan massa dan satuan volume.
Keterangan
Polyester adalah suatu kategori polimer yang mengandung gugus fungsional ester dalam rantai utamanya. Meski terdapat banyak jenis polyester. Istilah polyester
merupakan sebagai sebuah bahan yang spesifik lebih sering menunjuk pada polietilena tereftalat (PET). Polyester termasuk zat kimia yang alami seperti kulit ari tumbuhan, maupun zat kimia sintesis seperti polikarbonat dan polibutirat.
Polyester sebagai termoplastik bisa berubah bentuk setelah dipanaskan. Meskipun polyester mudah terbakar dalam suhu tinggi namun polyester cenderung
menjauhi api dan memadamkan diri saat terjadi pembakaran. Serat polyester mempunyai kekuatan E-modulus yang tinggi serta penyerapan air yang
rendah.http.//wikipedia.com (di akses tanggal 8 Agustus 2011)
Dalam penelitian ini mengguanakan polyester yukalac 157 BQTN yang merupakan Unsaturated Polyester dan jenis dari resin thermoset. Dalam kebanyakan hal ini disebut polyester saja. Karena berupa resin cair dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin lainnya.
Sifat resin ini adalah kaku dan rapuh. Mengenai sifat termalnya karena banyak mengandung monomer stiren, maka suhu deformasi thermal lebih rendah daripada resin thermoset lainnya dan ketahanan panas jangka panjangnya adalah kira-kira 110 -
dalam air mendidih untuk waktu yang lama (300 jam), bahan akan pecah dan
retak-retak. Bahan ini mudah mengembang dalam pelarut, yang melarutkan polimer stiren. Kemampuan terhadap cuaca sangat baik. Tahan terhadap kelembaban dan sinar ultra violet bila dibiarkan di luar, tetapi sifat tembus cahaya permukaan rusak dalam beberapa tahun. Secara luas digunakan untuk konstruksi sebagai bahan komposit.
Penggunaan resin jenis ini dapat dilakukan dari proses hand lay up sampai dengan proses yang kompleks yaitu dengan proses mekanik. Resin ini banyak digunakan dalam aplikasi komposit pada dunia industri dengan pertimbangan harga
relatif murah, curing yang cepat, warna jernih, kestabilan dimensional dan mudah penanganannya (Billmeyer, 1984).
Tabel 4. sifat mekanik polyester BQTN 157
Item Satuan Nilai tipikal Catatan
Berat jenis Gr/ í 1.215
Kekerasan 40 Barcol GYZJ 934-1
Suhu distorsi
B.Penelitian yang Relevan
Margaretta Mallau (2009). Melakukan penelitian tentang pemanfaatan
ampas tebu sebagai bahan baku pembuatan papan partikel dengan menggunakan matrik Urea Formaldehyde (UF). Papan dikempa dengan tekanan 25 kg/cm2 pada suhu 140oC. kadar perekat yang digunakan adalah 10% dan 12% dengan penambahan
paraffin cair (wax) divariasikan 0%. 1% dan 2% dari berat kering partikel. Papan partikel kemudian diuji sifat fisis dan mekanisnya dengan standar JIS A 5908-2003. Hasil menunjukkan bahwa papan partikel mempunyai kerapatan, kadar air dan daya
serap air memenuhi JIS A 5908-2003, sedangkan nilai sifat mekanis yang memenuhi standar yaitu keteguhan rekat dan keteguhan patah. Pengaruh kadar perekat sangat nyata terhadap uji daya serap air dan keteguhan patah, sedangkan pengaruh kadar paraffin sangat nyata terhadap uji daya serap air, pengembangan tebal, kekuatan
elastisitas, dan kekuatan rekat.
Woro Ari Prianto (2004) meneliti tentang pengaruh fraksi berat sekam
terhadap kekuatan tarik, bending, dan impak serta konduktifitas panas komposit UPRs-sekam. Komposit dibuat dengan menggunakan bahan resin unsaturated polyester yukalac 157 BQTN dan sekam padi IR64 sebagai bahan pengisi. Serbuk sekam dioven pada temperature 110oC selama 45 menit untuk mendapatkan kadar air 7%. Serbuk sekam dicampur dengan resin untuk dibuat komposit dengan variasi
fraksi berat 0, 5, 15, 25 dan 30% komposit dicure pada temperatur ruang selam 24 jam dan post cure pada temperatur 60oC dalam waktu 4 jam. Pengujian tarik, bending impak dan konduktivitas panas komposit berturut turut mengaju pada standart ASTM D 638, ASTM D 790, ASTM D 5941 dan ASTM E 1225. Hasil penelitian menunjukkan kekeuatan tarik, bending, impak dan konduktifitas panas menurun seiring dengan bertambahnya fraksi berat sekam. Komposit dengan fraksi
Budi Kurniawan (2010). Melakukan penelitian tentang pengaruh panjang
serat terhadap keausan, kekuatan tarik, dan impak komposit serat ampas tebu bermatrik polyester. Pada penelitian ini serat yang digunakan adalah serat ampas tebu dengan fraksi volume 40% panjang serat 10mm, 20mm, 30mm, dan 40mm. Proses
pembuatan dengan menggunakan metode pres mold dan matrik yang digunakan adalah polyester BQTN 157 dengan 1% hardener. Standar pengujian menggunakan ASTM D 256 untuk impak dan ASTM D 638 untuk uji tarik. Dari hasil penelitian disimpulkan bahwa perbandingan panjang serat tidak begitu berpengaruh terhadap
kekuatan impak.
Abdul Aziz (2009) meneliti tentang studi kekuatan bending dan tarik bahan komposit berpenguat sekam padi dengan matrik Formaldehide. Dari perhitungan yang dilakukan di laboratorium Universitas Muhammadiyah Surakarta diperoleh massa jenis sekam padi sebesar 0.56gr/cm3.Pembuatan komposit dilakukan dengan
metode hand lay up dengan menggunakan cetakan kaca dengan berat pembebanan 30 kg. Pembuatan material komposit menggunakan perbandingan sekam 70%, 60%, 50%, 40% dan 30%. Material komposit kemudian mendapat perlakuan post cure atau pemanasan lanjut dengan suhu 62oC selam 4 jam. Pengujian bending menggunakan Universal Testing Mechine( UTM ) dengan standar pengujian bending sesuai dengan ASTM D 790 untuk kekuatan bending dan ASTM D 638 untuk kekuatan tarik. hasil pengujian bending diperoleh kekuatan bending tertinggi yaitu pada spesimen Vf 50%
dengan ketebalan 5mm dengan kekuatan sebesar 2.08 Mpa. Sedangankan pada uji tarik kekuatan tertinggi didapat pada spesimen Vf 50% dengan ketebalan 20mm
C.Kerangka Berpikir
Kekuatan bending sangatlah penting pada suatu material komposit karena menentukan kualitas material komposit tersebut. Pemilihan material komposit baiknya dilihat dari fungsi material tersebut, apabila material komposit tersebut
digunakan untuk menopang beban yang berat maka diperlukan kekuatan bending yang besar pula.
Kekuatan bending material komposit dapat direkayasa dengan cara menambahkan serat yang berfungsi sebagai penguat dalam material komposit. Saat
ini serat alam menjadi pilihan untuk dijadikan filler dalam material komposit karena mempunyai kelebihan aman terhadap lingkungan, mudah di dapat dan harga relatif murah. Ampas tebu dan sekam padi merupakan salah satu contoh serat alam yang
digunakan dalam pembuatan material komposit karena kedua serat alam ini selain ketersedianya yang melimpah, harga murah juga mudah di aplikasi dalam pembuatan
material komposit
Perpaduan antara amaps tebu dan sekam padi sebagai filler dalam material komposit diharapkan dapat meningkatkan kekuatan bending material komposit. Sehingga pada penelitian ini akan dibuat material komposit dengan filler ampas tebu dan sekam padi dengan matrik polyester BQTN 157 dibuat dengan cara pres mold. Variasi pada penelitian ini adalah fraksi volume antara ampas tebu dan sekan padi
dengan fraksi volume, 10%, 20%. 30% dan. Untuk mengetahui kekuatan bending digunakan alat Universal testing Mechine (UTM)
Berdasarkan uraian diatas ditentukan paradigma penelitian sebagai berikut
Gambar 9. Bagan kerangka berpikir
X
Y
X1
X2
Keterangan :
X : Variasi fraksi volume serat.
ï : Perbandingan komposisi campuran filler ampas tebu dengan sekam padi
10% : 30%.
î : Perbandingan komposisi campuran filler ampas tebu dengan sekam padi
20% : 20%.
í : Perbandingan komposisi campuran filler ampas tebu dengan sekam padi
30% : 10%
: Kekuatan bending.
D.Hipotesis Penelitian
Beradasarkan rumusan masalah dan kerangka pemikiran di atas dapat diambil hipotesis yaitu:
1. Ada pengaruh variasi komposisi campuran filler terhadap kekuatan bending komposit ampas tebu-sekam padi dengan matrik polyester. 2. Semakin besar komposisi ampas tebu maka, semakin besar kekuatan
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian 1. Tempat Penelitian
Tempat penelitian merupakan lokasi dimana informasi diperoleh untuk
menyatakan kebenaran penelitian. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh komposisi campuran filler terhadap kekuatan bending komposit ampas tebu-sekam padi dengan matrik polyester dilakukan di Laboratorium Material Teknik Mesin UNS dengan menggunakan UTM (Universal Test Mechine) sebagai alat untuk mengetahui kekuatan bending.
Tempat tersebut dipilih dengan alasan bahwa proses konsultasi dan pengujian dapat dilakukan dengan baik sehingga apabila dikaitkan dengan pokok
permasalahan yang akan diteliti telah memenuhi syarat.
2. Waktu Penelitian
Penelitian ini telah dilaksanakan kurang lebih 5 bulan, dari bulan Juli 2011 sampai bulan Nopember 2011. Adapun pelaksanaan jadwal pelaksanaan kegiatan penelitian sebagai berikut :
a. Pengajuan Judul : 21 Juli 2011
b. Pembuatan Proposal : 25 5 Agustus 2011 c. Seminar proposal :18 Agustus 2011 d. Revisi proposal : 19 21 Agustus 2011
e. Perijinan : 22 26 Agustus 2011
f. Proses penelitian : 27 September - 27 Oktober 2011
B. Metode Penelitian
Penelitian ini dilakuakan untuk mengetahui pengaruh filler ampas tebu dan sekam padi terhadap kekuatan bending material komposit bermatrik polyester. Untuk mendapatkan kebenaran ilmiah, metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen dan merupakan penelitian kuantitatif yaitu memaparkan secara
jelas hasil eksperimen di laboratorium terhadap sejumlah benda uji, kemudian analisis datanya dengan menggunakan angka-angka. Sugiyono (2007) berpendapat bahwa
digunakan untuk mencari pengaruh perlakuan tertentu terhadap yang lain dalam
suatu cara mencari hubungan sebab akibat (hubungan kausial) antara dua faktor yang
sengaja ditimbulkan oleh peneliti dengan menyisihkan faktor-faktor yang lain yang
dengan mengadakan manipulasi terhadap obyek penelitian serta adanya pengawasan produk. Penelitian ini diadakan untuk mengetahui pengaruh variasi perbandingan komposisi jumlah volume ampas tebu dengan sekam padi terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu-sekam padi bermatrik polyester.
C. Populasi dan Sampel 1. Populasi Penelitian
Suharsimi Arikunto (2002 : 108), menyatakan bahwa populasi adalah
keseluruhan subyek penelitian. Populasi penelitian ini adalah keseluruhan komposit ampas tebu-sekam padi dengan matrik polyester.
2. Sampel Penelitian
Tujuan digunakan teknik sampling adalah untuk menentukan seberapa banyak sampel yang akan diambil. Dalam penelitian ini sampel penelitian diambil dengan menggunakan teknik purposive sampling artinya teknik pengambilan sampel yang dilakukan hanya untuk tujuan tertentu saja. (Sugiyono, 2005 : 61).
Sementara menurut Suharsimi Arikunto (2002 : 117) teknik purposive sampling adalah sampel yang dilakukan dengan cara mengambil subyek bukan didasarkan atas strata, random atau daerah tetapi didasarkan adanya tujuan tertentu.
Sampel dalam penelitian ini adalah komposit ampas tebu-sekam padi dengan matrik polyester terhadap kekuatan bending. Jumlah sampel 4 buah, dengan variasi perbandingan fraksi volume antara ampas tebu dengan sekan padi sebesar : 10% :
30%; 20% : 20%; 30% : 10%.
D. Tehnik Pengumpulan Data 1. Identifikasi variabel
Variabel penelitian adalah segala sesuatu yang berbentuk apa saja yang ditetapkan oleh peneliti untuk dipelajari sehingga diperoleh informasi tentang hal tersebut, kemudian ditarik kesimpulannya (Sugiyono, 2007). Di dalam suatu
variabel terdapat satu atau lebih gejala, yang mungkin pula terdiri dari berbagai aspek atau unsur sebagai bagian yang tidak terpisahkan. Dari pengertian di atas
secara garis besar variabel dalam penelitian ini ada tiga variabel yang akan dijelaskan sebagai berikut:
a. Variable Bebas
Variabel bebas adalah variabel yang menjadi sebab timbulnya atau berubahnya variabel terikat. Munculnya variabel ini tidak dipengaruhi atau
bebas, maka tidak akan ada variabel terikat. Jika variabel bebas berubah, maka
akan muncul variabel terikat yang berbeda atau yang lain.
Variabel bebas dalam penelitian ini adalah fraksi volume atau komposisi campuran pada komposit ampas tebu-sekam padi dengan matrik
polyester. Adapun variasi fraksi volume ampas tebu dengan sekam padi yang digunakan adalah sebagai berikut : 10% : 30%; 20% : 20%; 30% : 10%.
b. Variabel terikat
Variabel terikat merupakan variabel yang dipengaruhi karena adanya variabel bebas. Dengan kata lain, ada atau tidaknya variabel terikat tergantung ada atau tidaknya variabel bebas. Variabel terikat pada penelitian ini adalah
kekuatan bending komposit ampas tebu-sekam padi dengan matrik polyester. c. Variabel kontrol
Variabel kontrol merupakan himpunan sejumlah gejala yang memiliki berbagai aspek atau unsur di dalamnya, yang berfungsi untuk mengendalikan agar variabel terikat yang muncul bukan karena pengaruh variabel lain, tetapi
benar-benar karena pengaruh variabel bebas yang tertentu. Variabel kontrol dalam penelitian ini adalah matrik yang digunakan adalah polyester BQTN 157 dengan fraksi volume 60%, serta pengayakan dengan menggunakan mesh 20 dan 40.
2. Instrumen Eksperimen
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
a. Ampas tebu b. Sekam padi
Gambar 10: (a) sekam padi. (b). ampas tebu. (c). polyester BQTN 157. (d) katalis MEXPO
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: a. Mesin Crusher.
Mesin Crusher digunakan untuk menggiling/menghancurkan serat ampas tebu sebelum disaring menggunakan mesh.
a
d c
Gambar 11 . Mesin Crusher b. Mesh (saringan)
Mesh digunakan untuk mendapatkan ukuran serbuk ampas tebu setelah di-crushing. Mesh yang digunakan adalah mesh ukuran 20 dan 40.
Gambar 12. (a) Mesh 40. (b) mesh 20 c. Timbangan digital
Timbangan dengan ketelitian 0.001gr digunakan untuk mengukur berat
material penyusun komposit.
Gambar 13. Timbangan digital
d. Perangkat cetakan
Perangkat cetakan terbuat dari kaca.
Gambar 14. Cetakan kaca
e. Gelas ukur
Untuk mengukur volume matrik yang akan digunakan.
Gambar 15. Gelas ukur
f. Oven elektrik.
Digunakan untuk memberikan perlakuan panas lanjut (post cure) material komposit.
g. Wood moisture meter
Alat untuk mengukur kadar air.
Gambar 17. Wood moisture meter h. Universal testing Mechine (UTM)
UTM digunakan untuk uji bending pada spesimen komposit. Ada di Laboratorium Material Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
a
i. Alat pelengkap
Alat ini terdiri dari : 1. Jangka sorong 2. Double tape 3. Plastik astralon 4. Wadah
5. Gunting.
6. Spet 7. Wax.
Gambar 19. (a) wadah, (b) double tape, (c) spet, (d) astralon, (e) gunting, (f) wax (g) jangka sorong.
f e
d c
b
3. Diagram Alir Penelitian
Gambar 20. Diagram alir penelitian Penjemuran
Crushing
Pengayakan mesh 20 dan 40
Pengeringan hingga kadar air 10-15%
Variasi volume 60%:20%:20%
Penambahan katalis1%
Pembuatan spesimen komposit
Variasi volume 60%:30%:10%
Post cure suhu 62oC selama 4jam Variasi volume
60%:10%:30%
Kesimpulan Analisis data
Pungujian
Sekam padi Ampas tebu
polyester BQTN 157
mulai
E. Pelaksanaan Eksperimen 1. Persiapanawal a. Menyiapkan alat dan bahan
b. Perlakuan awal serat
1) Ampas tebu dan sekam padi dikeringkan untuk mengurangi kadar air yang terkandung di dalamnya.
2) Ampas tebu dan sekam padi dihaluskan/digiling untuk mendapatkan butiran-butiran ampas tebu dengan menggunakan mesin crusser. 3) Ampas tebu dan sekam padi disaring dengan menggunakan mesh
dengan ukuran mesh 20 dan mesh 40 untuk mendapatkan ampas tebu yang homogen.
4) Ampas tebu dan sekam padi dioven dengan suhu 70oC untuk menurunkan kadar air.
2. Pembuatan spesimen.
Pembuatan spesimen material komposit dilakukan dengan cara mencampur antara serat ampas tebu dan sekam padi dengan matrik polyester sesuai fraksi volume yang telah ditentukan. Ampas tebu dan sekam padi dijemur untuk mengurangi kadar air, kemudian dilakukan proses crushing atau penghancuran. Setelah ampas tebu dan sekam padi hancur kemudian di
lakukan proses pengayakan dengan mengguanakan mesh 20 dan dilanjutkan dengan mesh 40.
Untuk mendapatkan ukuran filler yang homogen maka diambil ampas tebu dan sekam yang tidak lolos mesh 40. Ampas tebu dan sekam yang telah melalui proses pengayakan kemudian dikeringkan dengan menggunakan oven elektrik dengan suhu 70oC selama 1 jam untuk mendapatkan serat dengan
pada cetakan. Langkah selanjutnya timbang serat sesuai dengan variasi
campuran spesimen, kemudian campur dengan polyester yang sudah dicampur dengan katalis 1%. Proses pencetakan dimulai dengan memasukkan sedikit
polyester kedalam cetakan hingga alas cetakan tertutup dengan polyester, kemudian masukkan campuran filler dan tutup kembali dengan polyester kemudian dipres. Dalam proses hand lay up spesimen akan kering dalam waktu 2-3 jam, kemudian dilakukan post cure atau pemanasan lanjut selama 4 jam dengan suhu 620C. setelah proses post cure spesimen didiamkan pada suhu kamar selama 24 jam untuk selanjutnya dilakukan uji bending sesuai dengan ketentuan uji bending ASTM D 790.
Gambar 21. spesimen komposit
Pembuatan spesimen komposit menggunakan fraksi volume yaitu
perbandingan volume antara serat/filler dan matrik sebesar 40 % serat/filler dan 60% matrik. Dalam penelitian ini memerlukan 3 macam spesimen dimana tiap spesimen mempunyai variasi volume ampas tebu dan sekam padi yang
Table 5. Jumlah dan variasi spesimen komposit
Spesimen Variasi Volume
Jumlah Spesimen
Polyester Ampas tebu Sekam padi
I 60% 10% 30% 4
II 60% 20% 20% 4
III 60% 30% 10% 4
Jumlah Spesimen 12
3. Pengujian Bending
Setelah spesimen komposit jadi, kemudian diuji dengan menggunakan
mesin uji Universal Testing Machine (UTM) yang ada di Laboratorium Material Teknik Jurusan Teknik Mesin FT. UNS. Model pengujian yang akan dilakukan mengacu pada standart ASTM D 790.
F. Teknik Analisis Data
Teknik analisis data dalam penelitian ini adalah menggunakan analisis varian satu arah. Namun sebelumnya dilakukan uji persyaratan analisis yaitu uji normalitas
dan uji homogenitas.
1. UjiPersyaratanAnalisisData a. Uji Normalitas
Uji ini bertujuan untuk mengetahui apakah data pada variabel-variabel penelitian berasal dari data yang berdistribusi normal atau tidak, Uji normalitas yang digunakan dalam penelitian ini adalah uji normalitas Lilliefors. Adapun prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1) Tentukan hipotesis
3) Menentukan harga S dengan rumus :
ÍÜî ã
î ø ÷²
ø ï÷
Keterangan :
SD = Simpangan Baku atau Deviasi Standar. n = Jumlah Baris.
Apabila data tersebut normal selanjutnya di uji homogenitas. Uji
homogenitas pada data hasil penelitian ini menggunakan uji Bartlett, karena k > 2. Tabel 6. Ringkasan Perhitungan Homogenitas dengan Uji Bartlett.
Perhitungan varians gabungan (S²) dari semua sampel :
Íî = î Untuk menghitung harga satuan B :s
B = (´±¹ Íî) dk
Untuk menghitung chi kuadrat :
X ² = { (ln10)(B-( dk.log î)
Kesimpulan :
Bila didapat î <
ø ï÷
î maka data homogen.
(Sumber : Sudjana, 1996: 263)
2. Uji Analisis Data a. Analisis Satu Arah
Untuk mengetahui ada atau tidaknya pengaruh fariasi campuran filler pada komposit dilakukan uji analisis varian satu arah. Rumus yang digunakan dalam anava satu arah, yaitu :
Tabel 7. Daftar Anava Satu Arah
Sumber Variansi dk Jk KT F
Rata-rata 1 Ry R=Ry/1
Antar Kelompok k-1 Ay A=Ay/(k-1) A/D
Dalam Kelompok ( -1) Dy D=Dy/ ( ï÷
Total Y² -
dk = derajat kebebasan
Jk = jumlah kuadrat KT = kuadrat tengah
Ay = (Ö·î/²ï) Ry
Y² = jum ah kuadrat-kuadrat (Jk) dari semua hasi pengamatan
Dy = Y²-Ry-Ay
Kesimpulan:
Bila harga Úð Ú¬ dalam taraf 1% maka hipotesis nihil (Øð) diterima dan hipotesis
kerja (Øï) ditolak, kemudian sebaliknya bila Úð>Ú¬ maka hipotesis kerja diterima
dan hipotesis nihil (Øð) ditolak. (Sumber : Sudjana, 1996: 304)
b. Komparasi Ganda Pasca Anava
Komparasi ganda pasca anava bertujuan untuk mengetahui rerata mana yang berbeda atau rerata mana yang sama. Dalam penelitian ini, komparasi ganda
yang digunakan untuk tindak lanjut pasca anava adalah dengan memakai metode
Scheffe.
Langkah-langkah yang harus ditempuh pada metode Scheffe adalah sebagai berikut :
1) Mengidentifikasikan semua pasangan komparasi rataan yang ada. 2) Menentukan tingkat signifikansi L = 0,01
3) Mencari nilai statistik uji F dengan menggunakan rumus:
Ú· ¶ = ø ÷²
øïõ ï÷
dengan :
Ú· ¶ = Nilai Fobs pada pembandingan perlakuan ke-i dan perlakuan ke-j;
= Rataan pada sampel ke-i;
= Rataan pada sampel ke-j;
RKG = E = Rataan kuadrat galat; ni = Ukuran sampel baris ke-i;
4) tentukan daerah kritik dengan formula berikut: -1)Ftabel}
4) Menentukan keputusan uji untuk masing-masing komparasi ganda.
5) Mengambil keputusan kesimpulan uji yang ada.
BAB IV HASIL PENELITIAN
A. Deskripsi Data
Seperti yang telah dijelaskan pada Bab III, bahwa dalam penelitian ini data
diperoleh berupa angka-angka (nilai) kekuatan bending komposit ampas tebu sekam padi. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen yang melibatkan satu faktor
bebas. Faktor tersebut adalah perlakuan variasi komposisi campuran filler ampas tebu dengan sekam padi (10% : 30% ; 20% : 20% ; 30% : 30%). Variabel terikatnya dalam
penelitian ini adalah kekuatan bending komposit ampas tebu - sekam padi dengan matrik polyester. Jumlah keseluruhan fariasi dalam penelitian sebanyak 3 buah yang dilakukan pengulangan sebanyak 4 kali perlakuan sehingga total data sebanyak 12
data pengamatan.
Data penelitian yang berjumlah 12 data tersebut terbagi dalam 3 kelompok,
yaitu perbandingan komposisi fraksi volume antara ampas tebu dengan sekam padi sebesar 10% : 30%, 20% : 20% dan 30% : 10%. Hasil pengujian dari tiap-tiap kelompok komposisi filler terhadap kekuatan bending komposit ampas tebu sekam padi dengan matrik polyester dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 8 . Hasil Pengukuran Kekuatan Bending Berdasarkan Variasi Komposisi Filler Komposit Ampas tebu Sekam padi Dengan Matrik Polyester.
0
ampas tebu 10% sekam padi 30%
ampas tebu 20% sekam padi 20%
Dari hasil penelitian yang diperoleh dalam perhitungan kekuatan bending berdasarkan variasi komposisi filler komposit ampas tebu sekam padi dengan matrik polyester, maka dapat digambarkan dengan histogram dan grafik sebagai berikut :
Gambar 22 . histogram dan grafik pengaruh campuran filler terhadap kekuatan bending komposit ampas tebu-sekam padi dengan matrik polyester.
B. Pengujian Persyaratan Analisis
Penelitian ini merupakan jenis penelitian yang termasuk dalam kategori penelitian kuantitatif, maka data yang diperoleh sebelum dianalisis dengan uji analisis varian satu jalan, maka dilakukan uji prasyarat analisis dengan menggunakan uji
normalitas dan homogenitas.
1. Uji Normalitas
Sebelum dilakukan uji analisis varians satu arah, data harus memenuhi syarat kenormalan. Oleh karena itu data diuji dengan uji normalitas, sedangkan uji
normalitas yang digunakan dalam penelitian ini adalah uji normalitas Lilliefors, dengan taraf signifikansi 1%. Selanjutnya mencari harga Ô
normal. Adapun keputusan uji normalitas data selengkapnya dapat dilihat pada Tabel
9 di bawah ini :
Tabel 9. Hasil Uji Normalitas Metode Lilliefors
Sumber Perlakuan Data Hasil Uji Keputusan uji
Kolom A1
Karena Ô dari perlakuan tidak berada pada daerah kritik atau lebih kecil dari Ô maka Øð masing-masing perlakuan diterima. Jadi data hasil pengukuran kekuatan bending pada komposit ampas tebu sekam padi dengan matrik polyester dalam penelitian ini secara keseluruhan sampel tersebut dinyatakan mempunyai data yang berdistribusi normal.
2. UjiHomogenitas
Uji homogenitas digunakan untuk menguji kesamaan beberapa buah rata-rata. Pada penelitian ini, digunakan metode Bartlett untuk uji homogenitas. Dan pengambilan kesimpulan dengan taraf signifikansi 1%. Jika didapatkan harga
Ȳ¸·¬«²¹ lebih besar dari harga Ȳ¬¿¾»´, berarti data yang didapat berasal dari sampel
Adapun keputusan uji homogenitas data selengkapnya tersebut dapat terlihat
dalam table di bawah ini :
Tabel 10. Hasil Uji Homogenitas Dengan Metode Bartlet
Sumber Perlakuan ² ² (X2(1- -1)) Keputusan Uji
10% : 30% ; 20% : 20%
; 30% : 10% 3.0746 9.21
H0 diterima
Berdasarkan rangkuman hasil uji homogenitas pada tabel 10 di atas maka dapat disimpulkan bahwa masing-masing sumber perlakuan mempunyai harga
Ȳ¸·¬«²¹ ä Ȳ¬¿¾»´, sehingga Ȳ¸·¬«²¹ tidak terdapat pada daerah kritik, maka H0
diterima. Jadi populasi-populasi yang diperbandingkan mempunyai variansi-variansi
yang sama atau dengan kata lain sumber variansi berasal dari populasi yang homogen. Perhitungan selengkapnya dapat dilihat di lampiran.
C. Pengujian Hipotesis
1. Hasil Pengujian Hipotesis Analisis Variasi Satu Jalan
Pengujian hipotesis merupakan langkah untuk menguji apakah pernyataan yang dikemukakan dalam perumusan hipotesis diterima atau ditolak. Dalam penelitian ini pengujian hipotesis digunakan untuk mengetahui apakah ada pengaruh variasi komposisi filler terhadap kekuatan bending komposit ampas tebu sekam padi dengan matrik polyester atau tidak.
Tabel 11. Hasil Pengujian Anava Satu Arah
Sumber Variasi dk JK KT Ú±¾- Ú¬¿¾»´ Rata-rata 1 14955.1981 14955.1981
Antar Kelompok 2 280.072 140.036 32.1036 8.02 0,01
Dalam Kelompok 9 39.26 4.36 Total 12 15274.53 -
Hasil perhitungan anava satu arah memperlihatkan bahwa harga Ú±¾- = 32.1036 sedangkan Ú¬¿¾»´ dengan dk pembilang 2 dan penyebut 9 dengan taraf nyata Ú¬¿¾»´ = 8,02 , jadi Ú±¾- > Ú¬¿¾»´, sehingga hipotesis yang variasi komposisi filler terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu sekam padi dengan matrik polyester
variasi komposisi filler terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu sekam padi dengan matrik polyester diterima. Dengan demikian Ada pengaruh variasi komposisi filler terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu sekam padi dengan matrik polyester.
2. Hasil Komparasi Ganda Pasca Anava Satu Jalan
Setelah melakukan analisis dengan menggunakan analisis variansi satu arah,
maka untuk melihat perbedaan reratanya agar menjadi lebih jelas, dilanjutkan dengan uji komparasi ganda pasca anava. Komparasi ganda setelah anava yang dilakukan di
sini adalah dengan menggunakan uji scheffe untuk analisis variansi satu arah. Rataan masing-masing komparasi untuk komparasi ganda pasca anava dapat dilihat pada
Table 11 . Hasil Komparasi Ganda
No. komparasi Fobservasi (k-1)( å ïô ) kesimpulan
1 10%:30% >< 20%:20% 6.45 16.04 Tidak Berbeda signifikan
2 10%:30% >< 30%:10% 61.72 16.04 Berbeda signifikan
3 20%:20% >< 30%:10% 28.195 16.04 Berbeda signifikan
Berdasarkan ringkasan Uji Scheffe pada tabel di atas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
a. Perbandingan antara komposisi campuran filler ampas tebu 10% sekam padi 30%
dengan komposisi campuran filler ampas tebu 20% sekam padi 20%
Tabel menunjukkan bahwa Ú = 6.45 dan (k-1)( å ïô ) = 16.04,
sehingga nilai Ú < (k-1)( å ïô ). Jadi dapat disimpulkan bahwa hipotesis
kerja (Øï) ditolak dan hipotesis nihil (Øð) diterima. Dengan demikian komposisi campuran filler ampas tebu 10% sekam padi 30% dengan komposisi campuran filler ampas tebu 20% sekam padi 20% tidak berbeda signifikan.
b. Perbandingan antara komposisi campuran filler ampas tebu 10% sekam padi 30% dengan komposisi campuran filler ampas tebu 30% sekam padi 10%
Tabel menunjukkan bahwa Ú = 61.72 dan (k-1)( å ïô ) = 16.04,
sehingga nilai Ú > (k-1)( å ïô ). Jadi dapat disimpulkan bahwa hipotesis
kerja (Øï) diterima dan hipotesis nihil (Øð) ditolak. Dengan demikian komposisi
campuran filler ampas tebu 10% sekam padi 30% dengan komposisi campuran
filler ampas tebu 30% sekam padi 10% berbeda signifikan.
c. Perbandingan antara komposisi campuran filler ampas tebu 20% sekam padi 20%
dengan komposisi campuran filler ampas tebu 30% sekam padi 10%
Tabel menunjukkan bahwa Ú = 28.195 dan (k-1)( å ïô ) = 16.04,
kerja (Øï) diterima dan hipotesis nihil (Øð) ditolak. Dengan demikian komposisi
campuran filler ampas tebu 20% sekam padi 20% dengan komposisi campuran filler ampas tebu 30% sekam padi 10% berbeda signifikan.
D. Pembahasan Hasil Penelitian
Berdasarkan analisis data hasil penelitian dapat dikemukakan fakta fakta sebagai berikut :
Dari Tabel 11 dapat dilihat bahwa Ú lebih besar dari pada Ú¬¿¾»´ dengan taraf signifikan 0,01, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa ada pengaruh komposisi campuran filler terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu sekam padi dengan matrik polyester. Hal ini dikarenakan ampas tebu dan sekam padi yang berperan sebagai filler dalam komposit ini mempunyai sifat karakteristik yang berbeda. Ampas tebu akan menjadi bahan penguat dalam komposit, sedangkan sekam padi juga sebagai penguat namun dengan prosentase
lignusekulosa lebih sedikit dari pada ampas tebu. Jadi, jika komposisi campuran ampas tebu dan sekam padi berbeda, maka akan menghasilkan kekuatan bending komposit yang berbeda.
Dari tabel 8 dapat dilihat bahwa kekuatan bending campuran filler ampas tebu sekam padi 10% : 30% ; 20% ; 20% ; 30% : 10% berturut- turut adalah 30.18 Mpa, 33.93 Mpa dan 41,78 Mpa. Kukatan bending tertinggi ada pada campuran filler dengan komposisi ampas tebu 30% dan sekam padi 10%, yaitu rata-rata sebesar 41.78 Mpa. Volume ampas tebu yang lebih besar dan sekam padi yang lebih kecil
akan membuat adanya ikatan yang baik pada bahan komposit. Hal ini di karenakan unsur lignuselulosa ampas tebu lebih banyak dari sekam padi akan berfungsi sebagai penguat dan mengikat sekam padi sebagai suatu kesatuan yang mampu menahan beban yang mengenai komposit.
Dari tabel.12. dapat dilihat bahwa tidak ada perbedaan pengaruh signifikan
kekuatan bending dengan matrik polyester dengan komposisi campuran filler ampas tebu sekam padi 20% : 20% terhadap kekuatan bending dengan matrik polyester adalah Ú < Ú ôðôðï ø ï÷ pada taraf signifikansi 0.01. pada table 12 dapat dilihat
pula ada perbedaan signifikan antara komposisi campuran filler ampas tebu-sekam padi 10%;30% terhadap kekuatan bending dengan matrik polyester dengan komposisi campuran filler ampas tebu-sekam padi 30% : 10% terhadap kekuatan bending dengan matrik polyester adalah Ú > Ú ôðôðï ø ï÷ pada taraf signifikansi 0.01 maka dapat ditarik kesimpulan bahwa kenaikan kekuatan bending berbanding lurus dengan bertambahnya presentase serat tebu karena ampas tebu mengandung senyawa
