Opa Slamet S,Burmawi,Kaidir

ANALISA SIFAT MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DARI POLYESTHER RESIN

BERPENGUAT SERAT SABUT KELAPA YANG DIBERI PERLAKUAN ALKALI ( NaOH 25% )

Opa Slamet S,Burmawi,Kaidir

Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta

Kampus III Jl. Gajah Mada No.19 Olo Nanggalo Padang 25143 Telp. (0751) 7054257, Fax. (0751) 7051341

Email : xpdc26@yahoo.co.id ABSTRAK

Sebagai bentuk konservasi lingkungan, dapat diwujudkan dengan penggunaan material yang berasal dari serat alam ini, yaitu menjadikan sabut kelapa sebagai serat dari papan komposit. Serat yang tidak sedikit dalam serabut kelapa tersebut digunakan sebagai penguat dari material komposit yang menggunakan matriks polimer yaitu resin poliester 157 BQTN-EX sebagai perekat. Serat sabut kelapa yang digunakan adalah serat sabut kelapa yang menggunakan halus dan panjang. Material komposit yang dibuat dengan susunan serat secara acak dan susunan lurus. Sifat mekanik yang diteliti dari material ini adalah kekuatan tarik dan kekuatan impak. Dari hasil pengujian didapatkan kekuatan tarik dan impak optimal. Dari material komposit serat sabut kelapa dengan susunan acak dengan variasi volume 70 : 30 matriks polimer kekuatan tarik sebesar 19,638 N/mm² dan pada variasi volume 60 : 40 kekuatan tarik sebesar 24,307 N/mm² dan dari material komposit serat sabut kelapa dengan susunan lurus dengan variasi volume 70 : 30 matriks polimer kekuatan tarik sebesar 22,226 N/mm² dan pada variasi volume 60 : 40 kekuatan tarik sebesar 20,701 N/mm² Sedangkan kekuatan impaknya pada variasi volume 70 : 30 sebesar 1,0197 J/mm² dan kekuatan impaknya pada variasi volume 60 : 40 sebesar 0,9298 J/mm². Perbedaan susunan dan volume mempengaruhi kekuatan dari material komposit tersebut.

Kata kunci : serat sabut kelapa, resin, poliester, uji impak, uji tarik ABSTRACT

As a form of environmental conservation, can be realized with the use of materials derived from this natural fiber, which is made from coconut husk as the fiber composite board. The fibers are not a few in the coconut fibers used as reinforcement of composite materials using polymer matrix is a polyester resin BQTN 157-EX as an adhesive. Coco fiber used is the use of coco fiber is smooth and long. The composite material is made with a random arrangement of fibers and straight arrangement. Studied the mechanical properties of this material are tensile strength and impact strength. From the test results obtained tensile strength and optimal impact. Of coco fiber composite material with a random arrangement with the variation of volume 70 : 30 polymer matrix tensile strength of 19.638 N / mm2 and the variation of volume 60 : 40 tensile strength of 24.307 N / mm2 and of coco fiber composite material with a straight arrangement with variations volume 70 : 30 polymer matrix tensile strength of 22.226 N / mm2 and the variations in volume 60 : 40 tensile strength of 20.701 N / mm2 impaknya While the strength of the volume variation 70 : 30

amounted to 1.0197 J / mm2 and strength impaknya the volume variation 60 : 40 amounted to 0.9298 J / mm2. Differences in the composition and volume affect the strength of the composite material.

.

Keywords : coconut coir fiber , resin , polyester , impact test , tensile test

PENDAHULUAN Latar Belakang

Peningkatan kebutuhan papan mengakibatkan sumber daya hutan semakin hari semakin berkurang. Untuk mengurangi ketergantungan akan hasil hutan tersebut, maka diperlukan material lain untuk memenuhi kebutuhan perumahan yang mempunyai kualitas yang tidak kalah dengan produk kayu hutan tersebut.

Papan komposit adalah produk jadi yang terbentuk melalui pengolahan.

lanjutan material yang dicampur dengan matriks pengikatnya. Papan komposit biasa digunakan sebagai salah satu elemen dari dinding partisi dan papan/plafon untuk menggantikan triplek. Papan komposit memiliki keunggulan mudah dibuat. Saat ini penggunaan papan komposit masih terbatas.

Teknologi komposit dengan material serat alam (Natural Fiber) merupakan teknologi yang ramah lingkungan, apalagi Indonesia yang terletak di zona khatulistiwa merupakan daerah tropis yang pada dasarnya kaya

akan tumbuh-tumbuhan yang menghasilkan jumlah serat yang berlimpah seperti (serat nanas, serat bambu, serat kelapa, serat tebu, serat kulit durian, dan serat pisang) maupun serat penguat anorganik dan hasil olahan komposit yang cukup tinggi di pasaran.

Sifat papan komposit dapat diperbaiki dengan menambahkan serat dalam produksinya. Serat sabut kelapa merupakan salah satu serat alam yang cukup melimpah di Indonesia dan dapat diperbaharui serta memiliki keunggulan dibandingkan dengan serat alami yang lain. Serat sabut kelapa sangat mudah didapat dengan harga yang murah.

Selain itu, Serat sabut kelapa juga tahan lama, tahan terhadap asam dan garam air laut, serta dapat mencegah penembusan rayap. Jurnal Fisika Unand Vol. 1, No. 1, Oktober 2012 ISSN 2302-8491

METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini dilkukan dalam waktu kurang lebih enam bulan, pada bulan Januari 2015 hingga Juni 2015.

Penelitian ini dilakukan dengan metoda percobaan dengan cara membuat sebuah material komposit dengan bahan dasar serat sabut kelapa sebagai penguat dan polimer resin poliester sebagai perekat.

Pembuatan material hanya menggunakan cara sederhana (hand layup). Sehingga kualitas dari material yang dicetak tergantung dari kemahiran tangan untuk menghasilkan spesimen yang baik. Oleh sebab itu diperlukan kehati-hatian dalam pembuatan komposit. Material dibuat dengan menggunakan standar ASTM D638-03 (Asm Handbook Volume 21 composit) untuk uji tarik dan standar ASTM D256-06 (Asm Handbook Volume 21 composit) untuk uji impak.

Dalam pembuatan komposit ini diperlukan alat, bahan dan cara pembuatan komposit diantaranya:

Peralatan :

1. Cetakan kayu

Untuk tempat cetakan komposit 2. Alat uji Tarik

Untuk menguji kekuatan tarik material komposit

3. Alat uji impak

Untuk menguji kekuatan impak material komposit

4. Gelas Ukur

Untuk mengukur volume resin 5. Jangka Sorong

Untuk mengukur dimensi benda uji 6. Gerinda Potong

Untuk memotong benda uji Bahan :

1. Resin Polyester Sebagai Perekat 2. Katalis

Sebagai pengeras resin polyester 3. Serat Sabut Kelapa

Sebagai Penguat dari material komposit

Cara Pembuatan Material Komposit :

1. Serat sabut kelapa yang telah di ambil kemudian di rendam dengan menggunakan Aquades 1000 ml dengan ditambahkan NaOH 40

%,kemudian didiamkan + 10 jam dengan tujuan untuk menghilangkan zat lilin yang terkandung didalam serat tersebut.

2. Setelah itu lakukan penjemuran di bawah matahari + 1 hari hingga serat tersebut benar-benar kering

3. Setah kering lalu serat dihaluskan dengan tangan secara manual hingga berbentuk serabut.

4. Untuk spesimen uji tarik lakukan pencetakan dengan cetakan kayu, lapisi cetakan dengan plastik, lalu masukkan serat secara lurus dan acak dengan variasi volume 70 : 30 dan 60 : 40, setelah itu masukkan resin yang telah di campur catalys dengan perbandingan 100 ml resin, dan 1 ml catalys.

5. Tunggu spesimen kering hingga 2-3 jam.

6. Potong spesimen sesuai standar yang telah ditentukan dengan menggunakan gerinda.

7. Bersihkan spesimen dengan amplas hingga siap untuk di uji.

8. Untuk pengujian impak lakukan sama seperti di atas.

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Dari hasil pengujian tarik dan impak maka didapatkan analisa data sebagai berikut :

Hasil analisa uji tarik material komposit serat sabut kelapa matriks polimer

1. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan lurus variasi volume 70 : 30

SSK 1 SDL A2 SDL A2

σ ε σ ε σ ε

20,927 0,0291 21,805 0,0130 23,935 0,0052

0

20,927

0

21,805

0

23,935

0 5 10 15 20 25 30

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035

Tegangan (σmax) N/mm2

Regangan (ε)

Grafik Tegangan Regangan Spesimen ( 70 : 30 ) Susunan Lurus

Berdasarkan grafik antara tegangan regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada spesimen SSK III sebesar 23,9358 N/mm² dan tegangan terkecil terjadi pada spesimen SSK I sebesar 20,927 N/mm², sedangkan regangan terbesar terjadi pada spesimen SSK I sebesar 0,0291 dan regangan terkecil terjadi pada spesimen SSK III sebesar 0,0052.

2. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan lurus variasi volume 60 : 40

SSK 1 SDL A2 SDL A2

σ ε σ ε σ ε

21,366 0,0116 20,610 0,0140 20,129 0,0150

0 5 10 15 20 25

0 0,005 0,01 0,015 0,02 Tegangan (σmax) N/mm2

Regangan (ε)

Grafik Tegangan Regangan Spesimen susunan lurus 60 : 40

SSK 1 SSK 2 SSK 3

Berdasarkan grafik antara tegangan regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada SSK I sebesar 21,366 N/mm² dan tegangan terkecil terjadi pada SSK III sebesar 20,129 N/mm², sedangkan regangan terbesar terjadi pada SSK III sebesar 0,0150 dan regangan terkecil terjadi pada SSK I sebesar 0,0116.

3. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak variasi volume 70 : 30

SSK 1 SDL A2 SDL A2

σ ε σ ε σ ε

26,480 0,0391 19,858 0,0223 12,576 0,0178

0

19,858

0

26,48

0

12,576

0 5 10 15 20 25 30

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

Tegangan (σmax) N/mm2

Regangan (ε)

Grafik Tegangan Regangan Spesimen 70 : 30 susunan acak

SSK 1 SSK 2 SSK 3

Berdasarkan grafik antara tegangan regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada spesimen

SSK I sebesar 26,480 N/mm² dan tegangan terkecil terjadi pada spesimen SSK III sebesar 12,576 N/mm², sedangkan regangan terbesar terjadi pada spesimen SSK I sebesar 0,0391 dan regangan terkecil terjadi pada spesimen SSK III sebesar 0,0178.

4. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak variasi volume 60 : 40

SSK 1 SDL A2 SDL A2

σ ε σ ε σ ε

23,797 0,0310 23,980 0,0204 24,146 0,0099

0 5 10 15 20 25 30

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025

Tegangan (σmax) N/mm2

Regangan (ε)

Grafik Tegangan Regangan Spesimen 60 : 40 susunan acak

SSK 1 SSK 2 SSK 3

Berdasarkan grafik antara tegangan regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada SSK III sebesar 24,146 N/mm² dan tegangan terkecil terjadi pada SSK I sebesar 23,797 N/mm², sedangkan regangan terbesar terjadi pada SSK I sebesar 0,0310 dan regangan terkecil terjadi pada SSK III sebesar 0,0099.

5. Grafik harga Impak Pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak 70 : 30 dengan Resin Polyesther sebagai Matrik polimernya.

Speciment Harga Impak Hi (J/mm² )

1 0,7258

2 1,1334

3 1,2001

Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat Harga impak (HI) pada tiap-tiap specimen Serat Sabut Kelapa susunan Acak 70 : 30 dengan Resin Polyesther sebagai Matrik polimernya dapat dilihat bahwa Harga Impak terbesar terjadi pada SSK 3 sebesar 1,2001 J/mm² sedangkan Harga Impak terkecil terjadi pada SSK 1 sebesar 0,7258 J/mm².

6. Grafik harga Impak Pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak 60 : 40 dengan Resin Polyesther sebagai Matrik polimernya.

Speciment Harga Impak Hi (J/mm² )

1 1,2285

2 0,8042

3 0,7568

Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat Harga impak (HI) pada tiap-tiap specimen Serat Sabut Kelapa susunan Acak 60 : 40 dengan Resin Polyesther sebagai Matrik polimernya dapat dilihat bahwa Harga Impak terbesar terjadi pada SSK 1 sebesar 1,2285 J/mm² sedangkan Harga Impak terkecil terjadi pada SSK 3 sebesar 0,7568 J/mm².

Pembahasan

1. Pembahasan Pada pengujian tarik Dari hasil pengujian tarik dari dua buah jenis komposit antara komposit serat sabut kelapa susunan lurus dan susunan acak ( 70 : 30, 60 : 40 ). Sehingga didapatkan tegangan tarik maksimum rata- rata (max) pada komposit serat sabut kelapa susunan lurus 70 : 30 sebesar 22,226 N/mm² dan regangan rata-rata sebesar 0,0157. Tegangan tarik maksimum rata-rata (max) pada komposit serat sabut kelapa susunan acak 70 : 30 sebesar 19,638 N/mm² dan nilai Regangan rata- rata sebesar 0,0264. Sedangkan tegangan tarik maksimum rata-rata (max) pada

0.7258

1.1334 1.2001

0 0.5 1 1.5

1 2 3

Harga impak Hi ( J/mm2 )

Specimen Grafik Harga Impak Hi ( J/mm2 )

variasi susunan 70 : 30

1.2285

0.8042 0.7568

0 0.5 1 1.5

1 2 3

Harga impak Hi ( J/mm2 )

Specimen

Grafik Harga Impak Hi ( J/mm2 ) variasi susunan 60 : 40

komposit serat sabut kelapa susunan lurus 60 : 40 sebesar 20,701 N/mm² dan nilai Regangan rata-rata sebesar 0,0135.

Tegangan tarik maksimum rata-rata (

max) pada komposit serat sabut kelapa susunan acak 60 : 40 sebesar 24,307 N/mm² dan nilai Regangan rata-rata sebesar 0,0204. Dari sini dapat dilihat bahwa dengan adanya perbedaan susunan dapat mempengaruhi kekuatan dari material komposit tersebut.

2. Pembahasan Pada pengujian Impak Dari hasil pengujian impak dari dua buah jenis komposit antara komposit serat sabut kelapa susunan acak 70 : 30 dan susunan acak 60 :40 . Sehingga didapatkan harga impak rata-rata (HI) terbesar pada komposit serat sabut kelapa 70 : 30 sebesar 1,0197 J/mm², sedangkan harga impak rata- rata (HI) terkecil pada komposit serat sabut kelapa 60 : 40 sebesar 0,9298 J/mm². Dari sini dapat dilihat bahwa variasi volume perbandingan sangat besar pengaruhnya terhadap kekuatan impak dari material komposit tersebut.

Kesimpulan

1. Pada Pengujian Tarik

a. Untuk variasi serat acak pada uji tarik :

 Dengan perbandingan 30:70 susunan acak nilai (σ_max) rata- rata sebesar 19,638 N/mm^2.

 Dengan perbandingan 40:60 susunan acak nilai (σmax) rata-rata sebesar

24,307 N/mm².

b. Untuk variasi serat lurus pada uji tarik :

 Dengan perbandingan 30:70 susunan lurus nilai (σ_max) rata-rata sebesar 22,226 N/mm^2.

 Dengan perbandingan 40:60 susunan lurus nilai (σmax) rata-rata sebesar 20,701 N/mm².

2. Pada Pengujian Impak

a. Dengan perbandingan 30:70 nilai Hi (J/mm²) rata-rata sebesar 1,0197 J/mm^2.

b. Dengan perbandingan 40:60 nilai Hi (J/mm²) rata-rata sebesar 0,9298 J/mm^2. .

Saran

 Pada penelitian ini pada dasarnya hanya menggunakan cara dan peralatan sederhana, oleh karena itu usahakan dalam pengerjaan spesimen ini secara hati- hati, seperti dalam pencetakan, pemotongan, pengukuran, pengujian dan sebagainya.

Sehingga dapat dihasilkan besarnya kekuatan spesimen yang lebih optimal.

 Dalam pengolahan serat diupayakan untuk membersihkan serabut kelapa sehingga serat yang digunakan serat yang murni tanpa campuran apapun.

 Untuk pengujian spesimen ini masih berorientas pada perbandingan serat sabut kelapa susunan acak dengan serat sabut kelapa susunan lurus, sehingga disarankan pada penelitian berikutnya agar dapat memperhitungkan fraksi volume matriks dengan berat serat atau memvariasikan susunan seratnya.

DAFTAR PUSTAKA

ASTM, 2006, Standards and Literature References for Composite Materials, “American Society for Testing and Materials”, Philadelphia, PA.

Callister.,2010, Materials Science and Engineering an Introduction, Wiley & Sons .

Chawla,K.K.,1987. “ Composite Materials

”. Springer – Verlag New York Inc, Germany.

Jones,R.M.,1975.“ Mechanics of Composite Materials”.Scripta Book, Company Washington DC

Matthews, F.L., Rawlings, RD., 1993,

Composite Material

Engineering And

Science,Imperial College Of Science, Technology And Medi-cine, London, UK.

Mikell PG. (1996). Composite Material Fundamental of Modern Manufacturing Material, Processes, And System.

Prentice Hall.

Nurdin Bukit. (2006). Beberapa Pengujian Sifat Mekanik dari Komposit yang Diperkuat dengan Serat Gelas. Skripsi. USU Medan.

Oroh Jonathan, dkk, 2013. “Analisis Sifat Mekanik Material Komposit dari Serat Sbut Kelapa”.

Jurusan Teknik Mesin.

Universitas Sam Ratu Langi Menado.