Kekuatan Tarik dan Bending… 68
KEKUATAN TARIK DAN BENDING KOMPOSIT SERAT LIMBAH KAIN TEKTIL (SINGSIN) DENGAN
MENGGUNAKAN PEREKAT RESIN POLYESTER
Teguh Wiyono1, Kuncoro Diharjo 2
1. Mahasiswa Magister Teknik Mesin UNS 2. Staf Pengajar S2 Teknik Mesin UNS
ABSTRACT
Waste fiber textile fabric on Spinning machinery of production in textile mills and fabric makers striated SMEs can cause environmental problems if not handled properly. In general, the fibers are disposed as garbage or burned so that it can pollute the environment. Yet the researchers from various parts of the world at this point has focused its attention on the utilization of natural fibers and natural fiber composite materials berpenguat which is an environmentally friendly composite materials
Because of the specific strengths of several types of natural fibers have a value that can be matched to the value of glass fiber strength, thus allowing the use of natural fibers as a substitute of glass fiber material that has some drawbacks in terms of the environment on the use of glass fiber composite materials engineering can lead to skin irritation at the time processing and also in terms of health can lead to respiratory problems caused by the suctioning of fiber glass dust. Other intensive driving spur development of natural fiber composites are environmental directives
And regulations
Key words. Natural fibers, Singsin Pendahuluan
Dengan berlimpahnya
serat limbah kain tektil pada
mesin Spinning dari hasil
produksi di pabrik tektil maupun UMKM pembuat kain lurik dapat
menimbulkan masalah lingkungan apabila tidak ditangani dengan
baik. Pada umumnya, serat
tersebut di buang sebagai sampah ataupun dibakar yang sehingga
Kekuatan Tarik dan Bending… 69
Padahal para peneliti dari
berbagai belahan dunia pada saat
ini telah memfokuskan
perhatiannya pada pemanfaatan serat alam dan material komposit
berpenguat serat alam yang
merupakan material komposit
yang ramah lingkungan (
Brouwer, 2000 ).
Kekuatan spesifik dari
beberapa jenis serat alam
mempunyai nilai yang dapat menyamai nilai kekuatan serat gelas, sehingga memungkinkan penggunaan bahan serat alam sebagai subsitusi bahan serat gelas yang mempunyai beberapa kelemahan dari segi lingkungan ( Biswas, Srikanth dan Nangia, 2001 ). Penggunaan serat gelas pada rekayasa material komposit dapat mengakibatkan iritasi kulit pada saat pemrosesan dan juga
segi kesehatan dapat
menyebabkan gangguan
pernafasan yang disebabkan oleh terhisapnya debu serat gelas. Pendorong lainnya yang secara intensif memacu pengembangan
komposit serat alam adalah
arahan dan peraturan lingkungan.
Sebagai contoh, European
Union’s End-of-Life of Vehicles ( ELV ) Legislation menyatakan bahwa pada tahun 2015 semua kendaraan harus menggunakan bahan yang 95 % dapat didaur ulang – sehingga solusi total yang
ramah lingkungan diperlukan. Dari kecenderungan ini dapat
diperkirakan bahwa
pengembangan bahan komposit ‘hijau’ ramah lingkungan yang berbasis serat dan resin yang
dibuat dari tumbuhan dapat
merupakan solusi dalam
permasalahan tersebut ( Karus dan Kaup, 2002 ).
Di Surakarta dan
sekitarnya banyak berdiri pabrik
tektil dan setiap harinya
berproduksi menghasilkan
berbagai macam kain maupun baju yang berbahan baku dari kapas, sehingga limbah serat kain dari mesin spinning tersebut melimpah banyak dan dibiarkan begitu saja atau dibakar setelah
mengering dan menumpuk.
Diperkirakan kandungan serat alam dalam limbah kain tektil tersebut mencapai di atas 80 %. Oleh karena itu potensi serat
limbah kain tektil menjadi
informasi utama dalam gagasan penelitian ini. Jenis penguat serat kain tektil yang akan digunakan pada komposit ini adalah serat
acak ( random ). Bahkan,
penguatan komposit serat acak inilah yang banyak diterapkan di industri komposit.
Matrik pengikat yang
biasa digunakan dalam rekayasa panel komposit adalah bahan
Kekuatan Tarik dan Bending… 70
termoset. Namun, kajian
pemilihan jenis matrik yang penting adalah jenis polimer yang memiliki interaksi ikatan yang kuat dengan serat alam kain tektil dan harganya murah. Bahkan
matriks yang dipilih untuk
digunakan dalam penelitian ini
adalah resin unsaturated
polyester.
Metodologi Penelitian
Bahan utama penelitian adalah serat limbah kain tektile yang disusun secara acak,
pembuatan spesimen skin
komposit menggunakan fraksi berat yaitu perbandingan berat antara serat dan matrik sebesar 10% serat dan 90% matrik. 15% serat dan 85 matrik ,20% serat dan 80 % matrik serta 25% serat dan 75 % matrik .Katalis yang digunakan sebesar 1 % dari berat resin. Dilakukan secara hand lay up, dimana serat Singsin ditaruh
pada dasar cetakan, yang
sebelumnya telah dituang
campuran resin termosetting
BQTN-EX dan katalis MEKPO.
Kemudian di atas serat singsin tadi dituang campuran resin termosetting BQTN-EX dan katalis MEKPO sampai semua serat singsin terendam. Cetakan
penutup dipasang di atas
spesimen dan ditekan dengan press berkekuatan 5 ton serta
dibiarkan mengeras pada
temperatur ruang. Proses
selanjutnya spesimen
dibekukan pada temperatur ruang
selama 2 jam. Pengujian
dilakukan dengan uji tarik serta dengan (ASTM D 638) serta uji bending three point bending ASTM D790.
Hasil dan Pembahasan
Pengujian tarik komposit serat singsin ( limbah kain tektile )
dengan matriks polyester
dilakukan dengan menggunakan mesin uji tarik SHIMADZU servo pulser capacity ± 20 tons untuk menguji sebanyak 4 spesimen tarik komposit untuk tiap-tiap
fraksi massa sesuai dengan
standar ASTM D 638-02.
Kekuatan Tarik dan Bending… 71
Data Hasil Pengujian Tarik
Fraksi Berat (%) No. spesi-men Ukuran Pmaks (Newton) σ Tegangan tarik maks. rata-rata (MPa) ε Regangan rata-rata (%) T (mm) L (mm) AO (mm) 10 1 3.3 13.2 43.56 529 13.02 2,125 2 3.2 13.3 42.56 549 3 3.2 13.3 42.56 624 4 3.4 13.4 45.56 566 15 1 3.1 13.4 41.54 549 14.82 2,225 2 3.2 13.2 42.24 651 3 3.2 13.3 42.56 665 4 3.2 13.4 42.88 655 20 1 3.2 13.2 42.24 1018 25.92 3,100 2 3.5 13.3 46.55 1456 3 3.4 13.3 45.22 862 4 3.6 13.4 48.24 1384 25 1 3.2 13.2 42.24 851 17.80 2,775 2 3.4 13.3 45.22 702 3 3.5 13.3 46.55 760 4 3.3 13.2 43.56 838
Grafik Pengujian Tarik
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 1 2 3 4 Tegangan KN Nomor Spesimen
Spesimen 10% besar serat 90% berat Resim Spesimen 15% berat serat 85% berat resim Spesimen 20% berat serat 80% berat resim Spesimen 25% berat serat 75% berat resim
Kekuatan Tarik dan Bending… 72
Berdasarkan data hasil
pengujian tarik diketahui bahwa dengan bertambahnya prosentase
fraksi berat tidak selalu
berpengaruh terhadap kekuatan tariknya. Komposit yang memiliki kekuatan tarik tertinggi pada fraksi berat singsin diatas adalah komposisi 20% berat serat singsin dan 80 % berat resin
dikarenakan perbandingan
tersebut terlihat perbandingan antara serat dan resin dapat mengikat dengan baik terlihat dari pengujian tarik yang dilakukan bahwa komposisi tersebut rata –
rata tegangan tariknya sebesar 25.92 MPa, diikuti fraksi massa 25 % serat 75% resin tegangan tariknya sebesar 17.80 MPa dan yang terendah pada fraksi berat serat 10% dan 90% berat resin sebesar 13.02 MPa.
Regangan yang dimiliki komposit
ini sama dengan kekuatan
tariknya, yang mempunyai
regangan tertinggi pada fraksi 20% berat serat dan 80 % berat resin sebesar 3,1%, diikuti fraksi massa 25 % serat 75% resin
sebesar 2,775% dan yang
terendah pada fraksi berat
10% serat dan 90% berat resin sebesar 2,215%. Sehingga dalam hal ini berat serat singsin terhadap resin hanya yang komposisi yang sesuai dalam ikatannya resin terhadap serat yang berpengaruh pada kekuatan tarik dan regangan yang dimilikinya. Semakin besar
kandungan serat komposit singsin tidak selalu berpengaruh terhadap kekuatan tariknya. Demikian pula regangan yang dimiliki juga meningkat. Hal ini disebabkan pengaruh serat singsin dan resin yang sesuai dalam membentuk
ikatannya yang mampu
menahan gaya tarik yang
diterimanya dengan meneruskan gaya ke arah matriks.
Data Hasil Pengujian Bending Pengujian bending komposit serat singsin ( Limbah kain tektile ) dengan matriks polyester dilakukan dengan menggunakan mesin uji tarik SHIMADZU servo pulser capacity ± 20 tons untuk menguji sebanyak 4 spesimen bending komposit untuk tiap-tiap
fraksi massa sesuai dengan
Kekuatan Tarik dan Bending… 73
Data hasil pengujian Bending
Fraksi Berat (%) No. spesi-men Ukuran Pmaks (Newton) σ Tegangan tarik maks. rata-rata (MPa) T (mm) L (mm) AO (mm) 10 1 4.1 15 61.5 50 1.12 2 4.0 15 60 64 3 4.0 15 60 77 4 4.1 15 61.5 84 15 1 4.2 15 63 98 1.37 2 4.1 15 61.5 84 3 4.1 15 61.5 81 4 4.0 15 60 77 20 1 4.2 15 63 98 1.90 2 4.1 15 61.5 121 3 4.0 15 60 101 4 4.0 15 60 145 25 1 4.0 15 60 98 1.41 2 4.1 15 61.5 81 3 4.1 15 61.5 84 4 4.0 15 60 81`
Grafik Pengujian Bending
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 1 2 3 4 Tegangan KN Nomor Specimen
Spesimen 10% besar serat 90% berat Resim Spesimen 15% berat serat 85% berat resim
Kekuatan Tarik dan Bending… 74
Seperti pengujian tarik bahwa berdasarkan data hasil
pengujian bending diketahui
bahwa dengan bertambahnya
prosentase fraksi berat serat singsin tidak selalu berpengaruh terhadap kekuatan bendingnya.
Komposit yang memiliki
kekuatan bending tertinggi pada prosentase berat singsin diatas adalah 20% berat serat singsin dan 80 % berat resin dikarenakan perbandingan tersebut yang dapat
bercampur secara sempurna
terlihat dari pengujian bending yang dilakukan bahwa komposisi tersebut rata –rata tegangan bending sebesar 1.90 MPa, diikuti fraksi massa 25 % serat 75% resin tegangan tariknya sebesar 1.41 MPa dan yang terendah pada fraksi berat serat 10% dan 90% berat resin sebesar 1.12 MPa. Sehingga dalam hal ini banyaknya serat singsin terhadap
resin hanya yang sesuai
komposisinya supaya dapat
membentuk ikatan antara resin
terhadap serat sehingga
berpengaruh pada kekuatan
bending yang dimilikinya. Hal ini disebabkan pengaruh serat singsin dan resin yang sesuai dalam
membentuk ikatannya yang
mampu menahan gaya bending
yang diterimanya dengan
meneruskan gaya ke arah matriks.
Kesimpulan
Berdasarkan penelitian dan
analisis dapat disimpulkan
beberapa hal sebagai
berikut: Dengan
bertambahnya prosentase fraksi berat serat singsin tidak selalu berpengaruh terhadap kekuatan. dalam hal ini berat serat singsin
terhadap resin hanya yang
berkomposisi sesuai dalam
ikatannya yang berpengaruh pada
kekuatan yang dimilikinya.
Semakin besar kandungan serat komposit singsin tidak selalu berpengaruh terhadap kekuatan tarik maupun bending. Demikian pula regangan yang dimiliki juga meningkat. Hal ini disebabkan pengaruh serat singsin dan resin yang sesuai dalam membentuk ikatannya yang mampu menahan gaya tarik yang diterimanya dengan meneruskan gaya ke arah matriks.
DAFTAR PUSTAKA ---, 2002, Annual books of
ASTM Standards, Section 7 : Textile, D 638-02
---, 2002, Annual books of ASTM Standards, Section 7: Textile, D 790-02
ASTM, 1998. “Annual Book of ASTM Standar”, Section 4, Vol. 04.06, ASTM, West Conshohocken.
Kekuatan Tarik dan Bending… 75
Callister, W.D, 2000. Materials Science and Engineering: An Introduction, edisi ke 5. John Willey, New York. George J., Janardhan R., Anand
J.S., Bhagawan S.S dan Thomas S., 1996. “Melt Rheological behavior os
short Pineapple Fibre
Reinforced Low density Polythylene Composites”, Journal of Polymer, Volume 37, No.24, Gret britain. Gibson O.F., 1994, “Principles of
Composite Material Mechanics”, McGraw-Hill International Editional Editions, USA. Jones R.M., 1975, “Mechanics of Composite Materials”, McGraw-Hill Kogakusha Ltd, tokyo, Japan.
Karnani R., Krishnan M., dan Narayan R., 1987. “Biofiber Reinforced Polypropylene Composites”, Reprinted from Polymer Engineering and science, Vol.37. No.2. Kaw A.K., 1997. “Mechanics of
Composite Materials”, CRC Press, New York.
Ray D., Sarkar B.K., Rana A.K.,
dan Bose N.R., 2001.
“Effect of Alkali Treated Jute Fibres on Composites Properties”, Bulletin of Materials Science, Vol.24,
No.2, pp. 129-135, Indian
Academy of science. Roe P.J. dan Ansel M.P., 1985.
“Jute-reinfirced polyester Composites” Journal of Materials Science 20, pp. 4015-4020, UK. Schawardz M.M., 1984, Composite Material Handbook Mc Graw-will, Singapura. Shackeltord, 1992, “Introduction to Materials Science for Engineer,” Third Edition,
Macmillan Publishing
