Pengaruh Fraksi Volume Serat Terhadap Sifat Tarik dan Lentur Komposit Berpenguat Serat Rami dengan Matriks Polyester.

(1)

,,f

5u

IffiflJJ

$Jd

1flflfl1

TEtlJffi

;\

Tgifuffirrnofr

l#

..

PENINEiHFITFIN T]ETFIN

ILITIU-TEHNIH

MEI|N

UNTUH

K E

5

E

AH

H TE Ft Fl

n

N

o

nr.r-x k

lvi

n

irrE dr r

n

N

E B N _Ei

sFl.,,

DITERBITKAN OLEH :

JURUSAN TEKNIK _{MESIN DAN}_INDUSTRI FAKULTAS _TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

PROCEEDING

PENTNGKATAN PERAN

ILMU

TEKNIK

MESIN

UNTUK

KESEJAHTERAAN

DAN

KEMANDIRIAN

BANGSA

DEWAN REDAKSI

.

Penanggung Jawab:

lr. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D.(Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas

Telcnik UGM)

Ir. Subagyo, Ph.D.(Sekretaris Jurusan Telrnik Mesin dan

In&stri,

Fakultas Teknik UGM) Panitia Pengarah:

Prof. Mulyadi Bur (Sekjend BKS-TM)

Ketua Jurusan/Departemen/Program Studi Teknik Mesin dalam BKSTM se-Indonesia

Ketua: Prof. Harwin Saptoadi

Sekretaris: Dr. Gesang Nugroho

Bendahara: Dr. Kusmono Dewan Redaksi: Dr. Deendarlianto

Dr. Suyitno Dr. Khasani

Dr. Made Miasa Reviewers: Prof. Harwin Saptoadi

Dr. Deendarlianto Dr. Suyitno Dr. Khasani

Dr. Made Miasa Dr. Gesang Nugroho

Dr. Kusmono

Dr. Adhika W,

The stotements ond opinion expressed in the popers ore those of the outhors themselves ond not necessorily reflect the opinion of the editors and orgonizers. Any mention of compony or trode nome does not imply endorsement by orgonizers.

(3)

Ketua

Seketaris

Bendahara

Acara

Publikasi

Akomodasi,

Kegiatan Umum

Workshop Mobil Listrik Nasional

Koordinator Pelaksana

WakilKoord. Pelaksana

Seketaris Pelaksana Bendahara Pelaksana

Sie Kesekretariatan

SUSUNAN

PANITIA

Prof. Harwin Saptoadi

Dr. Gesang Nugroho Dr. Kusmono Dr. Joko Waluyo

Dr. Sugiyono Dr. Herianto

Ryan Anugrah Putra, M.Sc Dr. Deendarlianto

Dr. Khasani Dr. Suyitno Dr. Arif Wibisono Dr. Budi Dharma

Dr. Hari Agung Yuniarto Dr. RiniDharmastiti Dr. Made Miasa Dr. Muslim Mahardika Dr. M. A. Bramantya

Janu Pardadi, M.T Urip Agus Salim, M.Eng. Budi Arifvianto, M.Biotech

Dr. Jayan Sentanuhady

Christin Budiono, S.T

Diyah Pudak Wangi

Freddy Frinly Rizki Benjamin Bima Stefani Bertania Moffo

Francisca Dwi Listyaningsih

Raeshifa Diani A Sugiyanto

Stenly Fransiscus

Isnan Fajar Muaddin

(4)

T

Sie Publikasi

Sie Disain&Dekorasi

Sie Sponsorship

Sie Perlengkapan

SieAkomodasi&Konsumsi :

Sie Acara

Tiko Rizky S

Dyah Yunita S

Ariyanto Hernowo

Sarra Nanda Pradana

RR Prameswari Kiranaratri

Fariz Zul Hilmi

Bayu Semiawan

Akhsanto Anandito

Tedy Setya Nugraha

Ahmad Zihni

Aldrin Gutama

AzizPtizky Ujianto

Fuad Arffan

Robert Parlindungan Pasaribu

RizkiNufta Anugrah

Dhimas Fajar Anugrah

Faris Mahendra

Ridho Rahman

Rifqi Bustanul F

Augusto Dwifa

Mohammad Aufar Rafi M

Yusuf Qaradhawi

Satyawhana Putra Utama

Jihad M Machmud

Afian Azmi

Rio Aji Nugroho

Luqman Muhardian

(Koor)

(5)

Sie Lomba Rancang Bangun Mesin

Arfan Nur Fadilah

Teddy Maulana

Hendy Indrajaya

Stefanus Eko

Dwi Budianto

Nurcahyo Dwi

Faris Fadil Utomo

Damai Firdaus

Fadhel Muhammad

Andri Firdaus

Arfi

Diko Anutup

Michael

Budi Utomo

Yusuf Abdilah

Akbar Kusuma

Imam Ahfas

Gema Achmad F

Bima Prakoso

K

AqliHaq

Anandya Reza P

:

Gibransyah Putra

Mohammad VickY Ramdhani

Wily

Rohmat HidaYat

Wanda Andreas

Abshar Parama Putra P

(Koor)

(6)

Abdul

Muiz

Yordyan SistriYantoro

Rendy Muhammad G

Moch. Ryan ArdiansYah

M.Roy

Haqiqi

Wendi Wicaksono

Muh. Reza

Arifin

(7)

KATA

PENGANTAR

Pembaca budiman,

proceedings Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM)

Xl

dan Thermofluid

lY

2012 menjumpai para pembaca pada penghujung tahun 2012

ini.

Proceedings

SNTTM 2012

dan Thermofluid

Iv

ZO1Z merupakan kumpulan makalah penelitian peserta SNTTM

XI

dan Thermofluid IV 201 2.Makalahpenelitian para peserta seminar meliputi lima bidang, di antaranya: konversi energi, manufaktur, material, mekanika terapan, dan pendidikan teknik mesin. Selain perkembangan yang begitu pesat, bidang-bidang tersebut menjadi aspek penting yang juga mempengaruhi kehidupan manusia di era modern ini.

proceedings

kali

ini

_{mempublikasikan 360}makalah

di

antaranya 164 makalah pada bidang konversi energi, 47 makalah pada bidang manufaktur, 82 makalah pada bidang material' 58 makalah pada bidang mekanika terapan dan

9

makalah pada bidang pendidikan teknik mesin. Walaupun dikelompokkan dalam lima bidang, makalah-makalah tersebut kadang tetap saling terkait dengan fokus yang mirip misalnya energi, bahan dan lingkungan. Hal

ini

memang sesuai dengan tujuan SNTTM sendiri yang memberikan wawasan komprehensif pada peseftanya tentang fokus tertentu dari

sudut pandang berbagai bidang. Kiranya proceedings

kali ini

dapat memberikan gambaran dan

wacana, memperluas cakrawala dan mengurangi rasa haus ilmu pengetahuan pembaca.

SNTTM akan tetap berkomitmen untuk merangkum dan menjaring karya-karya ilmiah di tahun-tahun berikutnya dalam bentuk kajian teknologi yang dikuasai oleh para penulisnya. Oleh

karena itu, SNTTM akan tetap mengundang para peneliti dan masyarakat umum untuk meneliti dan mengirim naskahnya. Kritik dan saran anda akan selalu kami nantikan.

Akhi rnya diucapkan selamat membaca.

REDAKSI

(8)

DAFTAR ISI

Susunan Panitia ...

Kata Pengantar ...

Daftar Isi ...

A.

Kqtnote Speech

GEOTHERMAL ENERGY AND ITS FUTURE

Ryuichi ITOI ...,

A STUDY ON PULSE DETONATION ENGINE IN JAPAN

Shigeharu

Ohyagi

40

INNOVATIVE

JAPANESE

WASTE-TO-GREEN

PRODUCT

TECHNOLOGIES FOR ESTABLISHMENT OF SUSTAINABLE WASTE MANAGEMENT SYSTEM IN

DEVELOPING COUNTRIES

Kunio

Yoshikawa

47

B.

Konversi Energi

Split

Turbin

Sebagai Pembangkit

Listrik

Tenaga

Air Mikro

Darwin Rio Budi Syal<a, Edward Leonard Dan Dyah AruWulandari (KE

-

002)

82

Pengaruh

Jarak

Antara

Katup

Dan

Tangki

Pengelak Terhadap Efek

Water Hammer

Jenny Delly,

Welly Liku

Padang (KE -

003)

87

Perbandingan Performansi Pompa

Hydram

Dengan

Katup

Tekan Model

Plat,

Membran

Dan Bola

Made Suarda (KE -

004)

93

Studi

Numerik

Penambahan Momentum

Aliran

Melalui

Penggunaan

Bluff

Rectangular

Turbulator (Brt)

Di

Depan Leading Edge

Herman Sasongko, Heru Mirmanto, Sutrisno (KE -

005)

100

Numerical

Investigation

Of

Dynamic Stall For Non-Stationary

Two-Dimensional Blade

Airfoils

G.S.T.A. Bangga, H. Sasongko (KE -

006)

106

Visualisasi

Dan

Signal

Processing

Dari

Data

Liquid Hold-Up

Aliran

Plug

Air-Udara

Pada

Pipa

Horizontal

Okto Din;ryanto, Naufadhil Widarmiko Indarto, Deendarlianto (KE -

007)

I l3

Pengukuran

Liquid

Hold-Up

Dan

Kecepatan Gelombang

Aliran Stratified Air-Udara

Pada Pipa

Horisontal

Akhmad Zidni Hudaya, Indarto, Deendarlianto ( KE 00S)

...

120

Analisis

Nilai Kalor

Bahan

Bakar

Limbah

Padat

Fibre Dan

Shell Pada

Pabrik

Kelapa Sawit

Di

Pt. Buana

Karya Bhakti Kalimantan

Selatan

Rachmat Subagyo,

I

Wayan Wawan

Mariki,

Rudi Siswanto (KE -

009)

126

vi

(9)

Terhadap Kekerasan Baja Tahan

Karat

3161

Nurfi

Ahmadi, Suyitno

(

MAT

-

021

)...

...1s02

Pengaruh Penambahan

Modifier

Strontium

(Sr) Terhadap Kekerasan Dan

Struktur Mikro

Master

Altoy

Al-7"h Si ( The Effect

Of Adding

Modifier

Strontium

(Sr) On Hardness

And Microstructure Of

Master

Alloy Al-7%Si

₎

Is Prima Nanda, Angga Afrinaldi

(

MAT

-022

_)...

...

.. ..

...1s08

Efek Komposisi Sic

Wisker

Dan

Alumina

Pada

Aluminium

Matrix

Composite (Amcw) Terhadap Sifat

Fisik

Densitas Dan Porositas

Komposit

Ketut Suarsana, Rudy Soenoko , Agus Suprapto , Anindito Pumowidodo

(

MAr

-023

)...

...1s12

Pengaruh Penambahan Serat

Lantung

Terhadap Sifat Mekanis

Komposit

Polimer

Resin Epoxy

Hendri Hestiawan, Sohirun

(MAT-024)...

...Iste

Karakterisasi

Sifat

Mekanik

Komposit Serat Rami-Epoxy Yang

Diproduksi

Menggunakan Metode

Hand Layup,

Compression

Molding,

Dan

Vartm

(Sebuah

Laporan

Kemajuan)

Atra Noventa, Rifaida Eriningsih, Hendri Syamsudin

1524

Pengaruh

Tarikan

2oh,4o/",8%o Bahan Cu Terhadap

Mikrostruktur

Baja Dual Phase

Nofriady Handra

( MAT

- 026)...

.... 1s30

Studi Pengaruh Parameter Sintering Pada Komposit Sampah

Organik-Plastik

Hdpe

Heru Sukanto, Wijang Wisnu Raharjo

( Mat

-

027

)...

...l53s

The Effect

Of ECAP

T-Path On Commercial Pure

Aluminum

Towards

Its

Mechanical Properties

And Microstructure.

Ilhamdi, Ferdial Rafli, Gunawarman

( MAT

-

_{028 ),... ..}

...

...ls4l

Nlagnetic Ceramic Mtrterials

l'rom Iron

Sand

Of

'l'he South Coast

Banttrl

Yogyakarta

Toto Rusianto,

M.

Waziz Wildan, Kamsul Abraha, And Kusmono

( MAT

-

030 _).... .

....

...1s46

W

Pengaruh

Fraksi

Volume Serat Terhadap Sifat

Tarik

dan

Lentur

Komposit Berpenguat

Serat Rami dengan

Matriks

Polyester

I Wayan Surata,

Ni

Made Dwidiani, Putu Oka Alfano

( MAT - 031

)...

...,...

lssl

(10)

MAT - 031

Pengaruh

Fraksi

Volume Serat Terhadap Sifat

Tarik

dan

Lentur Komposit Berpenguat

Serat Rami dengan

Matriks

Polyester

Wayan Suratal, Ni Made Dwidiani2, Putu okaAlfano3

''''')furusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Udayana

Kampus Bukit Jimbaran, Bali- 80361

E-mai I : waysurat@yahoo.com

Abstrak

Tanaman rami merupakan salah satu jenis talrarnan serat alam yang tumbr-rh subur di Indonesia yang biasanya digunakan sebagai bahan bal<u tekstil, dan saal ini banyak diteliti dan dikembangkan sebagai salah satu serat alam untuk membuat bahan

komposit

menggantikiLn serat sintetis. Kornposit serat rami dapat dibr.rdidayakan dengan

mudah dan murah sehingga ketersediaannya bisa berkelanjutan, serta rarnah tehadap lingkungan. Kekuatan mekanis komposit yang diperkuat dengan serat alam dapat ditingkatkan dengan mengatur perbandingan fraksi volume serat di dalam kornposit tersebut. Tujuan penelitian ini adalah rnenyelidiki pengaruh fraksi volurne serat

terhadap sifat tarik dan lentur komposit berpenguat serat rami dengan matriks unsaturated polyester. Serat rami berdiameter 0,04

-

I

mrn

dipotong dengan ukuran panjang 3 cm, kernudian direndam dalam larutan alkali 5%o NaOH selama

2

jam. Matriks yang diganakan adalali unsaturated polyester jenis Yukalac 157 BQTN-EX, dengan hardener MEKPO 1%

(vlv).

Komposit dibuat dengan teknik press hand

lay-up,

dengan variasi fraksi volume serat rami 50lo, 7,5o

,

dan 10%o yang disusun secara acak. Komposit hasil cetakan mengalatni post curing pada suhu 65 oC selarra2 jan. Spesimen uji tarik dibuat berdasarkan standar ASTM D3039, dan Lrji lentur mengacu pada standar ASTM D790M. Pengujian tarik dilakukan dengan mesin

uji

tarik, dan pengLrjian lentur dengan metode tiga titik pernbebanan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik dan modulus elastisitas tarik komposit rneningkat seiring dengan meningkatnya fraksi volume serat,

dan

nilai optimum

terjadi

pada

fraksi volume serat 100%,

yaitu 59,20

MPa untuk kekuatan

tarik,

dan 5,33 GPa untuk modulus elastisitas, sementara regangan

tarik

optimum terjadi pada fraksi volume serat5Yo, yaitu sebesar 1,32Yo. Kekuatan lentur dan rnodulus lentur juga meningkat seiring dengan meningkatnya fraksi volume serat, dan nilai optirnum dicapai pada komposit dengan fraksi volume serat 1096, yaitu 124,72 MPa, untuk kekuatan lentur, dan 12,97 CPa urnturk modulus elastisitas lentur, sementara regangan lentur optirnur-n terjadi pada fraksi volume serat 50/o, yaitLr sebesar

1,340 .

Keywords: serat rami, unsaturoled polyesler, fraksi volume, kekuatan tarik, kekuatan lentur.

Proceeding Serninar Nasional Tahunan

Universitas Gadjah

Teknik Mesin Xl (SNTTM

Mada (UGM), Yogyakarta,

Xl) & Thermofluid lV

16-17 Oktober 2012

Pendahuluan

Komposit adalah suatu material yang terdiri atas dua

atau lebih bahan

yanng sifatnya sangat berbeda,

dimana

satu

material berfungsi sebagai pengikat

dan

yang

lainnya

sebagai penguat.

Dengan penggabungan tersebut didapat material yang sifatnya lebih baik dari bahan tunggal penyusunnya. Sifat-sifat yang

dimiliki

komposit adalah kuat, ringan, tahan

korosi, tahan keausan dan penanrpilan yang indah. Bahan komposit

ideal

digunakan dalarn struktur dirnana ratio kekuatan terhadap

berat

dan ratio

kekakuan terlradap

berat

rnenjadi

pertirrrbangan (Cibson, 1994; Phillips, 1989). Penggunaan k)mposit

kini

terus meningkat dan mencakup bidang yang sangat luas mulai

dari perabot rumah tangga,

alat olahraga, packaging, panel otomotif, badan kapal laut,

pesawat terbang, dan lain sebagainya.

Penggunaan komposit saat ini cenderung bergeser dari kornposit berpenguat serat sintetis rnenjadi komposit berpenguat serat alam.

Hal

ini

karena kornposit dengan serat sintetis seperli serat gelas tidak rarnah

lingkungan, menyebabkan munculnya masalah limbah serat gelas, yang

tidak

dapat

diurai secara alarni

(Jarnasri et al., 2005).

Kornposit dengan serat alam

rremiliki

keuntungan yaitu rarnah terhadap lingkLrngan dan harganya mural.t

karena tersedia baik berupa tanaman lnaLrpLln berupa

lirnbah.

Serat alam dapat dibLrdidayakan sehingga ketersediaannya

dapat berkelanjutan.

Keuntungan lainnya dibandingkan dengan serat sentitis adalah

beratnya lebih ringan, dapat diolah secara alanri, dan

(11)

MAT - ()3I

Sifat

Proceeding seminar Nasional _{rahunan Teknik Mesin}

xl

_(sNTTM_{Xl) &}_Thermofluid lV Universitas Gadjah Mada (UGM) yogyakarta _r6-rz_ot<tooer₂₀₁₂ Wambua

et

al. (2003) mernbandingkan keunggulan

dan kekurangan antara serat alam dan serai gelas

seperli ditunjLrkkan pada Tabel

l.

Tabel

I

Perbandingan serjLt alam dan serat gelas

kekuatan lentur dan impak pada komposit polyerter serat goni, dengan mengkombinasikan _{susLlnan serat}

beberapa serat alam seperli terlihat padaTabel2.

Serat

alam

Serat gelas

Densitas Harga Terbarukan

Dapat diolah

Konsumsi energi

Distribusi

Kenetralan _CO2

Abrasi pada mesin

Risiko kesehatan

Limbah

Dua kali

Lebih tinggi Tidak Tidak Tinggi Luas Tidak Ya Ya

Tidak terurai

Rr:ndah Rendah Ya Ya Rendah Luas Ya Tidak Tidak Terurai Sugar palrn Caraua Nettle Hernp

J ute

Coir Kenaf Barnboo E-glass 66s 1594 210 393 138 215 200 I 800

20-30 87 19 26.s 6 13-17 72-83

190

3.69 19.6

_t.2g

Pemanfaatan serat alam sebagai pengganti serat gelas

kebanyakan untuk penggunaan non-struktur, nrisa-lnya

untuk

interior

dan

eksterior

otomotif,

karena

kekuatannya masih sangat rendah dibandingkan serat

gelas. Penggunaan serat alarn pada _{otomotif memiliki}

dua keuntungan yaitu kendaraan menjadi lebih ringan,

yang berarti meningkatkan efisiensi penggunaan _bahan

9.1f"t

dan

rneningkatkan keberlanj _Lrtanproduksi

(Westman _eta1.,2010;

Holbery

_and_Houston_,_ZOOA1.

Pembuatan _{kornposit dengan serat}

alam

_sangat

dipengaruhi

oleh

kualitas ikatan

yang

terjadi antara nratriks dan

serat.

peran _matriks_dalam

komposit adalah

meneruskan

beban

ke

_serat

melalui

tegangan

geser pada interface.

proses

penyatuan memerlukan pengikat yang

baik

antara

matriks dan serat. pengil<atan

yang buruk

_pada interface, menghasikan _sifht_{rnekanis yang buruk}

pLrla.

Sifat

pengikatan

ini

dapat

_ditingkatkan

dengan perlakuan

kimia

_{pada serat}_alam_antara

lain

menggunakan

NaOH,

silane, permanganat,

dan peroksida (Wambu a et

al.,2OB):

Serat alam sangat bervariasl tergantung dari kondisi

pefturnbuhan _dan_kondisi_{panen, sehingga sangat}_sulit

rnendapatkan sifat rnekanis yang,u,ru

(W"rt.an

_{et al.,}

2-010). _{Beberapa serat alarn}_seperti_sisal,_jute,_hemp,

flax, coir, daun nanas, pisang, _{iami, goni,}_Lambu,_dan

sawit

_{telah dikembangkan sebagai penguat}_untuk

membuat komposit (Bachtiar et al.,2OlO; li4ohan Rao

and Mohana Rao, 2005; Warnbua et al., 2003).

Jamasri

et

al.

(2005)

rrerringkatkan

sifat

_tarik kornposit _{serat lirnbah buah}

k-lapa sawit

_dengan perlakuan alkali NaOH. Hasil penelitian

ini sejalan

dengan persyaratan bahwa komposit disursun oleh dua

unsur

yaitu

serat dan _{matriks, dirnana serat}_harus

memiliki

kekuatan

Iebih ringgi

_daripada_matriks

(Phillips,

1989).

Diharjo

et al.

(2005)

_rnenetiti

Sifat mekanis serat dapat diperbaiki dengan perlakuan

alkali seperli dengan larutan NaOH, KMnO4, silane

dan

sebagainya. _Mwaikambo_and

Ansell

₍₂₀₀₃₎

rnelaporkan

perlakuan

alkali

NaOH

_dengan

konsentrasi antara 4-6%o menghasilkan kekakLran Jan

tegangan maksimum

pada serat hemp.

_Waktu

perendaman selama 2 jam pada perlakuan _{serat kelapa}

sawit dengan _{NaOH 5%}_{menghasilkan kekuatan}_tarik

terlinggi (Jarnasri _{et al., 2005).}_{panjang dan}_diarneter

serat juga _{mempengaruhi kekuatan}_mekinis_kornposit.

Kekuatan

tarik

terlinggi pada

komposit

serat

pisang/phenol diperoleh pada panjang serat pisang 30

mm

(Joseph

et

al.,

2002).

pada

_serat_hernp,

diternukan hubungan semakin

kecil

diameter serat

semakin kuat serat tersebut (Mwaikambo and Ansell.

2003).

Tujuan

penelitian

ini

adalah

untuk

_rnenyelidiki

pengaruh _fraksi_{volLrme serat}_terhadap_{sifat tarik}

dan

lentur kornposit _{berpenguat serat}_rami_dengan_rratriks

polyester _{yang dicetak}_secara_hand_{lay_up.}

Metode Penelitian

Matriks yang digunakan dalarn penelitian

ini

adalalt

unsaturated polyester

jenis

yukalac

l5l

_BeTN,

!9ngan

sifat

seperli ditLrnj Lrkkan pada Tabel 3.

Hardener yang digunakan adalah jenis _{metil etil}_keton

peroxide

(MEKPO)

l%

(v/v).

_Serat

rami

_dalarn

2-3

1.33

2.11

1.53

0.8

1.48

r.B

t.l8

10.5

1.25

t.l8

1.40

10.2

0.80

(12)

MAT - O3I

penelitian

ini

mempunyai densitas

1,35

grlcm3, diameter serat 0,04

-

I

tnrt, dipotong dengan ukuran

panjang

3 cm

(Gambar

l),

direndarn dalam larutan alkali 5oh NaOH selama 2 jan. Serat dicuci dengan air bersih dan dikeringkan tanpa sinar matahari.

Tabel 3 Data teknis resin polyester

Sifat Mekanis Nilai

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin Xl (SNTTM Xl) & Thermofluid lV Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta, 16-17 Oktober 2012

a) Serat panjang b) Serat dipotong 3 cm

Gambar

I

Serat rarni

Komposit dibuat dengan teknik press hand lay-up,

dengan variasi fraksi volume serat

5Yo, 7,5yo,

dan

10o/o yang disusun secara acak. Kornposit hasil cetakan mengalami post curing pada suhu 65 oC selama2iam.

Spesirnen uji tarik dibuat berdasarkan standar ASTM D3039, dan

uji

lentur mengacu pada standar ASTM D790M. Pengujian tarik dilakukan dengan mesin uji tarik, dan pengujian lentur dengan metode tiga titik

pernbebanan.

Hasil dan Pembahasan

Gambar 2 menunjukkan hasil pengujian kekuatan tarik komposit serat rami dengan variasi fraksi volume. Nilai numeriknya dalam kondisi maksimum disajikan dalam Tabel 4. Kekuatan tarik matriks polyester pada

penelitian

ini

mencapai 29,60 MPa, jauh melampaui

data

spesifikasi teknisnya

yaitu

12,07 MPa. Perbedaan ini disebabkan oleh karena pada penelitian

ini

matriks telalr dicampur dengan hardener MEKPO

1 %o vlv, dan mengalani post curing 65 "C selama 2

jam. Hasil yang berbeda juga dilaporkan oleh Janrasri

et al. (2005) dengan kekuatan tarik 50,70 MPa. Grafik

pada

Gambar

2

memperlihatkan kecendrungan

peningkatan kekuatan

tarik

dengan bertambahnya

volume serat. Pada penelitian

ini

kekuatan tarik tertinggi terjadi pada fraksi volutne serat 10oZ yaitu 59,20 MPa, sementara kekuatan terendah terjadi pada

fraksi

volume

5%

yaitu

46,67

MPa.

Tegangan

maksimum komposit bergantung pada beberapa faktoq salah satu faktor tersebut adalah fraksi volume serat

(Warnbua

et

al., 2003). Sifat mekanis serat seperli

tegangan

tarik

maksimum

tidak

hanya berkaitan

dengan komposisi

kimia

serat

tapi juga

dengan

struktur internal.

Sebaliknya regangan

tarik

menurun

dengan

bertambahnya fraksi volume serat. Regangan tarik terlinggi terjadi pada fraksi volume serat 5% yaitu 1,32yo, dan terendah pada fraksi volume serat l0o%

yaitu

I _,l

I

%.

Disini

berlakr-r huburngan semakin

meningkat kekuatan bahan maka semakin kaku bahan

tersebut.

Modulus

elastisitas

tarik

dihitung

berdasarkan hubungan

E:o/e di

daerah elastis, dan

hasil perhitungannya disajikan dalam Tabel

4.

Data dalam Tabel 4 menunjukkan modulus elastisitas tarik

nreningkat

seiring

dengan berlarnbahnya fraksi

volume serat.

Hal

ini

terjadi karena tegangan tarik

meningkat, sementara regangan trlenurLln dengan

bertambahnya

fraksi

volume

serat.

Modulus

elastisitas tertinggi terjadi pada fraksi volume serat

10Yo yaitu 5,33 GPa, dan terendah 3,53 GPa pada

fraksi volume serat 5olo.

Rc*.101:nn i'1;l

Cam bar 2 T e gangan-regan gan tari k

Tabel 4 Kekuatan tarik

Fraksi Volume

Tegangan

Regangan

Modulus tarik,

tarik,

Elastisitas,

o

(MPa) €(%)

E (GPa)

Densitas, p

(/cm')

1,20 12,07

I _,18

0,33 Kekuatan tarik, o (MPa)

Modulus elastisitas, e (GPa) Poison rasio, v

;

_*r"

lafi ' / a jlr

-Matriks

FY 5%

FY 7,5YO

FV IO%

I

,88

1,57

1,32

3,53

1,20

4,44

I _,l

l

5,33

29,60 46,67

sl

??

59,20

Gambar

3

menunjukkan

hasil

pengujian kekuatan

lentur

komposit serat

rami

dengan variasi fraksi

volume.

Nilai

nurneriknya dalarn kondisi uaksimutn disajikan dalam Tabel

5.

Crafik

pada Garnbar 3

memperlihatkan kecendrungan peningkatan kekuatan lentur dengan bertambahnya fraksi volume serat. Pada

(13)

MAT - O3I

penelitian

ini

kekuatan lentur teftinggi terjadi pada

fraksi volume serat 10%o

yaitt

124,72 MPa, sementara

kekuatan terendah terjadi pada fraksi volume 5o/o yaitu

98,80

MPa.

Sebaliknya regangan

lentur

menurun

dengan berlambahnya fraksi volunre serat. Regangan

lentur tertinggi terjadi pada fraksi volume serat 5%o

yaitu 1,34yo, dan terendah pada fraksi volume serat

l0%

yaitu 0,96

%.

Modulus' elastisitas lentur

cenderung meningkat dengan meningkatnya fraksi

volume serat. Modulus elastisitas

lentur

terlinggi

terjadi pada fraksi volume serat 100% yaitu 12,9'7 GPa,

dan terendah 7,31 GPa pada fraksi volume serat 5oh.

t -,1

t0r.

- F1.i l a_qi

iv 5cr

i1

;./

ri

l.

i ..ar / /,,

;,'

; .1 i ii r J!

ReLinngnn (ri,)

Gambar 3 Tegangan-regangan lentur

Tabel 5 Kekuatan lentur

+l!.

Gambar 4 Efek fraksi volume serat terhadap sifat

tarik dan lentur komposit

Kesimpulan

Sifatsifat tarik dan lentur komposit berpenguat serat

rami

dengan

matriks

polyester

yang

divariasi

berdasarkan

fraksi

volume serat

telah

dapat

diinvestigasi.

Hasil

penelitian menunjukkan bahwa

kekuatan tarik dan modulus elastisitas tarik kornposit meningkat seiring dengan rneningkatnya fraksi volume

serat,

dan

nilai optimum

terjadi

pada fraksi volutne

serat I 0o/o,

yaitu

59,20 MPa untuk kekuatan tarik,

dan 5,33 GPa untuk modulus elastisitas, sementara

regangan

tarik

optimum terjadi pada fraksi volume

serat 5oh, yaitu sebesar 1,32o/o.

Kekuatan lentur dan modulus lentur komposit juga

meningkat seiring dengan meningkatnya fraksi volume

serat dalam komposit, dan nilai optimurn dicapai pada

komposit dengan fraksi volume serat

10%,

yaitLr

124,72 MPa untuk kekuatan lentur, dan 12,91 GPa

untuk modulus elastisitas lentur, sementara regangan

lentur optimum terjadi pada fraksi volume serat 5Yo,

yaitu sebesar 1,34oh.

Ucapan Terimakasih

Pengujian penelitian ini dilaksanakan

di

laboratorium

Ilmu

Bahan JurusanTeknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Udayana. Untuk itu penulis mengucapkan

trimakasih atas segala bantuannya.

Nomenklatur

A

luas penampang (mm2)

E

modulus elastisitas (GPa)

L

panjang (mm)

P

beban (N)

FV

fraksi volume (%)

Greek letters

o

tegangan (MPa)

e

regan gan (%)

p

densitas (g/cm3)

v

poison ratio

ls0

l:lr _,-*---'

]D

0

L!.ilrii. I li lrl

Fr.1*tiVoLume 9e.it {'i,}

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Universitas Gadjah

Teknik Mesin Xl (SNTTM

Mada (UGM), Yogyakarta,

Xl) & Thermofluid lV

16-17 Oktober 2012

I20

z

F

Matriks

FV 5%

FV 7,5yo

FV IO%

62,99 98,80 113,76 124,72 3,22 7,31 9,68 12,97

,

Tegangan

Regangan

Modulus l- ral(sl

.',',-'-'

lentur.

lentur,

Elastisitas,

vorume

o

(vPa)

E(%)

E (GPa)

1,96 1,34 1,17

0,96

Gambar

4

menunjukkan bahwa baik tegangan tarik

maupun tegangan lentur ureningkat seiring dengan

bertambahnya

fraksi volume serat

rami

dalam

komposit. Joseph

et

al.

(2002)

mengemukakan,

tegangan

tarik

nreningkat secara

teratur

dengan

meningkatnya fraksi volume

serat

pada komposit

serat pisang. Jamasri et al. (2005) dan Wijang et al.

(2006)

melaporkan

hasil

penelitian

dimana

peningkatan fraksi volume serat akan diikuti dengan

meningkatnya

sifat

tarik

kornposit.

Peningkatan

fraksi

berat serat

juga

menghasilkan peningkatan

kekuatan

tarik

kornposit (Wambua

et

al.,

2003).

Meningkatnya kekuatan

tarik

ini

terjadi

karena

semakin banyak serat berfungsi sebagai penguat.

(14)

MAT - O3I

Referensi

Azis, S.H., Ansell, M.P.

The

effect

of

alkalization and fibre alignment on the mechanical and thermal properties

of

kenaf and hernp bast fibre composites: Part 1

-

polyester resin matrix. Composites Science and Technology, Vol. 64,1219-1230 (2004)

Bachtiar,

D.,

Sapuan, S.M., Zainudin, E.S., Khalina,

A.,

Dahlan K.Z.M. The tensile properties

of

single sugar palm (Arenga Pinnata) fibre. Materials Science and Engineering, Vol. 11, l-6 (2010)

Diharjo, K., Jamasri, Soekrisno, Rochadjo, H.SB. The flexural and impact properlies

of

random and woven kenaf fiber reinforced polyester composite. Prosiding

NTTM-IV G3,l 3-l 6 (2005)

Gibson,

R.F.

Principles

of

Composite Materials Mechanics. Mc Graw-Hill Series (1994)

Holbery,

J.,

Houston,

D.

Natural-fiber-reinforced polymer composites in autornotive applications. JOM' Vol. 58, No. I l, 80-86 (2006)

Irawan, A.P.,

Soemardi,

T.P.,

Wijalaksmi,

K., Reksoprojo, A.H.S. Tensile and flexural strength

of

rarnie fiber reinforced epoxy composites

for

socket

prosthesis

application.

lnternational

Journal

of

Mechanical and Material Engineering, Vol. 6, No.1, 46-s0 (201

l)

Jamasri, Diharjo, K., Handiko,

G.W.

Studi Perlakuan

Alkali

terhadap Sifat Tarik Kornposit Limbah Serat

Sawit Poliester. Prosiding

SNTTM-lV G3,

23-28 (200s)

proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin Xl (SNTTM Xl) & Thermofluid lV UniversitasGadjahMada(UGM),Yogyakarta'16.17oktober2012

Joseph, S., Sreekala, M.S., Oommen,

2.,

Koshy' P'' Thomas, S. A comparison of the mechanical properties

of

phenol formaldehyde composites reinforced with banana fibres and glass fibres. Composites Science and Technology, Vol. 62,1857-1868 (2002)

Mohan Rao, K.M., and Mohana Rao,

K.

Extraction and tensile properties

of

natural fibers: Vakka, date and bamboo, Elsevier, Composite structures (2005)

Mwaikambo, L.Y., Ansell, M.P. Hemp fibre reinforced

cashew

nut

shell

liquid

composites. Composite Science and Technology, Vol. 63,1297-1305 (2003)

Oksman, K., Skrifvars, M., Selin J.F. Natural fiber as

reinforcement

in

Polylactic Acid (PLA) Composites'

Composite

Science

and

Technology,

Vol

63, 1317-1324 (2003)

Phillips,

L.N.

Design

with

Advanced Composite Materials. Springer-Verlag ( I 989)

Wambua, P., Ivens, J., Verpoest, I. Naturral fibres: can

they

replace glass

in

fibre

reinforced plastics?'

Composite Science

and

Technology.

Vol.

63, 12s9-1264 (2003)

Westman, M.P., Fifield, L.S., Simmons, K.L.' Laddha, S.G., Kafentzis, T.A. Natural Fiber Composites: A

Review.

U.S.

Depaftment

of

Energy,

Pacific Northwest National Laboratory (201 0)

Wijang, W.R., Ariawan, D. Pengaruh Modifikasi Serat

terhadap Karakteristik

Komposit

UPRs-Cantula. Jurnal Poros Jurusan Teknik Mesin FT-UNTAR, Vol. 9' No. 3,200-206 (2006)