TUGAS AKHIR Pengaruh Filler Mikro Partikel Karbon Tempurung Kelapa (Cmp-Cs) Terhadap Photo Makro Dan Kekuatan Tarik Komposit Polyester.

(1)

i

TUGAS AKHIR

PENGARUH FILLER MIKRO PARTIKEL KARBON

TEMPURUNG KELAPA (CMP-CS) TERHADAP PHOTO

MAKRO DAN KEKUATAN TARIK KOMPOSIT POLYESTER

Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu

Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh : JAYI WAHYUDYANTO

D 200 110 035

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul

“PENGARUH FILLER MIKRO PARTIKEL KARBON TEMPURUNG KELAPA (CMP-CS) TERHADAP PHOTO MAKRO DAN KEKUATAN TARIK KOMPOSIT POLYESTER” yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat untuk memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Sejauh yang saya

ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah

dipublikasikan dan/atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar

kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau

Instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasi saya cantumkan

sebagaimana mestinya.

Surakarta, 26 Juli 2016

Yang menyatakan

(3)

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH FILLER MIKRO PARTIKEL KARBON

TEMPURUNG KELAPA (CMP-CS) TERHADAP PHOTO MAKRO DAN KEKUATAN TARIK KOMPOSIT POLYESTER” telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagai persyaratan

memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersembahkan oleh

Nama : Jayi Wahyudyanto

NIM : D 200 110 035

Disetujui pada

Hari :

Tanggal :

Pembimbing Utama

( Ir. Ngafwan, MT )

Pembimbing Pendamping

(4)

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH FILLER MIKRO PARTIKEL

KARBON TEMPURUNG KELAPA (CMP-CS) TERHADAP PHOTO MAKRO DAN KEKUATAN TARIK KOMPOSIT POLYESTER” telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah untuk

memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersembahkan Oleh :

(5)

(6)

vi

HALAMAN MOTTO

“Tuntutlah Ilmu karena disaat kamu miskin, ia akan menjadi hartamu dan

disaat kamu kaya, ia akan menjadi perhiasanmu.”

(Luqman Al-Hakim)

“Hidup adalah belajar, belajar butuh proses, tak selamanya hasil menjadi

tujuan utama, tapi proses adalah pelajaran yang paling berharga”

(Jayi Wahyudyanto)

”Bila kita merasa letih karena berbuat kebaikan, maka sesungguhnya

keletihan itu akan hilang dan kebaikan akan kekal. Bila kita

bersenang-senang dengan dosa, maka kebersenang-senangan itu akan hilang dan dosa itu yang

akan kekal”

(7)

vii

PENGARUH FILLER MIKRO PARTIKEL KARBON TEMPURUNG KELAPA (CMP-CS) TERHADAP PHOTO MAKRO DAN KEKUATAN

TARIK KOMPOSIT POLYESTER

Jayi Wahyudyanto, Ngafwan, Agus Yulianto Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura Email: [email protected]

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mendiskripsikan pengaruh mikro partikel karbon tempurung kelapa (CMP-CS) sebagai filler terhadap struktur material (photo makro) dan kekuatan tarik komposit polyester. Metode pembuatan komposit dengan cara press mold. Pembuatan komposit menggunakan variasi fraksi berat filler mikro partikel karbon (CMP-CS) 1%, 3% dan 6% dengan resin polyester dengan tipe Yukalac 157 BQTN-EX. Pencampuran mikro partikel karbon dengan resin menggunakan metode pengadukan dengan kecepatan putaran 2200 rpm selama 7 menit. Pembuatan spesimen uji tarik menggunakan standar uji tarik ASTM D 638-01. Sebelum dilakukan uji tarik, dilakukan photo makro untuk mengetahui susunan partikel karbon dalam komposit.

Dari hasil photo makro didapatkan nilai jarak dan diameter mikro partikel karbon. Jarak rata-rata pada spesimen komposit dengan filler mikro partikel karbon (FK) 1% sebesar 45 µm , FK 3% sebesar 38,9 µm dan FK 6% sebesar 30,6 µm. Semakin tinggi fraksi berat karbon maka semakin rendah jarak partikel karbon. Diameter partikel karbon yang terukur yaitu berukuran 8,48 µm sampai 29,42 µm. Hasil uji tarik didapatkan nilai kekuatan tarik (yield) rata-rata pada spesimen Raw Material sebesar 25,37

N/mm2_{, FK1% sebesar 27,34 N/mm}2_{, FK3% sebesar 27,44 N/mm}2_dan

FK6% sebesar 28,44 N/mm2_{. Sedangkan nilai ragangan tarik (yield)}

rata-rata pada spesimen Raw Material sebesar 0,73 %, FK1% sebesar 0,87 %, FK3% sebesar 0,93 % dan FK6% sebesar 0,94 %.

Dari hasil pembahasan hasil pengujian maka dapat disimpulkan bahwa penambahan filler mikro partikel karbon mampu meningkatkan kekuatan tarik dan regangan tarik komposit polyester.

(8)

viii

THE EFFECT OF CARBON MICRO PARTICLE - COCONUT SHELL (CMP-CS) FILLER TO PHOTO OF MAKRO AND TENSILE STRENGTH

OF THE POLYESTER COMPOSITE

Jayi Wahyudyanto, Ngafwan, Agus Yulianto

Mechanical Enginering Muhammadiyah University of Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura

Email: [email protected]

ABSTRACT

This study aims to describe about effect of carbon micro particle-coconut shell (CMP-CS) as filler to the structure of the material (photo macro) and tensile strength of the polyester composite. Composite manufacturing method using a press mold. Composite manufacturing using the variation of the fraction of weight filler carbon micro particle-coconut shell (CMP-CS) 1 %, 3 %, and 6 % with a polyester resin with type Yukalac 157 BQTN-EX. Mixing of the carbon micro particle with resin using stirring method with the rotation speed of 2200 rpm for 7 minutes. Manufacturing of tensile test specimens using a standard ASTM D 638-01. Before to the tensile test, do macros photos to find out arrangement of carbon particles in the composite.

The result of the macro photos obtained is the value of distance and diameter carbon micro particles. The average distance to the specimen micro filler composite with carbon particles (FK) 1% is 45 µm, FK 3% is 38,9 µm and FK 6% is 30,6 µm. The higher the weight fraction of carbon, the lower distance of carbon particles. Carbon particle diameter is measured size of 8,48 µm to 29,42 µm. The result of tensile test on specimen obtained the average value of tensile strength (yield) of raw material is 25,37 N/mm2_,

FK 1% is 27,34 N/mm2_{, FK 3% is 27,44 and FK 6% is 28,44 N/mm}2_{. While}

the average value of tensile strain (yield) in the specimen raw material is 0,73%, FK 1% is 0,87%, FK 3% is 0,93% and FK 6% is 0,94%.

Discussion of the result of the test result it can be concluded that the provision of carbon micro particles can improve tensile strength and tensile strain polyester composite.

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu ‘alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas

barokah dan rohmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH FILLER MIKRO PARTIKEL

KARBON TEMPURUNG KELAPA (CMP-CS) TERHADAP PHOTO MAKRO DAN KEKUATAN TARIK KOMPOSIT POLYESTER”, dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada

kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin

menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya

kepada :

1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, MT, Ph.D sebagai Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, S.T., M.Sc., Ph.D. sebagai Ketua

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

3. Bapak Ir. Ngafwan, MT selaku Dosen Pembimbing Utama yang telah

membimbing dan mengarahkan dalam penelitian maupun

(10)

x

4. Bapak Agus Yulianto, ST, MT selaku Dosen Pembimbing Pendamping

yang telah membimbing dan mengarahkan dalam penyusunan

Laporan Tugas Akhir ini.

5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis selama

mengikuti kegiatan perkuliahan.

6. Ibunda tercinta yang setiap saat memberi semangat dan doa, serta

terima kasih atas semua nasehat dan pengorbananmu selama ini

sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2011 yang tidak bisa saya

sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh

karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan

penilis terima dengan senang hati.

Wassalamu ‘alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Surakarta, 26 Juli 2016

(11)

(12)

xii

1.7. Sistematika Penulisan ……… 6

BAB II DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka ……….…..…. 7

2.2. Landasan Teori ……….……..… 9

2.2.1. Klasifikasi Komposit ………..……. 10

2.2.2. Unsur Pembentuk Komposit Mikro Partikel

Karbon ……….. 13

2.3. Pengujian Struktur Material (Photo Makro) …….………….. 16

2.4. Pengujian Kakuatan Tarik (Uji Tarik) ………..………… 20

2.5. Fraksi Berat Filler ………..………… 26

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ………..………... 28

3.2 Prosedur Penelitian ………..………. 29

3.2.1 Studi Pustaka ………..…….. 29

3.2.2 Pengambilan dan Pembakaran Tepurung

Kelapa ………. 29

3.2.3 Penggilingan Karbon ………..……….. 30

3.2.4 Pencucian serbuk Karbon …………..………. 30

3.2.5 Persiapan Resin (Polyester) dan Katalis

(MEKPO) ……… 31

(13)

xiii

3.2.7 Pengujian Komposit ………..……… 35

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Spesimen Komposit dan Pembahasan Hasil

Pengujian ………..…….. 38

4.1.1 Pengujian Struktur Material (Photo Makro) …...……. 38

4.1.2 Pengujian Kekuatan Tarik (Uji Tarik) …………..….... 48

4.2 Pembahasan Grafik Hasil Pengujian ………..….... 52

4.2.1 Pengujian Struktur Material (Photo Makro) ……...…. 52

4.2.2 Pengujian Kekuatan Tarik (Uji Tarik) ………...… 53

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ………..……….. 55

5.2 Saran ………..………. 55

DAFTAR PUSTAKA ………...……. xvii

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Fibrous Composites ……….. 11

Gambar 2.2 Laminated Composites ………..12

Gambar 2.3 Particulate Composites ……….……… 13

Gambar 2.4 Metode teori pengukuran susunan fiber

bentuk segitiga ………17

Gambar 2.5 Teori pengukuran susunan partikel

bentuk segitiga ………17

Gambar 2.6 Susunan partikel bentuk segitiga dalam pengukuran

fraksi volume filler ……….. 18

Gambar 2.7 Geometri specimen uji Tarik (ASTM D 638-01) ……..……. 21

Gambar 2.8 Kurva tegangan regangan ……….………. 22

Gambar 3.1 Tempurung kelapa ……… 29

Gambar 3.2 Proses pembakaran ……….. 30

Gambar 3.3 Penggilingan karbon (a) steel ball (b) Sistem

steel ball miling ……….. 30

Gambar 3.4 Pencucian serbuk karbon (a) Alkohol 96%,

(b) Proses penjemuran ………. 31

Gambar 3.5 Resin dan Katalis (a) Resin polyester,

(b) Katalis MEKPO ………. 31

Gambar 3.6 Cetakan specimen uji Tarik ……….. 32

(15)

xv

Gambar 3.8 Alat pengaduk (a) Bur, (b) Mata bur, (c) Pralon,

(d) Dudukan bur ……….… 33

Gambar 3.9 Jangka sorong ……… 33

Gambar 3.10 Photo makro (Dino Lite) ……… 35

Gambar 3.11 Universal testing machine (Instron 3367) ……….. 37

Gambar 4.1 Metode pengukuran susunan partikel dengan bentuk segitiga ……… 38

Gambar 4.2 Pengukuran mikro partikel karbon pada specimen uji tarik dengan variasi komposit fraksi berat filler ( _�) mikro partikel karbon (FK) (a) 1%, (b) 3% & (c) 6% ……… 39

(16)

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Karakteristik Unsaturated Polyester Resin Yukalac 157®

BQTN-EX ( PT. Justus Kimia Raya, 2013 ) ……….. 16

Tabel 4.1 Hasil pengukuran jarak dan diameter filler mikro partikel

karbon ……… 40

Tabel 4.2 Hasil perhitungan jarak dan diameter filler mikro partikel

karbon ……… 42

Tabel 4.3 Hasil perhitungan fraksi volume filler ( _�) mikro partikel

karbon ……… 45

Tabel 4.4 Hasil perhitungan fraksi volume filler ( _�) mikro partikel

karbon dengan simpangan baku 16 % ……….. 46

(17)

xvii

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Jarak rata-rata filler mikro partikel karbon ……….. 47 Grafik 4.2 Fraksi volume filler ( _�) rata-rata mikro partikel karbon ……… 47

(18)

xviii

DAFTAR SIMBOL

Z = perbesaran hasil photo makro

L0 = panjang skala sebenarnya photo dino lite (µm)

L(word) = jarak partikel dalam Ms Word (cm)

L(mikro) = jarak partikel sebenarnya (µm)

D(word) = diameter partikel dalam Ms Word (cm)

D(mikro) = diameter partikel sebenarnya (µm)

S = sisi segitiga sabagai jarak partikel (µm)

D = diameter lingkaran sebagai diameter partikel (µm)

(19)

xix

L1 = Panjang daerah ukur (mm)

L0 = Panjang mula-mula (mm)

E = Modulus Elastisitas (N/mm2₎

Wc = berat komposit (gram)

Wm = berat matrik (gram)

Wf = berat filler (gram)

� = fraksi berat composit (%)

� = fraksi berat matrik (%)