STUDY PERLAKUAN ALKALI DAN FRAKSI VOLUME SERAT TERHADAP KEKUATAN BENDING, TARIK, DAN IMPAK KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT RAMI BERMATRIK POLYESTER BQTN 157.

(1)

SERAT TERHADAP KEKUATAN BENDING, TARIK, DAN

IMPAK KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT RAMI

BERMATRIK

POLYESTER

BQTN 157

Disusun

:

LUDI HARTANTO

NIM : D 200 020 185

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

ii

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :

“

STUDY PERLAKUAN ALKALI DAN FRAKSI VOLUME SERAT

TERHADAP KEKUATAN BENDING, TARIK, DAN IMPAK KOMPOSIT

BERPENGUAT SERAT RAMI BERMATRIK

POLYESTER

BQTN 157”

Yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat 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 pernah

dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas

Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang

sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.

Surakarta, 7 Juli 2009

Yang menyatakan,

(3)

iii

Tugas Akhir berjudul

“

STUDY PERLAKUAN ALKALI DAN FRAKSI

VOLUME SERAT TERHADAP KEKUATAN BENDING, TARIK, DAN

IMPAK KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT RAMI BERMATRIK

POLYESTER

BQTN 157

”

,

telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima

untuk memenuhi sebagai persyaratan memperoleh gelar sarjana S1 pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama

:

LUDI HARTANTO

NIM

:

D200 020 185

Disetujui pada

Hari

:...

Tanggal

:...

Pembimbing Utama

Ir. Agus Hariyanto, MT

Pembimbing Pendamping

(4)

iv

VOLUME SERAT TERHADAP KEKUATAN BENDING, TARIK, DAN

IMPAK KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT RAMI BERMATRIK

POLYESTER

BQTN 157

”

.

telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji

dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh

derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama

:

LUDI HARTANTO

NIM

:

D200 020 185

Disahkan pada :

Hari

:...

Tanggal

:…...

Tim Penguji :

Ketua

: Ir. Agus Hariyanto, MT

……….

Anggota 1 : Agus Yulianto, ST, MT

...

Anggota 2 : Dr.Kuncoro Diharjo, ST,MT ...

Dekan,

Ir. H Sri Widodo, MT

Ketua Jurusan,

(5)

(6)

vi

”Jadikanlah sabaar dan shalat sebagai penolongmu.

Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat,

kecuali bagi orang-

orang yang khusyu”

(Q.S Al Baqarah : 45)

”karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan,

maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah

dengan sungguh-sungguh urusan yang lain.

Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap”

(Q.S Alam Nasyarah : 6-8)

”Yang paling banyak menjatuhkan oran

g, itu adalah tidak

seimbangnya

antara perkataan dan perbuatan”

(Abdullah Gymnastiar)

”Hidup adalah belajar, kehidupan adalah pelajaran.

Mati adalah misteri, penentuan dan akherat adalah prestasi hidup.

Maka janganlah kamu hidup dengan mimpi-mimpi, tapi hidupkanlah

mimpi-

mimpimu”

(Abdullah Gymnastiar)

”

Tak ada pengorbanan maka tak ada kemenangan dan tak ada usaha

maka tak akan ada keberhasilan

”

(7)

vii

Sujud syukurku pada-Mu Illahi Robbi yang senantiasa memberikan

kemudahan bagi hamba-Nya yang mau berusaha. Petunjuk dan

bimbingan-Mu selama hamba menuntut ilmu diperantauan berbuah karya

sederhana ini yang kupersembahkan kepada :



Agamaku

yang telah mengenalkan aku kepada ALLAH SWT serta

Rosul-Nya danmengarahkan jalan dari gelap-gulita menuju terang

benderang, terimakasih ALLAH atas ridhonya hingga saya dapat

menyelesaikan tugas akhir ini, walaupun kadang keluar dari jalan

yang Engkau tetapkan.

(“Engkau yang mendengar do’aku dan mengabulkan jerih payahku”).



Ayah

dan Ibu tercinta, dengan do’a dan kasih sayang tulusnya selalu

senantiasa memberikan kekuatan dalam setiap langkah ananda,

terima kasih atas semua pengorbanan yang tidak ternilai harganya.



Saudara-saudaraku

yang selalu memberikanku do’a, i

npirasi maupun

dukungan kepadaku.



Seseorang yang kelak kan menjadi pendampingku, yang telah

memberikanku inspirasi, motivasi, dan kesetiaan.

(8)

viii

BERPENGUAT SERAT RAMI BERMATRIK POLYESTER BQTN 157

Ludi Hartanto., Agus Hariyanto, Agus Yulianto.

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

JL. A. Yani Pabelan Kartasura Tromol Pos I Sukoharjo

ABSTRAKSI

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan

bending,tarik dan impak yang optimal dari komposit serat rami pada fraksi

volume 20%, 30%, 40%, 50% dengan variasi ketebalan 1mm hingga

5mm,dengan perlakuan alkali serta mengetahui jenis patahan dengan

pengamatan makro pada specimen yang memiliki harga optimal dari

pengujian bending,tarik dan impak.

Pada penelitian ini bahan yang dipergunakan adalah serat ramie

yang disusunan acak dengan fraksi volume 20%, 30%, 40%, 50%, dengan

variasi tebal 1mm hingga 5mm, menggunakan Polyester BQTN 157

sebagai matriknya. Pembuatan dengan cara press mold, pengujian

bending yang dilakukan dengan acuan standar ASTM D 790-02,tarik

dengan standart ASTM 638-02 dan Impak charpy dengan acuan standart

ASTM D 256-00.

Hasil pengujian didapat pengaruh alkali 2,4,6,dan 8 jam pada

fraksi volume 20%, 30%, 40%, 50%, dengan variasi tebal 1mm hingga

5mm. Pada pengujian bending optimal rata-rata pada vf 40% dengan

ketebalan 3mm dan paling optimal pada alkali 2 jam,Pada uji tarik optimal

pada vf 50% ketebalan 5mm dan paling optimal pada alkali 2 jam,dan

Pada uji Impak optimal rata-rata pada vf 40% dan 50% pada ketebalan

5mm dan paling optimal pada vf 50% alkali 6 jam. Pengamatan struktur

makro didapatkan jenis patahan broken fiber.

(9)

ix

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusun laporan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas Akhir berjudul

”

STUDY PERLAKUAN ALKALI DAN

FRAKSI VOLUME SERAT TERHADAP KEKUATAN BENDING, TARIK,

DAN IMPAK KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT RAMI BERMATRIK

POLYESTER

BQTN 157

”,

dapat terselesaikan atas dukungan dari pihak.

Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan

keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan

yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. H. Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak

Ir. Agus Hariyanto, MT selaku Dosen Pembimbing I yang telah

membimbing, mengarahkan, memberikan petunjuk dalam penyusunan

Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.

4. Bapak

Agus Yulianto, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah

membimbing, mengarahkan, memberikan petunjuk dalam penyusunan

Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.

5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis selama

mengikuti kegiatan kuliah.

6. Bapak dan Ibu tercinta yang setiap malam selalu mendoakan,

memberikan semangat dan dorongan, serta terima kasih atas semua

(10)

x

pengertiannya selama ini.

8. Teman-teman kontrakan Utopia, terima kasih atas segala suka duka

yang mewarnai sebagian hari-hari penulis, semoga persaudaraan ini

bisa berlangsung lebih lama lagi. Amien.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna,

oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca

akan penulis terima dengan senang hati.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb

Surakarta, 7 Juli 2009

(11)

xi

HALAMAN JUDUL... i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI...ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR...v

MOTTO ... ... vi

ABSTRAKSI... ... vii

KATA PENGANTAR... viii

DAFTAR ISI ... ... x

DAFTAR GAMBAR ... ... xiii

DAFTAR TABEL ... ... xvii

DAFTAR NOTASI... xviii

DAFTAR LAMPIRAN... xix

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Tujuan Penelitian ... 2

1.3. Manfaat Penelitian ... 3

1.4. Perumusan masalah... 4

1.5. Batasan Masalah ... 4

1.6. Sistem Penulisan Laporan ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1. Kajian Pustaka ... 7

2.2. Landasan Teori ... 9

2.2.1. Definisi Komposit ... 9

2.2.2. Klasifikasi Material komposit berdasarkan bentuk

komponen strukturalnya ... 11

2.2.3. Unsur-unsur Utama Pembentuk komposit FRP ... 15

2.2.4. Aspek Geometri ... 22

(12)

xii

3.1.2. Penyiapan Alat ... 37

3.2. Diagram Alir... . . 40

3.2.1. Survey Lapangan dan study literature ... 41

3.2.2. Penyiapan Bahan ... 41

3.2.3. Pembuatan Komposit... 41

3.2.4. Pengujian Komposit ... 45

BAB IV DATA HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengujian Bending ………..

... 53

4.1.1. Data Hasil Pengujian Bending Alkali 2 jam …….

.. 53

4.1.1.1. Pembahasan Pengujian bending Alkali 2 jam.. 58

4.1.2. Data Hasil Pengujian Bending Alkali 4 jam …….

. 60

4.1.2.1. Pembahasan Pengujian bending Alkali 4 jam... 65

4.1.3. Data Hasil Pengujian Bending Alkali 6 jam……..

. 67

4.1.3.1. Pembahasan Pengujian bending Alkali 6 jam.. 72

4.1.4. Data Hasil Pengujian Bending Alkali 8 jam …….. 74

4.1.4.1. Pembahasan Pengujian bending Alkali 8 jam... 79

4.2. Pengujian Tarik ……….. 81

4.2.1. Data Hasil Pengujian Tarik Alkali 2 jam ………… 81

4.2.1.1. Pembahasan Pengujian Tarik Alkali 2 jam …… 83

4.2.2. Data Hasil Pe

ngujian Tarik Alkali 4 jam ………... 84

4.2.2.1. Pembahasan Pengujian Tarik Alkali 4 jam …… 86

4.2.3. Data Hasil Pengujian Tarik Alkali 6 jam…………. 87

4.2.3.1. Pembahasan Pengujian Tarik Alkali 6 jam……. 89

4.2.4. Data

Hasil Pengujian Tarik Alkali 8 jam ………… 90

4.2.4.1. Pembahasan Pengujian Tarik Alkali 8 jam…….

92

4.3. Pengujian IMPAK

………... 93

4.3.1. Data Hasil Pengujian Impak

Alkali 2 jam ………

93

4.3.1.1. Pembahasan Pengujian Impak Alkali 2 jam .... 95

(13)

xiii

4.3.4. Data Hasil Pengujian Impak

Alkali 8 jam ……..

.. 102

4.3.4.1. Pembahasan Pengujian Impak Alkali 6 jam .... 104

4.4. Pengamatan Struktur makro ………

. 105

4.4.1. Pembahasan Foto Makro ………...

. 107

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan... 109

5.2. Saran... 111

DAFTAR PUSTAKA

(14)

xiv

Gambar 2.1

Continous fiber composite

... 11

Gambar 2.2

Woven fiber composite

... 13

Gambar 2.3

Chopped fiber composite

... 14

Gambar 2.4

Hybrid composite

... 15

Gambar 2.5

Particulate Composite

... 16

Gambar 2.6

Laminated

Composites

... 17

Gambar 2.7

Skema Uji Densitas (Goerge, N B and Brian R. 2003). . 29

Gambar 2.8

Penampang Uji bending (Standart ASTM D 790-02)

….. 26

Gambar 2.9

Spesimen dan peralatan uji Impak ... 63

Gambar 3.1

Serat rami sebelum diacak ... 85

Gambar 3.2

serat

rami

setelah diacak ... 86

Gambar 3.3

Resin

Polyester

Yucalac

tipe 157 dan

katalis

... 86

Gambar 3.4

Larutan NaOH ... 87

Gambar 3.5

Timbangan Digital ... 87

Gambar 3.6

.

wood moisture meter

... 88

Gambar 3.7

Cetakan untuk benda uji ... 88

Gambar 3.8

. Alat Pengepres

Cetakan

... 89

Gambar 3.9

Alat bantu lain ... 89

Gambar 3.10

. Diagram alir penelitian ...40

Gambar 3.11

Hasil cetakan komposit serat

Ramie

dengan matrik

polyester

... 90

Gambar 3.12

Spesimen uji tarik komposit serat

rami

. ... 91

Gambar 3.13

Spesimen uji bending komposit serat

ramie

... 91

Gambar 3.14

Spesimen uji Impak komposit serat

ramie

... 92

Gambar 3.15

Dimensi pengujian bending Standar ASTM D 790-02. 46

Gambar 3.16

. Mesin Pengujian Bending ... 93

Gambar 3.17

Mesin pengujian Impak

charpy

... 94

Gambar 3.18

Dimensi Impak

ASTM D 5942-96 ... 94

Gambar 3.19

Dimensi benda pengujian tarik ... 94

(15)

xv

volume terhadap tebal ko

mposit ……….. 56

Gambar 4.3

Grafik hubungan defleksi bending rata-rata dengan fraksi

volume terhadap tebal komposit ……… 56

Gambar 4.4

Grafik hubungan modulus elastisitas bending rata-rata

dengan fraksi volume terhadap tebal komposit……….

57

Gambar 4.5

Grafik hubungan kekakuan bending rata-rata dengan fraksi

volume terhadap tebal komposit ………. 57

Gambar 4.6

Grafik hubungan momen bending rata-rata dengan fraksi

volume terhadap tebal komposit

... 62

Gambar 4.7

Grafik hubungan tegangan bending rata-rata dengan fraksi

……….. 63

Gambar 4.8

volume terhadap tebal komposit……….. 63

Gambar 4.9

Grafik hubungan modulus elastisitas bending rata-rata

dengan fraksi volume terhadap tebal komposit

………. 64

Gambar 4.10

volume terhadap tebal komposit………. 64

Gambar 4.11

volume terhadap tebal komposit………. 69

Gambar 4.12

Grafik hubungan tegangan bending rata-rata dengan fraksi

volume terhadap tebal komposit………. 70

Gambar 4.13

volume t

erhadap tebal komposit……… 70

Gambar 4.14

dengan fraksi volume terhadap tebal komposit………. 71

Gambar 4.15

volume terhadap tebal komposit……… 71

Gambar 4.16

(16)

xvi

volume terhadap tebal komposit……… 77

Gambar 4.19

dengan fraksi volume terhadap tebal komposit…….. 78

Gambar 4.20

volume terhadap tebal komposit……… 78

Gambar 4.21

Grafik hubungan modulus elastisitas tarik rata-rata dengan

fraksi volume terhadap tebal komposit………. 82

Gambar 4.22

Grafik hubungan kekuatan tarik rata-rata dengan fraksi

……… 82

Gambar 4.23

fraksi volume terhadap tebal komposit……… 85

Gambar 4.24

volume terhadap tebal komposit

………85

Gambar 4.25

fraksi volume terhadap tebal komposit……… 88

Gambar 4.26

………88

Gambar 4.27

fraksi volume terhadap tebal komposit……… 91

Gambar 4.28

………91

Gambar 4.29

Grafik hubungan Harga Impak rata-rata dengan fraksi

……… 94

Gambar 4.30

Grafik Hubungan Energi Serap

Impak

Rata-rata dengan

Fraksi Volume Terhadap Tebal Komposit……… 94

Gambar 4.31

(17)

xvii

……… 100

Gambar 4.34

Impak

Rata-rata dengan

Fraksi Volume Terhadap Tebal Komposit……… 100

Gambar 4.35

volume terhadap tebal komposit

……… 103

Gambar 4.36

Impak

Rata-rata dengan

Fraksi Volume Terhadap Tebal Komposit……… 103

Gambar 4.37

Contoh Patahan Spesimen pada Uji Bending dengan

perbedaan waktu alkali

………... 105

Gambar 4.38

Contoh Patahan spesimen pada Uji Impak dengan

perbedaan waktu alkali

……… 106

Gambar 4.39

Contoh Patahan spesimen pada Uji Tarik dengan

(18)

xviii

Tabel 4.1

Data hasil pengujian bending rata-rata pada tebal 1mm...53

Tabel 4.2

Data hasil pengujian bending rata-rata pada tebal 2mm...53

Tabel 4.3

Data hasil pengujian bending rata-

rata pada tebal 3mm…….54

Tabel 4.4

rata pada tebal 4mm…….54

Tabel 4.5

Tabel 4.6

Tabel 4.7

rata pada tebal 2mm……..60

Tabel 4.8

Data hasil pengujian bending rata-rata pad

a tebal 3mm……..61

Tabel 4.9

rata pada tebal 4mm……..61

Tabel 4.10

rata pada tebal 5mm……62

Tabel 4.11

rata pada tebal 1mm……67

Tabel 4.12

Tabel 4.13

Tabel 4.14

Tabel 4.15

rata pada tebal 5mm……69

Tabel 4.16

Tabel 4.17

Tabel 4.18

Tabel 4.19

Data hasil pengujian bending rata-rata pada teba

l 4mm……75

Tabel 4.20

Tabel 4.21

Hasil Data Pengujian Tarik Alkali 2 Jam

………..81

Tabel 4.22

………..84

Tabel 4.23

………..87

Tabel 4.24

………..90

Tabel 4.25

Hasil Data Pengujian Impak Alkali 2 Jam

………..93

Tabel 4.26

………..96

Tabel 4.27

………

..99

(19)

xix

A

= Luas Penampang

E

= Modulus Elastisitas

E

serap

= Energi Yang Terserap

I

s

= Kekuatan Impak

L

= Jarak antara tumpuan

P

= Beban Tekan

V

c

= Volume Komposit

V

f

= Fraksi Volume

m

u

= Berat Specimen Di udara

m

a

= Berat Specimen Dalam air

ρ

air

= Densitas air

σ

= Tegangan tarik

(20)

xx

Lampiran 1. Annual Book of ASTM

Lampiran 2. Data hasil pengujian bending,tarik,dan Impak

Lampiran 3. Analisis perhitungan pengujian bending,tarik,dan Impak

Lampiran 4. Tabel mechanical properties fiber dan resin

Lampiran 5. Uji Density serat rami dengan kadar air 10%

Lampiran 6. Analisis perhitungan fraksi volume

Lampiran 7. Konversi Satuan

(21)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Penggunaan material komposit dengan

filler

serat alam mulai

banyak dikenal dalam industri manufaktur. Material yang ramah

lingkungan, mampu didaur ulang, serta mampu dihancurkan sendiri

oleh alam merupakan tuntutan teknologi sekarang ini. Salah satu

material yang diharapkan mampu memenuhi hal tersebut adalah

material komposit dengan material pengisi (

filler

) serat alam.

Keunggulan yang dimiliki oleh serat alam antara lain : non-abbrasive,

densitas rendah, harga lebih murah, ramah lingkungan, dan tidak

membahayakan bagi kesehatan. Penggunaan serat alam sebagai

filler

dalam komposit tersebut terutama untuk lebih menurunkan biaya

bahan baku dan peningkatan nilai salah satu produk pertanian. (Fajar,

2008).

Serat alam dapat menjadi

filler

dalam komposit karena

kandungan selulosa beberapa serat alam yang memiliki selulosa

antara lain kenaf, cantalu, tebu, jagung, abaca, padi, ramie dan

lain-lain. Tanaman ramie

( Boehmeria Nivea )

adalah sumber bahan baku

serat tekstil alam tumbuh-tumbuhan, sebagaimana halnya dengan

serat kapas, linen (flax) dan sejenisnya. Sejak jaman dahulu rami

digunakan untuk bahan pembuat pakaian dan juga sebagai baju

(22)

perang karena keuletan rami mampu menahan sabetan pedang,

bahkan sekarang serat rami diteliti oleh pihak militer untuk bahan

pembuatan baju anti peluru (Jamasri, 2008).

Dalam penelitian ini menggunakan

filler

serat ramie, jenis

pengikat yang digunakan adalah resin

polyester

. Resin

polyester

merupakan salah satu resin termoset yang mudah diperoleh dan

digunakan masyarakat umum maupun industri skala kecil maupun

besar. Resin

polyester

ini juga mempunyai kemampuan berikatan

dengan serat alam tanpa menimbulkan reaksi dan gas, oleh karena itu

resin

polyester

digunakan dalam penelitian ini.

Untuk meningkatkan fungsi guna dari serat ramie yang biasa

digunakan untuk bahan tekstil dan kerajinan rakyat menjadi material

teknik, maka perlu diteliti dan dikembangkan sebagai bahan komposit

yang sesuai sifat fisis dan mekanisnya, sehingga akan tercipta bahan

komposit baru.

1.2. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah :

1. Mengetahui kekuatan bending

yang paling optimal dari komposit

serat ramie pada fraksi volume serat 20%, 30%, 40%, dan 50%

dengan variasi tebal komposit 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, dan 5

mm, dan perlakuan alkali 2 jam , 4 jam , 6 jam , 8 jam ,bermatrik

(23)

2. Mengetahui kekuatan impak

yang paling optimal dari komposit

serat ramie pada fraksi volume serat 20%, 30%, 40%, dan 50%

dengan variasi tebal komposit 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, dan 5

mm, dan perlakuan alkali 2 jam , 4 jam , 6 jam , 8 jam ,bermatrik

resin poliester tipe BQTN 157.

3. Mengetahui kekuatan tarik

yang paling optimal dari komposit serat

ramie pada fraksi volume serat 20%, 30%, 40%, dan 50% dengan

variasi tebal komposit 1 mm, 2 mm ,3 mm, 4 mm, dan 5 mm, dan

perlakuan alkali 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam ,bermatrik resin

poliester tipe BQTN 157.

4.

Mengetahui jenis patahan pengujian bending , impak dan tarik

dengan foto makro.

1.3. Manfaat Penelitian

Manfat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bagi peneliti adalah untuk menambah pengetahuan, wawasan dan

pengalaman tentang penelitian material komposit.

2. Bagi akademik, penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi

tambahan untuk penelitian tentang komposit serat alam (

natural

fibrous composite

)

.

3. Bagi industry dapat digunakan sebagai acua atau pedoman dalam

(24)

ramie sehingga meningkatkan nilai jual serat ramie sekaligus

meningkatkan pendapatan masyarakat khususnya petani ramie.

1.4. Rumusan

Masalah

Komposit Penguatan Serat (

Fibrous Composite

) menggunakan

serat ramie yang disusun secara acak dan matrik resin polyester

sebagai pembentuk material komposit, dengan adanya penambahan

fraksi volume dan penambahan variasi tebal, serta perlakuan alkali

bagaimanakah performasi dari bahan serat komposit ini? Bagaimana

jenis patahan specimen hasil pengujian bendin, impak dan tarik?

Permasalahan-permasalahan tersebut akan menjadi topik utama

penelitian ini.

1.5. Pembatasan Masalah

Agar masalah tidak melebar dari pembahasan utama, maka

permasalahan hanya dibatasi pada:

1. Pengujian komposit pada serat

ramie

yang disusun acak dengan

fraksi volume serat 20%, 30%, 40%, dan 50% dan dengan variasi

tebal komposit 1mm, 2mm, 3mm, 4mm, dan5 mm, dan perlakuan

alkali 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam dengan matrik resin

polyester

tipe

BQTN 157.

2. Jenis komposit yang dijadikan sebagai bahan penelitian pada

(25)

3. Pengujian komposit berupa uji kekuatan bending (Standart ASTM

D 790-02), uji

impak

(Standart ASTM D 256-00) dan uji tarik

(Standart ASTM D 638-02).

4. Benda uji dibuat dengan cara

press mold

dan menggunakan kaca

sebagai cetakan.

5. Serat dengan perlakuan Alkali 2 jam, 4 jam, 6 jam, dan 8 jam.

1.6. Sistematika Penulisan Laporan

Laporan penulisan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika

sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang, tujuan penelitian, manfaat

penelitian,

perumusan

masalah,

pembatasan

masalah,

dan

sistematika penulisan laporan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

Bab ini berisi tentang tinjauan pustaka dan dasar teori.

Tinjauan pustaka memuat uraian sistematis tentang hasil-hasil riset

yang didapat oleh peneliti terdahulu dan berhubungan dengan

penelitian ini. Dasar teori ini dijadikan sebagai penuntun untuk

memecahkan masalah yang berbentuk uraian kualitatif atau model

(26)

BAB III PELAKSANAAN

PENGUJIAN

Bab ini berisi tentang diagram alur penelitian, penyiapan benda

uji, pembuatan benda uji, serta pengujian mekanis komposit

.

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang hasil dan pembahasan pengujian

bending

, impak

, dan tarik dan pengamatan foto makro, serta analisis

perhitungan

.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.

DAFTAR PUSTAKA

(27)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan pustaka

Nurkholis (2008), meneliti kekuatan tarik dan

impak

komposit

berpenguat serat rami dengan perlakuan

alkali (NaOH)

selama 2, 4, 6

dan 8 jam dengan fraksi volume serat 10% dan 90% bermatrik poliester

BQTN 157, pembuatan komposit dilakukan dengan pencetakan

metode

hand lay up

menggunakan kaca sebagai cetakannya

dan

perlakuan

post cure 60

0

selama 4jam,

diperoleh kekuatan tarik tertinggi

dimiliki oleh komposit serat rami dengan perlakuan

alkali

8 jam yaitu

sebesar 41,9 MPa dengan modulus elastisitas 2743,15 MPa pada

perlakuan alkali 2jam, harga impak tertinggi terjadi pada perlakuan

alkali

4 jam yaitu sebesar 0,0725 J/mm

2

.

Fajar (2008), meneliti kekuatan bending dan impak komposit

serat rami susun acak dengan matrik polyester BQTN 157 tanpa

perlakuan alkali, pembuatan komposit dilakukan dengan metode pres

mold

. Dari hasil pengujian diperoleh sebagai berikut : pengujian

bending didapat nilai tegangan bending rata-rata tertinggi dimiliki oleh

komposit dengan V

f

50% pada tebal 5mm sebesar 95,33 MPa dan

terendah pada komposit dengan V

f

20% pada tebal 4mm sebesar

44,52 MPa, modulus elastisitas bending rata-rata tertinggi dimiliki oleh

komposit dengan V

f

40% pada tebal 1mm sebesar 5462,93 MPa dan

(28)

terendah pada komposit dengan V

f

20% pada tebal 4mm. Untuk harga

impak rata-rata tertinggi dimiliki oleh komposit dengan V

f

20% pada

tebal 1mm sebesar 0,119 J/mm

2

dan terendah pada komposit dengan

V

f

40% pada tebal 5mm sebesar 0,024 J/mm

2

.

Junaedi (2008), menguji kekuatan tarik dan

impak

komposit

berpenguat serat rami dengan variasi panjang serat 25mm, 50mm dan

100mm dengan fraksi volume 90% matrik poliester BQTN 157 dan 10%

serat rami, pembuatan komposit dengan cara

prees

mold.

Diperoleh

kekuatan tarik tertinggi pada komposit dengan panjang serat 100mm

yaitu 52,483 MPa, dengan modulus elastisitas 5577,213 MPa, harga

impak

tertinggi dimiliki oleh komposit dengan panjang serat 50mm yaitu

0,087 J/mm

2

.

Ditinjau dari penelitian yang telah dilakukan diatas, maka dapat

disimpulkan bahwa kekuatan bending,

impak

dan tarik dipengaruhi oleh

adanya variasi fraksi volume (V

f

)

semakin tinggi fraksi volumenya maka

semakin tinggi pula kekuatannya. Maka dari itu penulis mencoba

meneliti komposit berpenguat serat rami acak dengan perlakuan alkali

2jam, 4jam, 6jam dan 8jam, dengan variasi fraksi volume serat (V

f

)

20%, 30%, 40% dan 50% bermatrik

polyester BQTN

157

,

terhadap

(29)

2.2. Landasan Teori

2.2.1. Definisi Komposit

Kata komposit berasal dari kata “

to compose

” yang berarti

menyusun atau menggabung. Secara sederhana bahan komposit

berarti bahan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berlainan. Jadi

komposit adalah suatu bahan yang merupakan gabungan atau

campuran dari dua material atau lebih pada skala makroskopis untuk

membentuk material ketiga yang lebih bermanfaat. Komposit dan

alloy

memiliki perbedaan dari cara penggabungannya yaitu apabila komposit

digabung secara makroskopis sehingga masih kelihatan serat maupun

matriknya (komposit serat) sedangkan pada

alloy

/ paduan digabung

secara mikroskopis sehingga tidak kelihatan lagi unsur-unsur

pendukungnya ( Jones, 1975).

Sesungguhnya ribuan tahun lalu material komposit telah

dipergunakan dengan memanfaatkannya serat alam sebagai penguat.

Dinding bangunan tua di Mesir yang telah berumur lebih dari 3000

tahun ternyata terbuat dari tanah liat yang diperkuat jerami (Jamasri,

2008). Seorang petani memperkuat tanah liat dengan jerami, para

pengrajin besi membuat pedang secara berlapis dan beton bertulang

merupakan beberapa jenis komposit yang sudah lama kita kenal.

Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:

1

. Penguat (

reinforcement

), yang mempunyai sifat kurang

ductile

(30)

2.

Matrik, umumnya lebih

ductile

tetapi mempunyai kekuatan dan

rigiditas yang lebih rendah.

Pada material komposit sifat unsur pendukungnya masih terlihat

dengan jelas, sedangkan pada

alloy

/ paduan sudah tidak kelihatan lagi

unsur-unsur pendukungnya. Salah satu keunggulan dari material

komposit bila dibandingkan dengan material lainnya adalah

penggabungan unsur-unsur yang unggul dari masing-masing unsur

pembentuknya tersebut. Sifat material hasil penggabungan ini

diharapkan dapat saling melengkapi kelemahan-kelemahan yang ada

pada masing-masing material penyusunnya. Sifat-sifat yang dapat

diperbaharui (Jones,1975) antara lain :

Sifat-sifat yang dapat diperbaiki antara lain:

a. kekuatan

(Strength)

b. kekakuan

(Stiffness)

c. ketahanan korosi

(Corrosion resistance)

d. ketahanan gesek/aus

(Wear resistance)

e. berat

(Weight)

f. ketahanan lelah

(Fatigue life)

g. Meningkatkan konduktivitas panas

h. Tahan lama

Secara alami kemampuan tersebut diatas tidak ada semua pada

waktu yang bersamaan (Jones, 1975). Sekarang ini perkembangan

(31)

sekarang ini digunakan dalam berbagai variasi komponen antara lain

untuk otomotif, pesawat terbang, pesawat luar angkasa, kapal dan

alat-alat olah raga seperti ski, golf, raket tenis dan lain-lain

.

2.2.2. Klasifikasi

Material

Komposit

Berdasarkan

bentuk

komponen strukturalnya

Secara garis besar komposit diklasifikasikan menjadi tiga

macam (Jones, 1975), yaitu:

1. Komposit serat (

Fibrous Composites)

2. Komposit partikel (

Particulate Composites)

3. Komposit lapis (

Laminates Composites)

2.2.2.1. Komposit serat (

Fibrous Composites)

Komposit serat adalah komposit yang terdiri dari fiber

dalam matriks. Secara alami serat yang panjang mempunyai

kekuatan yang lebih dibanding serat yang berbentuk curah

(

bulk

). Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu

lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa

serat / fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa

fibers glass

,

carbon

fibers

,

aramid

fibers

(

poly aramide

), dan sebagainya.

Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi

tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks

seperti anyaman. Serat merupakan material yang mempunyai

(32)

diameternya

berukuran

mendekati

kristal.

serat

juga

mempunyai kekuatan dan kekakuan terhadap densitas yang

besar (Jones, 1975).

Kebutuhan akan penempatan serat dan arah serat yang

berbeda menjadikan komposit diperkuat serat dibedakan lagi

menjadi beberapa bagian diantaranya:

1) Continous fiber composite (komposit diperkuat dengan

serat kontinue).

Gambar 2.1.

Continous fiber composite

(Gibson, 1994)

2) Woven fiber composite (komposit diperkuat dengan serat

anyaman).

Gambar 2.2.

Woven fiber composite

(Gibson, 1994)

3) Chopped fiber composite (komposit diperkuat serat

(33)

Gambar 2.3.

Chopped fiber composite

(Gibson, 1994)

4) Hybrid composite (komposit diperkuat serat kontinyu

dan serat acak).

Gambar 2.4.

Hybrid composite

(Gibson, 1994)

2.2.2.2. Komposit Partikel

(

Particulate Composites)

Merupakan komposit yang menggunakan partikel serbuk

sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam

matriknya.

Gambar 2.5.

Particulate Composite

(www.kemahasiswaan.its.ac.id)

Komposit ini biasanya mempunyai bahan penguat yang

dimensinya kurang lebih sama, seperti bulat serpih, balok,

[image:33.610.276.429.113.187.2]

(34)

sama, yang kerap disebut partikel, dan bisa terbuat dari satu

atau lebih material yang dibenamkan dalam suatu matriks

dengan material yang berbeda. Partikelnya bisa logam atau

non logam, seperti halnya matriks. Selain itu adapula polimer

yang mengandung partikel yang hanya dimaksudkan untuk

memperbesar volume material dan bukan untuk kepentingan

sebagai bahan penguat (Jones, 1975).

2.2.2.3. Komposit Lapis (

Laminates Composites)

Merupakan jenis komposit terdiri dari dua lapis atau lebih

yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki

karakteristik sifat sendiri.

Gambar 2.6.

Laminated

Composites

(www.kemahasiswaan.its.ac.id)

Komposit ini terdiri dari bermacam-macam lapisan

material dalam satu matriks. Bentuk nyata dari komposit

lamina adalah:( Jones, 1999)

1. Bimetal

Bimetal adalah lapis dari dua buah logam yang mempunyai

(35)

melengkung seiring dengan berubahnya suhu sesuai

dengan perancangan, sehingga jenis ini sangat cocok

untuk alat ukur suhu.

2. Pelapisan logam

Pelapisan logam yang satu dengan yang lain dilakukan

untuk mendapatkan sifat terbaik dari keduanya.

3. Kaca yang dilapisi

Konsep ini sama dengan pelapisan logam. Kaca yang

dilapisi akan lebih tahan terhadap cuaca.

4. Komposit lapis serat

Dalam hal ini lapisan dibentuk dari komposit serat dan

disusun dalam berbagai orientasi serat. Komposit jenis ini

biasa digunakan untuk panel sayap pesawat dan badan

pesawat.

2.2.3. Unsur-unsur Utama Pembentuk Komposit FRP

FRP (

Fiber Reinforced Plastics

) mempunyai dua

unsur bahan yaitu serat

(fiber)

dan bahan pengikat serat

yang disebut dengan matriks. Unsur utama dari bahan

komposit adalah serat, serat inilah yang menentukan

karakteristik suatu bahan seperti kekuatan, keuletan,

kekakuan dan sifat mekanik yang lain. Serat menahan

(36)

sedangkan matriks mengikat serat, melindungi dan

meneruskan gaya antar serat (Van Vlack, 2005)

Secara prinsip, komposit dapat tersusun dari

berbagai kombinasi dua atau lebih bahan, baik bahan

logam, bahan organik, maupun bahan non organik. Namun

demikian bentuk dari unsur-unsur pokok bahan komposit

adalah

fibers, particles, leminae or layers, flakes fillers and

matrix

. Matrik sering disebut unsur pokok

body

, karena

sebagian besar terdiri dari matriks yang melengkapi

komposit (Van vlack, 2005).

2.2.3.1. Serat

Serat atau

fiber

dalam bahan komposit berperan

sebagai bagian utama yang menahan beban, sehingga

besar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat tergantung

dari kekuatan serat pembentuknya. Semakin kecil bahan

(diameter serat mendekati ukuran kristal) maka semakin

kuat bahan tersebut, karena minimnya cacat pada material

(Triyono,& Diharjo k, 2000).

Selain itu serat (

fiber)

juga merupakan unsur yang

terpenting, karena seratlah nantinya yang akan menentukan

sifat mekanik komposit tersebut seperti kekakuan, keuletan,

(37)



Sebagai pembawa beban. Dalam struktur komposit 70% -

90% beban dibawa oleh serat.



Memberikan sifat kekakuan, kekuatan, stabilitas panas dan

sifat-sifat lain dalam komposit.



Memberikan insulasi kelistrikan (konduktivitas) pada

[image:37.610.95.552.304.557.2]

komposit, tetapi ini tergantung dari serat yang digunakan.

Tabel 2.1.

Sifat mekanik dari beberapa jenis serat.( Dieter H. Mueller )

Cotton

Flax

Jute

Kenaf

E-Glass

Ramie

Sisal

Diameter

mm

-

11

–

33

200

5

–

25

40

–

80

50

–

200

Panjang

mm

10

–

60

10

–

40

1

–

5

2

–

6

-

60

–

260

1

–

5

Kekuatan tarik

MPa

330

–

585

345

–

1035

393

–

773

930

1800

400

–

1050

511

–

635

Modulus

elastisitas

GPa

4.5

–

12.6

27.6

–

45.0

26.5

53.0

69.0

–

73.0

61.5

9.4

–

15.8

Massa jenis

g/cm

3

1.5

–

1.54

1.43

–

1.52

1.44

–

1.50

1.5

2.5

1.5

–

1.6

1.16

–

1.5

Regangan

maksimum

%

7.0

–

8.0 2.7

–

3.2

1.5

–

1.8

1.6

2.5

–

3.0

3.6

–

3.8

2.0

–

2.5

Spesifik

kekuatan tarik

km

39.2

73.8

52.5

63.2

73.4

71.4

43.2

Spesifik

kekakuan

km

0.85

3.21

1.80

3.60

2.98

4.18

1.07

2.2.3.1.

Matrik

Menurut Gibson (1994), bahwa matrik dalam struktur

komposit dapat berasal dari bahan polimer, logam, maupun

keramik.

Syarat pokok matrik yang digunakan dalam komposit

adalah matrik harus bisa meneruskan beban, sehinga serat

(38)

dan matrik. Umumnya matrik dipilih yang mempunyai

ketahanan panas yang tinggi (Triyono & Diharjo, 2000).

Matrik yang digunakan dalam komposit adalah harus

mampu meneruskan beban sehingga serat harus bisa melekat

pada matrik dan kompatibel antara serat dan matrik artinya

tidak ada reaksi yang mengganggu. Menurut Diharjo (1999)

pada bahan komposit matrik mempunyai kegunaan yaitu

sebagai berikut :



Matrik memegang dan mempertahankan serat pada

posisinya.



Pada

saat

pembebanan,

merubah

bentuk

dan

mendistribusikan tegangan ke unsur utamanya yaitu serat.



Memberikan sifat tertentu, misalnya

ductility, toughness

dan

electrical insulation.

Menurut Diharjo (1999), bahan matrik yang sering

digunakan dalam komposit antara lain :

a. Polimer.

Polimer merupakan bahan matrik yang paling sering

digunakan. Adapun jenis polimer yaitu:



Thermoset, adalah plastik atau resin yang tidak bisa

berubah karena panas (tidak bisa di daur ulang).

(39)



Termoplastik, adalah plastik atau resin yang dapat

dilunakkan terus menerus dengan pemanasan atau

dikeraskan dengan pendinginan dan bisa berubah

karena panas (bisa didaur ulang). Misalnya :

Polyamid, nylon, polysurface, polyether.

b. Keramik.

Pembuatan komposit dengan bahan keramik yaitu

Keramik dituangkan pada serat yang telah diatur

orientasinya dan merupakan matrik yang tahan pada

temperatur tinggi. Misalnya :SiC dan SiN yang sampai

tahan pada temperatur 1650 C.

c. Karet.

Karet adalah polimer bersistem

cross linked

yang

mempunyai kondisi semi kristalin dibawah temperatur

kamar.

d. Matrik logam

Matrik cair dialirkan kesekeliling sistem

fiber

, yang telah

diatur dengan perekatan difusi atau pemanasan.

e. Matrik karbon.

Fiber

yang direkatkan dengan karbon sehingga terjadi

karbonisasi.

Pemilihan matrik harus didasarkan pada kemampuan

(40)

filler.

Selain itu juga perlunya diperhatikan berat jenis,

viskositas

, kemampuan membasahi

filler

, tekanan dan

suhu

curring

, penyusutan dan

voids

.

Voids

(kekosongan) yang terjadi pada matrik sangatlah

berbahaya, karena pada bagian tersebut

fiber

tidak didukung

oleh matriks, sedangkan

fiber

selalu akan mentransfer

tegangan ke matriks. Hal seperti ini menjadi penyebab

munculnya

crack

, sehingga komposit akan gagal lebih awal.

Kekuatan komposit terkait dengan

void

adalah berbanding

terbalik yaitu semakin banyak

void

maka komposit semakin

rapuh dan apabila sedikit

void

komposit semakin kuat.

Dalam pembuatan sebuah komposit, matriks berfungsi

sebagai pengikat bahan penguat, dan juga sebagai pelindung

partikel dari kerusakan oleh faktor lingkungan. Beberapa

bahan matriks dapat memberikan sifat-sifat yang diperlukan

sebagai keliatan dan ketangguhan. Pada penelitian ini matrik

yang digunakan adalah

polimer termoset

dengan jenis

resin

polyester

.

Matriks

polyester

paling banyak digunakan terutama

untuk aplikasi konstruksi ringan, selain itu harganya murah,

resin

ini mempunyai karakteristik yang khas yaitu dapat

diwarnai, transparan, dapat dibuat kaku dan fleksibel, tahan

(41)

pada suhu kerja mencapai 79

0

C atau lebih tergantung partikel

resin

dan keperluannya (Schward, 1984). Keuntungan lain

matriks

polyester

adalah mudah dikombinasikan dengan serat

dan dapat digunakan untuk semua bentuk penguatan plastik.

2.2.3.2.

Perlakuan

Alkali ( NaOH )

Sifat alami serat adalah

Hyrophilic

, yaitu suka terhadap

air berbeda dari polimer yang

hidrophilic

.Pengaruh perlakuan

alkali terhadap sifat permukaan serat alam selulosa telah

diteliti dimana kandungan optimum air mampu direduksi

sehingga sifat alami

hidropholic

serat dapat memberikan

ikatan

interfecial

dengan matrik secra optimal (Bismarck dkk

2002).

NaOH merupakan larutan basa yang tergolong mudah

larut dalam air dan termasuk basa kuat yang dapat terionisasi

dengan sempurna. Menurut teori arrhenius basa adalah zat

yang dalam air menghasilkan ion OH negatif dan ion positif.

Larutan basa memiliki rasa pahit, dan jika mengenai tangan

terasa licin (seperti sabun). Sifat licin terhadap kulit itu disebut

sifat kaustik basa.

Salah satu indikator yang digunakan untuk menunjukkkan

(42)

dimasukkan ke dalam larutan basa maka berubah menjadi

biru.

2.2.4. Aspek Geometri

2.2.4.1. Pengujian Kadar Air

Pengujian ini adalah untuk mengetahui jumlah kadar air yang

terdapat pada serat rami. Uji ini bertujuan untuk menjaga agar

serat rami tetap terjaga kadar airnya yaitu 10%. Pengujian ini

menggunakan alat digital

wood moisture contain

. Pengujian ini

mempunyai dua fungsi utama yaitu (standar ASTM D 570-98) :

1. Sebagai panduan mengenai proporsi air yang diserap

oleh sebuah bahan.

2.

Sebagai tes control mengenai keseragaman sebuah

produk

.

2.2.4.2. Fraksi Volume

Jumlah kandungan serat dalam komposit, merupakan hal

yang menjadi perhatian khusus pada komposit berpenguat serat.

Untuk memperoleh komposit berkekuatan tinggi, distribusi serat

dengan matrik harus merata pada proses pencampuran agar

mengurangi timbulnya

void

. Untuk menghitung fraksi volume,

parameter yang harus diketahui adalah berat jenis resin, berat

jenis serat, berat komposit dan berat serat. Adapun fraksi volume

(43)

... [2.1]

... [2.2]

Jika selama pembuatan komposit diketahui massa

fiber

dan matrik, serta density

fiber

dan matrik, maka fraksi volume dan

fraksi

massa

fiber

dapat

dihitung

dengan

persamaan

(Shackelford, 1992) :

... [2.3]

dimana :

W

f

: fraksi berat serat

w

f

: berat serat

w

c

: berat komposit

ρ

f

:

density

serat

ρ

c

:

density

komposit

V

f

: fraksi volume serat

V

m

: fraksi volume matrik

vf

: volume serat

vm

: volume matrik

2.2.4.3. Uji density

Pengujian densitas merupakan pengujian sifat fisis terhadap

(44)

spesimen yang diuji. Rapat massa (

mass density

) suatu zat adalah

massa zat per satuan volume (Goerge, 2003).

�

=

dimana :

ρ

= densitas benda (gram/cm

3

)

m = massa benda (gram)

v

= volume benda (cm

3

)

Pada benda dengan bentuk yang tidak beraturan, dimana kita

kesulitan untuk menentukan volumenya, kita dapat menghitung

densitas dengan hukum Archimedes. Dalam pengujian densitas disini

pada prinsipnya menentukan massa spesimen diudara (m

udara

) dan

massa spesimen diair (m

air

). Massa diudara (m

udara

) dapat dihitung

dengan timbangan

digital

secara normal yang merupakan massa

sesungguhnya. Massa dalam air (m

air

) dapat dihitung dengan cara

massa diudara (m

udara

) dikurangi gaya keatas, sedangkan gaya ke atas

dapat dihitung dengan teori Archimides. Pada teori Archimides

dikatakan bahwa suatu benda yang dicelupkan dalam suatu fluida akan

mengalami gaya ke atas sama dengan massa fluida yang dipindahkan

oleh benda. Jadi dari teori Archimides tersebut dapat diterapkan untuk

mencari densitas dengan persamaan rumus perhitungan seperti

dibawah ini (Barsoum, 1997) :

�

=

�

(45)

dimana :

m

udara

= massa spesimen diudara (gram)

m

fluida

= massa spesimen dalam fluida/air (gram)

ρ

fluida

= densitas fluida/air (gram/cm

3

)

ρ

= densitas spesimen (gram/cm

3

)

Gambar 2.7. Skema Uji Densitas (Goerge, 2003).

2.2.4.4. Kekuatan Bending

Material komposit mempunyai sifat tekan lebih baik

dibanding tarik, pada perlakuan uji bending spesimen, bagian atas

spesimen terjadi proses tekan dan bagian bawah terjadi proses

tarik sehingga kegagalan yang terjadi akibat uji bending yaitu

mengalami patah bagian bawah karena tidak mampu menahan

tegangan tarik. Dimensi balok dapat kita lihat pada gambar 2.7.

(46)

Gambar 2.8. Penampang Uji bending (Standart ASTM D 790-02)

Momen yang terjadi pada komposit dapat dihitung

dengan persamaan :

=

�

2

.

2

……….. [2.4]

Menentukan kekuatan bending menggunakan persamaan

(Standart ASTM D790-02) :

�

=

.

�

=

�

2

.

2

.

1

2

�

1

12

. .

�

3

=

1

8

.

�

. .

�

1

12

. .

�

3

=

1

8

�

.

1

12

.

�

2

�

=

3

�

.

2 . .

�

2

… … … …

. .

… …

. [2.5]

Sedangkan untuk menentukan modulus elastisitas bending

menggunakan rumus sebagai berikut (Standart ASTM D790- 02) :

(47)



.

4

.

3 3

d

b

P

L

Eb



………

....

……

...

………

.[2.6]

dimana:



b = kekuatan bending (MPa)

P = beban yang diberikan(N)

L = jarak antara titik tumpuan (mm)

b = lebar spesimen (mm)

d = tebal spesimen (mm)

δ

= defleksi (mm)

Eb = modulus elastisitas (MPa)

Sedangkan kekakuan dapat dicari dengan persamaan

(Lukkassen, D., Meidel, A., 2003) :

=

1

12

�

3

... [2.7]

D = EI

... [2.8]

dimana :

D : kekakuan (N/mm

2

)

E : modulus elastisitas (N/mm

2

)

I : momen inersia (mm

4

)

b : lebar (mm)

(48)

2.2.4.5. Kekuatan Impak

Pengujian

impak

bertujuan untuk mengukur berapa energi

yang dapat diserap suatu material sampai material tersebut patah.

Pengujian

impak

merupakan respon terhadap beban kejut atau

beban tiba-tiba (beban impak) (calliester, 2007).

Dalam pengujian

impak

terdiri dari dua teknik pengujian

standar yaitu

Charpy

dan

Izod

. Pada pengujian standar

Charpy

dan

Izod

, dirancang dan masih digunakan untuk mengukur energi

impak

yang juga dikenal dengan ketangguhan takik (Calliester,

2007).

Spesimen

Charpy

berbentuk batang dengan penampang

lintang bujur sangkar dengan takikan V oleh proses permesinan

(gambar 2.2.a). Mesin pengujian impak diperlihatkan secara

skematik dengan (gambar 2.2.b). Beban didapatkan dari

tumbukan oleh palu pendulum yang dilepas dari posisi ketinggian

h

. Spesimen diposisikan pada dasar seperti pada (gambar 2.2.b)

tersebut. Ketika dilepas, ujung pisau pada palu pendulum akan

menabrak dan mematahkan spesimen ditakikannya yang bekerja

sebagai titik konsentrasi tegangan untuk pukulan impak

kecepatan tinggi. Palu pendulum akan melanjutkan ayunan untuk

mencapai ketinggian maksimum

h

’ yang lebih rendah dari

h

.

Energi yang diserap dihitung dari perbedaan

h’

dan

h

(

mgh

–

(49)

pendulum terhadap garis vertikal sebelum dibenturkan adalah

α

dan posisi lengan pendulum terhadap garis vertikal setelah

membentur spesimen adalah

β

. Dengan mengetahui besarnya

energi potensial yang diserap oleh material maka kekuatan impak

benda uji dapat dihitung (Standar ASTM D256-00).

Eserap = energi awal

–

energi yang tersisa

= m.g.h

–

m.g.h’

= m.g.(R-

Rcos α) –

m.g.(R-

R.cos β)

Esrp

= mg.R.(cos β

-

cos α) ...

...[2.9]

dimana :

Esrp : energi serap (J)

m : berat pendulum (kg) = 20 kg

g

: percepatan gravitasi (m/s

2

) = 10 m/s

2

R

: panjang lengan (m) = 0,8 m

α

: sudut pendulum sebelum diayunkan = 30

o

β

: sudut ayunan pendulum setelah mematahkan

specimen

Harga impak dapat dihitung dengan

:

=

�

... [2.10]

dimana :

HI

: Harga Impak (J/mm

2

)

Esrp : energi serap (J)

(50)

Gambar 2.9. (a) Spesimen yang digunakan untuk pengujian

impak. (b) Skematik peralatan uji impak. (Callister, 2007).

Pengujian

impak

dapat diidentifikasi sebagai berikut :

1. Material yang getas, bentuk patahannya akan bermukaan

merata, hal ini menunjukkan bahwa material yang getas akan

cenderung patah akibat tegangan normal.

2. Material yang ulet akan terlihat meruncing, hal ini menunjukkan

bahwa material yang ulet akan patah akibat tegangan geser.

3. Semakin besar

posisi sudut β akan semakin

getas, demikian

(51)

mematahkan material cenderung semakin kecil, demikian

sebaliknya.

2.2.4.6. Pengujian Kekuatan Tarik

Pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui tegangan,

regangan, modulus elastisitas bahan dengan cara menarik

spesimen sampai putus. Pengujian tarik dilakukan dengan mesin

uji tarik atau dengan

universal testing standar

.(Standar ASTM D

638-02).

Hal-hal yang mempengaruhi kekuatan tarik komposit

antara lain :(Surdia, 1995).

a. Temperatur

Apabila temperatur naik, maka kekuatan tariknya akan turun

b. Kelembaban

Pengaruh

kelembaban

ini

akan

mengakibatkan

bertambahnya absorbsi air, akibatnya akan menaikkan

regangan patah, sedangkan tegangan patah dan modulus

elastisitasnya menurun.

c.

Laju Tegangan

d.

Apabila laju tegangan kecil, maka perpanjangan

bertambah dan mengakibatkan kurva tegangan-regangan

menjadi landai, modulus elastisitasnya rendah. Sedangkan

kalau laju tegangan tinggi, maka beban patah dan modulus

(52)

Hubungan antara tegangan dan regangan pada beban tarik

ditentukan dengan rumus sebagai berikut (Surdia, 1995)

P =

σ

. A atau

σ

=

A

P

... [2.11]

Catatan:

P = beban (N)

A = luas penampang (mm

2

)

σ

= tegangan (MPa).

Besarnya regangan adalah jumlah pertambahan panjang

karena pembebanan dibandingkan dengan panjang daerah

ukur (

gage length

). Nilai regangan ini adalah regangan

proporsional yang didapat dari garis. Proporsional pada

grafik tegangan-tegangan hasil uji tarik komposit.(Surdia,

1995)



=

lo

L



... [2.12]

Dimana:



= Regangan (mm/mm)

ΔL

= pertambahan panjang (mm)

lo = panjang daerah ukur (

gage length

), mm

Pada daerah proporsional yaitu daerah dimana

tegangan-regangan yang terjadi masih sebanding, defleksi yang terjadi

masih bersifat elastis dan masih berlaku hukum Hooke.

(53)

merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan

pada daerah proporsional dapat dihitung dengan persamaan

(Surdia, 1995)

E =





... [2.13]

Dimana:

E = Modulus elastisitas tarik (MPa)



= Kekuatan tarik (MPa)



= Regangan (mm/mm)

2.2.5. Perpatahan (

Fracture

)

2.2.5.1

Dasar-dasar Perpatahan.

Kegagalan dari bahan teknik hampir selalu tidak

diinginkan

terjadi

karena

beberapa

alasan

seperti

membahayakan hidup manusia, kerugian dibidang ekonomi dan

gangguan terhadap ketersediaan produk dan jasa. Meskipun

penyebab kegagalan dan sifat bahan mungkin diketahui,

pencegahan terhadap kegagalan sulit untuk dijamin. Kasus

yang sering terjadi adalah pemilihan bahan dan proses yang

tidak tepat dan perancangan komponen kurang baik serta

penggunaan yang salah. Menjadi tanggung jawab para insinyur

untuk mengantisipasi kemungkinan kegagalan dan mencari

penyebab pada kegagalan untuk mencegah terjadinya

(54)

Patah sederhana didefinisikan sebagai pemisahan

sebuah bahan menjadi dua atau lebih potongan sebagai respon

dari tegangan static yang bekerja dan pada temperatur yang

relative rendah terhadap temperatur cairnya. Dua model patah

yang mungkin terjadi pada bahan teknik adalah patah liat

(

ductile fracture

) dan patah getas (

brittle fracture

). Klasifikasi ini

didasarkan pada kemampuan bahan mengalami deformasi

plastik. Bahan liat (

ductile

) memperlihatkan deformasi plastik

dengan menyerap energi yang besar sebelum patah.

Sebaliknya, patah getas hanya memeperlihatkan deformasi

plastik yang kecil atau bahkan tidak ada. Setiap proses

perpatahan meliputi dua tahap yaitu pembentukan dan

perambatan

sebagai

respon

terhadap

tegangan

yang

diterapkan.

Jenis perpatahan

sangat

tergantung

pada

(55)

BAB III

PELAKSANAAN PENELITIAN

3.1. Penyiapan Bahan dan Alat

3.1.1. Penyiapan bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Serat rami

Serat rami dicuci dahulu untuk menghilangkn kotoran yang

ada pada serat, kemudian serat dijemur. Setelah melalui proses

penjemuran serat dioven sampai kadar air menjadi 10%.

Gbr 3.1. Serat rami sebelum diacak

Gbr 3.2. serat rami

setelah diacak

(56)

b. Poliester

Matrik

yang digunakan

Resin

Polyester

BQTN

tipe 157

dengan bahan tambahan katalis yang berfungsi sebagai pengeras

resin

.

Gambar 3.3. Resin

Polyester

Yucalac

tipe 157 dan

katalis

c.

NaOH

digunakan

untuk menghilangkan kotoran atau lignin

pada serat dengan kadar 5 %. NaOH merupakan larutan basa

dan terkesan licin.

(57)

3.1.2. Penyiapan Alat.

a. Timbangan

digital

Timbangan yang digunakan untuk menimbang serat dan

polyester

adalah timbangan

digital.

Gambar 3.5. Timbangan Digital.

b. Alat Uji Kadar Air.

Alat uji kadar air ini digunakan untuk mengukur kadar air

serat

rami

, dengan ketentuan kadar air 10%.

(58)

c. Cetakan Benda Uji

Cetakan yang digunakan terbuat dari kaca bening dengan

ketebalan 3mm, 4mm, dan 5 mm.

Gambar 3.7. Cetakan untuk benda uji.

d.

Alat Pengepre