SKRIPSI. Diajukan guna melengkapi tugas akhir dan memenuhi salah satu syarat. Untuk menyelesaikan program studi teknik mesin (S1)

PENGARUH PENAMBAHAN SERBUK KARBON AKTIF TEMPURUNG KELAPA TERHADAP KEKUATAN REKAT DAN KEKUATAN GESER

PADA SAMBUNGAN LEM EPOXY

SKRIPSI

Diajukan guna melengkapi tugas akhir dan memenuhi salah satu syarat Untuk menyelesaikan program studi teknik mesin (S1)

Dan mencapai gelar sarjana teknik

Oleh :

NOVAL TRIO PRAKOSO

201510120311005

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

vii

Pengaruh Penambahan Serbuk Karbon Aktif

Tempurung Kelapa terhadap Kekuatan Rekat dan

Kekuatan Geser pada Sambungan Lem Epoxy

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perekatan sambungan menggunakan lem dengan penambahan serbuk karbon aktif tempurung kelapa 0%, 10%, 20%, 30% terhadap kekuatan rekat dan kekuatan geser pada sambungan baja. Menggunakan material baja ST 37 memiliki ukuran tebal 3 mm, lebar 20 mm, panjang 120 mm untuk uji rekat, dan untuk uji geser tebal 3 mm, lebar 20 mm, panjang 110 mm dengan ketebalan lem 1 mm. Penelitian ini melakukan uji rekat dan uji geser dengan menggunakan alat uji tarik. Serbuk yang digunakan berasal dari arang tempurung kelapa yang sudah diaktivasi dengan larutan NaOH 1% selama 24 jam. Hasil pengujian kekuatan rekat menunjukan nilai rata-rata tertinggi 6,16 Mpa pada variasi penambahan serbuk 30% dan nilai rata-rata terendah 5,25 Mpa pada variasi penambahan serbuk 0%. Hasil pengujian kekuatan geser menunjukan nilai rata-rata tertinggi 13,00 Mpa pada variasi penambahan serbuk 30% dan nilai rata-rata terendah 10,75 Mpa pada variasi penambahan serbuk 0%. Bentuk patahan yang terjadi adalah patah campuran antara cohesive dan adhesive, namun didominasi patah adhesive hal ini disebabkan lem epoxy yang ditambahkan serbuk karbon aktif menjadi padat sehingga saat retak yang terjadi merambat melalui serbuk dapat menghambat laju retak.

viii

The Effect of Adding Coconut Shell Activated Carbon

Powder to the Adhesive Strength and Shear Strength of

Epoxy Glue Joint

Abstract

This research is aimed to know the effect of adhesive bonding glue by adding coconut shell activated carbon powder. The percentage of 0%, 10%, 20%, 30% of carbon powder used to find out the adhesive strength and shear strength on steel joints. Steel ST 37 material used in the research has 3 mm thick, 20mm wide, and 120mm long for adhesive test and for shear test 3 mm thick, 20 mm wide , and 110mm long. Thickness of glue for this speciment is 1 mm. This research has conducted adhesive test and shear test with tensile test tool. The powder used is activated coconut shell charcoal with 1% of NaOH solution for activation in 24 hours. Results of testing show that the highest average value of adhesive test is 6,16 Mpa in the variation of 30% powderl and the lowest average value is 5,25 Mpa in the variation of 0% powder. Results of testing show that the highest average value of shear test is 13,00 Mpa in the variation of 30% powder and the lowest average value is 10,75 Mpa in the variation of 0% powder. The shape of the fracture is a mixture fracture between cohesive and adhesive. Yet,it is dominated by adhesive fracture as epoxy glue added with activated carbon powder becomes solid, that when the cracking spread through the powder, it can inhibit the cracking rate.

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat AllAh SWT atas segala limpahan berkah dan rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan baik dan lancar serta dapat selesai tepat pada waktu yang ditetapkan. Dari awal sampai dengan selesainya skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dan doa dari berbagai pihak baik berupa arahan, bimbingan, maupun saran. Atas segala bantuan yang telah diberikan, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua tercinta, bapak Bambang Cipto Darsono dan ibu Muhalipah yang senatiasa membantu, memberikan dukungan dan semangat yang luar biasa sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi dan studi di Universitas Muhammadiyah Malang.

2. Kedua kakak Sagita Ekawati, Nilam Dwi Jayanti dan Adik Ayu Rahmadani yang selalu memberikan semangat selama penulis menempuh studi di Universitas Muhammadiyah Malang.

3. Bapak Murjito, ST., MT. sebagai ketua jurusan Teknik mesin S-1 Universitas Muhammadiyah Malang.

4. Bapak Ir. Daryono, MT. Sebagai dosen pembimbing 1 yang senantiasa membimbing dan memberikan nasehatnya kepada penulis untuk penulisan skripsi ini.

5. Bapak M. Irkham Mamungkas, ST., MT. Sebagai dosen pembimbing 2 yang senantiasa membimbing dan memberikan nasehatnya kepada penulis untuk penulisan skripsi ini.

6. Aisyah Raudya Izani dan keluarga yang telah senantiasa memberikan dukungan, semangat dan motivasi sehingga penulis mampu berjuang untuk menyelesaikan skripsi ini.

7. Teman-teman KPMB Malang yang telah memberikan dukungannya dan telah memberikan banyak pengetahuan baru dalam hal apapun khususnya Rudy, Nanda, Sigit, Nur, Lutpi sate, Arief RT, Eki, Geto, Eros, Edi, Hanny, Iqbal, Oji dan lainnnya selama penulis menempuh pendidikan di Kota Malang.

8. Bubuhan balikpapan (Taufik, Gita, Tata, Arief , Razzaq) yang telah saling membantu dan saling menghibur dikala menyelesaikan skripsi masing-masing.

x

9. Teman-teman di jurusan Teknik Mesin S-1 Universitas Muhammadiyah Malang yang telah berjuang bersama dari awal masuk kuliah hingga dapat menyelesaikan studi di Universitas Muhammadiyah Malang.

10. Seluruh Dosen Universitas Muhammadiyah Malang khususnya teknik mesin yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama kuliah, semoga ilmu yang di berikan dapat bermanfaat kedepannya.

Penulis menyadari penyusunan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Mengingat keterbatasan kemampuan dan ilmu pengetahuan yang penulis miliki, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari seluruh pembaca dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak.

Malang, 26 Juli 2019

xi DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ... i

POSTER ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

LEMBAR BIMBINGAN TUGAS AKHIR I ... iv

LEMBAR BIMBINGAN TUGAS AKHIR II ... v

LEMBAR PERNYATAAN TIDAK PLAGIASI ... vi

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR GRAFIK ... xv BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan Penelitian ... 2 1.4 Manfaat Penelitian ... 3 1.5 Batasan Masalah ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Studi Pustaka ... 4

2.2 Pengertian Sambungan ... 7

2.2.1 Reinforcement... 7

2.3 Sambungan Lem ( Adhesive ) ... 8

2.3.1 Tipe-tipe Adhesive ... 8

2.3.2 Sistem Adhesive ... 8

2.3.3 Karakteristik Beberapa Jenis Adhesive Bonding ... 9

2.3.4Faktor- faktor yang Menentukan Kekuatan Ikatan Perekat ... 9

2.3.5Distribusi Tegangan ... 10

2.3.6Kegagalan Ikatan Perekat ... 11

xii

2.4 Lem Epoxy ... 12

2.4.1 Kelebihan dan Kekurangan Lem Epoxy ... 13

2.5 Karbon Aktif ... 14

2.5.1 Sifat Karbon Aktif ... 15

2.5.2Tempurung Kelapa sebagai Bahan Baku Karbon Aktif ... 15

2.5.3Penggunaan Karbon Aktif ... 16

2.6 Pelat Baja ... 17

2.7 Tegangan ... 18

2.7.1 Macam-Macam Tegangan ... 19

BAB III METODE PENELITIAN ... 21

3.1 Metode Penelitian ... 21

3.2 Tempat Penelitian ... 22

3.3 Bahan dan Alat ... 22

3.4 Persiapan Penelitian ... 27

3.4.1 Pembuatan Serbuk Karbon Aktif Tempurung Kelapa ... 27

3.4.2 Perekatan Spesimen Uji ... 27

3.5 Prosedur Pengujian ... 28

3.6 Diagram Alir Penelitian ... 30

BAB IV ANALISA DATA PEMBAHASAN ... 31

4.1 Bahan Eksperimen Sebelum Uji ... 31

4.2 Hasil Penelitian ... 31

4.2.1 Data Penelitian ... 31

4.2.2Benda Uji Sebelum Perekatan ... 31

4.2.3Hasil Perekatan Sambungan ... 32

4.3Hasil Pengujian ... 33

4.3.1 Hasil Pengujian Spesimen Uji Rekat ... 36

4.3.2Hasil Pengujian Spesimen Uji Geser ... 37

4.4Analisa Hasil Pengujian ... 38

BAB V KESIMPULAN ... 42

5.1 Kesimpulan ... 42

5.2 Saran ... 42

DAFTAR PUSTAKA ... 43

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Karakteristik lem epoxy ... 23

Tabel 3.2 Tabel hasil pengujian tarik ... 29

Tabel 4.1 Hasil pengujian tarik spesimen uji rekat ... 33

Tabel 4.2 Bentuk patahan hasil pengujian ... 34

Tabel 4.3 Hasil pengujian tarik spesimen uji geser... 35

Tabel 4.4 Bentuk patahan hasil pengujian ... 36

Tabel 4.5 Hasil spesimen uji kekuatan rekat ... 38

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1Grafik tegangan geser... 4

Gambar 2.2 Beban maksimum pada pengujian peeling dan tearing ... 5

Gambar 2.1Jenis patahan pada spesimen peeling penambahan serbuk silika ... 6

Gambar 2.4 Displacment pada pengujian peeling dan tearing ... 6

Gambar 2.5 Kekuatan peel dan kekuatan shear pada variasi penambahan serbuk . 7 Gambar 2.6 Tabel karakteristik jenis adhesive bonding ... 9

Gambar 2.7 Jenis generik sendi lap... 11

Gambar 2.8 Kegagalan ikatan perekat ... 11

Gambar 2.9 Tabel syarat mutu karbon aktif ... 15

Gambar 3.1 ASTM D-1002-10-standard ... 22

Gambar 3.2 Dimensi spesimen uji rekat ... 22

Gambar 3.3 Dimensi spesimen uji geser ... 23

Gambar 3.4 Gerinda tangan ... 24

Gambar 3.5 Alat potong manual ... 24

Gambar 3.6 Spidol ... 24

Gambar 3.7 Jangka sorong ... 25

Gambar 3.8 Timbangan mikro ... 25

Gambar 3.9 Amplas ... 25

Gambar 3.10 Penggaris ... 26

Gambar 3.11 NaOH ... 26

Gambar 3.12 blender ... 26

Gambar 3.13 Mesin Uji Tarik ... 27

Gambar 4.1 Spesimen uji rekat ... 31

Gambar 4.2Spesimen uji geser ... 32

Gambar 4.3 Bentuk sambungan uji rekat ... 32

xv

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Grafik kekuatan rekat sambungan ... 39 Grafik 4.2 Grafik kekuatan geser sambungan ... 39

43

DAFTAR PUSTAKA

Adams, R. D., Comyn, J., & Wake, W. C. (1997). Structural adhesive joints in engineering. London: Chapman & Hall.

Anam, K. (2015). Pengaruh Penambahan Serbuk Logam / Non-Logam Terhadap Kekuatan dan Perilaku Rambat Retak pada Sambungan Lem Epoxy. 02(02), 62–66.

Austin, G. T. (1985). Shreve’s chemical process industries. New York: McGraw-Hill.

Darmawan, S. (2008). Sifat Arang Aktif Tempurung Kemiri dan Pemanfaatannya sebagai Penyerap Emisi Formadelhida Papan Serat Berkerapatan Sedang. Dharma Putra, I Nyoman Sugita, N. W. P. (2007). TEGANGAN GESER ULTIMIT

EPOXY-RESIN PADASAMBUNGAN BALOK KAYU YANG DIBEBANI GAYA TEKANSEJAJAR SERAT. 16(2), 117–131.

Dieter, G. E., & Bacon, D. J. (1998). Mechanical metallurgy. Retrieved from http://books.google.com/books?id=hlabmB3e8XwC

Gere, J. M., & Timoshenko, S. P. (1997). Mechanics of materials. Boston: PWS Publishing Company.

Gradiniar, A., & Ardhyananta, H. (2013). Pengaruh Penambahan Karbon

terhadap Sifat Mekanik dan Konduktivitas Listrik Komposit Karbon / Epoksi sebagai Pelat Bipolar Polimer Elektrolit Membran Sel Bahan Bakar ( Polymer Exchange Membran ( PEMFC )). 2(1), 0–4.

Gustan Pari dan Sasa Abdurrohim. (2003). PEMBUATAN ARANG AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA, SERBUK KAYU, TEMPURUNG, DAN TANDAN KELAPA SAWIT. Penelitian Hasil Hutan, 21(1), 55–65.

J. MacDonald, A. (2019). Structure and Architecture / Angus J. MacDonald. In SERBIULA (sistema Librum 2.0).

44

Pasir pada Lem Besi Tipe Epoxy terhadap Tegangan Geser Sambungan. R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal, 3(1), 7.

https://doi.org/10.21070/r.e.m.v3i1.1589

Kahraman, R., Sunar, M., & Yilbas, B. (2008). Influence of adhesive thickness and filler content on the mechanical performance of aluminum single-lap joints bonded with aluminum powder filled epoxy adhesive. Journal of Materials Processing Technology, 205(1–3), 183–189.

https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.11.121

Kinoshita, K. (1988). Carbon : electrochemical and physicochemical properties. New York: John Wiley.

Lee, L.-H. (1991). Adhesive Bonding. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4757-9006-1

León Singer, F., & Pytel, A. (2019). Resistencia de materiales / Ferdinand L. Singer, Andrew Pytel. In SERBIULA (sistema Librum 2.0).

Nailul, F. (2009). PEMBUATAN ARANG AKTIF SECARA LANGSUNG DARI KULIT Acacia mangium Wild DENGAN AKTIVASI FISIKA DAN

APLIKASINYA SEBAGAI ADSORBEN.

Sastrowiyono, S. (2018). The Effect of the Ball Size on the Product

Characteristics of Shaker HEBM to Produce Nano Particle from Bamboo Charcoal. JEMMME.,3(1), 15–22.

Sembiring, M. T., & Sinaga, T. S. (2003). Arang Aktif (Pengenalan dan Proses Pembuatannya). USU Digital Library, 1–9.

Sudirjo, M. (2006). Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Kacang Tanah (Arachis Hypogeae) dengan Aktivator Asam Sulfat, Laporan Tugas Akhir, Universitas Diponegoro, Semarang.

Xu, W., & Wei, Y. (2012). Strength and interface failure mechanism of adhesive joints. International Journal of Adhesion and Adhesives, 34, 80–92.