Teknologi Terapan LAPORAN AKHIR PENELITIAN DOSEN PEMULA

Teknologi Terapan

LAPORAN AKHIR

PENELITIAN DOSEN PEMULA

ANALISIS PERILAKU FISIK DAN MEKANIK SERAT TUNGGAL WIDURI DAN KOMPOSIT WIDURI-POLIESTER

Tahun ke-1 dari rencana 1 tahun

YEREMIAS M. PELL, ST., M.ENG (Ketua) NIDN. 0008037503

DAUD P. MANGESA, ST., MT (Anggota) NIDN. 0010097107

GUSNAWATI, ST., M.Eng (Anggota) NIDN. 0020117901

UNIVERSITAS NUSA CENDANA

Oktober 2016

RINGKASAN

Penelitian tentang material komposit berbasis serta alam dewasa ini didorong oleh semangat untuk mendapatkan material baru yang selain murah tetapi juga berkualitas. Salah satu pemanfaatan material komposit serat alam yang bisa diteliti adalah sebagai pengganti material untuk konstruksi bangunan seperti balok dan tiang. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji sifat atau perilaku material komposit berbasis serat alam, khususnya serat widutri dengan matriks resin poliester. Metode penelitian terbagi dalam dua kelompok, pertama penelitian pustaka, yang diambil dari penelitian-penelitian tentang komposit widuri-poliester. Perilaku serat tunggal yang dikaji adalah densitas serat, diameter serat, kekuatan tari serat dan sifat mampu rekat antara serat widuri dan matriks resin poliester. Serat terlebih dahulu diberi perlakuan NaOH 5% dengan cara direndam selama 1 jam, 2 jam dan 3 jam. Metode penelitian kedua yaitu penelitian eksperimen. Perilaku komposit yang diteliti di sini yaitu sifat tarik dan sifat bending komposit widuri poliester, dengan orientasi serat acak. Panjang serat divariasikan 1 cm, 3 cm dan 5 cm. Hasil yang diperoleh sebagai berikut; serat widuri yang diteliti diambil dari serat kulit batang widuri dari tanaman widuri yang berbunga. Karena densitas, diameter, kekuatan tarik serat dan sifat mampu rekatnya memenuhi syarat untuk pembuatan komposit widuri poliester. Bahkan kemampuan rekat antara serat widuri dengan resin poliester sudah bisa terjadi pada panjang serat 3 mm sampai 5 mm. Artinya ini adalah panjang serat minimal yang bisa berikatan dengan resin poliester sebagai matriksnya. Selanjutnya hasil pengujian tarik komposit menunjukkan bahwa semakin panjang serat maka kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas semakin tinggi. Tetapi nilai kekuatan bending tertinggi pada komposit dengan panjang serat 3 cm dan terendah pada panjang serat 5 cm. Modulus bending tertinggi pada komposit dengan panjang serat 5 cm dan terendah pada 3 cm. Hasil-hasil ini, dapat dijadikan dasar untuk penelitian lebih lanjut khususnya yang bersifat aplikasi.

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN SAMPUL ……… _i

HALAMAN PENGESAHAN ……… _ii

RINGKASAN ... iii

DAFTAR ISI ……… _iv

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR LAMPIRAN …_...……… _vii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ……… ₁

1.2. Permasalahan ……… ₃

1.3. Tujuan Penelitian ... 4

1.4. Target Luaran ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kajian Pustaka ... 5

2.2. Teori Dasar ………_...… ₇

2.3. Jenis-jenis Komposit ……… 7

2.4. Komposit Serat Alam ... 9

2.5. Serat Widuri ... 9

2.6. Resin Poliester ... 11

2.7. Perilaku/Sifat Fisik dan Mekanik Serat Tungga ... 12

2.8. Perilaku Mekanik Komposit ... 15

2.9. Fraksi Volume Serat dan Matriks ... 16

3.2. Manfaat Penelitian ... 19

BAB IV METODE PELAKSANAAN 4.1. Lokasi Penelitian …_...……… ₂₀

4.2. Bahan/Sumber Penelitian ………_...…… ₂₀

4.3. Proses Penelitian ... 21

4.4. Metode Analisa Data...……… ₂₃

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1. Densitas Serat Widuri ... 24

5.2. Diameter Serat Widuri ... 25

5.3. Sifat Tarik Serat Tunggal ... 26

5.4. Sifat Mampu Rekat antara Serat Widuri dan Resin Polyester.... 27

5.5. Sifat Tarik Komposit Widuri-Polyester ... 30

5.6. Sifat Bending Komposit Widuri-Polyester... 32

BAB VI KESUMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan ...……… ₃₄

6.2. Saran ……… ₃₅ DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Klasifikasi komposit berdasarkan penguatan………₉

Gambar 2.2. Klasifikasi dan contoh-contoh serat alam……… ₉

Gambar 2.3. Tanaman widuri . ... 10

Gambar 2.4.Pengukuran densitas dengan prinsip Archimedes ... 12

Gambar 2.5.Mekanisme uji pull-out... 14

Gambar 4.1.Spesimen Uji Tarik menurut ASTM D638-02………_...… ₂₃

Gambar 4.2.Bentuk spesimen uji bending standar ASTM D790-02………… ₂₃

Gambar 5.1.Serat tanpa perlakuan dan serat dengan perlakuan NaOH ... 24

Gambar 5.2.Grafik hubungan antara panjang tertanam serat dengan IFSS... 28

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Sifat-sifat resin polyester ...……… ₁₁

Tabel 5.1. Densitas serat tunggal widuri ...……… ₂₄

Tabel 5.2.Diameter serat tunggal widuri. ... 25

Tabel 5.3.Sifat tarik serat tunggal widuri ... 26

Tabel 5.4. Hasil Pengujian Pull-out dengan Perhitungan untuk Interfacial Shear Strenght, IFSS ... 27

Tabel 5.5.Sifat tarik komposit widuri-poliester ...………_...… ₃₀

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Penggunaan Anggara Lampiran 2. Susunan Organisasi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Penelitian tentang material komposit berbasis serta alam dewasa ini semakin banyak dilakukan oleh banyak pihak, baik dikalangan akademisi maupun dikalangan praktisi. Hal ini didorong oleh semangat untuk mendapatkan material baru yang selain murah tetapi juga berkualitas. Ada juga semangat untuk mendapatkan material yang bisa diperbaharui dan ramah lingkungan, dan semangat yang lainnya. Semua itu akhirnya dikembangkan dalam ilmu rekayasa material. Tentang material komposit serat alam, memang belum sepenuhnya tercapai material yang diharapkan dalam semua semangat yang ada, tetapi kita sedang menuju ke sana. Oleh karena itu, material ini terus diupayakan untuk dikembangkan melalui serangkaian penelitian baik dari penelitian mendasar maupun sampai pada penerapannya.

Komposit berpenguat serat alam muncul sebagai salah satu potensi alternatif pengganti komposit serat sintetis seperti serat kaca, serat karbon, serat aramid, serat boron dan lainnya. Beberapa jenis serat alam yang sudah diteliti dan masih dikembangkan antara lain serat rami, kenaf, rosela, sisal, bambu, hemp, nenas, pisang, melinjo, gewang, lontar, widuri dan lain sebagainya. Diantaranya adalah serat widuri dengan nama ilmiah calotropis gigantea, yang sudah pernah diteliti oleh, Ashori dan Bahreini (2009), Pell dalam publikasinya (2010, 2011 dan 2012), Wowa (2013), Agil (2013), Pa, dkk (2014), Nogo (2015), Bate (2015) dan Mengga (2015).

penelitian ilmiah dalam bidang rekayasa material. Dari beberapa penelitian tentang serat widuri ini, diperoleh informasi bahwa kekuatan tarik serat tunggal widuri sangat berpotensi untuk dijadikan penguat pada komposit. Selain serat tunggalnya, tahun 2011, Pell juga sudah meneliti tentang serat widuri sebagai penguat komposit dengan matriks resin epoksi (komposit widuri-epoksi). Sedangkan para peneliti yang lain menggunakan resin poliester sebagai matriksnya. Perbedaan lain pun masih dapat dibaca dalam setiap hasil penelitian tersebut. Dengan perbedaan-perbedaan tersebut, maka pada penelitian kali ini akan dilakukaan telaah pustaka agar bisa diperoleh informasi yang lengkap khususnya tentang pemanfaatan serat widuri sebagai penguat komposit.

Semua penelitian yang sudah dilakukan tersebut, bertujuan untuk mendapatkan informasi tentang karakteristik atau sifat mekaniknya. Hal ini penting karena dengan mengetahui karaktekristik atau sifat mekanik tersebut, maka pemanfaatan lebih lanjut dalam penerapannya dapat lebih tepat. Inilah yang belum jelas dilihat dalam penelitian-penelitian di atas.

Suatu material ketika digunakan maka hal penting yang harus diketahui yaitu jenis material dan perilakunya. Ini berkaitan dengan kondisi dan jenis pembebanan yang harus ditangani oleh material tersebut. Kondisi pembebanan seperti pembebanan ringan, sedang atau berat. Sedangkan jenis pembebanan seperti tarik, tekan, lentur, torsi, impak dan geser. Selain kondisi dan jenis pembebanan, hal penting lainnya yaitu arah pembebanannya seperti dalam arah tegak lurus atau sejajar bidang kerja. Inilah yang menarik untuk diteliti, karena salah satu perilaku komposit sangat tergantung pada arah dan posisi material penyusunnya. Artinya, kekuatan dan kekakuan bahan bisa diatur seperti yang diinginkan.

“selamatkanlah bumi kita.” Dan slogan-slogan lainnya, yang pada dasarnya

mencegah penggunaan kayu untuk keperluan apa saja. Kondisi ini tidak sejalan dengan pertambahan penduduk, yang berdampak pada peningkatan kebutuhan untuk bahan bangunan seperti kayu.

Tentunya ini juga harus disadari bahwa hal ini tidak serta merta terjadi, tetapi harus melalui proses penelitian yang terus menerus baik dari segi analisis, perancangan, proses manufakturnya, sampai menjadi suatu material yang benar-benar berkualitas. Selama ini yang diketahui umum bahwa untuk balok atau tiang hanya dari bahan logam, beton dan kayu. Masih sangat jarang material komposit khususnya yang berbasis serat alam dipakai untuk menggantikan ketiga material di atas. Padahal secara teoritis hal ini sangat mungkin dilakukan karena arah pembebanan pada komposit sangat bisa diatur dengan arah atau orientasi seratnya. Misalnya untuk pembebanan tarik pada sebuah tiang, maka arah serat harus diatur searah dengan arah pembebanannya, jangan diatur dalam posisi tegak lurus pembebanan.

Jadi penelitian ini akan dicoba untuk mengkaji secara mendalam tentang potensi material komposit berbasis serat alam yaitu serat widuri dengan matriksnya resin poliester untuk diaplikasikan sebagai material alternatif pengganti kayu pada bahan bangunan khususnya bingkai pintu atau jendela. Maka untuk melengkapi dasar pemikiran tersebut maka perilaku serat tunggalnya pun harus dipahami seperti densitas, kekuatan seratnya, kemampuan berikatan antara matriks dan serat. Sehingga berdasarkan alasan-alasan ini, maka penelitian ini diangkat dalam judul, “analisis perilaku fisik dan mekanik serat tunggal

widuri dan komposit widuri-poliester.”Diharapkan hasil ini bisa menambahkan deretan informasi tentang komposit polimer berbasis serat alam dalam bidang rekayasa material.

1.2.Permasalahan

1.2.1. Rumusan Masalah

dan mekanik serat tunggal widuri dan komposit widuri-poliester sebagai alternatif material pengganti kayu untuk bingkai pintu atau jendela.

1.2.2. Batasan Masalah

Untuk memudahkan pelaksanaan penelitian dan pencapaian tujuan penelitian natinya, maka permasalahan di atas perlu dibatasi :

1. Serat yang dipakai sebagai penguat komposit yaitu serat widuri, yang diambil dari kulit batang tanaman widuri yang sedang berbunga dan diambil di daerah Kota Kupang dan sekitarnya. .

2. Resin yang digunakan sebagai matriks yaitu poliester.

3. Perilaku fisik hanya pada pengujian serat tunggal yaitu pengukuran kadar air dan densitasnya. Sedangkan perilaku mekanik pada serat tunggal yaitu sifat tarik, sifat mampu basah, dan sifat mampu rekat. Untuk perilaku kompositnya yang diteliti yaitu sifat tarik, bending. 4. Arah orientasi serat yaitu lurus dan kontinu untuk serat panjang dan

acak untuk serat pendek.

5. Fraksi volume yang digunakan yaitu 20 %, 30% dan 40%. 6. Metode pencetakan yaitu cetak tekan pada temperatur kamar.

1.3. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan umum penelitian adalah untuk menganalisa perilaku fisik (densitas dan diameter) dan mekanik (sifat tarik, sifat mampu basah/wettability, sifat mampu rekat) serat tunggal widuri dan perilaku mekanik (sifat tarik dan sifat bending) komposit widuri-poliester sebagai alternatif material pengganti kayu untuk bingkai pintu atau jendela.

1.4. Target Luaran

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kajian Pustaka

Alasan untuk memilih serat alam dalam penggunaan sebagai bahan penguat komposit menurut beberapa peneliti antara lain Mallick (2007), mengemukakan secara lebih lengkap tentang alasan-alasan memilh serat alam untuk penguatan komposit yaitu pertama, lebih ramah lingkungan di mana serat lebih biodegradable, tidak seperti serat glass dan serat karbon, konsumsi energi untuk menghasilkannya lebih kecil. Kedua, berat jenis serat alam lebih kecil, dalam kisaran 1,25 ÷1,5 g/cm³ dibandingkan serat E-Glass (2,54 g/cm³) dan serat karbon 1,8 ÷ 2,1 g/cm³.. ketiga, untuk beberapa jenis serat alam mempunyai rasio berat-modulus lebih baik daripada serat E-glass, ini berarti bahwa serat alam sangat kompetitif dengan serat E-glass dalam desain kekakuan ( stiffness-critical). Keempat, komposit serat alam mempunyai daya redam akustik lebih tinggi dibanding komposit serat kaca dan serat karbon, hal ini berarti sangat cocok untuk peredaman suara. Dan kelima, serat alam lebih ekonomis dibanding serat glass dan serat karbon.

Pell (2010), secara khusus mengemukakan temuannya tentang alasan penggunaan serat widuri sebagai penguat komposit karena, pertama serat widuri sudah pernah dijadikan sebagai tali pancing, jala ikan dan tali busur oleh sebagian masyarakat di Flores Timur. Kedua, densitas serat widuri adalah 1,16 g/cm3. Dan ketiga, kekuatan tarik serat tunggal widuri sebesar 270,68MPa - 515,4 MPa. Ketiga alasan ini menurut Pell menunjukkan bahwa serat widuri tergolong dan memenuhi syarat ringan dan kuat. Ini juga berarti bahwa serat widuri berpotensi untuk digunakan sebagai penguat dan pengisi pada material komposit.

widuri yang diteliti dibagi dalam 3 kelompok yaitu dari tanaman widuri sebelum berbunga, sedang berbunga dan sedang atau sudah berbuah. Penelitian dari Pell, Pa, Wowa dan Agil ini kemudian menjadi dasar selanjutnya bagi peneliti lain untuk serat widuri. Pa tahun 2013 sudah meneliti kembali tentang densitas, diameter, kandungan air dan kekuatan tarik serat widuri pada ketiga kelompok tanaman widuri di atas. Sedangkan Wowa secara khusus meneliti tentang karakteristik serat widuri akibat perlakuan NaOH 5% terhadap wettability dan sifat mampu rekat antara serat widuri dengan resin poliester. Wettabilitydiperoleh melalui pengukuran sudut kontak antara serat dan resin poliester sedangkan sifat mampu rekat diperoleh melalui pengujian pull-out. Hasilnya menunjukkan bahwa dengan perlakuan NaOH pada serat memberikan sifat wettability yang baik. Dan nilai kekuatan geser antar muka (interfacial shear strenght/IFSS)antara serat dan resin yaitu semakin panjang serat tertanam, nilai IFSS-nya semakin kecil.

Setelah Wowa berhasil membuktikan bahwa antara serat widuri dan resin poliester bisa berikatan dengan baik, maka Agil (2013), melakukan penelitian tentang sifat tarik dan impak pada komposit widuri-poliester untuk serat kontinu. Hasilnya menunjukkan bahwa pada kondisi serat dari tanaman sedang berbunga, nilai kekuatan tarik dan impaknya lebih tinggi daripada kondisi tanaman sebelum berbunga dan sedang berbuah. Sedangkan perlakuan NaOH 5 % pada serat, diperoleh hasil bahwa pada perlakuan 2 jam memberikan nilai kekuatan tarik dan impak yang lebih tinggi.

Penelitian komposit widuri-poliester selanjutnya dilakukan oleh Nogo (2015) tentang sifat bending (kekuatan, modulus elastisitas dan momen bending) pada fraksi volum yang berbeda yaitu 20%, 30% dan 40%, dengan penguatan serat kontinu dalam arah 00. Hasilnya pada fraksi volum 30% dan 40% memiliki sifat bending yang lebih tinggi dari fraksi volum 20%. Nilai-nilai dari ketiga parameter sifat bending yang lebih tinggi ini diperoleh untuk kondisi serat dari tanaman widuri yang berbunga dan berbuah, sedangkan pada kondisi serat dari tanaman sebelum berbunga memberikan nilai kekuatan bending, modulus elastisitas bending dan momen bending yang rendah.

panjang serat (3 mm, 5 mm dan 7 mm) dan fraksi volum (20%. 30% dan 40%) terhadap sifat mekanik komposit ini, dengan orientasi serat acak. Bate meneliti tentang sifat bending, Mengga meneliti tetang sifat tarik dan Banola meneliti tentang sifat impak. Serat widuri yang digunakan dalam penelitian yaitu dari kulit batang tanaman widuri yang sedang berbunga. Bate menyampaikan dalam hasilnya yaitu bahwa dengan bertambahnya fraksi volum dan panjang serat, tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap sifat bending kompositnya. Dengan kata lain komposit yang diteliti memiliki sifat bending yang relatif hampir sama pada keadaan di atas. Hasil yang sama juga disampaikan oleh Mengga dan Banola, yaitu bahwa dengan bertambahnya fraksi volum dan panjang serat, tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap sifat tarik dan impak pada kompositnya.

2.2. Teori Dasar

2.2.1. Pengertian Komposit

Material komposit merupakan campuran atau gabungan dua atau lebih penyusun yang berbeda dalam bentuk dan komposisi, di mana mereka tidak saling melarutkan. Matriks merupakan body constituent yang memberi bentuk pada komposit, sedangkan serat, partikel, lamina, flakes dan fillermerupakan structural constituent yang menentukan internal structure dari komposit (Schwartz, 1984).

Gibson (1994), memberikan pengertian material komposit adalah penggabungan dari dua atau lebih material ke dalam satu unit struktur yang mempunyai sifat-sifat yang tidak dapat dipenuhi apabila material-material tersebut masih berdiri sendiri atau sebelum digabung.

Akovali (2001), memberikan pengertian komposit secara umum digambarkan sebagai kombinasi dua atau lebih komponen yang berbeda, bentuk atau komposisi dalam macroscale, dengan dua atau lebih fasa terpisah dan mempunyai ikataninterfacesdiantara mereka.

2.3. Jenis-jenis Komposit

1. Fibrous composite materias (komposit berpenguat serat) yaitu terdiri dari serat dan matriks.

2. Particulate composite materials (komposit berpenguat partikel) yaitu terdiri dari partikel-partikel dan matriks.

3. Laminated composite materials (komposit laminat), yaitu terdiri lapisan-lapisan lamina.

4. Kombinasi dari beberapa atau ketiga jenis di atas.

Pada gambar di bawah ini dapat dilihat pembagian komposit berdasarkan penguatan, yaitu :

Gambar 2.1. Klasifikasi komposit berdasarkan penguatan (sumber: dari berbagai sumber)

2.4. Komposit Serat Alam

Gambar 2.2. Klasifikasi dan contoh-contoh serat alam (Mohanty, dkk. 2005, Bismarck, dkk. 2005, Pell, 2010)

2.5. Serat Widuri

Serat widuri merupakan salah satu serat alam yang berasal dari tanaman widuri. Tanaman widuri dengan dengan nama ilmiah calotropis gigantea merupakan jenis tanaman tropis dan dan sub tropis yang biasa tumbuh di daerah dataran rendah bahkan lebih cocok di daerah pesisir pantai. Beberapa nama daerah untuk tanaman widuri antara lain, Sumatera: rubik, biduri, lembega, rembega, rumbigo. Jawa: babakoan, badori, biduri, widuri, saduri, sidoguri, bidhuri, burigha. Bali: Manori, maduri. Nusa Tenggara: muduri, rembiga, kore, kroko, kolonsusu, modo kapauk, modo kampauk. Sulawesi: rambega. Dari nama-nama ini menunjukkan bahwa Indonesia termasuk daerah penyebaran anaman ini. Nusa Tenggara Timur (NTT) secara khusus termasuk daerah yang sangat berpotensi untuk menjadi daerah tumbuh kembang dan penyebaran tanaman ini. Walaupun sampai sekarang belum ada satupun literatur yang bercerita tentang potensi tanaman widuri di NTT, tetapi pembuktian itu bisa diperoleh hanya dari penelitian-penelitian parsial tentang penggunaan tanaman ini sebagai penguat pada komposit. Itu pun sangat terbatas, paling tidak sampai saat ini.

(krem), jika masih dibawah umur 1 tahun permukaan batang halus dan warnanya masih agak hijau, percabangan simpodial (batang utama tidak tampak jelas). Mempunyai daun tunggal tidak bertangkai (sesilis), tersusun berhadapan (folia oposita), karena ada serbuk putih yang menempel pada permukaan daun sebelah menyebelah sehingga kelihatan warna daun hijau keputih-putihan, panjang daun 8-20 cm dengan lebar 4-15 cm, agak tebal sehingga tidak mudah lentur, bentuk daun bulat telur, ujung tumpul (obtusus) sedangkan pada bagian pangkal berbentuk hati/berlekuk (emerginatus), pinggir daun rata tidak bergerigi, pertulangan menyirip (pinnate), permukaan kasap (scaber). Bunga majemuk, muncul dari ketiak daun (axillaris), bertangkai panjang, kelopak berwarna putih keungu-unguan, bunga berwarna ungu terdiri dari 5 bagian yang simetris dan pada ujung/puncak bunga terdapat bintang kecil berwarna kuning yang membagi kelima bagian bunga itu, sehingga dalam bahasa Inggris disebut sebagai crown flower. Buah bumbung (folliculus), bulat telur, warna hijau, bagian dalam buah terdapat biji yang menempel pada tulang tengah buah dan pada setiap biji tersebut mempunyai benang yang sangat halus dengan panjang sekitar 3 cm. Bentuk biji lonjong, kecil - berwarna cokelat. Perkembangbiakan secara generatif (biji) dengan cara penyebaran oleh angin. Gambar tanaman widuri dapat dilihat pada gambar berikut.

Ada 2 jenis serat widuri yaitu dari buah widuri dan dari kulit batang widuri. Serat buah widuri diperoleh dari rambut yang menempel pada biji yang terdapat dalam buahnya. Warna rambut putih dan sangat halus. Dapat dijadikan serat untuk bahan tekstil. Sedangkan serat kulit batang diperoleh dari kulit batang widuri, yang berada terbungkus dalam lapisan kulitnya. Sehingga untuk mendapatkan serat ini, perlu diekstrak lebih lanjut. Serat kulit batang inilah yang berpotensi baik sebagi penguat pada komposit.

2.6. Resin Poliester

Unsaturated polyester (UPE) resin atau sering disebut resin poliester, digunakan dalam berbagai industri manufaktur dan lainnya. Di pasaran, bentuk UPE berupa cairan kental/liquid dengan viskositas rendah. Setelah dicampurkan dengan katalis, dapat mengeras pada suhu kamar. Terdapat 2 kategori penggunaannya yaitu sebagai matriks yang diperkuat (reinforced) dan yang tidak diperkuat (nonreinforced). Sebagai matriks yang diperkuat dipakai pada material komposit, seperti komposit poliester yang diperkuat serat kaca. Sebagai komposit, penerapannya seperti pada industri maritim (kapal), otomotif, panel bangunan, pipa, tangki, dan sebagainya. Sedangkan untuk kategorinonreinforced digunakan seperti pada bola boling, pelapisan, dan sebagainya. Sifat-sifat poliesetr dapat dilihat dalam tabel 2.1. berikut ini.

Tabel 2.1. Sifat-sifat resin poliester

Sifat Satuan Nilai spesifik Keterangan

Berat jenis - 1,215 250C

Kekerasan - 40 Borcol/GYZJ934-1

Suhu dostorsi panas 0C 70

-Kekuatan bending kg/mm2 9,4

-Modulus bending kg/mm2 300

-Daya rentang kg/mm2 5,5

-Modulus elastisitas kg/mm2 300

-Perpanjangan % 2,1

-Penyerapan air % 0,188 24 jam

Sumber: PT. Justus Kimia Raya, 1996

2.7.1. Densitas Serat

Massa jenis atau densitas adalah suatu besaran kerapatan massa benda yang dinyatakan dalam berat benda per satuan volume benda tersebut. Simbol densitas yaitu . Besaran massa jenis dapat membantu menerangkan mengapa benda yang berukuran sama memiliki berat yang berbeda, atau misalnya benda yang lebih besar secara volume tetapi lebih ringan dari benda yang lebih kecil. Berdasarkan pengertian di atas, maka secara matematis rumus umum untuk menghitung densitas adalah:

= m/v ... (2.1) Dimana: = densitas, gr/cm3

m = massa benda, gr v = volume benda, cm3

Salah satu metode untuk menghitung densitas serat adalh dengan menerapkan prinsip Archimedes, seperti pada gambar 2.5.

Berdasarkan prnsip ini maka densitas serat dapat dihitung dengan persamaan:

Mfa

ρb= ρs ——— ……… (2.2)

Mfa- Mf

Di mana:ρb = densitas curah serat ; gr/cm3 ρs = adalah densitas larutan ; gr Mfa = adalah berat serat di udara; gr

Mfs = adalah berat serat setelah dicelupkan dalam larutan; gr

2.7.2. Sifat Tarik Serat Tunggal

Perilaku mekanik serat tunggal yang pertama yaitu sifat tariknya, yang terdiri dari kekuatan serat, regangan dan modulus elastisitas serat. Persamaan untuk menghitung ketiga perilaku mekanik ini sebagai berikut:

Kekuatan tarik serat diartikan sebagai besarnya beban yang bekerja pada penampang melintng seratnya. Dalam hal ini penampang serat dianggap berbentuk lingkaran, sehingga secara matematis dapat ditulis persamaannya yaitu:

s= P ……….. (2.3)

A

di mana: σ_{s = tegangan tarik maksimum, MPa} P = beban tarik, N

A = luas penampang serat rata-rata, mm² 2. Regangan Tarik

Regangan tarik serat diartikan sebagai deformasi tiap satuan panjang serat, akibat pengaruh beban yang diberikan. Regangan serat dapat dihitung dengan persamaan:



s=

Δ _{l ... (2.4)} l

di mana: εs = regangan bahan, %

Δ _{l = penambahan panjang serat, mm}

L = panjang mula-mula serat sebelum ditarik, mm

3. Modulus Elastisitas

Modulus elastis suatu bahan dapat dihitung dengan perbandingan tegangan dan regangan tariknya, pada daerah elastis. Untuk serat keadaan ini sangat sulit diperoleh. Oleh karena itu diperlukan metode khusus untuk mendapatkan nilai modulus elastis serat. Secara matemaris persamaan untuk menghitung modulus elastisitas serat adalah:

σs

Es = — ...………...……… (2.5)

εs

di mana: Es= modulus elastisitas serat, GPa

2.7.3. Sifat Mampu Rekat Serat dan Resin/Matriks

Pengujian pull-out secara sederhana dapat dijelaskan dari Gambar 2.6. (a), di mana serat tunggal ditanam di dalam matriks dengan kedalaman tanam sebesar lx kemudian diberi beban tarik aksial sebesar P. Beban P diharapkan mampu mencabut serat yang tertanam dan diasumsikan tegangan geser di sepanjang permukaan serat tertanam adalah seragam.

Nilai tegangan geser antara matrik dan serat dapat dihitung dari besarnya beban yang digunakan untuk memutuskan/mencabut serat dari matrik dengan menggunakan persamaan, diambil dari gambar 2.6:

τ= F ……… (2.6)

π_{d lx}

Di mana: F = beban maksimum, N d = diameter serat, mm

L = panjang serat tertanam, mm

Dengan asumsi tegangan geser yang dialami permukaan serat adalah sama pada setiap titiknya, maka IFSS dapat dihitung dengan persamaan kesetimbangan gaya (gambar 2.6.b), sebagai berikut:

Matriks

Gambar 2.5. Mekanisme uji pull-out; (a). Spesimen ujipull-outserat tunggal, (b). Kesetimbangan gaya tarik aksial dan gaya geserinterfacialantara permukaan

serat dan matrik, (Pell, 2010)

Dari gambar 2.5. di atas, selanjutnya dirumuskan sebagai berikut:

πd2

Dimana : τ _{= tegangan geser interfasial/IFSS (MPa)} σ_{s= tegangan tarik serat (MPa)}

d = diameter serat (mm)

L = panjang serat tertanam (mm).

Persamaan 2.7 di atas menunjukkan bahwa tegangan tarik serat bervariasi secara linier dengan jarak dari ujung seratnya, seperti yang diperlihatkan dalam gambar 2.5. Jika panjang serat keseluruhannya adalah L maka secara teoritis distribusi tegangan serat akan bernilai maksimum pada jarak L/2. Sehingga persamaan 2.7 menjadi :

2τL

σ

_{smax =} —— ………_{... (2.8)} d

Nilai batas yang lain dari tegangan maksimum serat adalah kekuatan tarik serat (Sf). Dalam hubungan dengan panjang serat ini, maka persamaan 2.9 dapat ditulis kembali menurut Gibson (1994), sebagai: :

d Sf

Lc = —— ………... (2.9)

2

τ

Hasil uji pull-out dapat memberikan harga tegangan geser antar-muka serat matrik yang diyakini merupakan salah satu faktor penentu sifat kekuatan interlaminatkomposit.

2.8. Perilaku Mekanik Komposit 2.8.1. Perilaku/sifat Tarik Komposit

F

σ_{t = ——} ……….. _(2.10)

Ao

dimana : σ_{t = tegangan tarik komposit, MPa}

F = beban tarik, N

Ao = luas penampang awal, mm2

Regangan komposit dapat diketahui dengan persamaan :

Δ L

εt= —— x 100 % ……….. (2.11)

L

Modulus elatis kemudian dihitung dengan persamaan :

σ_tc

Et = —— ……….. _(2.12)

ε_t

Dimana : Et = modulus elastis komposit, (GPa)

σ_{t = tegangan tarik komposit, (MPa)} ε_{t = regangan patah komposit, (%).}

2.8.2. Perilaku/Sifat Bending Komposit

Kekuatan bending adalah kemampuan material menahan beban tekan dari luar.

Dalam pengujian bending defleksi akan terjadi pada titik pembebanannya sehingga dapat

diketahui hubungan antara defleksi dan tegangannya. Tegangan bending ini dapat

dihitung dengan persamaan yang mengacu pada standar ASTM D790-02 yaitu metode

tree-point bending:

σ_{b= 3PL/2bdb}2 ……….. _(2.13)

Dimana : σ_{b = tegangan bending (MPa)}

Pb = beban bending (N)

L = panjang spesimen (mm)

b = lebar specimen (mm)

db = tebal specimen (mm)

2.9. Fraksi Volume Serat dan Matriks

Salah satu faktor penting yang menentukan karakteristik dari komposit adalah

perbandingan matrik dan penguat/serat. Perbandingan ini dapat ditunjukkan dalam bentuk

lebih banyak menggunakan fraksi volume serat. Menurut Gibson (1994), fraksi volume

serat dapat dihitung dengan menggunakan persamaan-persamaan berikut:

a. Fraksi volume serat dan matriks :

……… _(2.16)

dimana :

a. Fraksi berat serat dan matriks :

………. _(2.17)

dimana :

Jika diketahui densitas serat maka :

……… _(2.18)

Dalam bentuk berat maka persamaan di atas dapat ditulis :

Wf Vf 1

ρ

f

wf = —— =

ρ

f —— - —— = —— Vf ……… (2.19.a)

Wc Vc

ρ

c

ρ

c

Wm Vm 1

ρ

m

wm = —— =

ρ

m —— - —— = —— Vm ……… (2.19.b)

Wc Vc

ρ

c

ρ

c

Dalam bentuk volume maka persamaan di atas dapat ditulis :

ρ

c

Vf = —— Wf dan

ρ

c ... (2.20)

Vf = —— Wm

BAB III

TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

3.1. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan umum penelitian adalah untuk menganalisa perilaku fisik (densitas dan diameter) dan mekanik (sifat tarik, sifat mampu rekat) serat tunggal widuri dan perilaku mekanik (sifat tarik dan sifat bending) komposit widuri-poliester sebagai alternatif material pengganti kayu untuk bingkai pintu atau jendela.

3.2. Manfaat Penelitian

Maanfaat penelitian ini adalah:

1. Mendapatkan material alternatif pengganti kayu untuk bingkai pintu dan jendela.

2. Memanfaatkan tanaman yang dianggap liar sekaligus menaikkan nilai ekonominya.

3. Bisa mendatangkan peluang lapangan kerja baru.

BAB IV

METODE PENELITIAN

4.1. Lokasi Penelitian

Penelitian ini sudah dilakukan di Universitas Nusa Cendana (Undana) dan pengambilan data sebagian di Laboratorium Bahan Politeknik Negeri Kupang dan yang lainnya sudah dilakukan di Laboratorium Bahan Jurusan Teknik Mesin dan Industri UGM, Yoyakarta.

4.2. Bahan dan Sumber Penelitian

Bahan yang dimaksudkan di sini yaitu bahan untuk pembuatan komposit yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Serat widuri yaitu serat yang diambil dari kulit batang tanaman widuri. 2. Resin poliester

3. Katalis 4. NaOH padat

5. AirDemineralizeddengan densitas 0,6 gr/cm3 Sedangkan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Waskom, untuk merendam serat dengan NaOH 5%

2. Gunting, untuk memotong serat sesuai ukuran yang diingnkan. 3. Jangka sorong, untuk mengukur dimensi spesimen.

4. Timbangan digital, untuk mengukur berat serat dan resin dalam penentuan fraksi volume serat.

5. Seperangkat alat untuk mengukur densitas serat.

6. Seperangkat alat untuk mencetak spesimen uji mampu rekat (ujipull-out). 7. Seperangkat alat cetakan untuk komposit.

8. Seperangkat alat untuk pembuatan spesimen uji mampu basah (ujiwettability). 9. Mikroskop optik.

10. Kamera digital.

11. Mesin uji universal, untuk pengujian tarik komposit. 12. Mesin uji bending.

Sumber yang dimaksudkan dalam penelitian ini yaitu sumber atau referensi yang dipakai dalam penelitian pustaka. Adapun sumber data penelitian terbagi menjadi dua, yaitu :

1. Sumber Primer: semua bahan tertulis yang berasal langsung/asli dari sumber pertama yang membahas masalah yang dikaji.

2. Sumber Skunder: semua bahan tertulis yang berasal tidak langsung /asli dari sumber pertama yang membahas masalah yang dikaji.

Semua sumber baik primer maupun sekunder tercatat dalam daftar pustaka tulisan ini.

4.3. Proses Penelitian

Prosedur atau tahapan penelitian ini dibagi dalam 2 bagian yaitu sebagai berikut :

4.3.1. Tahapan Penelitian Pustaka

1. Mengumpulkan sumber referensi yang berkaitan dengan masalah yang diteliti serta mempelajarinya.

2. Setelah sumber referensi terkumpul diklasifikasikan data yang terdapat pada obyek penelitian dengan landasan teori yang telah diperoleh dari sumber-sumber referensi.

3. Melakukan proses analisa mengenai topik permasalahan yang diteliti. 4.3.2. Tahapan Penelitian Eksperimen

1. Pengadaan Serat

Proses pemisahan serat dari kulit batang widuri dilakukan secara manual, dengan cara:

1. Memotong batang widuri dari tanaman widuri yang sedang berbunga, dan dibiarkan sekitar 12 jam. Tujuan agar batang widuri layu, dan kulitnya mudah dikupas atau dilepaskan dari kayunya dan tidak menghasilkan getah yang banyak, yang bisa membahayakan tubuh. 2. Daging kulit terluar diiris dengan tebal maksimal 1 mm dan dibuang.

Serat masih menempel pada batang.

3. Serat dilepaskan secara perlahan-lahan dengan cara ditarik manual. 4. Serat dibiarkan mengering pada tempertur ruang selama ± 1- 3 jam. 5. Penguraian lebih lanjut untuk mendapatkan serat yang benar-benar

larutan tersebut selama 2 jam.

7. Serat dikeringkan pada temperatur ruang (cukup diangin-anginkan) 8. Serat dipotong sepanjang 1 cm, 3 cm dan 5 cm.

9. Serat dipanaskan dalam oven pada temperatur 1050C selama 2 jam. 10. Serat siap digunakan selanjutnya.

2. Pembuatan Komposit dan Spesimen

Proses pembuatan komposit dilakukan dengan menggunakan seperangkat alat cetakan yang didesain sendiri. Proses pencetakan secara manual dan diberi tekanan. Langkah-langkah pembuatan komposit sebagai berikut :

1. Serat ditimbang sesuai fraksi volume yang diinginkan yaitu 30% 2. Menyiapkan alat cetakan. Bagaian dalam cetakan diolesi denganwax. 3. Serat, resin dan katalis, dimasukan dalam wadah (waskom) dan

diaduk secara manual hingga merata.

4. Campuran dituangkan ke dalam cetakan secara merata. 5. Pengepresan dilakukan dengan cara manual.

6. Cetakan dibiarkan mengering pada temperatur ruang selama ± 8 jam. 7. Melepaskan plat komposit dari cetakannya.

8. Pembentukan spesimen uji tarik sesuai ASTM D638 dan spesimen uji bending sesuai ASTM D790.

9. Spesimen siap diuji. 3. Pengujian Tarik

Pengujian tarik komposit menggunakan Mesin Uji Universal (Universal Testing Machine). Pengujian ini dilakukan untuk menganalisa sifat tarik komposit. Prosedur pengujian tarik sebagai berikut :

1. Dimensi spesimen diukur sebelum diuji. 2. Mesin uji arik disiapkan.

3. Beban diatur kenaikannya secara bertahap sebesar 250 N. 4. Spesimen dipasang pada mesin uji, secara kaku.

5. Mesin uji tarik dijalankan.

6. Setelah spesimen putus, mesin dihentikan.

7. Catat besarnya gaya/beban tarik dan pertambahan panjangnya, dan lepaskan spesimen daru mesin uji.

Bentuk spesimen uji tarik mengacu pada standar ASTM D638-02 yaitu :

G = 50±0.25

L = 57±0. 5

D = 115±5

LO = 165 W= 13±0.5

T = 6 R = 76±1

Gambar 4.1. a). Spesimen Uji Tarik menurut ASTM D638-02. b). Spesimen komposit uji bending

4. Pengujian Bending

Pengujian bending komposit menggunakan Mesin Uji Universal (Universal Testing Machine). Pengujian ini dilakukan untuk menganalisa sifat bending komposit. Bentuk spesimen sperti pada gambar 4.2 di bawah ini.

L/2 L/2

L 10 16t 10 4t

t

(a) (b)

Prosedur pengujian sebagai berikut :

1. Dimensi spesimen diukur; panjang, lebar dan tebal. 2. Mengeset lebar tumpuan sesuai dimensi spesimen. 3. Spesimen dipasang pada tumpuannya.

4. Indentor atau beban ditempatkan tepat di tengah-tengah spesimen. 5. Mengeset skala beban dandial indicatorpada posisi nol.

6. Diberikan pembebanan bending dengan kecepatan konstan.

7. Mencatat besarnya kenaikan beban yang terjadi pada spesimen pada setiap kenaikan defleksi, sampai spesimen gagal atau melengkung.

4.4. Metode Analisa Data

Penelitian bagian pertama ini berbentuk penelitian kepustakaan (library research). Dalam penelitian ini, peneliti menggunakan metode analisis deskriptif. Analisis deskriptif adalah suatu metode dengan jalan mengumpulkan data, menyusun atau mengklasifikasi, menganalisis, dan menginterpretasikannya (Natsir:1999) dengan tahapan-tahapan seperti di atas. Data dokumentatif dalam penelitian kepustakaan ini berupa fakta yang dinyatakan dengan kalimat. Karena itu, pembahasan dan analisisnya mengutamakan penafsiran-penafsiran obyektif, yaitu berupa telaah mendalam atas permasalahan dalam penelitian ini. Data penelitian selanjutnya diuraikan dengan analisis isi (content analysis) , analisis deskriptif (descriptive analysis) inter-text analysis (analisis atau jenis analisis lain yang relevan dengan fokus penelitiannya. Analisis ini akan disertai dengan tabel, bagan, grafik atau lainnya yang memperjelas pembahasan.

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1. Densitas Serat Widuri

Besaran massa jenis atau densitas dapat membantu menerangkan mengapa benda yang berukuran sama memiliki berat yang berbeda, atau misalnya benda yang lebih besar secara volume tetapi lebih ringan dari benda yang lebih kecil. Dasar inilah yang menginspirasi penggunaan serat alam dalam bidang rekayasa material. Karena salah satu aspek penting untuk syarat sebuah material yaitu ringan dan kuat. Hal ini bertujuan antara lain penghematan penggunaan bahan bakar baik dalam proses produksi atau pabrikasi dan juga dalam aplikasinya. Dalam proses pembuatan komposit ini, informasi densitas berguna untuk menentukan fraksi volume yang tepat dalam komposit.

Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Pa dan Pell (2014), diperoleh nilai-nilai densitas untuk serat widuri, sebagai berikut :

Tabel 5.1. Densitas serat tunggal widuri Jenis Perlakuan Sebelum berbunga

Tanpa perlakuan 0,774 0,82 0,772

NaOH 5% 1 jam 0,772 0,754 0,729

NaOH 5% 2 jam 0,731 0,731 0,704

NaOH 5% 3 jam 0,699 0,688 0,701

Sumber: Pa, 2014

Dari tabel nilai densitas di atas, dapat diketahui bahwa pada serat tanpa perlakuan NaOH, semua serat mempunyai nilai densitas yang tinggi. Kemudian berangsur turun densitasnya setelah diberi perlakuan NaOH 5%, dan nilai terendah selalu pada kondisi perlakuan NaOH 5% 3 jam. Hal ini membuktikan bahwa semakin lama serat diberi perlakuan NaOH 5%, maka nilai densitasnya semakin rendah.

Gambar 5.1. a). Serat tanpa perlakuan NaOH. b). Serat dengan perlakuan NaOH

menghilangkan lignin, wax dan unsur pengotor lainnya pada permukaan serat. Maka, untuk membuktikan hal tersebut, dalam penelitian ini juga dilakukan pengamatan mikroskopik dengan mikroskop optik. Hasilnya dapat ditunjukkan pada gambar 5.1. dari kedua gambar yang ditampilkan ini, dapat dilihat perbedaannya. Gambar a, menunjukkan bahwa serat sebelum diberi perlakuan NaOH 5%. Dan gambar b, menunjukkan serat yang sudah diberi perlakuan NaOH 5%. Dari kedua gambar ini jelas terlihat bahwa serat yang sudah diberi perlakuan NaOH 5%, dalam gambar b, maka permukaan seratnya tampak rata atau bersih, serta benar-benar tampak serat tungal dibandingkan dengan gambar a, dimana permukaan seratnya tidak rata atau kotor, serta serat masih berbentuk bundel atau berkas serat. Perbedaan ini terjadi karena pengaruh NaOH yang diberikan pada serat, sebesar 5% itu. Kita tahu bahwa, serat alam yang berasal dari tanaman, maka pada permukaannya diselimuti lapisan lignin, wax dan untsur pengotor lainnya. Lapisan ini menjadi hilang karena mendapat perlakuan NaOH. Fakta ini memberikan akibat lain yaitu densitas serat yang sudah mendapat perlakuan NaOH, akan berkurang nilainya.

5.2. Diameter Serat Widuri

Informasi diameter serat tunggal, juga menjadi salah satu variabel yang penting diketahui. Dengan tujuan yaitu untuk menghitung luasan permukaan serat, yang menerima beban atau pun tegangan. Dari penelitian Pa dan Pell (2014), diperoleh besaran nilai dari diameter serat tunggal widuri, yang ditampilkan dalam tabel di bawah ini.

Tabel 5.2. Diameter serat tunggal widuri, mm Lama perlakuan/

Keadaan tanaman

Sebelum berbunga

Berbunga Berbuah

Tanpa perlakuan 0,0157 0,0239 0,0148

NaOH 5% 1 jam 0,0126 0,0126 0,0102

NaOH 5 % 2 jam 0,0112 0,0098 0,0152

NaOH 5 % 3 jam 0,0078 0,0092 0,0082

Sumber: Pa, 2014

sendirinya karena ada sebagian lapisan permukaan yang terlepas atau hilang, maka akan memperkecil dimensinya dalam hal ini yaitu diameter serat. Hal kedua yang bisa dijelaskan dari tabel 5.2. yaitu jika dilihat dari kondisi tanamannya, maka dapat dijelaskan bahwa perbedaan diameter seratnya sangat bervariasi.

5.3. Sifat Tarik Serat Tunggal

Dari pengujian tarik serat tunggal widuri, selanjutnya dihitung kekuatan tarik, regangan tarik dan modulus serat. Hasil-hasil perhitungannya dapat dilihat dalam tabel 5.3. berikut.

Tabel 5.3. Sifat tarik serat tunggal widuri Keadaan

Tanaman Sebelum berbunga Berbunga Berbuah

Jenis

Perlakuan σ ε E σ ε E σ ε E

Tanpa

perlakuan 426,63 4,25 10,04 390,91 4,75 8,23 546,15 4,75 11,49

NaOH 1 jam 331,31 4,5 7,36 407,82 4,25 9,59 421,33 3,75 11,23

NaOH 2 jam 422,22 5.5 7,68 337,39 3,25 10,38 316,57 5,5 5,76

NaOH 3 jam 403,85 5,25 7,69 306,92 5,75 5,34 349,32 4,75 7,35

Sumber: Pa, 2014 Keterangan :

σ = tegangan tarik, MPa ε = regangan tarik, % E = modulus elastis, GPa

5.4. Sifat Mampu Rekat antara Serat Widuri dan Resin Polyester

Perilaku ikatan antar muka (interfacial) yang menginformasikan sifat mampu rekat antara serat dan matriks, selanjutnya dapat ditentukan melalui pengujian pull-out. Pengujian pull-out dilakukan untuk mendapatkan kekuatan geser antar-muka (interfacial shaer strenght/IFSS) antara serat dan matriks, serta memberi informasi perilaku kegagalan serat-matrik akibat kompatibilitas dua bahan yang berbeda. Pengujian pull-out ini dilakukan pada serat widuri sebelum berbunga, berbunga dab berbuah. Sedangkan panjang tertanam serat yang sudah diteliti yaitu 1 mm, 3 mm dan 5 mm. Dari hasil pengujian disajikan dalam tabel 5.4 di bawah ini.

Tabel 5.4. Hasil Pengujian Pull-out dengan Perhitungan untuk Interfacial Shear Strenght, IFSS (MPa)

Jenis Perlakuan _Lama

1 jam 78.096 11.494 11.359

2 jam 130.085 28.011 14.147

3 jam 103.018 44.345 22.241

Tanpa Perlakuan Berbunga 38.675 30.228 18.181

Berbunga NaOH 5%

1 jam 79.196 41.564 22.832

2 jam 63.085 42.238 27.953

3 jam 173.082 22.885 13.731

Tanpa Perlakuan Berbuah 74.496 48.470 23.280

Berbuah NaOH 5%

1 jam 106.052 22.986 24.554

2 jam 123.966 27.819 15.504

3 jam 16.297 7.257 2.486

Gambar 5.2. Grafik hubungan antara panjang tertanam serat dengan IFSS

Dari tabel 5.4 dan gambar 5.3, dapat diketahui bahwa secara umum nilai IFSS tertinggi ada pada panjang tertanam serat 1 mm, dikuti 3 mm dan 5 mm. Hal ini menjadi benar karena secara matematis, variabel yang berpengaruh adalah panjang tertanam serat. Sedangkan diameter serat relatif tidak berubah atau relatif sama. Selanjutnya pengaruh lama perlakuan (perendaman) NaOH, memperlihatkan bahwa semakin lama perendaman, maka nilai IFSS ada yang bertambah tetapi ada juga yang berkurang pada perendaman 3 jam. Jika disandingkan dengan kekuatan tarik seratnya, maka hal ini pun menjadi wajar. Karena kecenderungan peningkatan ataupun penurunan nilai baik pada kekuatan tarik serat maupun pada nilai IFSS-nya, terjadi karena sebenarnya kedua keadaan ini berlaku hukum keseimbangan seperti yang digambarkan oleh Pell (2010) dan sudah dirumuskan oleh model Kelly-Tyson dalam Gibson, 1994.

alam justru memperkuat ikatan serat dan matriks. Pada serat tanpa perlakuan, dapat dilihat bahwa nilai IFSS-nya pun tidak terlalu jauh berbeda dengan serat dengan perlakuan. Tetapi hal yang membedakan di sini adalah bahwa hampir semua spesimen pada serat tanpa perlakuan, seratnya mengalami pull-out, yaitu peristiwa tercabutnya serat seluruhnya dari resin/matriks. Peristiwa pull-out terjadi karena serat tanpa perlakuan, maka permukaan serat masih terbungkung dengan lapisan lignin dan sebagainya itu, dan membuat permukaan serat menjadi licin. Akibat selanjutnya adalah resin ataupun matriks tidak mudah bahkan tidak bisa terserap ke dalam serat. dengan kata lain resin/matriks hanya menempel pada permukaan seratnya saja. Sehingga ketika ada beban yang cukup besar untuk menarik serat keluar dari bidangnya, maka dengan mudah serat itu terlepas ataupun tercabut.

Hal ini tentunya berbeda dengan serat yang sudah mendapat perlakuan NaOH. Dari sebaran nilai IFSS-nya, boleh dikatakan ada yang lebih besar dan ada juga yang lebih kecil dari IFSS dari serat tanpa perlakuan. Tetapi dari pengujian pull-out juga diperoleh fakta bahwa untuk serat dengan perlakuan, hampir semua spesimen tidak mengalami peristiwa pull-out. Adapun nilai-nilai IFSS yang sangat bervariasi ini, dimana ada yang lebih besar dan dan pula yang lebih kecil dari nilai IFSS serat tanpa perlakuan, hal ini bisa disebabkan karena besarnya gaya tarik yang juga sangat bervariasi. Hal yang lebih mendekati alasan ini, adalah bahwa secara teoritis, diameter serat diasumsikan seragam. Tetapi pada kenyataannya tidaklah demikian. Apalagi kasusnya adalah serat alam. Untuk serat alam, diameter serat sepanjang panjang serat sebenarnya juga sangat bervariasi. Ada yang besar dan ada yang kecil. Jadi selain ikatan antara serat dan resin yang cukup kuat sehingga membutuhkan gaya tarik yang cukup besar, tetapi juga dipengaruhi oleh daerah putusnya serat. Sudah hampir dipastikan bahwa putusnya serat adalah pada bagian terlemah dari serat itu. Bagian itu adalah pada dimensi serat yang kecil, karena pada saat penurunan diameter tersebut, sebenarnya dari segi mekanis, disitulah adanya cacat serat. Sehingga karena daerah putusnya seperti itu maka dimungkinkan nilai-nilai besaran lainnya pun sangat dipengaruhi oleh dimensi serat ini.

nilai-berbuah, pada panjang tertanam 1 mm, nilai IFSSnya sangat tinggi dibandingkan dengan panjang tertanam serat 3 mm dan 5 mm. Tetapi hal itu tidak ditemukan pada serat dari keadaan tanaman berbunga. Perbedaan nilai IFSS lebih kecil dari panjang tertanam serat 1 mm dengan 3 mm dan 5 mm. Ini memberikan informasi bahwa pada keadaan tanaman berbunga, kekuatan seratnya jauh lebih seragam dibandingkan dengan dua keadaan serat yang lain. Hal lain yang penting dicatat adalah bahwa kemampuan rekat antara serat widuri dengan resin poliester sudah bisa terjadi pada panjang serat 3 mm sampai 5 mm. Artinya ini adalah panjang serat minimal yang bisa berikatan dengan resin poliester sebagai matriksnya.

Semua informasi ini sangat berguna untuk pembuatan komposit widuri poliester. Karena sesungguhnya hasil-hasil dlam penelitian ini, menjadi dasar untuk penelitian komposit-poliester selanjutnya.

5.5. Sifat Tarik Komposit Widuri-Polyester 5.5.1. Hasil Pengujian Tarik Komposit

Serat yang dipakai pada komposit widuri-poliester yang diteliti adalah serat dari tanaman widuri yang berbunga. Panjang serat bervariasi yaitu 1 cm, 3 cm dan 5 cm. Hasil perhitungan dari uji tarik komposit diperoleh nilai-nilai sifat tarik material komposit widuri-poliester seperti yang tercantum dalam tabel 5.5.

Tabel 5.5. Sifat tarik komposit widuri-poliester Jenis

Resin poliester 47,09 1,6 29,43

Serat tanpa perlakuan 390,91 4,75 82,3

Komposit dengan

panjang serat 1 cm 29,92 1,68 18,4

Komposit dengan

panjang serat 3 cm 38,01 1,74 21,6

Komposit dengan

panjang serat 5 cm 43,08 2,04 21,3

Dari tabel 5.5. diatas, selanjutnya besaran dari sifat tarik tersebut dimasukan ke dalam grafik bersamaan. Ini bertujuan untuk mengetahui perilaku komposit yang sudah dihasilkan. Gambar 5.4. berikut ini menunjukkan hal tersebut.

dalam kurva tegangan-regangannya. Dimana modulus elastisitas serat jauh lebih besar dari modulus elastisitas matriks dan komposit.

Gambar 5.3. Kurva tegangan-regangan untuk serat widuri, matriks poliester dan komposit widuri-poliester.

Menurut Gibson, (1994), seharusnya posisi komposit berada di antara serat dan matriks. Tetapi tidak demikian kenyataan hasil penelitian ini. Ini bukan juga berarti bahwa komposit ini ini gagal. Sebab kurva di atas menunjukkan bahwa kekuatan tarik komposit lebih rendah daripada matriks, padahal dalam komposit ini ada penguatnya yaitu serta widuri dan merupakan serat panjang. Dimana salah satu perilaku serat panjang yaitu mempunyai kekuatan yang lebih ketika berada dlam komposit. Jika pernyataan bahwa kekuatan tarik komposit lebih rendah daripada matriks maka itu berarti serat tidak memberikan penguatan sama sekali. Bahkan keberadaa serat dalam komposit justru melemahkan komposit itu. Dan sudah pasti, hal ini tidak mungkin. Penelusuran pustaka, selanjutnya memberikan sebuah jawaban, yaitu bahwa dalam penelitian ini, kekuatan resin poliester tidak dilakukan pengujian dengan metode dan peralatan yang sama dengan pengujian komposit. Data sifat poliester, diambil dari literatur, yang sudah pasti metode pengujian dan peralatan ujinya pun berbeda. Maka disinilah terletak, mengapa dalam penelitian ini komposit widuri –_{poliester mempunyai perilaku mekanik yang berada di bawah atau lebih} rendah daripada matriksnya.

Hal yang menjadi fakta dalam penelitian ini yaitu bahwa semakin panjang

tertinggi yaitu sebesar 43,08 MPa pada panjang serat 5cm. Sedangkan nilail terendah yaitu 29,92 MPa pada panjang serat 1 cm .

5.6. Sifat Bending Komposit Widuri-Polyester

Hasil perhitungan dari uji bending komposit diperoleh nilai-nilai sifat bending material komposit widuri-poliester seperti yang tercantum dalam tabel 5.6.

Tabel 5.6. Sifat bending komposit widuri-poliester

Jenis

panjang serat 1 cm 50,43 2,83 1318,464

Komposit dengan

panjang serat 3 cm 62,89 2,73 6509,916

Komposit dengan

panjang serat 5 cm 47,61 3,13 5054,112

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa komposit dengan panjang serat 5 cm justru memiliki kekuatan bending terendah. Padahal secara teoritis, semakin panjang serat, nilai kekuatan kompositnya semakin tinggi. Dalam tabel di atas, hanya dari komposit serat 1 cm ke komposit serat 3 cm yang mengalami peningkatan. Tetapi pada komposit serat 5 cm, justru kekuatan bendingnya menurun. Lain lagi dengan modulus bendingnya, nilai tertinggi pada komposit serat 5 cm, dan terendah pada komposit 3 cm. Untuk momen bending, juga mengalami keadaan yang mirip, yaitu nilai momen bending tertinggi pada komposit serat 3 cm dan terendah pada komposit serat 1 cm.

DAFTAR PUSTAKA

Agil, Safarudin., 2013, Pengaruh Fraksi Volume terhadap Sifat Tarik dan Impak Komposit Widuri Poliester, Skripsi Jurusan Teknik Mesin-FST Undana.

Akovali, G, 2001, Handbook of Composite Fabrication, RAPRA Technology, Ltd.Ankara

Ashori, A dan Zaker Bahreini, 2009, Evaluation of Calotropis gigantea as a Promising Raw Material for Fiber-reinforced Composite, Journal of Composite Materials, doi:10.1177/002199830910452.

, ASM Handbook volume 21, 2001, Composite, ASM International Handbook Committee.

,ASTM D 638-02, 2002, Standart Test Methods for Tensile Strength of Plastic, Philadelphia

,ASTM D 790-02, 2002, Standart Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastic Electrical Insulating Materials, Philadelphia

,ASTM D3379, 2002, Tensile Strength and Young’s Modulus for High–

Modulus Single Filaments Materials.

Bate, Y., 2015, Pengaruh Panjang Serat dan fraksi Volume terhadap Sifat Bending pada Komposit Widuri Poliester, Skripsi Jurusan Teknik Mesin-FST Undana.

Beliu, H.N., 2016, Analisa Kekuatan Tarik dan Bending pada Komposit Widuri-Poliester, Skripsi Jurusan Teknik Mesin-FST Undana.

Dorn, L. 1994, Adhesive Bonding-Terms and Definitions, TALAT Lecture 4701, European aluminium Association, Berlin.

Gibson, F.R., 1994, Principles of Composite Materials Mechanics, McGraw-Hill, Singapore.

Jones, M.Robert., 1999,Mechanics of Composite Materials,Taylor and Francis, London Mallick, P.K. , 2007, Fiber-reinforced composites : materials, manufacturing, and

design 3rd ed. CRC Press Taylor & Francis Group.

Mengga, A.M., 2015, Pengaruh Panajang Serat dan Fraksi Volume terhadap Sifat Tarik Komposit Widuri-Poliester, Skripsi Jurusan Taknik Mesin-FST Undana.

Mohanty A.K., Misra M. dan Drzal L.T. 2001. Surface modifications of natural fibers and performance of the resulting biocomposites: An overview. Composite Interfaces 8(5):313-343.

Nogo, Kasman., 2015, Pengaruh Fraksi Volume terhadap Sifat Bending Komposit Widuri Poliester, Skripsi Jurusan Teknik Mesin-FST Undana.

Pa, Doni., 2014, Pengaruh Perendaman NaOH 5% terhadap Kekuatan Tarik Serat Widuri.

Pell, Yeremias.M., 2011, Pengaruh Perlakuan NaOH 5% terhadap Permukaan Serat Widuri (Calotropis Gigantea), Sifat Tarik dan Bentuk Patahan Serat Tunggalnya, Jurnal Teknologi, FST Undana, Volume 8, Hal. 36–_43.

Pell, Yeremias M., 2012, Pengaruh Perlakuan NaOH terhadap Sifat Tarik Serat Tunggal dan Komposit Widuri-Epoksi pada Fraksi Volume yang Berbeda, Jurnal Biotropikal Sains, Jurusan Biologi FST Undana, Volume 9, Hal. 27–_41.

Lampiran 1: Justifikasi Anggaran

1 Ketua Rp 18.000,0 2 20 Rp 720.000,0

2 Anggota 1 Rp 15.000,0 2 20 Rp 600.000,0

3 Anggota 2 Rp 15.000,0

2 20 Rp 600.000,0

Jumlah Biaya 1 = Rp 1.920.000,0 2. Pembelian Bahan Habis Pakai

No Bahan/Material Justifikasi

1 Kertas A4 3 Rp 55.000,0 Rp 165.000,0

2 Spidol 1 Rp 35.000,0 Rp 35.000,0

8 Penelusuran Pustaka 2 Rp 250.000,0 Rp 500.000,0

10 Pulsa telepon 6 Rp 100.000,0 Rp 600.000,0

14 _{Pengujian laboratorium 1} Rp1.000.000,0 Rp 2.000.000,0

Jumlah Biaya 2 = Rp 5.160.000,0 3. Perjalanan

3 Rp 300.000,0 Rp 900.000,0

3. Lain-lain Anggaran

No Material Justifikasi

Perjalanan

Kuanti tas

Harga Satuan

Biaya

1

Penggandaan laporan

sebagai

laporan akhir 7

Rp 10.000,0 Rp 70.000,0

2

Persiapan Publikasi

publikasi

hasil riset 2

Rp 375.000,0 Rp 750.000,0

3

Pajak PPn dan PPh

pemotongan

pajak 1

Rp1.200.000,0 Rp 1.200.000,0

Jumlah Biaya 4 = Rp 2.020.000,0 Rekapitulasi penggunaan anggaran biaya

No Uraian Jumlah Biaya

1 Honorarium Rp 1.920.000,0

2 Bahan Habis Pakai Rp 5.160.000,0

3 Perjalanan Rp 900.000,0

4 Lain-lain Rp 2.020.000,0

Lampiran 3; Biodata Ketua dan Anggota Peneliti

Biodata Ketua Tim Pengusul A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap dan Gelar Yeremias M. Pell, ST., M.Eng

2 Jenis Kelamin Laki-laki

3 Jabatan Fungsional Asisten Ahli

4 NIP 19750308 200312 1 001

5 NIDN 0008037503

6 Tempat dan Tanggal Lahir Sandosi, 08 Maret 1975

7 E-mail jimmy_pellpart@yahoo.com

8 Nomor HP 081227742109

9 Alamat Kantor Jl. Adisucipto Penfui–_{Kupang NTT}

10 Nomor Telp./Faks

11 Lulusan yang telah dihasilkan S-1 = 22

12 Mata Kuliah yang Diampu

1. Elemen Mesin I, II, III 2. Konstruksi Sistem Pipa

8. Pemilihan Bahan dan Proses

9. Metrologi Industri dan Statistik Teknik 10. Metodologi Penelitian dan Penulisan Karya Ilmiah

Bidang Ilmu Teknik Mesin Teknik Mesin

No Tahun Judul Penelitian Pendanaan

Sumber Jumlah (Juta Rp)

1 - - -

-D. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat Dalam 5 Tahun Terakhir No Tahun Judul Pengabdian Kepada

Masyarakat

Pendanaan

Sumber Jumlah (Juta Rp) 1 2011 IbM Kelompok Kerja Briket

Serbuk Kelurahan Maulafa (Tofa) Kota Kupang, Ketua

DIPA Undana 10

2 2012 IbM Pengrajin Anglo/Kompor dan Pembuat Briket Bioarang Serbuk Kayu Di

Tofa-Kelurahan Maulafa Kota Kupang, Ketua

DITLITABMAS 35

3 2012 IbM Produksi Asap Cair, Anggota

DIPA Undana 10

4 2013 IbM Produksi Asap Cair Tempurung Kelapa dan Pemasok Bahan Bakunya

DITLITABMAS 49

5 2014 IbM Pekerja Kelompok Usaha Jagung Titi (Emping Jagung)

DITLITABMAS 45

6 2016 IbM Petani Kebun Sayur Organik di Desa Bama

DITLITABMAS 35

E. Publikasi Artikel Ilmiah Dalam Jurnal Dalam 5 Tahun Terakhir

No Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/Nomor/

Tahun Udara dan Air Inlet pada

Jurnal MIPA FST Undana

Tower dengan Evaporative Kekuatan tarik Serat widuri_” Lontar

F. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Precentatio_{) Dalam 5 Tahun Terakhir}

No Nama Pertemuan Ilmiah / Seminar

Judul Karya Ilmiah Waktu dan

Tempat

Wettability dan IFSS pada Serat Widuri (Calotropis gigantea) Ubi Kayu dan Tempurung Kelapa terhadap Nilai Kalor Briket Bioarang

G. Karya Buku Dalam 5 Tahun Terakhir

No Judul Buku Tahun Jumlah

Halaman

Penerbit

1 - - -

-H. Perolehan HKI Dalam 5-10 Tahun Terakhir

No Judul/Tema HKI Tahun Jenis Nomor P/ID

1 - - -

-I. Pengalaman Merumuskan Kebijakan Publik/Rekayasa Sosial Lainnya Dalam 5 Tahun Terakhir

No Judul/Tema/Jenis Rekayasa Sosial Lainnya yang Telah Diterapkan

Tahun Tempat

Penerapan

Respon Masyarakat

1 - - -

-J. Penghargaan Dalam 10 Tahun Terakhir (dari pemerintah, asosiasi atau institusi lainnya)

No Jenis Penghargaan Institusi Pemberi

Penghargaan

Tahun

1 - -

-Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi.

Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Hibah Penelitian Dosen Muda.

Kupang, 20 Juni 2016 Ketua Peneliti,

Lampiran 4: Foto-foto Penelitian

Tahap Persiapan dan Pengadaan Bahan-Bahan

Pemotongan batang widuri

Pengambilan serat kulita batang widuri

Tahap Pembuatan Spesimen Komposit

Proses pencampuran resin, katalis dan serat yang sudah dipotong sesuai ukuran

Pencetakan komposit, spesimen uji taruk dan spesimen uji bending

Tahap Pengujian Komposit

Proses pengujian bending dan pengujian tarik

Bentuk patahan spesimen pengujian bending komposit dengan variasi pajang serat, dari kiri ke kanan : 1 cm, 3 cm dan 5 cm.

Tahap Pengkajian Pustaka dan Penyusunan Laporan