PENGARUH SUSUNAN LEMBARAN BILAH BAMBU TERHADAP SIFAT MEKANIS KOMPOSIT BERPENGUAT BILAH BAMBU DENGAN MATRIKS POLYESTER. Tugas Akhir

(1)

1 Tugas Akhir

Diajukan kepada Tim Penguji Tugas Akhir Jurusan Físika sebagai salah satu Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Oleh: WIWI APRILIA

NIM 64562/2005

PROGRAM STUDI FISIKA JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG

(2)

(3)

(4)

(5)

i ABSTRAK

Wiwi Aprilia: Pengaruh Susunan Lembaran Bilah Bambu Terhadap Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Bilah Bambu Dengan Matriks Polyester.

Kelenturan dan kekuatannya menopang beban berat membuat bambu banyak dimanfaatkan sebagai material bangunan yang tangguh. Sayangnya, bambu punya satu musuh besar, yaitu rayap. Kerentanannya digerogoti rayap membuat banyak orang mulai meninggalkan bambu. Penelitian tentang sifat mekanis komposit dari serat alam khususnya bambu masih jarang dilakukan. Oleh karena itu, dilakukan penelitian dengan tujuan untuk menyelidiki pengaruh susunan lembaran bilah bambu terhadap sifat mekanis komposit yang meliputi nilai tegangan maksimum dan harga elastisitas kuat lengkung.

Penelitian ini dilakukan secara eksperimen. Lembaran bilah bambu disusun dengan tiga variasi, yaitu memanjang, melintang dan anyaman. Dari ketiga susunan variasi tersebut dihitung nilai tegangan dan elastisitas untuk menentukan sifat mekanisnya. Berdasarkan hasil perhitungan dapat dilihat hubungan antara variasi susunan lembaran bilah bambu nilai tegangan maksimum dan elastisitas.

Hasil dari penelitian ini yaitu nilai tegangan tertinggi yaitu 78,173 MPa pada serat memanjang, nilai tegangan untuk serat anyaman lebih rendah dari serat memanjang, yaitu sebesar 44,538 MPa dan nilai tegangan serat melintang lebih rendah dari serat anyaman yaitu sebesar 18,936 MPa. Hasil pengukuran untuk nilai elastisitas pada kuat lengkung yang tertinggi yaitu 150,15 GPa pada serat memanjang, serat anyaman lebih rendah dari serat memanjang yaitu sebesar 86,26 GPa dan serat melintang lebih rendah dari serat anyaman yaitu sebesar 50,209 GPa. Dari hasil penelitian ini terdapat pengaruh susunan lembaran bilah bambu terhadap sifat mekanis yaitu semakin sejajar lembaran bilah bambu dengan beban tarik maka komposit yang dihasilkan sangat kuat dan kaku, sebaliknnya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus.

(6)

ii KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan

nikmat dan hidayahnya kepada penulis sehingga dengan rahmat-Nya tugas akhir ini

dapat penulis selesaikan. Salawat beriring salam penulis sampaikan kepada

Rasulullah S.A.W sebagai uswatun hasanah bagi kita semua sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul: Pengaruh Susunan Lembaran Bilah Bambu Terhadap Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Bilah Bambu Dengan Matriks Polyester.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan program

Strata Satu di Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Padang. Selama penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak

mendapat bantuan dan bimbingan serta semangat dari semua pihak. Oleh sebab itu,

pada kesempatan ini peneliti mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ibu Dra. Yenni Darvina M.Si sebagai Pembimbing I dan Ibu Dr. Hj. Ratnawulan

M.Si sebagai Pembimbing II.

2. Ibu Dra. Syakbaniah M.Si, Ibu Dr. Hj. Djusmaini Djamas M.Si, dan Bapak

Dr. Yulkifli M.Si sebagai Penguji.

3. Bapak Drs. Akmam M.Si sebagai Ketua Jurusan Fisika FMIPA UNP.

4. Ibu Dra. Hidayati M.Si sebagai Ketua Program Studi Fisika Jurusan Fisika

(7)

iii 5. Bapak Drs. Mahrizal M.Si sebagai Penasehat Akademik.

6. Bapak dan Ibu Dosen serta staf Jurusan Fisika FMIPA UNP.

7. Orang Tua yang telah memberikan dukungan finansial, moral dan spiritual.

8. Rekan-rekan Fisika 2005 dan semua pihak yang telah memberi motivasi, saran

dan bantuan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Semua pihak yang telah membantu peneliti yang tidak dapat peneliti sebutkan

satu persatu.

Semoga semua bantuan, bimbingan dan arahan yang telah diberikan

kepada penulis dapat menjadi amal ibadah disisi Allah S.W.T dan mendapat

balasan yang setimpal. Amin.

Peneliti menyadari bahwa dalam tulisan laporan tugas akhir ini masih

terdapat kesalahan dan kelemahan. Untuk itu diharapkan kritik dan saran yang

bersifat membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Peneliti berharap

mudah-mudahan tugas akhir ini berguna bagi pembaca semua.

Padang, Juli 2012

(8)

iv DAFTAR ISI

halaman

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR TABEL ... iv DAFTAR GAMBAR ... v DAFTAR LAMPIRAN ... vi BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1 B. Batasan Masalah... 5 C. Rumusan Masalah ... 6 D. Pertanyaan Penelitian ... 6 E. Tujuan Penelitian ... 7 F. Manfaat Penelitian ... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Pengertian Komposit ... 8

B. Klasifikasi Komposit ... 9

C. Polyester ... 11

D. Bambu ... 13

E. Sifat-Sifat Mekanik Komposit ... 16

F. Pengujian Sifat Mekanik ... 19

(9)

v BAB III METODE PENELITIAN

A. Jenis Penelitian ... 24

B. Waktu dan Tempat Penelitian ... 24

C. Objek Penelitian ... 24

D. Variabel Penelitian ... 24

E. Matrik Penelitian ... 25

F. Desain Penelitian ... 26

G. Instrument Penelitian ... 33

H. Teknik Analisis Data ... 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data ... 38 B. Analisis Data ... 39 C. Pembahasan ... 43 BAB V PENUTUP A. Kesimpulan ... 47 B. Saran ... 48 DAFTAR PUSTAKA ... 49 LAMPIRAN ... 51

(10)

vi DAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

1. Sifat Mekanik Resin Polyester ... 13

2. Sifat mekanik bambu... 14

3. Matrik penelitian ... 25

4. Spesifikasi sampel pengujian tarik berdasarkan ASTM D 638 ... 30

5. Hasil pengukuran kuat tarik ... 38

6. Hasil pengukuran kuat lengkung ... 39

7. Hasil analisa kekuatan tarik maksimum pada pengujian tarik komposit berpenguat bilah bambu ... 40

8. Hasil analisa kuat lengkung ... 42

9. Tabulasi data spesimen 1 serat memanjang ... 53

10.Tabulasi data spesimen 2 serat memanjang ... 53

11.Tabulasi data spesimen 3 serat memanjang ... 54

12.Tabulasi data spesimen 1 serat melintang ... 55

15.Tabulasi data spesimen 1 serat anyaman ... 57

(11)

vii DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

1. Ikatan rantai polyester ... 11

2. Pemasangan benda uji pada pengujian lengkung ... 19

3. Continuous fiber compoite ... 21

4. Woven fiber composite ... 21

5. Gaya tarik bahan ... 22

... 6. Bagan persiapan pembuatan komposit ... 28

7. Gambar variasi susunan serat ... 29

8. Dimensi sampel pengujian tarik ... 30

9. Bagan proses pembuatan sampel komposit ... 31

10.Grafik hubungan antara rata-rata tegangan maksimum dengan variasi susunan serat ... 41

11.Grafik hubungan antara rata-rata modulus elastisitas dengan variasi susunan serat ... 43

(12)

viii DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Pengolahan data pengujian masa jenis bilah bambu ... 51

2. Tabel data setiap variasi spesimen ... 53

3. Data hasil pengukuran kuat lengkung ... 59

4. Analisa data pengujian tarik ... 60

5. Analisa data pengujian lengkung ... 78

6. Grafik hasil pengujian tarik ... 81

7. Alat dan bahan serta cara pembuatan komposit ... 91

(13)

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pesatnya perkembangan teknologi dewasa ini, menuntut tersedianya

material dengan tampilan yang baik. Kriteria yang harus dipenuhi material

tersebut diantaranya ringan, mempunyai kekuatan tinggi, dan biaya produksi

rendah. Salah satu material yang dapat memenuhi kriteria tersebut adalah

komposit karena mempunyai perbandingan kekuatan (strength) dan kekakuan

terhadap beratnya serta biaya pembuatannya lebih rendah. Salah satu bentuk

komposit berdasarkan penguatan adalah komposit serat, dimana penguatnya

berbentuk serat. Komposit yang menggunakan serat alam sebagai penguatnya

dapat diperoleh dari tanaman seperti tanaman pisang, bambu, kelapa, nanas,

dll (Palallo,2007).

Menurut Van Vlack(1995), komposit terdiri dari dua atau lebih bahan

yang berbeda yang membentuk satu kesatuan. Pada umumnya bentuk dasar

suatu bahan komposit adalah tunggal. Dalam prakteknya komposit terdiri dari

suatu bahan utama (matrik) dan suatu jenis penguatan yang ditambahkan

untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya

dalam bentuk serat (fiber).

(14)

Penggunaan dan pemanfaatan material komposit dewasa ini semakin

berkembang, seiring dengan meningkatnya penggunaan bahan tersebut yang

semakin meluas. Mulai dari yang sederhana seperti alat-alat rumah tangga

sampai sektor industri baik industri skala kecil maupun skala besar

(Purboputro, 2006). Unsur komposit yang banyak digunakan adalah material

logam. Namun, pengembangan material logam belum dapat memenuhi sifat

tertentu dalam dunia industri. Oleh karena itu dikembangkanlah material

bukan logam dengan campuran serat dalam bentuk komposit. Keunggulan

komposit serat ini adalah selain ringan, tahan korosi, dan juga memiliki

kekuatan yang sama dengan material logam (Widodo,2008).

Menurut Palallo (2007), bambu merupakan bahan organik terbaik

karena struktur seratnya yang panjang, harganya relatif murah, pengerjannya

mudah dan tersedia dalam jumlah yang besar. Fungsi bambu sangat banyak,

sehingga masih dapat dikembangkan lagi menjadi fungsi yang lain seperti

dalam pembuatan komposit dan seratnya sebagai penguat serta dapat

diaplikasikan dalam pembuatan alat makan, alat rumah tangga, papan dan

pipa air.

Beberapa negara telah banyak mengembangkan komposit serat bambu

dan bahkan telah banyak diaplikasikan sebagai bahan baku produksi suatu

barang. Pada perkembangannya, struktur komposit serat bambu masih terbatas

variasinya, hal ini dikarenakan sifat dari serat bambu yang cukup getas

(15)

Potensi bambu di Indonesia mempunyai prospek yang sangat baik

karena bambu merupakan bahan baku alternatif dari kayu yang berasal dari

hutan tropis yang semakin berkurang baik kualitas maupun kuantitasnya

dengan meningkatnya industri perkayuan sebagai komoditi ekspor seperti

kayu lapis dan gergajian. Untuk mengatasi hal tersebut maka dapat kita

lakukan suatu usaha mengembangkan diversifikasi produk kayu olahan

dengan bahan baku selain kayu. Salah satu sumber daya alam hayati yang

dapat menggantikan kayu adalah bambu, karena bambu mempunyai beberapa

keunggulan seperti cepat tumbuh, mudah diolah, sifat mekanik yang lebih

baik dari pada kayu pada arah sejajar serat (Manik dkk,2004).

Kelenturan dan kekuatannya menopang beban berat membuat bambu

banyak dimanfaatkan sebagai material bangunan yang tangguh. Sayangnya,

bambu punya satu musuh besar, yaitu rayap. Kerentanannya digerogoti rayap

membuat banyak orang mulai meninggalkan bambu. Komposit berpenguat

bilah bambu tak kalah oleh kayu bahan bangunan lain. Menurut hasil

penelitian Balai Bahan Bangunan–Puslitbang Permukiman pada tahun

anggaran 2007 menunjukkan bahwa, dengan menggunakan perekat resin,

dapat dihasilkan suatu bahan bangunan komposit yang mempunyai kekuatan

tinggi sehingga dapat menandingi kekuatan kayu. Produk dari hasil penelitian

ini dapat berupa panel eksterior dan interior dengan berbagai bentuk untuk

(16)

yang digunakan sebagai bahan furniture dengan memenuhi persyaratan yang

diperlukan.

Penelitian mengenai komposit ini telah banyak dilakukan. Manik dkk

(2004), melakukan penelitian mengenai komposit dengan serat bambu apus

sebagai penguat. Penelitian tersebut menyimpulkan bahwa komposit dengan

serat bambu tipe chopped strand mat belum dapat digunakan sebagai bahan

alternatif pengganti kayu sebagai bahan pembuatan kulit kapal, karena

kekuatan tarik komposit yang diperoleh belum memenuhi aturan Biro

Klasifikasi Indonesia (BKI). Boimau (2010) melakukan penelitian pengaruh

fraksi volume dan panjang serat terhadap sifat lengkung komposit polyester

yang diperkuat serat batang pisang menjelaskan bahwa, peningkatan fraksi

volume serat dapat meningkatkan kekuatan lengkung komposit karena

panjang serat mempengaruhi kekuatan lengkung komposit. Menurut

Fessenden (1986), polyester dapat berubah bentuk setelah diberi panas dan

mudah terbakar pada suhu tinggi, namun polyester memiliki penyerapan air

yang rendah.

Ifannosa (2010) melakukan penelitian mengenai material komposit

yang dibuat mengunakan bambu dan matrik epoxy. Dalam penelitian tersebut

diperoleh hasil bahwa komposit bambu-resin epoxy dengan perbedaan

susunan serat akan sangat berpengaruh terhadap Modulus Young-nya.

Kegagalan yang terjadi pada spesimen disebabkan karena resin epoxy tidak

(17)

serat. Dari beberapa penelitian tersebut belum ada yang membahas pengaruh

susunan serat terhadap sifat mekanik komposit. Hal ini mendorong penulis

untuk melakukan penelitian lebih lanjut, karena kekuatan komposit tidak

tergantung dari interaksi mikroskopik antar molekul seperti yang biasa terjadi

pada material lain.

Berdasarkan uraian yang telah dijelaskan diatas maka peneliti tertarik

untuk melakukan penelitian ini dan membahas tentang “Pengaruh Susunan Serat terhadap Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Bilah Bambu Dengan Matriks Polyester”. Dimana dalam penelitian ini akan dijelaskan sifat fisis dari material komposit yang diperoleh melalui susunan bambu dan

uji mekanik bahan berupa pengujian kuat tarik, dan pengujian kuat lengkung

(bending) yang bersifat material dengan menggunakan metode Hand Lay-Up.

Hal ini dikarenakan peneliti ingin memperoleh bahan komposit yang kuat,

kaku, dan juga ringan.

B. Batasan Masalah

Dalam penelitian ini penulis membatasi masalah yang akan dibahas

supaya pembahasannya menjadi jelas. Batasan masalah dalam penelitian ini

adalah:

1. Dalam penelitian ini peneliti hanya melakukan pengujian terhadap kuat

tarik, dan kuat lengkung dari komposit berpenguat bilah bambu dengan

(18)

2. Serat yang disusun pada komposit memiliki tiga variasi susunan, yaitu

disusun dengan arah serat memanjang, melintang dan anyaman.

3. Bambu yang digunakan adalah jenis bambu betung. Bagian yang diambil

yaitu bagian dalam dan bambu yang digunakan tidak terlalu tua dan tidak

terlalu muda.

4. Ketebalan tiap komposit berkisar antara 0,4 – 0,5 cm

5. Persentase fraksi volume matrik dan serat yang digunakan dalam

pembuatan komposit adalah 20% bambu dan 80% resin polyester

6. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode hand lay-up.

C. Rumusan Masalah

Berdasarkan batasan masalah diatas, maka Rumusan masalah dalam

penelitian ini adalah bagaimana pengaruh susunan serat bambu terhadap kuat

tarik, dan kuat lengkung komposit berpenguat bilah bambu dengan matriks

polyester.

D. Pertanyaan Penelitian

Dari batasan masalah dan fokus masalah diatas, dapat diajukan

pertanyaan penelitian sebagai berikut:

1. Bagaimanakah pengaruh susunan serat terhadap nilai tegangan komposit?

2. Bagaimanakan pengaruh susunan serat terhadap harga elastisitas kuat

(19)

E. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui pengaruh susunan serat bambu terhadap nilai tegangan

komposit berpenguat bilah bambu.

2. Untuk mengetahui pengaruh dari bentuk susunan serat bambu terhadap

harga elastisitas kuat lengkung komposit berpenguat bilah bambu.

F. Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat kita peroleh dari penelitian ini adalah:

1. Menambah informasi mengenai pengaruh susunan serat terhadap sifat

mekanis bambu komposit dengan matrik polyester.

2. Memenuhi kebutuhan industri dalam memperoleh komposit yang baik.

3. Memberikan informasi pengembangan penelitian mengenai komposit

(20)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Pengertian Komposit

Komposit berarti terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang

digabung atau dicampur menjadi satu. Menurut Gibson (1994), komposit

adalah sruktur material yang terdiri dari 2 kombinasi bahan atau lebih, yang

dibentuk pada skala makroskopik dan menyatu secara fisika. Sedangkan

menurut Daryus (2006) mengemukakan bahwa kata komposit (composite)

merupakan kata sifat yang berarti susunan atau gabungan. Composite berasal

dari kata kerja “to compose“ yang berarti menyusun atau menggabung. Jadi,

dari beberapa pengertian komposit diatas dapat kita simpulkan bahwa secara

sederhana komposit dapat diartikan sebagai gabungan dari dua atau lebih

bahan yang berlainan dan menyatu secara fisika.

Secara umum bahan komposit terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber)

sebagai bahan pengisi atau penguat dan matrik sebagai bahan pengikat

serat-serat tersebut. Penguat merupakan unsur utama dalam komposit. Penguat

berfungsi untuk menambah kekuatan, kekakuan, dan keliatan bahan.

Sedangkan pengikat berfungsi untuk melindungi penguat, mentransfer gaya,

temperature dan chemical resistance (Ifannossa,2010). Penguat memberikan

(21)

Pengunaan serat sendiri yang utama untuk menentukan karakteristik

bahan komposit, seperti : kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik yang

lainnya. Sebagai bahan pingisi serat digunakan untuk menahan sebagian besar

gaya yang bekerja pada bahan komposit. Oleh karena itu, untuk bahan serat

digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas.

Bahan pengikat atau matrik yang digunakan dalam pembuatan

komposit adalah bahan polimer yang mudah dibentuk dan mempunyai daya

pengikat yang tinggi serta tahan terhadap perlakuan kimia. Fungsi matrik

dalam pembuatan komposit adalah untuk melindungi dan mengikat serat agar

dapat bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi. Salah satu

keuntungan material komposit adalah kemampuan, kuat, tidak terpengaruh

korosi, dan mampu bersaing dengan logam, dengan tidak kehilangan

karakteristik dan kekuatan mekanisnya (Rusmiyanto,2007).

B. Klasifikasi Komposit

Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan stukturnya. Bahan

komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum

klasifikasi komposit yang sering digunakan antara lain, seperti

(Rusmiyanto,2007);

1. Fiber composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan

matrik.

(22)

3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik.

4. Filled omposites adalah gabungan matrik continous skeletal dengan

matrik yang kedua.

5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok

lamina.

Dalam penelitian ini penulis membahas tentang fiber composites

(komposit serat) yang merupakan gabungan antara serat dengan matrik.

Bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang diikat oleh matrik.

Unsur utama komposit serat adalah serat yang mempunyai banyak

keunggulan. Pengunaan bahan komposit serat sangat efisien dalam

menerima beban dan gaya. Karena itu bahan komposit serat sangat kuat

dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani

dalam arah tegak lurus serat ( Hadi, 2006). Oleh karena itu bahan komposit

serat paling banyak dipakai. Bahan komposit serat ini terdiri dari dua

macam, yaitu serat panjang (continuos fiber)dan serat pendek ( short fiber

atau whisker).

Komposit serat dalam dunia industri mulai dikembangkan dari pada

mengunakan bahan partikel. Bahan komposit serat mempunyai keunggulan

yang utama yaitu strong (kuat), stiff (tangguh), dan lebih tahan terhadap

panas pada saat didalam matrik. Dalam perkembangan teknologi

pengolahan serat, membuat serat sekarang makin diunggulkan

(23)

mengkombinasi serat berkekuatan tarik tinggi dan bermodulus elastisitas

tinggi dengan matrik yang bermassa ringan, berkekuatan tarik rendah, serta

bermodulus elastisitas rendah makin banyak dikembangkan guna untuk

memperoleh hasil yang maksimal. Komposit pada umumnya menggunakan

bahan plastik sebagai bahan pengikat seratnya. Selain itu, plastik mudah

didapat dan mudah perlakuannya, dari pada bahan dari logam yang

membutuhkan cara tersendiri.

C. Polyester

Menurut Fessenden(1986), polyester merupakan bahan polimer

yang bersifat termoplastik dan bifungsional yang dapat bereduksi dengan

dua molekul lain. Polimer merupakan senyawa makro molekul, yaitu suatu

senyawa dengan struktur yang besar. Senyawa polimer terjadi dari

penggabungan molekul-molekul yang kecil dan saling berikatan

membentuk senyawa makro molekul. Polyester adalah resin termoplastik

berantai lurus. Bentuk ikatannya:

(24)

Polyester dapat berubah bentuk setelah diberi panas dan mudah

terbakar pada suhu tinggi namun, polyester memiliki daya serap air yang

rendah. Polyester banyak digunakan sebagai tempat penyimpanan film dan

sebagai matriks pada pembuatan komposit. Polyester juga dapat digunakan

sebagai bahan pembuat serat kaca.

Polyester adalah bahan bersifat kurang elastis , hal ini dapat terlihat

dari harga modulus elastisitasnya yang dimiliki resin hanya berkisar antara

2-4,4 GPa (F.Smith,1993). Sehingga dunia industri banyak menambahkan

serat sebagai tambahan kekuatan dari komposit. Pembuatan komposit serat

membutuhkan ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matrik.

Komposit serat yang baik harus mampu untuk menyerap matrik

yang memudahkan terjadi antara dua fase. Selain itu komposit serat juga

harus mempunyai kemampuan untuk menahan tegangan yang tinggi,

karena serat dan matrik berinteraksi dan pada akhirnya terjadi

pendistribusian tegangan. Kemampuan ini harus dimiliki oleh matrik dan

serat. Sekain itu gaya-gaya yang berpengaruh pada ikatan antara serat dan

matrik adalah gaya coulomb dan gaya adhesi.

Sifat mekanik dari polyester yang dikemukakan oleh F.smith(1993)

(25)

Tabel 1. Sifat mekanik resin polyester

Sifat yang diuji Resin polyester

Kekuatan tarik 40-90 MPa

Modulus elastisitas 2,0-4,4 GPa

Kuat lentur 60-160 MPa

Kekuatan impak 10,6-21,2 J m

Masa jenis 1,10-1,46 g/cm3

D. Bambu

Bambu adalah tanaman jenis rumput-rumputan dengan rongga dan

ruas di batangnya. Bambu memiliki banyak tipe. Dalam penelitian ini

bambu yang digunakan adalah bambu betung. Di dunia ini bambu

merupakan salah satu tanaman dengan pertumbuhan paling cepat. Karena

memiliki sistem rhizoma-dependen unik. Bambu termasuk kedalam

kerajaan plantae.

Menurut Alamendah(2011), jenis-jenis Bambu yang terdapat di

Indonesia diperkirakan sekitar 159 spesies dari total 1.250 jenis bambu

yang terdapat di dunia. Bahkan sekitar 88 jenis bambu yang ada di

Indonesia merupakan tanaman endemik. Bambu merupakan jenis

rumput-rumputan yang panjang dan beruas. Bambu merupakan anggota famili

(26)

mempunyai tingkat pertumbuhan yang tinggi. Manik (2004) yang

menyatakan bahwa salah satu sumber daya alam hayati yang dapat

menggantikan kayu adalah bambu, karena bambu mempunyai beberapa

keunggulan seperti cepat tumbuh, mudah diolah, sifat mekanik yang lebih

baik dari pada kayu pada arah sejajar serat.

Beberapa jenis bambu mampu tumbuh hingga sepanjang 60 cm

dalam sehari. Indonesia merupakan salah satu wilayah yang menjadi surga

bagi jenis tanaman bambu ini. Diperkirakan terdapat sedikitnya 159 jenis

bambu di Indonesia yang 88 diantaranya merupakan spesies endemik

Indonesia.

Sifat mekanik penguat yaitu bambu dijelaskan oleh Ifannossa

(2010) dapat dilihat pada Tabel 2:

Tabel 2. Sifat mekanik bambu

Sifat yang diuji Bambu

Modulus elastisitas 18 GPa

Keuatan tarik 150 MPa

Kuat lentur 39 MPa

Kekuatan bending 76 MPa

(27)

Menurut Van Vlack(1995), ada dua hal yang harus diperhatikan

pada komposit yang diperkuat agar dapat dihasilkan suatu produk yang

efektif, yaitu:

a. Komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang

lebih tinggi dari pada komponen matriknya.

b. Antara komponen penguat dan matriks harus ada ikatan

permukaan yang kuat.

Penguat merupakan unsur pembentuk komposit yang berfungsi

memikul beban. Dalam pembuatan komposit terdapat dua jenis bentuk

struktur penggabungan komposit, diantaranya adalah proses laminat dan

sandwich. Dalam penelitian ini penulis menggunakan proses lamina.

Menurut Ifannossa (2010), lamina adalah lapisan komposit tunggal

dengan satu arah serat. Lamina merupakan elemen pembangun struktur

komposit, dimana dengan mengetahui sifat-sifat mekanik lamina, maka

sifat-sifat struktur komposit dapat diketahui lebih lanjut. Laminat adalah

dua atau lebih lamina yang digabungkan membentuk elemen struktur yang

integral. Kekuatan laminat berada pada arah seratnya, laminat sangat lemah

(28)

E. Sifat-Sifat Mekanik Bahan 1. Sifat mekanik

Sifat mekanik bahan adalah hubungan antara respon atau deformasi

bahan terhadap beban yang bekerja. Sifat mekanik pada komposit

merupakan sifat-sifat yang berhubungan dengan material setelah diberikan

gaya-gaya pada material tersebut. Sifat-sifat mekanik bahan diantaranya

adalah:

a. Tegangan (Stress)

Menurut Dobrin(1976), apabila suatu benda mendapat gaya

tekan maka benda tersebut mengalami stress. Besarnya stress (P) yang

dialami benda berbanding lurus dengan gaya tekan (F) yang diterima

benda berbanding terbalik dengan luas daerah (A) yang memgalami

tekanan. Secara matematis dapat dirumuskan:

σ = ………(pers. 1)

Dimana: F = gaya luar yang bekerja tegak lurus bidang potong

= luas daerah (m)

σ = stress (N/m2)

b. Regangan (Strain)

Menurut Giancoli (2001), regangan merupakan perbandingan

perubahan panjang terhadap panjang awal. Regangan merupakan

(29)

mengenai seberapa jauh batang tersebut berubah bentuk. Regangan

berbanding lurus dengan tegangan pada daerah linier (elastik). Secara

matematis dapat dirumuskan (Giancoli, 2001):

Regangan= = ………(pers. 2)

c. Modulus elastisitas

Ketika sebuah gaya diberikan pada sebuah benda, maka ada

kemungkinan bentuk benda berubah. Secara umum, reaksi benda

terhadap gaya yang diberikan dicirikan oleh nilai suatu besaran yang

disebut modulus elastisitas. Jadi elastisitas, merupakan sifat

kemampuan untuk kembali keukuran dan bentuk aslinya, setelah gaya

luar dilepas. Sifat ini penting pada semua struktur yang mengalami

beban berubah-ubah.

Giancoli (2001) menyatakan bahwa, pada deformasi elastis

tegangan berbanding lurus terhadap regangan. Rumusan Matematika

modulus elastisitas atau yang lebih dikenal dengan Modulus Young

adalah:

E= ………..(pers. 3)

Diamana adalah panjang awal benda, A adalah luas penampang, ∆L merupakan perubahan panjang yang disebabkan gaya

(30)

Sifat mekanik bahan merupakan hubungan antara respon atau

deformasi bahan terhadap beban yang bekerja. Bahan merupakan benda

dengan sifat-sifatnya yang khas dan banyak dimanfaatkan. Sifat mekanis

bahan meliputi kuat lentur, kuat tarik, kuat tekan, pengujian impak,

pengujian bending. Pada penelitian ini penulis membahas sifat mekanis

berupa pengujian tarik dan pengujian lengkung.

Sifat mekanis bahan tidak terlepas dari teori elastisitas. Menurut

Hadi (2006), apabila suatu benda padat diberikan suatu gaya eksternal

maka benda tersebut akan berusaha untuk melawan gaya eksternal tersebut

dengan gaya internal dari benda itu sendiri. Teori elastisitas meliputi

stress, strain, dan modulus elastisitas.

2. Sifat fisis bahan

Sifat fisis bahan adalah segala aspek dari suatu bahan yang dapat

diukur tampa merubah bentuk awal, dapat dilihat secara langsung sifat

material dari bahan atau sifat-sifat material yang bukan disebabkan oleh

pembebanan seperti pemanasan, pendinginan dan pengaruh aris listrik

yang mengalir pada struktur material. Sifat fisis suatu bahan antara lain

kadar air, kerapatan, daya serap air, konduktivitas termal, temperatur dan

(31)

F. Pengujian sifat mekanik 1. Pengujian kuat tarik

Kuat tarik merupakan salah satu sifat mekanik bahan, kuat tarik

merupakan uji tegangan-regangan mekanik yang bertujuan untuk

mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Kekuatan tarik (Tensile

strength) suatu bahan ditetapkan dengan membagi gaya maksimum

dengan luas penampang mula-mula (Daryus, 2006).

2. Pengujian Lengkung(Defleksi)

Pengujian lengkung atau pengujian defleksi dilakukan untuk

memperlihatkan elastisitas dari bahan. Akibat dari pengujian lengkung ini,

bagian atas spesimen mengalami tekanan, sedangkan bagian bawah akan

mengalami tegangan tarik. Hal ini sesuai dengan Gambar 4 berikut:

Gambar 2. Pemasangan benda uji pada pengujian lengkung (Rusmiyanto, 2007:29)

Dalam material komposit kekuatan tekannya lebih tinggi dari pada

kekuatan tariknya. Karena tidak mampu menahan tegangan tarik yang

diterima, spesimen tersebut akan patah, hal tersebut mengakibatkan Spesimen

Uji

Indentor

Jarak Tumpuan P

(32)

kegagalan pada pengujian komposit. Kekuatan bending pada sisi bagian

atas sama nilai dengan kekuatan bending pada sisi bagian bawah.

Pengujian lengkung dilakukan untuk memperoleh kepastian

mengenai sifat-sifat kekuatan komposit. Melalui pengujian yang diteliti

akan diketahui apakah bahan tersebut dapat digunakan untuk suatu

konstruksi tertentu. Dengan cara pemberian tekanan pada suatu sisi bahan

dan menahan gaya-gaya yang diberikan sehingga membuat bahan tersebut

melengkung.

G. Analisa Pengaruh Susunan Serat Terhadap Sifat Mekanis Komposit

Serat adalah bahan pengisi matrik yang digunakan untuk dapat

memperbaiki sifat dan struktur matrik yang tidak dimilikinya, juga menjadi

bahan penguat matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi.

Menurut Purwanto (2009), dalam pembuatan komposit tata letak dan arah

serat dalam matrik yang akan menentukan kekuatan mekanik komposit,

dimana letak dan arah dapat mempengaruhi kinerja kompoisit tersebut.

Lebih lanjut Purwanto menjelaskan, berdasarkan tata letak dan arah

(33)

1. Continuous fiber composite

Komposit dengan tipe ini diperkuat dengan serat memanjang.

Kekuatan dan modulus maksimumnya terletak pada arah axis serat.

Tipe serat seperti ini dapat kita lihat pada Gambar 1 berikut:

Gambar 3. Continious fiber composite(Purwanto, 2006)

2. Woven fiber composite

Komposit dengan tipe ini diperkuat dengan serat anyaman.

Komposit ini mempunyai kekuatan pada dua arah atau masing-masing

arah orientasi serat. Tipe komposit serat anyaman ini dapat kita lihat

pada gambar 2 berikut:

Gambar 4. Woven fiber composite(Purwanto, 2006)

3. Choped fiber composite

Komposit pada tipe ini diperkuat dengan serat pendek/acak.

4. Hibryd composite

Komposit pada tipe ini merupakan komposit dengan tipe

(34)

Dalam penelitian ini yang akan dibahas adalah continuous fiber

composite dan woven fiber composit. Pada percampuran dan arah serat

mempunyai beberapa keunggulan, jika orientasi serat semakin acak atau

random maka sifat mekanik pada satu arahnya akan melemah. Jika arah

serat menyebar maka kekuatannya akan menyebar kesegala arah maka

kekuatannya akan meningkat. M.Gere (1985) menyatakan bahwa

pemanjangan beban tarik yang diberikan pada sampel adalah akibat dari

proses beban tarik yang sejajar dengan arah serat. Arah serat pada komposit

menjadi acuan kekuatan maksimum beban tarik seperti pada gambar

berikut:

Gambar 5. Gaya tarik bahan

Hadi (2006) juga menjelaskan bahwa bahan komposit serat sangat

kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila

dibebani dalam arah tegak lurus serat. Dari beberapa penjelasan diatas

dapat disimpulkan bahwa komposit dengan arah serat searah sangat kuat,

dan sangat lemah dengan arah serat tegak lurus.

Panjang serat dalam pembuatan komposit serat-matrik sangat

(35)

campuran komposit, yaitu serat panjang dan serat pendek. Panjang serat

lebih mempengaruhi kemampuan proses dari komposit serat. Bentuk serat

yang digunakan untuk pembuatan komposit tidak begitu mempengaruhi,

yang mempengaruhi adalah diameter seratnya. Pada umumnya, semakin

kecil diameter serat akan menghasilakn kekuatan komposit yang lebih

tinggi. Selain bentuknya, kandungan seratnya juga mempengaruhi.

Kekuatan komposit terdiri dari serat, dan posisi serat dalam

komposit itu sendiri apabila posisi serat dalam matrik hanya satu arah saja

sesuai dengan arah serat. Akan tetapi komposit yang berkualitas tinggi

adalah yang bisa melayani gaya dari segala arah. Untuk memenuhi

kebutuhan itu hendaknya serat diusahakan mengarah ke segala arah.

Serat-serat itu diorientasikan paralel pada arah pengujiannya untuk menunjukkan

sifat mekanis terbaik (Arbintarso, 2009).

Selain hal diatas, kekuatan komposit sangat ditentukan dari fraksi

volume penyusunnya, yaitu jumlah masing-masing volume matrik dan

serat. Salah satu faktor penting yang menentukan karakteristik dari

(36)

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Jenis Penelitian

Jenis penelitian yang digunakan adalah penelitian eksperimental

karena variabel diperoleh melalui pembuatan dan pengujian secara langsung.

Hasil penelitiannya diperoleh secara analog dalam bentuk angka dan grafik.

B. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian pengaruh susunan serat terhadap sifat mekanis bambu

komposit dengan matriks polyester ini dilakukan di Labor Pengujian Bahan

Fakultas Teknik Mesin Universitas Negeri Padang. Tahapan-tahapan

penelitian ini meliputi persiapan bahan, pembuatan sampel, analisis data,

pengolahan data dan pembahasan dengan perkiraan waktu selama 5 bulan

dimulai bulan Februari 2012 dan berakhir bulan Juni 2012.

C. Objek Penelitian

Objek penelitian ini adalah pengaruh susunan serat terhadap sifat

mekanik komposit berpenguat bilah bambu dengan matrik polyester.

D. Variabel Penelitian

Dalam penelitian ini terdapat 3 variabel yang digunakan, yaitu:

(37)

1. Variabel Bebas

Variabel bebas merupakan variabel yang

mempengaruhi atau yang menjadi sebab perubahannya atau

timbulnya variable terikat. Variabel bebas pada penelitian ini

berupa variasi dari susunan bilah bambu.

2. Variabel Terikat

Variabel terikat merupakan variabel yang dipengaruhi atau

yang menjadi akibat karena adanya variable bebas. Variabel terikat dari penelitian ini berupa nilai tegangan (σ) dan elasisitas (E).

3. Variabel Kontrol

Variabel kontrol adalah variabel yang dikendalikan atau

dibuat konstan sehingga mempengaruhi terjadinya perubahan

variabel terikat. Variabel kontrol pada penelitian ini adalah

panjang bilah bambu dengan fraksi volume antara bilah bambu

dengan polyester.

E. Matrik Penelitian

Perbandingan bahan dalam pembuatan komposit dapat kita lihat pada

(38)

Tabel 3. Matrik penelitian

Jumlah polyester Susunan serat

80% Memanjang

80% Melintang

80% Anyaman

Dari Tabel 3 dapat kita lihat perbandingan antara polyester dengan

serat yaitu 80% : 20%. Perbandingan ini dipakai karena pada penelitian

sebelumnya didapatkan hasil komposit yang bagus.

F. Desain Penelitian

Penelitian ini dilakukan secara eksperimental, dimana dilakukan

pembuatan benda uji hingga melakukan pengujian terhadap benda uji.

Pembuatan benda uji bambu komposit dengan matriks polyester dilakukan

proses sebagai berikut:

1. Persiapan pembuatan sampel

Dalam pembuatan komposit ini penulis menggunakan bamboo

sebagai bahan dasarnya. Tahapan pembuatan komposit dapat diuraikan

dalam beberapa tahap berikut:

a. Menjemur bambu-bambu yang telah dipotong-potong menjadi helaian

(39)

b. Mencari masa jenis serat bambu dengan mengisi air pada gelas ukur

50 mL dan mengukur tringgi air yang dinyatakan dengan volume awal

( ).

c. Menimbang serat bambu yang dinyatakan dengan massa (m).

d. Mengukur pertambahan tinggi air yang diperoleh setelah serat

dimasukkan kedalam gelas ukur 50 mL, sehingga diperoleh volume

akhir ( ).

e. Melakukan pengujian tersebut sebanyak lima kali untuk mendapatkan

ketelitian hasil.

f. Menghitung massa jenis serat dengan menggunakan persamaan:

, dimana ∆V =

Massa jenis rata-rata serat dapat kita tentukan sebagai berikut:

g. Merendam bambu-bambu tersebut kedalam alkohol 96% selama 3

jam, kemudian dikeringkan dengan sinar matahari.

h. Meluruskan serat bambu dengan memilih serat satu persatu.

Proses persiapan pembuatan komposit dapat dijelaskan secara ringkas

(40)

Gambar 6. Bagan persiapan pembuatan komposit

bambu Polyester + hardener

Mengambil serat bambu

Menghitung massa jenis serat

mengeringkan serat bambu dengan sinar matahari

Memotong serat sesuai ukuran cetakan

Merendam bambu dengan alkohol selama 3 jam Menjemur serat sampai kering dengan sinar matahari Pembuatan komposit

(41)

2. Proses Pembuatan Sampel Komposit

Proses pembuatan sampel komposit adalah sebagai berikut:

a. Menghitung volume cetakan dengan ukuran 270 mm x 130 mm x 5

mm.

b. Mengoleskan KIT gel pada cetakan supaya komposit tidak melekat

pada cetakan.

c. Menyusun serat bambu dalam cetakan dengan tiga jenis variasi

susunan serat, yaitu: memanjang, melintang dan anyaman. Variasi

ketiga susunan serat dapat dilihat pada Gambar 7 berikut:

(a) memanjang (b) melintang

(c) anyaman

Gambar 7. Gambar variasi susunan serat

d. Bambu yang telah disusun dalam cetakan disiram dengan polyester

dan meratakannya menggunakan kuas.

(42)

f. Komposit dibiarkan selama 24 jam untuk dapat kering secara alami.

g. Mengambil komposit dari cetatakan menggunakan pisau dan

kemudian memotongnya menggunakan gergaji. Spesifikasi sampel

pengujian tarik sesuai ASTM D 638 dapat dijelaskan dalam Gambar 8:

Gambar 8. Dimensi sampel pengujian tarik

Tabel 4. Spesifikasi sampel pengujian tarik berdasarkan ASTM D 638 Spesifikasi sampel Ukuran (mm)

Thickness < 7mm 4

Width of narrow selection (W) 13 Length of narrow selection (L) 57

Width overall ( ) 19

Length overall ( ) 165

Gauge length (G) 50

Distance between grips (D) 115

Radius of fillet (R) 76

h. Sampel yang telah dipotong-potong diberi nama atau index.

i. Melakukan pengujian terhadap spesimen tersebut.

Proses pembuatan sampel komposit dapat dijelaskan pada Gambar 9

(43)

Gambar 9. Bagan proses pembuatan sampel komposit Mempersiapkan cetakan

Menyusun serat

memanjang melintang anyaman

Menutup cetakan

Mengeringkan sampel

Memotong sampel untuk uji tarik Memotong sampel untuk uji lengkung

Uji tarik hasil analisa kesimpulan Uji lengkung hasil analisa Mengambil sampel dari cetakan

(44)

3. Pengujian Sampel Komposit

Diperoleh melalui hasil pengujian tarik dan pengujian lengkung

pada sampel. Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan sifat mekanik

dari komposit berpenguat bilah bambu dengan matrik polyester. Pengujian

tarik dilakukan hingga sampel putus sehingga diperoleh nilai tegangan,

regangan,dan modulus elastisitas dari sampel. Sedangkan pengujian

lengkung dilakukan dan memperoleh nilai defleksi dan modulus

elastisitasnya. Spesifikasi sampel pengujian tarik sesuai ASTM D 638.

Prosedur pengujian tarik adalah sebagai berikut:

a. Mempersiapkan alat uji tensiometer

b. Mengukur dimensi benda uji (spesimen) dengan menggunakan jangka

sorong sebelum melakukan pengujian, catat hasil pengukurannya.

c. Memasang benda kerja pada penjepit mesin uji.

d. Meletakkan kertas grafik pada mesin uji.

e. Set pembacaan skala gaya pada posisi nol (kalibrasi skala gaya).

f. Memutar engkol pemutar mesin secara perlahan-lahan sehingga benda

kerja mulai teregang secara perlahan-lahan.

g. Mengulangi pemutaran secara terus-menerus disertai dengan

(45)

Spesifikasi pengujian lengkung sesuai ASTM D 790. Prosedur

pengujian lengkung adalah sebagai berikut:

a. Mempersiapkan alat uji twist and bend test machine.

b. Mengukur dimensi benda uji (spesimen) dengan menggunakan jangka

sorong sebelum melakukan pengujian, catat hasil pengukurannya.

c. Meletakkan sampel pada alat uji lengkung.

d. Mengkalibrasi alat dengan cara meletakkan sampel pada posisi nol

pada alat Twist and Bend Test.

e. Melakukan penekanan di tengahnya dengan memberikan gaya tekan

sampai mencapai sudut lengkung tertentu.

f. Mencatat nilai yang ditunjukkan jarum dial indicator sebagai nilai

defleksinya.

G. Instrument Penelitian

Penelitian ini didasari dengan pembuatan sampel komposit bilah

bambu dengan matriks polyester. Alat dan bahan yang digunakan untuk

pembuatan sampel komposit ini adalah sebagai berikut:

1. Alat penelitian

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya adalah

(46)

a. Tabung reaksi

Tabung reaksi digunakan dengan ukuran 1000 mL yang

berfungsi mengukur volume bilah bambu.

b. Timbangan digital

Timbangan digital yang digunakan merk acis yang memiliki

ketelitian 0,01 gr dan beban maksimal 500 gr. Timbangan ini dapat

mengukur berat semua jenis bahan pembuatan komposit.

c. Cetakan komposit

Cetakan yang digunakan pada pembuatan komposit ini adalah

kaca, karena kaca mempunyai permukaan yang rata dan halus.

Sehingga nantinya akan diperoleh hasil permukaan yang rata dan

halus pula. Ukuran cetakan ini adalah 270 mm x 130 mm x 5 mm

dan dilengkapi dengan penutup cetakan yang terbuat dari kaca

juga.

d. Pisau

Pisau digunakan untuk membantu mengambul komposit dari

cetakan.

e. Kuas

Kuas digunakan untuk membantu proses penekanan pada tiap

(47)

f. Wadah

Wadah digunakan untuk meletakkan resin dan pengeras

sebelum dicampurkan.

g. Gunting

Gunting digunakan untuk memotong bilah bambu agar sesuai

dengan ukuran cetakan.

h. Gergaji

Gergaji digunakan untuk memotong sampel sebelum

dilakukan pengujian.

2. Bahan Penelitian

Bahan-bahan yang dipersiapkan untuk pembuatan sampel

komposit adalah sebagai berikut:

a. Matrik

Matrik yang digunakan adalah polyester dengan nama produksi “yukalac 157” yang digunakan sebagai bahan utama pada pembuatan

komposit. Polyester bersifat termoplastik.

b. Pengeras

Pengeras/zat aditif yang digunakan adalah metil etil klorida

(MEKPO). Pengeras ini digunakan untuk mempercepat proses

pengerasan komposit. Bahan pengeras ini dicampurkan sebanyak 1%

(48)

pengeras ini akan merusak proses pembuatan komposit, karena

pengeras ini akan menimbulkan energi panas.

c. Bilah bambu

Bambu memiliki banyak fungsi, selain dapat digunakan untuk

pembuatan industri rumah tangga juga dapat dimanfatkan sebagai

bahan pembuatan komposit. Bilah bambu yang digunakan dalam

pembuatan komposit ini diambil bagian dalamnya. Bilah bambu ini

diperoleh secara langsung di tempat pengolahan bambu yang

bertempat di Tabek Panjang. Bilah bambu yang diperlukan dalam

pembuatan sampel ini merupakan yang sudah kering supaya

peresapannya dengan bahan perekat bisa optimal, karena kalau Bilah

bambu yang kadar airnya terlalu banyak maka akan mengakibatkan

percampuran dengan bahan perekatnya kurang optimal.

d. Lapisan kaca

Mamfaat dari lapisan kaca ini supaya komposit tidak lengket

saat dipisahkan dari cetakan. Lapisan kaca yang digunakan dalam

pembuatan sampel ini adalah KIT gel motor.

H. Teknik Analisis Data

Data yang diperoleh diolah, kemudian dibuat dalam bentuk tabel dan

(49)

1. Pengujian Tarik

Data langsung diperoleh dari pengukuran panjang awal,

panjang akhir, tebal awal, tebal akhir, lebar awal dan lebar akhir

pengujian. Sedangkan data tak lansung dapat diperoleh melalui

analisis data untuk memperoleh nilai tegangan sampel. Untuk

menganalisis nilai tegangan dapat diperoleh dengan menggunakan

persamaan (1).

2. Pengujian lengkung

Data langsung diperoleh dari pengukuran panjang bahan,

ukuran penampang, beban dan harga defleksi. Sedangkan data tak

langsung diperoleh dari menganalisis data untuk memperoleh harga

elastisitas sampel. Untuk menganalisis nilai elastisitas sampel dapat

diperoleh dari harga momen inersia bahan dengan menggunakan

persamaan:

…………..(pers.4)

…………..(pers.5)

Dimana E adalah harga elastisitas (GPa), F adalah beban (N), L adalah

panjang bahan (m), I adalah momen inersia (mm), B adalah panjang

(50)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Deskripsi Data

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, yaitu pengujian tarik dan

pengujian lengkung (defleksi) diperoleh data pengujian secara langsung dan

tidak langsung.

1. Pengujian tarik

Hasil pengukuran pengujian tarik meliputi: pengukuran tebal

awal ( ), tebal setelah pengujian ( ), lebar awal ( ), lebar setelah

pengujian ( ), panjang awal ( ), dan panjang setelah pengujian ( )

(51)

Tabel 5. Hasil pengukuran kuat tarik Susunan serat Sampel mm mm mm mm mm mm Memanjang 1 4,9 4,9 12,1 12 100,7 101,2 2 4,7 4,7 10,4 10,5 100,1 - 3 4,8 4,8 12,2 12,2 103 104,6 Melintang 1 4,9 4,9 12 12 100 100,6 2 4,8 4,7 12,4 12 97 98,3 3 4,8 4,6 12,1 12,1 98 - Anyaman 1 4,6 4,5 12,5 12,3 101 101,5 2 4,6 4,6 12,3 12,2 101 101,5 3 4,7 4,6 10,5 10,4 96,7 98,1

Tabel 5 merupakan data hasil pengukuran sampel sebelum dan

setelah dilakukan uji tarik. Dari data dapat diperoleh nilai tegangan

maksimum yang dapat dicari dengan menggunakan persamaan (1).

Hasil pengukuran pengujian defleksi meliputi: ukuran

penampang uji (panjang penampang, tebal penampang), panjang bahan,

(52)

Tabel 6. Data hasil pengukuran kuat lengkung Bahan Struktur penguat Ukuran penampan g Panjang bahan (m) Beban (N) Defleksi x (m) B H Kompo sit berpe nguat bilah bamboo Memanjang 31 4,9 0,2 5 0,43 30 4,8 0,2 5 0,49 30,5 4,8 0,2 5 0,54 Melintang 33 5,1 0,2 5 1,11 34,5 5,1 0,2 5 1,15 32,8 5,0 0,2 5 1,18 Anyaman 36 4,6 0,2 5 0,81 31,6 4,5 0,2 5 0,92 35,5 4,5 0,2 5 1,02

Dari data dapat diperoleh nilai elastisitas bahan yang dapat

dicari dengan menggunakan persamaan (4).

B. Analisis Data 1. Pengujian tarik

Data yang diperoleh dari pengujian selanjutnya diolah untuk

mendapatkan data kuat tariknya. Analisa data pengukuran terhadap

masing-masing sampel didapatkan data tegangan maksimum berdasarkan

(53)

Tabel 7. Hasil analisa kekuatan tarik maksimum pada pengujian tarik komposit berpenguat bilah bambu

Susunan serat sampel Tegangan maks (σ) Rata-rata tegangan maks MPa MPa Memanjang 1 81,901 78,173 2 79,748 3 72,871 Melintang 1 19,186 18,936 2 18,954 3 18,668 Anyaman 1 54,594 44,538 2 37,277 3 41,744

Tabel 7 memperlihatkan data tegangan maksimum yang

diperoleh melalui analisa grafik pada saat sampel patah. Selain itu, data

yang diperoleh juga didapatkan melalui grafik yang terdapat pada

lampiran yang menyatakan hubungan pembebanan yang dilakukan pada

sampel hingga sampel patah.

Dalam pengujian nilai tegangan maksimum yang diperoleh

berkisar antara 18,936 MPa sampai 78,173 MPa. Pada hasil pengujian

rata-rata tegangan maksimum dapat dilihat semakin sejajar serat, maka

nilai tegangan maksimumnya semakin tinggi. Hal ini dapat dilihat

(54)

Gambar 10. Grafik hubungan antara variasi susunan bilah bambu dengan rata-rata tegangan

maksimum

Dari Gambar 10 dapat dilihat hubungan antara susunan serat dan

nilai rata-rata tegangan maksimum menghasilkan nilai berbeda. Semakin

tegak lurus serat terhadap gaya tarik, maka tegangannya semakin turun.

Data yang diperoleh dari pengujian lengkung selanjutnya diolah

untuk mendapatkan nilai modulus elastisitasnya. Analisa data

pengukuran terhadap masing-masing sampel didapatkan nilai elastisitas

dapat dilihat berdasarkan Tabel 8: 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

rata -r ata n ilai te gan gan m aks (M p a)

(55)

Tabel 8. Hasil analisa kuat lengkung

Susunan serat Sampel Defleksi (m) Modulus elastisitas (E) GPa Memanjang 1 0,43 159,43 2 0,49 153,77 3 0,54 137,25 Rata-rata 0,473333 150,15 Melintang 1 1,11 51,45 2 1,15 47,502 3 1,18 51,675 Rata-rata 1,16 50,209 Anyaman 1 0,81 88,08 2 0,92 94,36 3 1,02 75,76 Rata-rata 0,916666 86,26

Tabel 8 memperlihatkan nilai rata-rata modulus elastisitas

komposit yang diperoleh melalui pengujian kuat lengkung. Dalam

pengujian nilai rata-rata modulus elastisitas yang diperoleh berkisar

antara 50,209 GPa sampai 150,15 GPa. Pada hasil pengujian rata-rata

modulus elastisitas dapat dilihat semakin sejajar serat, maka nilai

modulus elastisitasnya semakin tinggi. Hal ini dapat dilihat pada Gambar

(56)

Gambar 11. Grafik hubungan antara variasi susunan bilah bambu dengan rata-rata modulus elastisitas

Dari Gambar 11 dapat dilihat hubungan antara susunan serat dan

nilai rata-rata modulus elastisitas menghasilkan nilai berbeda. Semakin

tegak lurus serat terhadap gaya lengkung, maka modulus elastisitasnya

semakin turun.

C. Pembahasan 1. Pengujian tarik

Uji tarik yang dilakukan terhadap sampel menggunakan

pembebanan yang berasal dari gaya-gaya tarik sehingga sampel menjadi

patah. Gaya saat sampel patah merupakan kekuatan tarik maksimum yang

diperoleh pada tiap sampel seperti yang ditunjukkan pada Tabel 7. 0 20 40 60 80 100 120 140 160

rata -r ata m o d u lu s e lasti si tas (GPa)

(57)

Perbedaan kekuatan pada sampel dipengaruhi oleh tegangan dan juga

karena susunan seratnya.

Berdasarkan Tabel 7, nilai tegangan maksimum yang diperoleh

berkisar antara 78,173 MPa pada struktur serat memanjang sampai 18,936

MPa pada struktur serat melintang.

Dari hasil yang diperoleh, tegangan tertinggi dimiliki oleh

variasi susunan serat memanjang. Pada susunan serat memanjang

tegangan mencapai harga 78,173 MPa. Nilai tegangan pada susunan serat

anyamanan lebih rendah dari susunan serat memanjang. Tegangannya

adalah 44,538 MPa. Sedangkan nilai tegangan untuk susunan serat

melintang lebih rendah dari susunan serat anyaman, dengan nilai

tegangnnya adalah 18,936 MPa. Perbedaan nilai tegangan terjadi karena

variasi susunan seratnya. Jadi, susunan serat terbaik adalah pada susunan

serat memanjang.

Pengaruh susunan serat terhadap tegangan komposit terjadi

akibat kesejajaran arah serat dengan posisi beban tarik dan bentuk

susunan serat itu sendiri. Serat yang sejajar dengan posisi beban tarik

mampu menahan beban maksimum. Hal ini sesuai dengan teori dari

M.Gere (1985) yang menyatakan bahwa pemanjangan beban tarik yang

diberikan pada sampel adalah akibat dari proses beban tarik yang sejajar

(58)

Pengaruh susunan serat terhadap tegangan komposit terjadi

akibat kesejajaran arah serat dan bentuk susunan serat itu sendiri juga

dijelaskan Hadi (2006) bahwa bahan komposit serat sangat kuat dan kaku

bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam

arah tegak lurus serat. Hasil penelitian yang telah dilakukan terdapat

perbedaan nilai tegangan pada setiap sampel. Akibat dari perbedaan ini

maka terjadi perbedaan kekuatan untuk setiap pengukuran.

Berdasarkan Tabel 8 diperoleh nilai rata-rata modulus elastisitas

antara 50,209 GPa sampai 150,15 GPa. Nilai modulus elastisitas tertinggi

yaitu 150,15 GPa pada struktur serat memanjang. Sedangkan nilai

modulus elastisitas terendah yaitu 50,209 GPa pada struktur serat

melintang.

Dari hasil yang diperoleh, elastisitas maksimum dimiliki oleh

variasi susunan serat memanjang. Pada susunan serat memanjang

elastisitasnya mencapai harga 150,15 GPa. Nilai modulus elastisitas

susunan serat anyaman lebih rendah dari susunan serat memanjang. Harga

elastisitas adalah 86,26 GPa. Sedangkan nilai modulus elastisitas untuk

susunan serat melintang lebih rendah dari susunan serat anyaman, dengan

(59)

karena variasi susunan seratnya. Jadi, susunan serat terbaik adalah pada

susunan serat memanjang.

Pengujian lengkung yang dilakukan terhadap sampel

menggunakan gaya yang diberikan. Perbedaan dari nilai modulus

elastisitasnya disebabkan oleh susunan seratnya, sesuai dengan teori yang

dikemukakan oleh Purwanto (2009) yang menyatakan bahwa dalam

pembuatan komposit tata letak dan arah serat dalam matrik yang akan

menentukan kekuatan mekanik komposit. Hal ini terlihat pada sampel

dengan struktur serat melintang, dimana terjadi perbedaan harga momen

inersia yang cukup besar.

Arbintarso (2009) juga menjelaskan bahwa sifat mekanis terbaik

ditunjukkan oleh serat-serat yang diorientasikan parallel pada arah

pengujiannya. Hadi (2006) juga menjelaskan bahwa bahan komposit serat

sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah

bila dibebani dalam arah tegak lurus serat.

Jadi, pengaruh susunan serat terhadap kuat lengkung komposit

terjadi karena kesejajaran arah dan bentuk susunan serat serta gaya yang

diberikan. Dari ketiga variasi susunan lembaran bilah bambu didapatkan

(60)

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan

sebagai berikut:

1. Tegangan tertinggi terjadi pada struktur serat memanjang dengan nilai

tegangan 78,173 MPa. Sedangkan tegangan terendah terjadi pada struktur

serat melintang dengan nilai tegangan 18,936 MPa. Perbedaan nilai

tegangan ini terjadi karena pengaruh susunan serat. Pengaruh susunan

serat bambu terhadap nilai tegangan terjadi akibat kesejajaran arah serat

dengan posisi beban tarik dan bentuk susunan serat itu sendiri.

2. Harga elastisitas tertinggi terjadi pada struktur serat memanjang dengan

nilai elastisitas 150,15 GPa. Sedangkan nilai elastisitas terendah terjadi

pada struktur serat memanjang dengan nilai elastisitasnya 50,209 GPa.

Perbedaan nilai elastisitasnya terjadi karena pengaruh susunan seratnya.

Pengaruh bentuk susunan serat terhadap kuat lengkung komposit

berpenguat bilah bambu terjadi akibat kesejajaran arah dan bentuk

susunan serat serta gaya yang diberikan. Semakin banyak serat yang

ditanggung oleh beban tarik, maka komposit tersebut semakin elastis.

(61)

B. Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, penelitian ini masih

banyak memiliki kekurangan. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan dapat

memperhitungkan ukuran seratnya, memvariasikan komposisi perekat dan

(62)

DAFTAR PUSTAKA

Alamendah.2011. Jenis-Jenis Bambu Di Indonesia.

http://alamendah.wordpress.com/2011/01/28/jenis-jenis-bambu-di-indonesia/ (diakses 25 juni 2011).

Arbintarso, Elliyawan S. 2009. Tinjauan Kekuatan Lengkung Papan Serabut Kelapa Sebahan Bahan Teknik. Jurnal Teknologi.

Balai penelitian bahan bangunan. 2007. Pengembangan Bambu Komposit sebagai Bahan Bangunan Alternatif Pengganti Kayu. http://puskim.pu.go.id/produk- litbang/teknologi-terapan/pengembangan-bambu-komposit-sebagai-bahan-bangunan-alternatif-pengg (diakses tanggal 3 november 2011)

Boimou, Kristomus. 2010. Pengaruh Fraksi Volume dan Panjang Serat Terhadap Sifat Lengkung Komposit Polyester yang Diperkuat Serat Batang Pisang. Universitas Nusa Cendana: Kupang.

Daryus, Asyari. 2006. Diktat Mata Kuliah Teknik Material Teknik. Jurusan Mesin, Fakultas Teknik. Universitas Darma Persada: Jakarta.

Dobrin, Milton B Savit.1976. Introduction to GeophysicalProspecting.Mc. grow-hill International USA.

Eldo,Dani.dkk.2010. Analisis Kekuatan Lentur Struktur Sadnwich Komposit Serat Bambu Dengan Core Polyurethane Melalui Uji Three Point Bending Dan Metode Elemen Hingga. Instutut Teknologi Bandung. ITB

F. Smith,William.1993. Foundation Of Material Science And Engineering, second edition. New York: Mc Graw-Hill

Fessenden, J.Ralp. 1982. Kimia Organik, edisi ketiga. Jakarta: Erlangga

Giancoli, C. Douglas. 2001. Fisika edisi kelima. Jakarta: Erlangga.

Gibson, F.R., 1994, “Principles of Composite material Mechanis”, International Edition”, McGraw-Hill Inc, New York.(terjemahan)

(63)

Hadi,Bambang.K.2006. Diktat Kuliah Mekanika Struktur Komposit. Bandung: penerbit ITB

Ifannosa, arfie.dkk. 2010. Analisis Kekuatan Tarik Komposit Serat Bambu Laminat Helai Dan Wooven Yang Dibuat Dengan Metode Manufaktur Hand Lay-Up. Institut Teknologi Bandung. Bandung.

M. Gere, James. 1985. Mekanika Bahan. Jakarta: Erlangga

Manik,dkk.2004. kajian teknis penggunaan serat bamboo sebagai alternative bahan komposit pembuatan kulit kapal. Universitas Diponegoro: Semarang.(diakses 20 juni 2011).

Palallo,federick.2007. karakterisasi sifat mekanik komposit bambu dengan metode hand lay-up. Universitas Indonesia. jakarta

Purboputro, I Pramuko. 2006. “pengaruh kekuatan serat terhadap keuatan impak komposit eceng gondok dengan matriks polyester”. Jurnal. Kartasura:universitas muhammadyah suakarta.

Purwanto, 2006. Studi Sifat Bending dan Impact Komposit Serat Kenaf Acak- Polyester. Unnes. Semarang.

Rusmiyanto, ferdi.2007.”Pengaruh Fraksi Volume Serat Terhadap Kekuatan Tarik dan Kekuatan Bending Komposit Nylon/Epoxy Resin Serat Pendek Random”.(Skripsi).Semarang: UNNES

Van Vlack, L.H.1995. Ilmu dan Teknologi Bahan, edisi ke-5. Bandung: penerbit Erlangga.

Widodo. 2008. “Analisa Sifat Mekanik Komposit Epoxy Dengan Penguat Serat Pohon Aren Model Lamina Berorientasi Sudut Acak”. (Skripsi). ITN

(64)

Lampiran 1

1. Pengolahan data pengujian massa jenis bilah bambu

Massa jenis bilah bambu diperoleh dari hasil pengukuran berat dan perubahan

volume bilah bambu. Hal ini dilakukan untuk memudahkan perhitungan berat

bilah bambu yang akan digunakan dalam pembuatan komposit.

a. = 20 mL m = 0,5 gr = 20,5 mL ρ b. = 18 mL m = 0,4 gr = 18,5 mL ρ c. = 15 mL m = 0,5 gr = 16 mL

(65)

ρ d. = 12 mL m = 0,6 gr = 12,5 mL ρ e. = 10 mL m = 0,4 gr = 10,5 mL ρ = = = 0,86

(66)

2. Perhitungan bahan komposit

Sebelum pembuatan komposit dilakukan, terlebih dahulu dihitung massa

masing-masing bahan komposit. Ukuran volume cetakan adalah:

Volume cetakan = 270 mm x 130 mm x 5 mm

= 175500

= 175,5 mL

80% volume resin polyester =

= 140,4 mL

Massa resin polyester = volume resin x massa jenis resin

= 140,4 mL x 1,2

= 168,48 gr

1% katalis = gr

= 1,6 gr

20% volume bilah bambu =

(67)

Massa bilah bambu = volume bilah bambu x massa jenis bilah bambu

= 35,1 mL x 0,86

(68)

Lampiran 2

A. Serat memanjang 1. Sampel 1

Tabel 8. Tabulasi data spesimen 1

Massa (kg) Gaya (N) Penampang (m2) Tegangan (MPa) 10 98,1 0,00005929 1,654 70 686,7 0,00005929 11,582 90 882,9 0,00005929 14,891 155 1520,55 0,00005929 25,645 220 2158,2 0,00005929 36,400 250 2452,5 0,00005929 41,364 340 3335,4 0,00005929 56,255 390 3825,9 0,00005929 64,528 470 4610,7 0,00005929 77,765 495 4855,95 0,00005929 81,901

(69)

2. Sampel 2

(70)

3. Sampel 3

(71)

B. Serat melintang 1. Sampel 1

Massa (kg) Gaya (N) Penampang (m2) Tegangan (MPa) 10 98,1 0,0000588 1,668 20 196,2 0,0000588 3,336 35 343,35 0,0000588 5,839 55 539,55 0,0000588 9,176 60 588,6 0,0000588 10,010 70 686,7 0,0000588 11,678 80 748,8 0,0000588 12,734 90 882,9 0,0000588 15,015 100 981 0,0000588 16,683 115 1128,15 0,0000588 19,186

(72)

2. Sampel 2

Massa (kg) Gaya (N) Penampang (m2) Tegangan (MPa) 20 196,2 0,00005952 3,296 25 245,25 0,00005952 4,120 35 343,35 0,00005952 5,768 45 441,45 0,00005952 7,416 55 539,55 0,00005952 9,065 65 637,65 0,00005952 10,713 75 735,75 0,00005952 12,361 90 882,9 0,00005952 14,833 100 981 0,00005952 16,481 115 1128,15 0,00005952 18,954

(73)

3. Sampel 3

(74)

C. Serat anyaman 1. Sampel 1

(75)

2. Sampel 2