PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME SERAT BUAH LONTAR (Borassus flabellifer) TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT DENGAN MATRIKS POLYESTER

PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME SERAT BUAH LONTAR (Borassus flabellifer)

TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT DENGAN MATRIKS POLYESTER

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

LEMBAR JUDUL

OLEH

MUCHAMAD AGUS SETIAWAN NIM: 201510120311141

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2021

ii

POSTER

iii

LEMBAR PENGESAHAN

iv

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR (SKRIPSI)

v

vi

cSURAT PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN

vii

ABSTRAK

Tanaman lontar adalah salah satu tanaman jenis palma yang hampir semua bagiannya dapat dimanfaatkan. Populasi tertinggi tanaman lontar di Indonesia terdapat di Jawa Timur yakni sebanyak 5.000.000 pohon dengan masa produksi buah lontar setiap 2 bulan per tahun. Produksi buah lontar sangat besar, namun pemanfaatannya masih sangat terbatas. Sementara itu, buah lontar memiliki serat yang dapat dijadikan sebagai penguat komposit polyester yang nantinya dapat dimanfaatkan sebagai material alternatif komponen blade pada turbin angin.

Penelitian ini bertujuan bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi fraksi volume serat buah lontar terhadap nilai densitas dan porositas, kekuatan tarik, serta kekuatan impact komposit bermatriks polyester. Pembuatan specimen uji pada penelitian ini menggunakan Hand Lay Up Methods dan variasi fraksi volume serat lontar yang digunakan adalah 0%, 25%, 30%, 35%, 40%, dan 45%.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa nilai densitas tertinggi 1,434 g/cm³ pada fraksi volume serat 35%, nilai porositas tertinggi 0,881% pada fraksi volume serat 0%, nilai kekuatan tarik tertinggi 1,347 kgf/mm² pada fraksi volume serat 0%, serta harga impak tertinggi 0,236 J/mm² pada fraksi volume serat 0%.

Kata Kunci: Hand Lay Up, Kekuatan Impak, Kekuatan Tarik, Serat Lontar

viii

ABSTRACT

The palm plant is a type of palm that can be used in almost all of its parts.

The highest population of lontar palms in Indonesia is in East Java, which is as many as 5,000,000 trees with a production period of lontar palms every 2 months per year. The production of lontar fruit is very large, but its use is still very limited. Meanwhile, lontar fruit has fibers that can be used as reinforcement for polyester composites which can later be used as an alternative material for blade components in wind turbines.

This research aims to determine the effect of variations in volume fraction of lontar fruit fibers on density and porosity, tensile strength, and impact strength of polyester matrix composites. Preparation of test specimens in this study using Hand Lay Up Methods and variations in the volume fraction of palm fiber used was 0%, 25%, 30%, 35%, 40%, and 45%.

The results of this research indicate that the highest density value is 1.434 g/cm³ at 35% fiber volume fraction, the highest porosity value is 0.881% at 0%

fiber volume fraction, the highest tensile strength value 1.347 kgf/mm² at 0% fiber volume fraction, and the highest impact value 0.236 J/mm² at 0% fiber volume fraction.

Keywords: Hand Lay Up, Impak Strength, Tensile Strength, Palm Fiber

ix

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’alah yaitu pemilik alam semesta dan dengan segala isinya. Atas rahmat-Nya dan hidayah-Nya yang telah

dicurahkan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan yang berjudul “Pengaruh Variasi Fraksi Volume Serat Buah Lontar (Borassus Flabellifer) Terhadap Kekuatan Tarik Dan Kekuatan Impak Komposit Dengan Matriks Polyester”, guna memenuhi persyaratan untuk menyelesaikan program starta 1 (S1) pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang.

Tugas akhir ini tidak akan tersusun tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak dalam segi moril maupun materil. Oleh karena itu segala ungkapan terima kasih dipersembahkan kepada:

1. Kedua orang tua saya, Bapak Jabating Abdullah dan Ibu Sudarmi yang selalu memberikan doa, restu, semangat serta bantuan material bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Ibu Dini Kurniawati, ST., MT selaku dosen pembimbing I yang selalu memberikan saran, nasehat, semangat, dan perbaikan selama penyusunan tugas akhir ini.

3. Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT, selaku dosen pembimbing II yang sangat membantu dalam memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan tugas akhir.

4. Jajaran dosen dan staf Jurusan Teknik Mesin yang namanya tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah mengajar dan memberi bantuan kepada penulis selama pendidikan di Universitas Muhammadiyah Malang.

5. Teman-teman Mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2015 Kelas C yang selalu memberikan saran dan dukungan didalam penyusunan tugas akhir ini.

6. Teman-teman A crab yang telah menemani ke puncak gunung gunung di pulau jawa.

7. Safira Nadila Putri yang selalu memberikan saran dan dukungan didalam penyusunan tugas akhir ini.

x

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tidak ada sesuatu yang sempurnadi dunia ini sehingga penulis sangat mengharapan masukan yang membangun dari berbagai pihak. Semoga tugas akhir ini sebagai suatu karya tulis ilmiah dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Malang, 17 April 2020

Penulis

xi

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ... i

POSTER ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR (SKRIPSI) ... iv

SURAT PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ... vi

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xvi

DAFTAR PERSAMAAN... xvii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

1.5 Batasan Masalah ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Buah Lontar (Borassus flabellifer) ... 5

2.1.1 Serat Buah Lontar ... 7

2.2 Serat Alam ... 8

2.3 Material Komposit ... 9

2.4 Komposit Serat ... 10

2.5 Unsaturated Polyester Resin (UPR) ... 12

2.6 Fraksi Volume ... 14

2.7 Metode Hand Lay Up ... 15

2.8 Karakteristik Komposit ... 16

2.8.1 Uji Densitas dan Porositas ... 16

2.8.2 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength) ... 17

xii

2.8.3 Uji Kekuatan Impak ... 19

2.9 Blade Turbin Angin ... 21

2.10 Penelitian Terdahulu ... 21

BAB III METODE PENELITIAN ... 23

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 23

3.2 Diagram Alir ... 23

3.3 Alat dan Bahan ... 24

3.3.1 Alat ... 24

3.3.2 Bahan... 28

3.4 Variabel Penelitian ... 30

3.4.1 Variabel Tetap ... 30

3.4.2 Variabel Bebas ... 30

3.4.3 Variabel Terikat ... 30

3.5 Prosedur Penelitian ... 31

3.5.1 Proses Alkalisasi ... 31

3.5.2 Preparasi Specimen Uji ... 31

3.5.3 Pengambilan Data ... 32

3.5.4 Pengambilan Foto Struktur Makro ... 32

3.6 Prosedur Pengujian ... 32

3.6.1 Uji Densitas dan Porositas ... 32

3.6.2 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength) ... 33

3.6.3 Uji Kekuatan Impak ... 34

3.7 Pengujian Data (Tabulasi Data)... 36

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ... 40

4.1 Analisa Data ... 40

4.1.1 Analisa Data Uji Densitas dan Porositas ... 40

4.1.2 Analisa Data Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength) ... 42

4.1.3 Analisa Data Uji Kekuatan Impak ... 48

4.2 Pembahasan ... 52

4.2.1 Pengaruh Variasi Fraksi Volume Serat Buah Lontar Terhadap Nilai Densitas dan Porositas Komposit Dengan Matriks Polyester ... 52

xiii

4.2.2 Pengaruh Variasi Fraksi Volume Serat Buah Lontar Terhadap Nilai

Kekuatan Tarik Komposit Dengan Matriks Polyester ... 54

4.2.3 Pengaruh Variasi Fraksi Volume Serat Buah Lontar Terhadap Kekuatan Impak Komposit Dengan Matriks Polyester ... 58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 60

5.1 Kesimpulan ... 60

5.2 Saran ... 60

DAFTAR PUSTAKA ... 62

LAMPIRAN ... 65

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Serat Buah Lontar (Yustian, 2014) ... 8

Gambar 2.2 Komposisi Komposit Serat (Rijswijk, 2002) ... 12

Gambar 2.3 Proses Pembuatan Komposit Dengan Metode Hand Lay Up (Smith, 1996) ... 15

Gambar 2.4 Pengujian Tarik (Ahmadi, 2011). ... 18

Gambar 2.5 Pengujian Impak (Wahyu, 2017) ... 19

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 23

Gambar 3.2 Timbangan Digital ... 24

Gambar 3.3 Cetakan Specimen Uji Tarik ... 24

Gambar 3.4 Cetakan Specimen Uji Impak ... 24

Gambar 3.5 Gelas Beker ... 25

Gambar 3.6 Gelas Ukur ... 25

Gambar 3.7 Pipet Ukur ... 25

Gambar 3.8 Pengaduk Kaca ... 26

Gambar 3.9 Penggaris ... 26

Gambar 3.10 Jangka Sorong ... 26

Gambar 3.11 Mesin Uji Tarik ... 27

Gambar 3.12 Mesin Uji Impak ... 27

Gambar 3.13 Serat Buah Lontar ... 28

Gambar 3.14 Aquades ... 28

Gambar 3.15 Resin Polyester BQTN 157-EX Yukalac ... 29

Gambar 3.16 Katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO) ... 29

Gambar 3.17 Kristal NaOH ... 29

Gambar 3.18 Dimensi Specimen Uji Tarik ASTM D638-84 M1 (Saefudin, 2014). ... 33

Gambar 3.19 Dimensi Specimen Uji Impak ASTM D265 ... 35

Gambar 4.1 Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Nilai Densitas Komposit Dengan Matriks Polyester ... 52

Gambar 4.2 Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Nilai Porositas Komposit Dengan Matriks Polyester ... 53

xv

Gambar 4.3 Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Nilai Tegangan Komposit

Dengan Matriks Polyester ... 54 Gambar 4.4 Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Nilai Regangan Komposit

Dengan Matriks Polyester ... 55 Gambar 4.5 Grafik Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Nilai Modulus

Elastisitas Komposit Dengan Matriks Polyester ... 56 Gambar 4.6 Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Harga Impak Komposit

Dengan Matriks Polyester ... 58

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Klasifikasi Tanaman Borassus flabelillfer ... 5

Tabel 2.2 Sifat Kimia Buah Lontar ... 6

Tabel 2.3 Sifat Fisik Buah Lontar. ... 7

Tabel 2.4 Spesifikasi Polyester BQTN 157-EX Yukalac ... 13

Tabel 2.5 Spesifikasi Blade Turbin Angin Dari Kayu ... 21

Tabel 3.1 Dimensi Specimen Uji Tarik ... 34

Tabel 3.2 Dimensi Specimen Uji Impak ... 35

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Uji Densitas Specimen ... 41

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Uji Porositas Specimen ... 42

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Tegangan Specimen Uji Tarik ... 43

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Regangan Specimen Uji Tarik ... 44

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas Specimen Uji Tarik ... 45

Tabel 4.6 Hasil Specimen Uji Tarik Sebelum dan Sesudah Pengujian ... 46

Tabel 4.7 Hasil Foto Makro dan Jenis Patahan Specimen Uji Tarik... 47

Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Pengujian Kekuatan Impak ... 48

Tabel 4.9 Hasil Specimen Uji Impak Sebelum dan Sesudah Pengujian ... 49

Tabel 4.10 Hasil Foto Makro dan Jenis Patahan Specimen Uji Impak ... 51

xvii

DAFTAR PERSAMAAN

Persamaan 2.1 Rumus Volume Komposit. ... 14

Persamaan 2.2 Rumus Fraksi Volume Serat. ... 14

Persamaan 2.3 Rumus Fraksi Volume Matriks. ... 15

Persamaan 2.4 Rumus Densitas Serat. ... 16

Persamaan 2.5 Rumus Densitas Spesimen. ... 16

Persamaan 2.6 Rumus Porositas. ... 17

Persamaan 2.7 Rumus Tegangan Tarik. ... 18

Persamaan 2.8 Rumus Regangan. ... 18

Persamaan 2.9 Rumus Modulus Elastisitas. ... 19

Persamaan 2.10 Rumus Energi Serap... 20

Persamaan 2.11 Rumus Harga Impak. ... 20

62

DAFTAR PUSTAKA

Ahmadi. (2011). Laporan Material Teknik Uji Tarik. Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Teknik Mesin Fakultas Teknik, Banten.

Billmeyer. (1984). Text Book of Polymer Science Third Edition. Singapore: John Wiley & Sons, Inc.

Brahmakumar. (2005). Coconut fiber reinforced polyethylene composites such as effect of natural waxy surface layer of the fiber on fiber or matrix interfacial bonding and strength of composites. Composite Science and Technology.

Daud. (2012). Pengaruh Fraksi Volume Serat Pelepah Gebang (corypha utan lamarck) terhadap Kekuatan Tarik dan Kekuatan Impak pada Komposit Bermatrik Epoksi. Jurnal Inovtek, 2(1), 106-114.

Dwi, A. L. (2019). Studi Pengaruh Komposisi Pengisi Serat Alam Kayu Galam (Melalueca Leucadendra) Bentuk Serutan Pada Sifat Mekanik Dan Mikrostruktur Komposit Poliester Sebagai Material Untuk Aplikasi Bilah Kincir Angin. Jurnal Saintis, 19(01), 9-14.

Gibson. (1994). Principle of Composite Materials Mechanics. New York, USA:

McGraw-Hill inc.

Hadi. (2000). Mekanika Struktur Komposit. Bandung: Departemen Pendidikan Nasional.

Handayani. (1999). Lembar Informasi PROSEA. PROSEA Indonesia-Yayasan Prosea, 2. Bogor.

Hull, D. (1981). An Indtroduction to Composite Materials Science Series.

London: Cambrige Solid.

Idayati, E. (2014, Agustus). POTENSI SENYAWA BIOAKTIF MESOCARP BUAH LONTAR (Borassus fl abeliffer L.) SEBAGAI SUMBER ANTIOKSIDAN ALAMI. Agritech, 34(3), 277-284.

Irawan, C. (2018). Pengaruh Konsentrasi Adsorbat Terhadap Efektivitas Penurunan Logam Fe dengan Menggunakan Fly Ash Sebagai Adsorben.

SEMINASTIKA, 1-3.

Jatim, D. (1991). Retrieved Juni 01, 2020, from Dinas Perkebunan Provinsi Jawa Timur: http://disbun.jatimprov.go.id

63

Justus. (2001). Technical Data Sheet. Jakarta: PT Justus Kimia Raya.

Lempang. (2007). Fermentasi Nira Lontar Untuk Produksi Nata. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 25(2).

Matasina, M. (2014, Oktober). Pengaruh Perendaman Terhadap Sifat Mekanik Komposit Polyester Berpenguat Serat Buah Lontar. Jurnal Teknik Mesin UNDANA, 01(02), 48-58.

Mukhopadhyay. (2009). Variability of Tensile Properties of Fibers from Pseudostem of Banana Plant. Textile Research, 79(3).

Nurhidayat, A. (2016). Pengaruh Fraksi Volume pada Pembuatan Komposit HDPE Limbah-Cantula dan Berbagai Jenis Perekat Dalam Pembuatan Laminate. Surakarta: Universitas Sebelas Maret.

Rasman. (2010). Mechanical And Water Absorbtion Properties of Resin Transfer Moulded Kenaf Fibre Reinforced Composites. University of the Witwatersrand, Faculty of Engineering And The Built Environment.

Johannesburg: .

Rijswijk. (2002). Application of Natural Fibre. Structures and Materials Laboratory Faculty of Aerospace Engineering Delft University.

Saduk, M. (2015). Pemanfaatan Serat Lontar Sebagai Bahan Pengganti Fiberglass Untuk Pembuatan Body Kapal Pembuatan Penangkap Ikan.

Kupang: Politeknik Negeri Kupang.

Saefudin. (2014). Analisa Sifat Mekanik Material Komposit Dengan Menggunakan Serat Bulu Domba. Universitas Muhammadiyah Malang.

Sari, N. H., & Sinarep. (2015). Analisa Kekuatan Bending Komposit Epoxy Dengan Penguat Serat Nilon. Universitas Mataram NTB.

Sari, N. H., Zainuri, A., & Wahyu, F. (2011). Pengaruh Panjang Serat Dan Fraksi Volume Serat Pelepah Kelapa Terhadap Ketangguhan Impact Komposit Polyester. Jurnal Penelitian, 1(2), 1-8.

Schwartz. (1984). Composite Materials Handbook. New York, USA: Mc Graw- Hill Book Co.

Smith. (1996). Priciples of Materials Science and Engineering. Singapore:

McGraw-Hil.

64

Sorayya. (2016). Pengaruh Suhu dan Lama Penyimpanan Terhadap Kualitas Nira Siwalan (Borassus flabellifer L) dengan Penambahan Ekstrak Biji Kelengkeng (Euphorialongan l). Malang: Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang.

Subekti, F. (2018). Pengaruh Fraksi Volume Serat Komposit Hybrid Berpenguat Serat Bambu Anyam dan Serat E-Glass Acak Bermatrik Epoxy Terhadap Kekuatan Bending. Jurnal Teknik Mesin, 06(02).

Sudhakara. (2013). Studies on Borassus fruit fiber and its composites with Polypropylene. Composite Research.

Umam, N. (2015). Analisis Uji Impak Pada Baja ST60 Dengan Variasi Ketebalan Lapisan Karbon Fiber Untuk Aplikasi Kerangka Mobil Listrik. Universitas Negeri Semarang.

Wahyu. (2017). Analisa Teknis Penggunaan Serat Pelepah Siwalan (Borassus Flabellifer ) sebagai Alternatif Material Komponen Kapal Ditinjau Dari Kekuatan Tekuk Dan Impak. Jurnal Teknik Perkapalan, 5(03), 577-578.

Wicaksono. (2006). Karakterisasi Kekuatan Bending Komposit Berpenguat Kombinasi Serat Kenaf Acak dan Anyam. Universitas Negeri Semarang, Teknik Mesin Fakultas Teknik, Semarang.

Wona. (2015). Pengaruh Variasi Fraksi Volume Serat terhadap Kekuatan Bending dan Impak Komposit Polyester Berpenguat Serat Agave Cantula. Jurnal Teknik Mesin, 2(1).

Yustian. (2014). Pengaruh Fraksi Volume Serat Buah Lontar terhadap Kekuatan Tarik dan Kekuatan Impak Komposit Bermatrik Polyester. Jurnal Rekayasa Mesin, 5(2), 157-164.

Zulfadhli, & Mahdani. (2010). Bamboo Fiber Reinforced Polyester Composites.

Banda Aceh: University of Syiah Kuala.