STUDI PEMAKAIAN SERAT SABUT KELAPA HIBRIDA
DENGAN POLYESTER RESIN BQTN 157 SEBAGAI
MATRIKS MATERIAL KOMPOSIT
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi SyaratMemperolehGelarSarjanaTeknik
SANTUN I A SIALLAGAN NIM.100401104
FAKULTAS TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ABSTRAK
Penggunaan serat alam sebagai penguat komposit dalam beberapa tahun terakhir ini mengalami perkembangan yang sangat pesat. Dengan tidak adanya pemanfaatan yang optimal, sabut kelapa ini hanya akan menjadi limbah dan menimbulkan masalah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki sifat mekanis yaitu kekuatan tarik, impact dan lentur dari komposit polyester yang diperkuat dengan serat sabut kelapa. Di masa depan, komposit ini dapat digunakan sebagai asesoris kendaraan, plafon ataupun papan sebagai pengganti kayu, eternit, bambo dan gipsun yang harganya mahal dan relatif tidak tahan air. Komposit dibuat dengan memanfaatkan serat sabut kelapa dan matriks resin Unsaturated-Polyester resin BQTN 157, campuran 1 % hardener jenis MEKPO (Methyl Ethyl Ketone Peroxide) dan perendaman serat dalam larutan alkali NaOH 5%.Desain komposit dengan variasi fraksi volume serat 0, 10, 20 dan 30%. Pengujian sifat mekanik dari kekuatan tarik komposit menggunakan standart ASTM E8 M-09
ABSTRACT
The use of natural fibers as reinforcement of composites in recent years has
been developing very rapidly.The purpose of this study is to investigate the
mechanical properties i.e. tensile strength, impact strength and flexural strength
of composites coir fiber. In the future this material can be used for vehicle
accessories, ceilings and cabinet and will be able to replace the wood, eternit,
bamboo and gipsun which are high price and lower water resistance.The research
material made with coconut coir fiber as reinforcement and matrix resin
unsaturated polyester resin BQTN 157, with 1% hardener types MEKPO (Methyl
Ethyl Ketone Peroxide) and fiber treatment by 5% NaOH. Production methods are
press hand lay-up and the variations of fiber volume fraction are 0, 10, 20, and 30%Testing of mechanical properties of the composite tensile strength using standard ASTM E8 M-09.
KATA PENGANTAR
PujidansyukurkitapanjatkankehadiratTuhan Yang MahaEsa,
atassegalakaruniadananugerah-Nya yang senantiasadiberikansehinggapenulisdapatmenyelesaikanskripsiini.
Skripsiinimerupakansalahsatusyaratuntukdapat lulus menjadiSarjanaTeknik di DepartemenTeknikMesin, FakultasTeknik, Universitas Sumatera Utara.AdapunSkripsi
yang dipilih, diambildarimatakuliah Proses Produksi Non Logam, yaitu“Studi
Pemakaian Serat Sabut Kelapa Hibrida Dengan Polyester resin BQTN 157
Sebagai Matriks Material Komposit”.
Dalampenulisanskripsiini,
penulistelahberupayadengansegalakemampuanpembahasandanpenyajian,
baikdengandisiplinilmu yang diperolehdariperkuliahan, menggunakan literature sertabimbingandanarahandariDosenPembimbing.
Padakesempatanini, penulistidaklupamenyampaikanterimakasih yang sebesar-besarnyakepada:
1. Bapak. Ir. AlfianHamsi, M.Sc. sebagaidosenpembimbing yang
telahbanyakmeluangkanwaktunyadandengansabarmembimbingsayahinggatug asinidapatterselesaikan.
3. Bapak MBisrul Hapis Tambunan dari UniversitasNegeri Medan yang telah berkenan membantu penulis dalam pembutan specimen dan pengujian tarik/kekerasan.
4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
5. Orangtua tercinta dan beserta kakak dan adik yang saya sayangi atas doa yang selalumenyertaisayadalammenyelesaikanTugas Akhirini.
6. Kepadateman-teman mahasiswa teknik mesin khususnya stambuk 2010 yang selalumendukungpenulisdalammenyelesaikantugasskripsiini.
PenulismenyadaribahwaTugasSarjanainimasihjauhdarisempurna.Olehkare naitupenulismengharapkankritikdan saran yang sifatnyamembangun demi penyempurnaan di masamendatang.
Akhir kata, penulisberharapsemogatulisaninibermanfaatbagikitasemua.
Medan, Agustus 2016 Penulis,
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTARNOTASI ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 2
1.2 Batasan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penelitian... 3
1.4 Manfaat Penelitian... 3
1.5 Sistematika Penelitian ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Tinjauan Umum Tanaman Kelapa ... 5
2.2 Komposit ... 6
2.2.1 Defenisi Komposit ... 6
2.2.2 Klasifikasi Komposit ... 7
2.2.4 Keuntungan Komposit ... 13
2.3Matriks ... 14
2.4 Serat... 16
2.5Material komposit serat sabut kelapa ... 17
2.5.1 Polyester Resin Tak Jenuh ... 17
2.5.2 Katalis ... 19
2.5.3 Perlakuan Alkali (NaOH) ... 20
2.5.4 Serat Sabut Kelapa Hibrida ... 20
2.6Aplikasi Komposit Serat Sabut Kelapa ... 23
2.7.Teknik Pembuatan Material Komposit ... 24
2.8. Teori Pengujian ... 24
2.8.1 Uji Tarik ... 24
2.8.2 Uji Kekerasan ... 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 35
3.1 Tempat dan Waktu ... 35
3.2Metode Pembuatan spesimen ... 35
3.2.1 Persiapan Alat Dan Bahan ... 35
3.2.1.1 Peralatan ... 36
3.2.1.2 Bahan ... 39
3.4 Proses Pembuatan Spesimen ... 42
3.5.Proses Pengujian ... 4 4 3.5.1 Pengujian Kekerasan (hardness Test) ... 44
3.5.2 Pengujian Tarik (tensile test) ... 46
3.6 Kerangka kegiatan ... 47
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 49
4.1 Pendahuluan ... 49
4.2 Hasil pengujian ... 49
4.2.1 Hasil uji tarik ... 49
4.2.2 Hasil uji kekerasan ... 56
4.3 Diskusi Hasil Penelitian………... ... 58
4.3.1Spesimen Material Resin Murni……….... 58
4.3.2Spesimen Material Komposit Serat Sabut Kelapa .... 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………... 61
5.1 Kesimpulan ………. 6 1 5.2 Saran ……… 62
DAFTAR PUSTAKA ... xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh. ... 19
Tabel 2.2Sifat mekanis beberapa serat alam (Taj dkk, 2007). ... 23
Tabel 2.3 Macam-Macam Teknik Pengujian Kekerasan ... 28
Tabel 2.4 Rockwell Hardness Scales ... 31
Tabel 3.1 Waktu Lokasi Dan Aktivitas Penelitian ... 35
Tabel 3.2Peralatan Dan Bahan Yang Digunakan ... 36
Tabel 3.3Spesifikasi Mesin Penghalus ... 39
Tabel 4.1 Data hasil uji tarik/mulur spesimen ... 50
Tabel 4.2 Hasil Hitungan/olah data ... 52
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pokok Kelapa Hibrida ... 5
Gambar 2.2 Fasa-fasa pembentuk komposit ... 7
Gambar 2.3Komposit dengan unsur-unsur penyusun yang berbeda ... 7
Gambar 2.4Komposit serat (Gibson, 1994) ... 8
Gambar 2.5Continous fiber (Gibson, 1994) ... 8
Gambar 2.6Laminated composites (Gibson, 1994) ... 9
Gambar 2.7 Komposit partikel (Gibso, 1994) ... 11
Gambar 2.8Diagram Komposit Berdasarkan Bahan Penyusunnya... 11
Gambar 2.9Serat Sabut Kelapa ... 21
Gambar 2.10 Analisis SEM serat sabut kelapa (a) permukaan serat (b) Penampang serat ( Bakri, 2009) ... 22
Gambar 2.11Spesimen uji tarik standar ASTM E8 M-09 ... 25
Gambar 2.12Grafik hubungan strain-tensile test dari beberapa komposit ... 25
Gambar 2.13Pengujian Brinell ... 29
Gambar 2.14Perumusan untuk pengujian brinell ... 29
Gambar 2.15Pengujian rockwell ... 30
Gambar 2.16Prinsip kerja metode pengukuran kekerasan Rockwell... 30
Gambar 2.17Pengujian Vikers ... 32
Gambar 2.18Bentuk indicator vikers (Callister, 2001) ... 33
Gambar 2.19 Bentuk Indentor Knoop (Callister, 2001) ... 34
Gambar 3.2Mesin Penghalus ... 38
Gambar 3.3Sabut Kelapa ... 40
Gambar 3.4Unsaturated Polyester BQTN-157... 40
Gambar 3.5Katalis MEKP ... 41
Gambar 3.6NaOH ... 41
Gambar 3.7Penimbangan Serat ... 43
Gambar 3.8Spesien Sebelum Pengujian ... 44
Gambar 3.9Alat Uji Rockwell Hardness ... 45
Gambar 3.10Proses Pengujian Kekerasan Pada Spesimen ... 46
Gambar 3.11Mesin Uji Tarik Gotech... 46
Gambar 3.12 Diagram Alir penelitian ... 48
Gambar 4.1 Kurva stress vs strainsampel A3 dengan komposisi 0%serat : 100% resin. ... 53
Gambar 4.2 Kurva stress vs strain sampel B1 dengan komposisi 10%serat : 90% resin. ... 54
Gambar 4.3 Kurva stress vs strainsampel C2 dengan komposisi 20%serat : 80% resin. ... 55
Gambar 4.4 Kurva stress vs strain sampel D2 dengan komposisi 30%serat : 70% resin. ... 56
Gambar 4.5 grafik nilai RHN ... 58
Gambar 5.1 Spesimen Resin Murni Sebelum Pengujian ... 58
Gambar 5.2 Spesimen Resin Murni Setelah Pengujian ... 59
DAFTAR NOTASI
Simbol Nama Keterangan Satuan
A - luas penampang m2
m - massa kg
g - grafitasi (9,81) m/s2
ρ rho massa jenis kg/m3
E - modulus elastisitas N/m2
σ sigma tegangan N/m2
F - gaya N
L - panjang m
ε ebsilon penguluran m
Δ delta perubahan -
