WIJONARKO NIM : D TUGAS AKHIR

(1)

i

TUGAS AKHIR

PENGARUH JELAGA SEBAGAI PENGGANTI

CARBON BLACK PADA MATERIAL KARET

IJUK DENGAN KOMPOSISI SERBUK IJUK 5

PHR, 15 PHR, 25 PHR TERHADAP UJI TARIK

DAN SOBEK

Diajukan Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

WIJONARKO

NIM : D 200.110.086

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

“PENGARUH JELAGA SEBAGAI PENGGANTI CARBON BLACK PADA MATERIAL KARET IJUK DENGAN KOMPOSISI SERBUK IJUK 5 PHR, 15 PHR, 25 PHR TERHADAP UJI TARIK DAN SOBEK” yang dibuat untuk

memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.

Surakarta, 2017

Yang menyatakan

(3)

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH JELAGA SEBAGAI PENGGANTI

CARBON BLACK PADA MATERIAL KARET IJUK DENGAN KOMPOSISI SERBUK IJUK 5 PHR, 15 PHR, 25 PHR TERHADAP UJI TARIK DAN SOBEK”, Telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk

memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh : Nama : Wijonarko NIM : D200110086 Disetujui pada : Hari : Tanggal : Pembimbing . Masyrukan, ST, MT

(4)

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH JELAGA SEBAGAI PENGGANTI

CARBON BLACK PADA MATERIAL KARET IJUK DENGAN KOMPOSISI SERBUK IJUK 5 PHR, 15 PHR, 25 PHR TERHADAP UJI TARIK DAN SOBEK”, telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan telah

dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh : Nama : Wijonarko NIM : D200110086 Disahkan pada Hari : Tanggal : Tim Penguji : Ketua : Masyrukan, ST, MT. ………... Anggota 1 : Patna Partono, ST, MT. .……….. Anggota 2 : Ir. Ngafwan, MT. ………...

Dekan Ketua Jurusan

(5)

v

(6)

vi

HALAMAN MOTTO

“Barang siapa yang menempuh suatu perjalanan jauh dalam rangka untuk menuntut ilmu maka Allah swt akan mudahkan baginya jalan ke surga. Tidaklah

berkumpul suatu kaum disalah satu masjid diantara masjid-masjid Allah swt, mereka membaca kitabullah serta saling mempelajarinya kecuali akan turun kepada mereka ketenangan dan rahmat serta diliputi oleh para malaikat. Allah swt

menyebut-nyebut mereka dihadapan para malaikat”. (Abu Hurairah radhiyallahu‘anhu)

“Dan, sesungguhnya kami akan memberi balasan kepada orang-orang yang sabar dengan pahala yang lebih baik dari apa yang mereka kerjakan”.

(An-NahI : 96)

“Tiga doa yang mustajab yang tidak diragukan lagi yaitu doa orang tua doa orang yang berpegian (safar) dan doa orang yang dizholimi”.

(HR. Abu Daud)

“Allah swt selalu menolong orang selama orang itu selalu menolong saudaranya (semuslim)”.

(7)

vii

PENGARUH JELAGA SEBAGAI PENGGANTI CARBON

BLACK PADA MATERIAL KARET IJUK DENGAN

KOMPOSISI SERBUK IJUK 5 PHR, 15 PHR, 25 PHR

TERHADAP UJI TARIK DAN SOBEK

Wijonarko, Masyrukan

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Surakarta

Email :[email protected] ABSTRAKSI

Penelitian spesimen partikel ijuk ini bertujuan untuk mengetahui unsur-unsur logam yang terkandung dengan cara pengujian sinar-x (SNI 18-6478:2000) dengan metode spectrometer X-RAY, pengujian sobek (ISO 34-1:2015) untuk mengetahui kekuatan spesimen, dan pengujian tarik (SNI ISO 37:2015 IDT-2011) untuk mengetahui keuletan dan ketangguhan spesimen terhadap spesimen partikel ijuk mesh 100 yang menggunakan matrik karet dengan variasi komposisi 5 phr, 15 phr, 25 phr.

Proses awal pembuatan spesimen dengan menyiapkan bahan seperti: partikel ijuk, lateks pekat dengan kadar karet kering 60%, Zno, ZDEC, Ionol, sulfur dan jelaga (langes). Ijuk digunakan sebagai filler. Partikel ijuk dilakukan proses pencucian, penjemuran kemudian dilanjutkan dengan pengepresan, ditumbuk, diblender dan disaring menggunakan mesh 100 hingga menjadi serbuk ijuk. Proses dispersi bahan kimia dilakukan selama 24 jam. Dilanjutkan proses penimbangan bahan lalu pencampuran bahan menggunakan gelas ukur di aduk menggunakan sendok selama 10 menit lalu dituangkan ke cetakan. Proses vulkanisasi dilakukan selama 90 menit dengan suhu 90°C.

Hasil pengujian disimpulkan bahwa nilai unsur tertinggi pada Zn sebesar 3,199%, Fe 0,617% dan Ti 0,415% pada komposisi ijuk 5 phr. Sedangkan unsur terendah Zn 1,816 pada komposisi ijuk 15 phr, Fe 0,323 dan Ti 0,259 pada komposisi ijuk 25 phr. Kekuatan tarik tertinggi pada komposisi ijuk 25 phr sebesar 3,59 N/𝑚𝑚2, sedangkan nilai terendah pada komposisi ijuk 5 phr sebesar 1,35 N/𝑚𝑚2. Kekuatan sobek tertinggi pada komposisi ijuk 25 phr sebesar 8,05 N/mm, sedangkan nilai terendah pada komposisi ijuk 5 phr sebesar 4,67 N/mm. Komposisi ijuk terbesar mampu menghasilkan kekuatan tarik dan sobek yang lebih tinggi dibandingkan komposisi ijuk yang kecil.

(8)

viii

INFLUENCE OF CARBON AS BLACK CARBON

REPLACEMENT IN MATERIAL RUBBER BY COMPOSITION

OF POWDER FIBERS 5 PHR, 15 PHR, 25 PHR AGAINST

TENSILE TESTING AND TORN

Wijonarko, Masyrukan

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Surakarta

Email :[email protected] ABSTRACTION

The specimens of the fibers particles study were aimed to find out the metal elements contained by x-ray testing (SNI 18-6478: 2000) with X-RAY spectrometer method, tear test (ISO 34-1: 2015) to determine the strength of specimens, And tensile testing (SNI ISO 37: 2015 IDT-2011) to determine the resilience and toughness of the specimen against the specimen of the fibrous fiber mesh particles 100 using a rubber matrix with variations of 5 phr, 15 phr, 25 phr.

The initial process of preparing specimens by preparing materials such as: fibers fibers, concentrated latex with a content of 60% dry rubber, Zno, ZDEC, Ionol, sulfur and soot (langes). Fibers is used as filler. The fibers particles were washed, the drying then continued with pressing, pounding, blending and filtering using mesh 100 to become powder fiber. The chemical dispersion process is carried out for 24 hours. Continue the process of weighing the material and then mixing the material using a measuring cup in a stir using a spoon for 10 minutes and then poured into the mold. The process of vulcanization is carried out for 90 minutes with a temperature of 90°C.

The test results concluded that the highest element value in Zn amounted to 3.199%, Fe 0.617% and Ti 0.415% in the composition of 5 phr fibers. While the lowest element Zn 1.816 on the composition of fibers 15 phr, Fe 0.323 and Ti 0.259 on the composition of 25 phr fibers. The highest tensile strength of the 25 phr fibers composition was 3.59 N/mm2, while the lowest value on the 5 phr fibers composition was 1.35 N/mm2. The highest tear strength on the 25 phr fibers composition was 8.05 N/mm, while the lowest value on the 5 phr fibers composition was 4.67 N/mm. The composition of the largest fibers is able to produce tensile strength and tear is higher than the composition of a small palm.

Keywords : Fibers Particles, Soot, Mesh 100, Latex, Dispersion, Vulcanization

(9)

ix

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan rasa syukur atas kehadirat Allah SWT, Beserta Rasullnya, Bangga haru, Serta rasa bahagia yang mendalam setelah melewati berbagai cobaan dan rintangan dalam perjuangan yang panjang, Ku persembahkan Tugas Akhir ini kepada :

 Bapak dan Ibu yang saya hormati dan paling saya cintai, sayangi yang selama ini selalu mendukung dan mendoakan saya sehingga terwujudlah impian yang selama ini di inginkannya, setelah selesai ini saya berjanji akan bekerja dan berusaha lebih keras lagi supaya kalian semua bisa bangga mempunyai anak seperti saya walaupun tidak pernah terucap satu kata pun dibibir setidaknya mungkin sempat terlintas dipikiran kalian dan semoga saya selalu bisa membuat kalian tersenyum.

 Kakakku Agus prayugo, Listyoasih, Linawati (semoga sudah tenang disana), Lidawati dan semua keluargaku kandung yang tidak saya sebutkan percayalah bahwa saya selalu menyebut nama kalian disetiap do’a-do’a saya. Terimakasih atas perhatian kalian semangat kalian do’a kalian dan kasih sayang yang kalian berikan walaupun tidak secara langsung kalian berikan semua itu tapi saya yakin pasti kalian sudah berikan semuanya kepada ku.

 Windi Nurmalita yang selalu memberikan semangat, do’a, selalu mengingatkan ku. Terimakasih sudah sangat sabar menungguku saya berjanji akan membalas semua pengorbananmu kepada ku dengan kebahagiaan yang akan saya ciptakan untuk mu, walaupun sering membuatku kesal, marah tapi saya yakin kaulah yang terbaik sebagai sosok teman ku dan tentunya sebagai teman hidup ku semoga setelah ini kita bisa secepatnya menjadi sepasang suami istri, Amin.

 Serta Keluarga besar Ku terimakasih atas dukungan dan kepercayaannya.  Sahabat-sahabatku (Riki, Ferdi, Beni, Nanang, Mail) sukses buat kalian.

(10)

x

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan.

Tugas akhir berjudul “PENGARUH JELAGA SEBAGAI PENGGANTI CARBON BLACK PADA MATERIAL KARET IJUK DENGAN KOMPOSISI SERBUK IJUK 5 PHR, 15 PHR, 25 PHR TERHADAP UJI TARIK DAN SOBEK” dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D., sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Subroto, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

3. Bapak Masyrukan, ST, MT., selaku pembimbing yang telah memberikan pengarahan bimbingan dan saran hingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

4. Bapak Ir. Ngafwan, MT., dan bapak Patna Partono, ST., MT Selaku dosen penguji yang telah memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis selama mengikuti kegiatan kuliah.

6. Bapak dan Ibu tercinta yang setiap waktu selalu mendo’akan, memberi semangat dan dorongan, serta terimakasih atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini sehingga penulis

(11)

xi

semangat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semua do’a dan kasih sayang yang tulus darimu akan selalu mengiringi langkahku.

7. Team Penelitian ijuk yang selalu memberi semangat, terimakasih atas segala suka dan duka selama menyelesaikan Tugas Akhir ini, semoga persaudaraan tetap terjaga sampai kapanpun.

8. Ibu Novi selalu kepala Laboratorium Riset Karet BBKKP Yogyakarta. Terimakasih telah banyak membantu dalam proses penengerjaan spesimen dalam Tugas Akhir ini. Semoga ilmu ini bermanfaat kedepannya.

9. Bapak Rosidi selaku kepala laboratorium BATAN, dan para penguji di BBKKP yang selalu membantu proses pengujian spesimen dalam Tugas Akhir ini.

10. Team rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2011, yang telah ikut memberi saran dan motivasi.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca sangat diharapkan. Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan orang lain.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, 2017

(12)

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... .. ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v

HALAMAN MOTTO ... vi

ABSTRAK ... vii

ABSTACTION ... viii

HALAMAN PERSEMBAHAN ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xviii

DAFTAR SIMBOL ... xix

BAB I PENDAHULUAN 1.1 . Latar Belakang ... 1 1.2 . Perumusan masalah ... 4 1.3 . Pembatasan Masalah ... 4 1.4 . Tujuan Penelitian ... 5 1.5 . Manfaat Penelitian ... 5 1.6 . Sistematika Penulisan ... 6

(13)

xiii BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 . Kajian Pustaka ... 7

2.2 . Landasan Teori ... 9

2.2.1. Pengertian Komposit ... 9

2.2.2. Klasifikasi Material Komposit ... 9

2.2.3. Sifat Dari Komposit ... 13

2.2.4. Partikel ... 13

2.2.5. Partikel Ijuk Aren ... 18

2.2.6. Jelaga ... 18

2.2.7. Matrik ... 19

2.2.8. Bahan Kimia ... 19

2.2.9. Pengujian Sinar-X ... 21

2.2.10. Pengujian Sobek ... 24

2.2.11. Pengujian Tarik dan Perpanjangan Putus ... 25

BAB III METODOLOGI PELAKSANAAN 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 27

3.2. Prosedur Penelitian ... 28

3.2.1. Studi Pustaka ... 28

3.2.2. Persiapan Bahan ... 28

3.2.3. Pembelian Serat Ijuk ... 28

3.2.4. Pencucian, Perendaman dan Penjemuran... 28

3.2.5. Pembuatan Serbuk Ijuk ... 29

(14)

xiv

3.2.7. Pendispersian Bahan Kimia ... 30

3.2.8. Pembuatan Spesimen ... 31

3.2.10. Pengujian Sobek ... 34

3.2.11. Pengujian Tarik ... 35

3.3 Bahan Dan Alat ... 37

3.3.1. Bahan... 37

3.3.2. Alat ... 41

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Spesimen Komposit ... 46

4.1.2. Pembahasan Hasil Pengujian Sinar-X ... 48

4.1.3. Pengujian Tarik ... 49

4.1.4. Pembahasan Hasil Pengujian Tarik ... 53

4.1.5. Pengujian sobek ... 53

4.1.6. Pembahasan Hasil Pengujian Sobek ... 55

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 56

5.2 Saran ... 57

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(15)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Fibrous Composites (Jones, 1975) ... 10

Gambar 2.2 Jenis Penataan Serat ... 10

Gambar 2.3 Laminate Composites (www.scielo.br) ... 12

Gambar 2.4 Particulate Composites (Jones, 1975) ... 12

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian dan Pengujian ... 27

Gambar 3.2 Ijuk Yang Baru Dibeli ... 28

Gambar 3.3 Penjemuran Ijuk Aren ... 29

Gambar 3.4 Penggilingan Ijuk ... 29

Gambar 3.5 Penumbukan Ijuk ... 29

Gambar 3.6 Pemblenderan Ijuk ... 30

Gambar 3.7 Pengemesan Serbuk ... 30

Gambar 3.8 Mesh 100 ... 30

Gambar 3.9 Serbuk Ijuk ... 30

Gambar 3.10 Spesimen Jadi ... 32

Gambar 3.11 Tabung Nitrogen Cair ... 33

Gambar 3.12 Amplifier ... 33

Gambar 3.13 Radio Isotop ... 33

Gambar 3.14 Monitor ... 33

Gambar 3.15 Radio Aktif ... 34

Gambar 3.16 Bahan Pengujian Sinar-X ... 34

Gambar 3.17 Rangkaian Alat Pengujian Sinar-X ... 34

(16)

xvi

Gambar 3.19 Bahan Uji Sobek ... 35

Gambar 3.20 Pengujian Tarik ... 36

Gambar 3.21 Bahan Uji Tarik... 37

Gambar 3.22 Alat Uji Tarik dan Sobek (Tensile strengh) ... 37

Gambar 3.23 Serbuk Ijuk Aren... 37

Gambar 3.24 Latek I Radiasi ... 38

Gambar 3.25 Sulfur ... 38 Gambar 3.26 ZDEC ... 39 Gambar 3.27 Zno ... 39 Gambar 3.28 Ionol ... 39 Gambar 3.29 Darvan ... 40 Gambar 3.30 Jelaga ... 40 Gambar 3.31 Air ... 41

Gambar 3.32 Alat Roll ... 41

Gambar 3.33 Tumbuk ... 41

Gambar 3.34 Blender ... 42

Gambar 3.35 Mesh 100 ... 42

Gambar 3.36 Timbangan Digital ... 43

Gambar 3.37 Sendok ... 43

Gambar 3.38 Gelas ... 43

Gambar 3.39 Tabung Pendispersi Bahan Kimia ... 43

Gambar 3.40 Butiran Keramik... 44

(17)

xvii

Gambar 3.42 Mesin Agitator ... 44

Gambar 3.43 Oven ... 45

Gambar 3.44 Cetakan Spesimen ... 45

Gambar 3.45 Jangka Sorong ... 45

Gambar 4.1 Diagram Hubungan Logam Dalam Pengujian Sinar-X ... 48

Gambar 4.3 Grafik pengujian Tarik ... 52

Gambar 4.4 Grafik Perpanjangan Putus ... 52

(18)

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Standar Pengujian Sinar-X Dengan Unsur Logam Ti,

Fe, Zn ... 46 Tabel 4.2 Hasil Pengolahan Data Pengujian Sinar-X Dengan Variasi

Komposisi Serbuk Ijuk 5 phr, 15 phr, 25 phr. ... 47 Tabel 4.3 Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Dengan Variasi

Komposisi Serbuk Ijuk 5 phr, 15 phr, 25 phr ... 50 Tabel 4.4 Hasil Pengolahan Data Perpanjangan Putus Dengan Variasi

Komposisi ijuk 5 phr, 15 phr 25 phr ... 51 Tabel 4.5 Hasil Pengolahan Data Pengujian Sobek Pada Variasi Serbuk

(19)

xix

DAFTAR SIMBOL

F = Beban untuk menarik sampai putus, dinyatakan dalam Newton (N). d = Tebal cuplikan, dinyatakan dalam milimeter (mm).

g = Gravitasi.

t = Tebal cuplikan (mm). l = Lebar cuplikan (mm). 𝑙₀ = Panjang akhir. 𝑙1 = Panjang awal