Kata kunci:

(1)

(2)

Seminar Nasional Asosiasi Pendidikan Teknologi dan Kejuruan Indonesia (APTEKINDO) 2018

N8-1-1

Pengaruh Campuran Serat Kelapa dan Serbuk Kayu Pada Kanvas Rem Tromol Terhadap Waktu dan Jarak

Pengereman

Ahmad Kholil

^1,a)

, Siska Titik Dwiyati

^1,b)

, I Wayan Sugita

^1,c)

, Rachmad Kusnandar

^1,d)

1) Pendidikan Vokasional Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta Kampus A Jl. Rawamangun Muka, Jakarta, 13220

b) [email protected]

Abstrak. Serat kelapa merupakan salah satu bahan lignoselulosa yangdapat digunakan sebagai campuran bahan baku produksi. Serat ini jumlahnya melimpah karena dihasilkan dari buah kelapa yang tumbuh subur di Indonesia.

Serbuk kayu merupakan salah satu limbah hasil dari pengolahan kayuseperti serbuk gergajian. Limbah serbuk kayu masih banyak yang tidak dimanfaatkan, ditumpuk dan sebagian dibuang ke aliran sungai sehinggamenimbulkan pencemaran air, atau dibakar secara langsung sehingga emisikarbon di atmosfir bertambah.

Seiring berkembangnya kendaraan seperti sepeda motor listrik yang mulai mengaspal, maka diperlukan alternatif bahan kanvas untuk kendaraan tersebut yang ramah lingkungan dan sesuai standar pengereman.Berdasarkan masalah diatas, perlu dilakukan penelitian tentang pemanfaatan serat kelapa, limbah kayu dengan pengikat resin sebagai bahan alternatifkanvas rem yang ramah lingkungan untuk sepeda motor listrik sesuai SNI 4404:2008.

Harapan dari pengujian adalah menghasilan produk kanvas sesuai standar otomotif.Penelitian ini dimulai dengan eksperimen pembuatan kanvas rem paduan bahan limbah serat kelapa dan serbuk kayu menggunakan pengikat resin. Spesimen A (serat kelapa0%, serbuk kayu 40%, dan resin 60%), Spesimen B (serat kelapa 10%, serbukkayu 30%, dan resin 60%), Spesimen C (serat kelapa 20%, serbuk kayu 20%,dan resin 60%), Spesimen D (serat kelapa 30%, serbuk kayu 10%, dan resin60%), Spesimen E (serat kelapa 40%, serbuk kayu 0%, dan resin 60%). Hasil pengujian didapatkan bahwa pada spesimen A waktu dan jarakdengan kecepatan 20 km/jam adalah 0,25 detik dan 0,69 m, kecepatan 40 km/jamadalah 0,43 detik dan 2,38 m, kecepatan 60 km/jam adalah 0,64 detik dan 5,33 m,kecepatan 80 km/jam adalah 0,82 detik dan 9,11 m, kecepatan 100 km/jam adalah0,96 detik dan 13,33 m.

Kata kunci: Serat kelapa, serbuk kayu, kanvas rem

PENDAHULUAN

Serat kelapa merupakan salah satu bahan lignoselulosa yangdapat digunakan sebagai bahan baku produksi.

Serat ini jumlahnya melimpah karena dihasilkan dari buah kelapa yang tumbuh subur di Indonesia. Serbuk kayu merupakan salah satu limbah hasil dari pengolahan kayuseperti serbuk gergajian. Limbah serbuk kayu masih banyak yang tidak dimanfaatkan, ditumpuk dan sebagian dibuang ke aliran sungai sehinggamenimbulkan pencemaran air, atau dibakar secara langsung sehingga emisikarbon di atmosfir bertambah. Seiring berkembangnya kendaraan seperti sepeda motor listrik yang mulai mengaspal, maka diperlukan alternatif bahan kanvas untuk kendaraan tersebut yang ramah lingkungan dan sesuai standar pengereman.

Banyak masyarakat yang kurang menyadari bahwa kendaraan yangdimiliki pengeremannya telah berkurang dan sudah tidak maksimal.Terkadang masih ada masyarakat yang menggunakan kendaraan bermotortetapi kurang memahami tentang sistem pengereman, komponen rem dancara merawat rem dengan benar.Padahal hal ini sangat penting agar pengguna kendaraan dapatmemaksimalkan sistem rem dan tetap aman dalam berkendara.

Adabeberapa cara untuk memaksimalkan pengereman, diantaranya denganmembuat bahan pengisi kanvas rem dari serat kelapa dan serbuk kayu padakampas rem tromol, yang ditujukan untuk menambah daya cengkram padarem dan mendapatkan waktu pengereman yang lebih baik.

Rem adalah komponen vital kendaraan yang berfungsi untuk membantu mengurangi kecepatan, memberhentikan kendaraan, dan menjaga laju kendaraan saat melintas dijalan menurun. Rem sebagai komponen pengarah, pengatur gerak dan untukkeamanan kendaraan yang sangat penting keberadaannya. Rem yang tidakberfungsi dengan baik dapat berakibat terjadinya kecelakaan karenamenabrak kendaraan di depannya yang berhenti mendadak, tidak biasdikendalikan dan akhirnya jatuh atau menabrak kendaraan lain saat melintasdi jalan menurun, dan jatuh atau ditabrak dari belakang oleh kendaraan lainkarena rem tidak dapat kembali ke posisi semula (kasus rem terkunci).

(3)

N8-1-2

Berdasarkan hal diatas maka perlu dilakuakan pemanfaaan limbah serat kelapa dan serbuk kayu untuk dijadikan bahan campuran kanvas rem pada sepeda motor listrik. Mengingat semakin bertambahnya sepeda motor listrik yang ada dimasyarakat. Penelitian ini bertujuan untuk pemanfaatan limbah serat kelapa dan serbuk kayu untuk bahan kanvas rem sepeda motor listrik. Penelitian ini difokuskan pada pembuatan dan pengujian kanvas rem dengan bahan paduan limbah serat kelapa dan serbuk kayu dengan variasi kecepatan

KAJIAN TEORI

Serat Kelapa merupakan salah satu bahan yang berlignoselulosa yangdapat digunakan sebagai bahan baku produksi. Bagian terluar buahkelapa, yaitu 35% dari berat keseluruhan buah. Ketebalan sabut kelapa berkisar5-6 cm yang terdiri atas lapisan terluar (exocarpium) dan lapisan dalam(endocarpium). Endocarpium mengandung serat halus sebagai bahan produksi,isolator panas, dan suara. Satu butir buah kelapa menghasilkan 0,4 kg sabutyang mengandung 30% serat. Sabut kelapa terdiri dari serat dan gabus yangmenghubungkan satu serat dengan serat lainnya. Serat kelapa memiliki sifatfisik sebagai berikut: kasar, berwarna, dan kaku. Komposisi kandungan sabutkelapa antara lain hemiselulosa (8,50%), selulosa (21,07%), lignin (29,23%),pektin (14,25%) dan air (26,0%). Selulosa adalah senyawa seperti liat, tidaklarut dalam air dan ditemukan pada dinding sel pelindung tumbuhan (Hartinidkk,2013). Serat adalah bagian yang penting dari sabut. Setiap butir kelapamengandung serat 525 gram (75% dari sabut), dan gabus 175 gram (25% darisabut).

GAMBAR 1. Serat Kelapa GAMBAR 2. Serbuk Kayu

Serbuk kayu merupakan salah satu limbah industri pengolahan kayuseperti serbuk gergajian. Adanya limbah menimbulkan masalahkarena dibiarkan membusuk, ditumpuk, dan dibakaryang kesemuanya berdampak negatif terhadap lingkungan. Serbuk kayu memiliki sifat yang sama dengan kayu,hanya saja wujudnya yang berbeda.

Sifat fisiknya halus, berwarna, kaku, danserat4 serta memiliki nilai kalor antara 4018.25 kal/g hingga 5975.58 kal/g danmemiliki komposisi kimia yang bervariasi, bergantung pada varietas, jenis, danmedia tumbuh. Namun secara umum, serbuk kayu memiliki komposisi kimiaseperti Holosellulosa (70,52%), Sellulosa (40,99%),Liguin (27,88%), Pentosan (16,89%), Abu (1,38%), dan Air (5,64%).

Resin merupakan polimer yang mengikat serat dan membantumenentukan sifat fisik dari material komposit yang dihasilkan. Sifat mekanisresin banyak ditentukan oleh penambahan zat-zat lain dalam formulasikhususnya, walaupun bahan dasarnya sama akan tetapi sifatnya dapat berbeda.Hal ini disebabkan karena sifat resin tidak hanya ditentukan oleh komposisibahan kimianya saja, namun juga kondisi saat dibuat dan digunakan.

Kriteria bahan kanvas harus mempunyai koefisien gesek yang tinggi, mempunyai laju keausan yang rendah, mempunyai tahanan panas yang tinggi, mempunyai kapasitas disipasi panas yang tinggi, mempunyai koefisien ekspansi termal yang rendah, mempunyai kekuatan mekanik yang mencukupi, dan tidak dipengaruhi oleh embun dan minyak.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk pemanfaatan limbah serat kelapa dan serbuk kayu untuk bahan kanvas rem sepeda motor listrik. Alur penelitian dapat dilihat pada gambar 3.

(4)

N8-1-3

GAMBAR 3. Alur Penelitian

Langkah pembuatanbrake lining serat kelapa dan serbukkayu dimulai dengan mendesain alat dan cetakan kanvas rem.Cetakan terdiri dari alat penekan dan cetakan produk. Dibagian desain cetakan dibentuk mengikuti lengkungan kanvas remtromol menggunakan steel mild ketebalan 2,5 cm.Prinsip kerjanya adalah bahan yang akan dicetak diberi tekananmerata untuk memperoleh persebaran partikel penguatdalam matriks yang lebih merata sehingga didapatkan padatanyang baik. Desain cetakan produk, seperti gambar 4.

Gambar 4. Desain Cetakan

Proses pencampuran bahan dimulai dengan penyaringan serat kelapa dan serbuk kayu menggunakan Selanjutnya pencampuran dilakukan didalam wadahsehingga pencampuran serat kelapa dan serbuk kayu tercampursecara merata.

Pencampuran bahan dilakukan dengan komposisisesuai tabel 1, sebagai berikut

(5)

N8-1-4

TABEL 1. Komposisi Spesimen Kanvas Rem

No. Spesimen Komposisi (% berat)

Serat kelapa Serbuk kayu Resin

1 A 0 40 60

2 B 10 30 60

3 C 20 20 60

4 D 30 10 60

5 E 40 0 60

GAMBAR 5. Spesimen Pengujian

Proses pencetakan menjadi brakelining, bahan yang telah dicampurkan sesuai dengan tabel 1diaduk sampai merata lalu dituangkan ke dalam cetakan kanvas remuntuk membentuk brake lining dengan proses penekananspesimen dengan tekanan 2 ton dalam waktu 60 menit.Untuk prosespengeringan dilakukan dengan angin-angin dibiarkan selama 3hari sehingga didapatkan pengeringan secara maksimal

Pengujian pengereman dilakukan menggunakan alat uji seperti gambar 6. Cara kerja alat ini adalahdengan mengandalkan motor listrik yang dapat menggerakan rodalayaknya seperti roda pada sebuah kendaraan bermotor, kecepatanputaran roda dapat diatur oleh inverter hingga mendapatkankecepatan yang sesuai untuk uji pengereman, dan alat ujipengereman menggunakan penghitung waktu manual untukmengetahui waktu roda berhenti mulai dari tuas rem ditarik.

GAMBAR 6. Alat Uji Pengereman

(6)

N8-1-5

Pengujian untuk tiap kanvas rem pada tiap kecepatan dilakukan sebanyak sepuluh kali.Tingkat kecepatan untuk pengereman adalah 20 km/jam, 40 km/jam,60 km/jam, 80 km/jam, dan 100 km/jam. Pengujian berulang dengan cara yangsama seperti diatas untuk semua spesimen kanvas rem tromol.

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Hasil uji waktu pengereman pada alat uji pengereman diperolehdengan cara menjalankan alat uji pengereman yang digerakan olehsebuah motor listrik yang kecepatan putarannya dapat diatur olehinventer sehingga mendapatkan kecepatan yang dibutuhkan. Dalampenelitian ini pengujian dilakukan pada kecepatan 20 km/jam, 40km/jam, 60 km/jam, 80 km/jam, dan 100 km/jam. Disetiap kecepatanyang telah ditentukan pengujian dilakukan sebanyak sepuluh kali,sehingga dapat diperoleh data yang akurat dengan cara mengambilnilai rata- rata dari hasil waktu pengereman yang didapatkan. Bebanmaksimal yang berikan pada tuas rem sebesar 4 kg yang telah diukursebelumnya dengan menggunakan alat ukur beban tarik. Pengujian inimenggunakan kanvas rem tromol asbestos. Hasil penelitian yangdilakukan, seperti hasil pengujian perlambatan (Tabel 2) dan hasil pengujian jarak pengereman (Tabel 3).

TABEL 2. Hasil Pengujian Waktu Pengereman Kecepatan

(km/jam)

Waktu (detik)

Asbestos Spesimen A Spesimen B Spesimen C Spesimen D Spesimen E

20 0,21 0,25 0,33 0,43 0,54 0,66

40 0,39 0,43 0,54 0,63 0,75 0,84

60 0,56 0,64 0,73 0,83 0,94 0,96

80 0,74 0,82 0,94 1,01 1,05 1,12

100 0,87 0,96 1,07 1,10 1,15 1,20

TABEL 3. Hasil Pengujian Perlambatan Kecepatan

(km/jam)

Perlambatan (m/s²)

20 -26,42 -22,20 -16,81 -12,90 -10,27 -8,40

40 -28,48 -25,83 -20,57 -17,63 -14,81 -13,22

60 -29,75 -26,03 -22,82 -20,07 -17,72 -17,35

80 -30,02 -27,09 -23,63 -22,22 -21,16 -19,83

100 -31,91 -28,92 -25,95 -25,24 -24,35 -23,14

TABEL 4. Hasil Pengujian Jarak Pngereman Kecepatan

(km/jam) Jarak pengereman (m)

20 0,58 0,69 0,91 1,19 1,49 1,83

40 2,16 2,38 3,00 3,50 4,16 4,66

60 4,66 5,33 6,08 6,91 7,83 7,99

80 8,22 9,11 10,44 11,10 11,66 12,44

100 12,08 13,33 14,85 15,27 15,83 16,66

Kanvas remspesimen A, B, C, D, dan E merupakan kanvas rem bahan komposit seratkelapa dan serbuk kayu.

Berdasarkan Tabel 2nilai waktu terbaik ditunjukkanpada kanvas rem spesimen A dengan kecepatan 20 km/jam 0,25 detik,kecepatan 40 km/jam 0,43 detik, kecepatan 60 km/jam 0,64 detik, kecepatan80 km/jam 0,82 detik, kecepatan 100 km/jam 0,96 detik. Semakin lamawaktu pengereman yang dilakukan maka semakin lama perlambatandan jarak pengereman.Kanvas remspesimen A dibuat dengan serat kelapa 0%, serbuk kayu 40%, dan resinpolyester 60% dengan campuran variasi komposisi yang dilakukan makadapat diketahui hasil waktu dan jarak pengeremannya. Semakin besarvariasi campuran komposisinya, maka semakin lama nilai waktu dan jarakterhadap bahan, sedangkan pada kanvas rem B, C, D dan E nilai waktu nyasemakin lama disebabkan variasi campuran komposisinya yang besar sertasifat dari bahan kandungan yang terdapat di serat kelapa yang lembutterhadap gesekan.

Jika dilihat secara keseluruhan dari grafik hasil uji waktu pengereman,kanvas rem asbestos yang memiliki waktu pengereman terbaik, yaitukecepatan 20 km/jam 0,18 detik, kecepatan 40 km/jam 0,43 detik, kecepatan60 km/jam 0,56 detik, kecepatan 80 km/jam 0,74 detik, dan kecepatan 100km/jam 0,87 detik. sedangkan kanvas

(7)

N8-1-6

rem bahan komposit serat kelapadan serbuk kayu yang mendekati nilai waktu kanvas rem asbestos ialahkanvas rem spesimen A. Perbedaan waktu ini disebabkan komposisi bahanpembentuk kanvas rem asbestos yang terdiri atas serat penguat seperti seratbaja, serat karbon, kevlar dan wool. Serat penguat tersebut menjadikanikatan kuat antar bahan penyusun dan memaksimalkan gesekan pada kanvasrem terhadap nilai waktu pengereman.

Dari kelima spesimen kanvas rem maka didapatkan perlambatan dan jarakkanvas rem spesimen A yang merupakan perlambatan dan jarak terpendeksekaligus menjadi perlambatan dan jarak yang paling mendekati kanvas remasbestos. Kanvas rem spesimen A dapat dikatakan lebihpakem daripada campuran komposisi spesimen B, C, D, dan E. Kanvas remspesimen A membutuhkan perlambatan dan jarak pengereman hinggaberhenti pada kecepatan 20 km/jam perlambatan -22,20 m/s²dan jarak pengereman 0,69 m,pada kecepatan 40 km/jam perlambatan -25,83 m/s2 dan jarak pengereman 2,38 m, pada kecepatan 60 km/jam perlambatan -26,03m/s2 dan jarak pengereman 5,33 m, pada kecepatan 80 km/jam perlambatan -27,09 m/s²dan jarak pengereman 9,11 m, danpada kecepatan 100 km/jam perlambatan -28,92 m/s² dan jarak pengereman 13,33 m.Ini ini menunjukkan bahwa kanvas rem spesimen A memilikiperforma yang terbaik dalam pengereman pada sepeda motor.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil dari penelitian ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Kanvas rem spesimen A memiliki waktu dan jarak dengan kecepatan 20 km/jam adalah 0,25 detik dan 0,69 m, kecepatan 40 km/jam adalah 0,43 detik dan 2,38 m, kecepatan 60 km/jam adalah 0,64 detik dan 5,33 m, kecepatan 80 km/jam adalah 0,82 detik dan 9,11 m, kecepatan 100 km/jam adalah 0,96 detik dan 13,33 m.

2. Kanvas rem specimen A memiliki karakteristik waktu pengereman, jarak pengereman, dan perlambatan yang lebih baik dibandingkan dengan kanvas rem specimen B, C, D, dan E pada beberapa kecepatan, hal ini karena disebabkan variasi campuran komposisinya yang besar serta sifat dari bahan kandungan yang terdapat di serat kelapa yang lembut terhadap gesekan.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kasih disampaikan kepada Kepala LPPM UNJ yang telah memberikan kesempatan untuk menyelesaikan peneilitian ini melalui skema PDUPT, serta kepada Direktur Penelitan dan Pengabdian Kepada Masyarakat Kementerian Riset Teknologi dan Pendididikan Tinggi yang telah memberikan hibah penelitian ini.

REFERENSI

1. AT Nugraha. Pengaruh Fraksi Berat Al2O3 dan Al-Si Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Material Sepatu Rem Hasil Pengecoran Injeksi Bertekanan. Semarang: Teknik Mesin Universitas Dipenegoro, 2013.

2. Bakri, Sri Chandrabakty, dkk. Pengaruh Lingkungan Komposit Serat Sabut Kelapa Untuk Aplikasi Baling- Baling Kincir Angin. Palu: Teknik Mesin Universitas Tadulako, 2014.

3. Billah Mutassim. Bahan Bakar Alternatif Padat (BBAP) Serbuk Gergaji Kayu. Surabaya: 2009.

4. Frandi Barasa, Muftil Badri,Yohanes. Kaji Pembuatan Kampas Rem Sepeda Motor Bahan Komposit Dengan Filler Palm Slag. Riau: Teknik MesinUniversitas Riau, 2011.

5. Meriam. J.L. Kraige., L.G. John Willeg & Sons. Enginering Mechanies. New York: 1997.

6. Pratama. Analisa Sifat Mekanik Komposit Bahan Kampas Rem Dengan Penguat Fly Ash Batubara.

Makassar: Teknik Mesin Fakultas Teknik UniversitasHasanuddin, 2010.

7. Pusat Pendidikan Lingkungan Hidup (PPLH). Limbah Kayu. Mojokerto: 2007.

Sukamto. Analisis Keausan Kampas Rem Pada Sepeda Motor. Yogyakarta: Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Janabadra, 2012.

Sularso. Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. Bandung: 2013