ANALISA KEKUATAN TARIK KOMPOSIT POLIMER DIPERKUAT SERAT ROTAN ( CALAMUS INOPS BECC ) UNTUK BANGUNAN KAPAL FIBRE REINFORCED PLASTICS (FRP) Muhammad Basri Wahyuni Mahasiswa Program Studi D3 Jurusan Teknik Perkapalan Politeknik Negeri Bengkalis E-mail : -
Suhadirman Dosen Jurusan Teknik Perkapalan Jurusan Teknik Perkapalan Politeknik Negeri Bengkalis E-mail : -
Razali Dosen Jurusan Teknik Perkapalan Jurusan Teknik Perkapalan Politeknik Negeri Bengkalis E-mail : -
Abstrak Penggunaan bahan serat rotan sebagai bahan alternatif pengganti mett karna untuk bahan mett sangat sulit di dapatkan, dan harganya relatif tinggi, dalam penelitian ini, serat rotan dicampur dengan resin. Proses pelaksanaan penelitian ini, peneliti mengambil 4 sempel penelitian dengan membuat spesimen uji tarik sebanyak 3 buah spesimen setiap sampel dengan ukuran dan bentuk spesimen berdasarkan ASTM D638. Hasil pengujian yang didapat, material ( polimer resin ), mendapat nilai kekuatan tarik spesimen yaitu : σ = 20,46 N/mm2, material ( serat rotan 1gram ), mendapat nilai kekuatan tarik spesimen yaitu : σ = 19,3 N/mm 2, material ( serat rotan 1,2gram ), mendapat nilai kekuatan tarik spesimen yaitu : σ = 15,54 N/mm 2, material ( serat rotan 1,5gram ), mendapat nilai kekuatan tarik spesimen yaitu : σ =12,97 N/mm2. Kata kunci :serat rotan, komposit, uji tarik.
A. PENDAHULUAN Indonesia merupakan daerah yang banyak menghasilkan jenis-jenis tanaman, salah satunya adalah rotan. Rotan banyak terdapat diwilayah seluruh indonesia termasuk di wilayah sumatera. Rotan sering digunakan sebagian penduduk untuk keperluan, seperti pembuatan kursi, meja, dan sebagainya. Sehingga analisa tertarik untuk menganalisa apakah serat rotan ini dapat dijadikan bahan campuran untuk pembuatan bangunan kapal. Rotan merupakan palem berduri yang memanjat dan hasil hutan bukan kayu yang terpenting di Indonesia .Rotan dapat berbatang tunggal (soliter) atau berumpun. Rotan yang tumbuh soliter hanya dipanen sekali dan tidak beregenerasi dari tunggal yang terpotong, sedangkan rotan yang tumbuh berumpun dapat dipanen terus-menerus. Rumpun berbentuk oleh berkembangnya tunastunas yang dihasilkan dari kuncup ketika pada bagian bawah batang. Kuncup-kuncup tersebut berkembang sebagai rimpang pendek yang kemudian tumbuh menjadi batang di atas permukaan tanah. Pengelompokan rotan dalam klasifikasi tumbuhan, hingga saat ini masih didasarkan pada ciri morfologi. Pengelompokan suatu takson seperti itu sering menimbulkan keraguan dalam klasifikasi terutama kelompok tumbuhan yang memiliki anggota (spesies) yang cukup besar seperti halnya rotan.
B. METODOLOGI PENELITIAN 1. Tempat pelaksanaan tugas akhir
Dalam pelaksanan penelitian ini, tempat penelitian dilaksanakan di bengkel nogam Kecamatan Bengkalis Kabupaten Bengkalis, dan dilakukan pengujian Lab.Polimer FMIPA Universitas Sumatra Utara (USU) serta didasari dengan pengumpulan data yang diambil dari referensi dan datang langsung untuk mengamati objek yang diteliti, serta menganalisa bahan dan objek yang diteliti untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dan mudah untuk mengembangkan lebih lanjut terhadap objek penelitian. 2. Metode Untuk mendapatkan dan mengetahui perilaku spesimen terhadap pengujian. Pengujian spesimen dilakukan adalah uji tarik. Jenis matrial yang digunakan untuk pengujian tarik ini adalah campuran antara komposit polimer dengan penguat rotan. Perancangan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah rancangan percobaan kombinasi rotan dengan komposit polimer. Sebanyak lima kali pengujian dengan spesimen yang berbeda-beda. Agar mendapatkan hasil yang maksimal mungkin, perlu adanya tahapan-tahapan yang perlu di lalui antara lain: a. Perancangan Perancangan ini meliputi Bentuk dan ukuran spesimen uji yang akan dikembangkan sebagai bahan penguat dari rotan. Dengan mengetahui ukuran specimen yang akan di uji sehingga sesuai dengan kebutuhan dalam pembuatan specimen uji. Kendala atau
Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 154-158
hambatan dalam pembuatan spesimen adalah pada saat pembentukan spesimen yang memerlukan ketelitian terhadap bentuk yang telah direncanakan dengan proses pembuatan cetakan, pengecoran material, pelepasan material dari cetakan hingga finishing material. b. Persediaan bahan Ada beberapa macam bahan yang harus dipersiapakan dalam pembuatan spesimen yaitu: 1) Persediaan Rotan Merupakan pencarian batang rotan dan pembersihan serta mengambil serat rotan secara satu persatu. Dimana pemilihan rotan ini adalah rotan calamus inops becc. Hambatan yang dijumpai penulis dalam pengadaan bahan ini yaitu dalam proses pengambilan serat rotan. 2) Persediaan bahan polimer Yaitu persediaan resin dan katalis yang digunakan sebagai bahan laminating.
.
c. Pembuatan spesimen uji Hal ini meliputi pembuatan spesimen yang telah direncanakan dengan ketentuan-ketentuan yang telah direncanakan. Pembuatan spesimen uji yaitu berbentuk batangan spesimen dari hasil cetakan sesuai standar ASTM D 638 sebagai berikut: 1) Persiapan alat dan bahan 2) Pembuatan cetakan 3) Pemotongan serat rotan 4) Penimbangan bahan 5) Pencampuran bahan (komposit) 6) Penuangan bahan kedalam cetakan 7) Pengamatan struktur bahan uji 8) Pelepasan matrial dari cetakan d. Proses pembuatan spesimen Spesimen uji tarik dibuat menggunakan bahan yaitu polimer rotan, katalis, dan resin. Yang menjadi objek penelitian adalah penggunaan bahan tersebut dan dikombinasikan serta perbandingan
bahan campuran resin polister. Adapun proses pembuatannya yaitu: 1) Pembuatan cetakan 2) Pengadaan rotan 3) Laminat pembuatan spesimen 4) Pengujian spesimen dengan uji tarik C. HASIL PENELITIAN DAN ANALISA 1. Pengujian Tarik Pengujian tarik adalah salah satu uji Stressstrain mekanik yang bertujuan untuk mengetahui kekuatan material terhadap gaya tarik. Dalam pengujiannya, material uji ditarik sampai putus. Uji tarik adalah cara pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian tarik sangat sederhana, tidak mahal dan sudah mengalami standarisasi diseluruh dunia. Dengan menarik suatu material kita akan mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tarikan dan sejauh mana material itu bertambah panjang. Didalam pengujian tarik yang telah dilakukan pada saat pengujian ada beberapa sepesimen yang akan di uji, Dengan satuan beban (kgf), maka untuk pengujian sepesimen beban yang dipakai sebesar 400 kgf, kecepatan 20 mm per menit. Keterangan dari satuan tersebut adalah: Load = Tegangan (Y) = kgf Stroke = Regangan (X) = mm/menit Satuan dalam (N) 1kgf= 9,8067 N 2. Material Dalam pengujian ini, ada dua jenis material yang digunakan yaitu material polimer dan komposit dan dikembangkan sebanyak lima sampel pengujian serta diperlakukan pengujian setiap sampel hanya dengan satu spesimen. Adapun material yang digunakan untuk pembuatan spesimen pokok dan spesimen fuel pibre serta volume spesimen tersebut adalah: a. Serat rotan b. Resin dan katalis Perhitungan volume material di ukur di dalam gelas ukur. Adapun volume specimen antara lain : a. Material dengan berat serat 1 gram dan resin 20 gram = 10 ml b. Material dengan berat serat 1,2 gram dan resin 18,2 gram = 9,5 ml 155
Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 154-158
c. Material dengan berat serat 1,5 gram dan resin 17gram = 9 ml d. Material dengan berat resin murni 25 gram = 10 ml. Polimer Resin Dan Serat Rotan Berat 1gram. Dalam pembuatan spesimen ini, bahan yang digunakan adalah bahan dasar yang digunakan serat rotan, dan berat serat rotan 1gram. Adapun ukuran dari spesimen uji tarik ini yaitu: Panjang L = 150 mm, lebar B = 20 mm, ketebalan t = 4 mm dengan area titik uji 80 mm x 4 mm dan volume yang didapat dalam pengukuran gelas ukur V=10 pada bagian tengah spesimen berdasarkan standar ASTM D 638. Karena penggunaan bahan penelitian ini adalah suatu percobaan, maka komposisi dari pembuatan spesimen uji tarik tersebut berdasarkan kesesuaian campuran. Adapun komposisi untuk spesimen (A) sebagai berikut: Jumlah Spes Bahan – satuan imen bahan (gr) Resin (19gram) 1 gra Serat rotan (1gram) m ( Katalis 0,005gram) Total berat (20gram) spesimen = 20 = 0,002 gr/mm3 10,000 Hal yang harus kita cari dalam menyelesaikan perhitungan ini yaitu: P a. Menentukan tegangan σ max = Bt b. Menentukan regangan: ε
= =
=
c. Modulus elastisitas E
pencarian nilai spesimen satu persatu, setelah selesai baru lah dapat nilai rata-rata dari hasil spesinem tersebut. Cara menyelesaikan perhitungan nya sebagai berikut: a. Menentukan tegangan P1 Dik: Load(P) = 80,2 Kgf (Dari grafik) Δ = 1,00 mm (Dari grafik) 1 kN = 1000 N 1 kgf = 9,8067 N Dimana: P= Tegangan (80,2 Kgf) B = Lebar spesimen (10 mm) T = Tebal spesimen (4 mm) Sehingga: P σ max = Bt 80,2 X 9,8067 = 10 mm 4 mm
786,4973N 40mm 2 = 19,66 N/mm² Menentukan regangan: =
ε = Dimana: ∆L
Setelah tahu rumus nya maka baru lah melakukan pengolahan data, atau melakukan pencarial nilai matrial yang udah dilakukan pengujian. Dalam satu sempel yaitu ada tiga sepesimen, sebelum kita mencari nilai ratarata dari spesimen yang telah dilakukan pengujian, maka kita harus melakukan
= Perpanjangan = 1,00 mm = Panjang awal = 80 mm
Lo
Sehingga: ε
=
Modulus Elastisitas E
=
=
1,00mm 80mm
= 0,0125
19,66N / mm2 = 0,0125
=
= 1572,8 N/ mm 2 b. Menentukan tegangan P2 Dik: Load(P) = 62,3 Kgf (Dari grafik) Δ = 5,00 mm (Dari grafik) 1 kN 1 kgf Dimana:
= 1000 N = 9,8067 N 156
Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 154-158
P = Tegangan (62,3 Kgf) B = Lebar spesimen (10 mm) t = Tebal spesimen (4 mm) Sehingga: P σ max = Bt 62,3 X 9,8067 = 10 mm 4 mm
610,9574N 40mm2 = 15,27 N/mm² Menentukan regangan: =
ε Dimana:
= ∆L
Sehingga: ε
=
5,00mm 80mm
= 0,0625 1.
Modulus Elastisitas E
=
15,27N / mm2 0,0625 = 244,383 N/ mm 2 c. Menentukan tegangan P3 Dik: Load(P) = 93,7 Kgf (Dari grafik) Δ = 1,00 mm (Dari grafik) 1 kN = 1000 N 1 kgf = 9,8067 N Dimana: P = Tegangan (93,7 Kgf) B = Lebar spesimen (10 mm) t = Tebal spesimen (4 mm) Sehingga: =
σ max
P = Bt 93,7 X 9,8067 = 10 mm 4 mm
=
ε Dimana: ∆L
=
=
= Perpanjangan = 1,00 mm = Panjang awal = 80 mm
Lo
Sehingga: ε
=
1,00mm 80mm
= 0,0125
=
= Perpanjangan = 5,00 mm = Panjang awal = 80 mm
Lo
= 22,97 N/mm² Menentukan regangan:
Modulus Elastisitas E
=
22,97N / mm2 = 0,0125 = 1837,776N/ mm 2 Grafik dibawah ini adalah grafik ynag dihasilkan oleh nilai regangan (x) dan tegangan (y), grafik ini juga merupakan hasil nilai dasar dari nilai propertis spesimen P1,P2 dan P3. Dari spesimen P1,P2 dan P3 adalah untuk menentukan nilai rata-rata tiga sampel dari setiap regangan.
Gambar 1. Grafik spesimen Dari grafik diatas, maka dapat diketahui hasil loat dan strake dari suatu grafik di atas. Lihat tabel nilai berikut ini. Tabel 1. Nilai dari grafik
Spesimen (1 gram) P1 P2 P3
LOAD (kgf) 80,2 62,3 93,7
STRAKE (mm/menit) 13,09 1173 5,44
918,88 N 40 mm 2 157
Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 154-158
Berdasarkan grafik diatas, telah diketahui titik maksimum tegangan P1,P2 dan P3. D. PENUTUP 1. Kesimpulan Dari hasil pengujian spesimen yang telah dilaksanakan, saya dapat menyimpulkan sesuai dengan hasil dan data pengujian yang mencakup pengujian spesimen dengan melakukan pengujian tarik, maka telah didapat data sebagai berikut: a. Dari hasil pengujian tarik spesimen sebanyak 4 sampel penelitian, maka telah didapat nilai dari masing-masing spesimen sebagai berikut: untuk spesimen (B) nilai σ = 19,3 N/mm², untuk spesimen (C) nilai σ =15,54 N/mm², untuk spesimen (D) nilai σ = 12,97 N/mm² dan untuk spesimen (A) nilai σ = 20,46 N/mm². b. Berikut ini nilai untuk perhitungan E, ∆L, P, σ, Σ. Dan dari hasil pengujian dapat terlihat nilai nya sebagai berikut: Sempel A B C D P (N) 822,18 772,11 621,42 519,1 1 ∆L( mm) 1 2,33 2,33 3,33 σ 20,46 19,3 15,54 12,97 (N/mm2) Σ 0,0125 0,029 0,03 0,04 E(N/mm 1643,7 1218,3 585,85 324,9 2 ) 3 2 8 0,0025 0,002 0,0001 0,000 ( 3 9 1 gr/mm ) c. Dari hasil penelitian material komposit serat rotan ini, ternyata serat rotan tidak bisa untuk menggantikan pada bagunan kapal fiber karna nilai material yang di terbuat dari serat rotan tidak memenuhi dari nilai yang telah ditetapkan BKI, nilai ketetapan dari BKI σ = 100 N/mm2 , E = 7000 N/ mm2, sedangkan nilai spesimen yang telah diuji σ = 19,3 N/mm2 , E = 1218,32 N/ mm2.
2. Saran Dari hasil kesimpulan yang didapat, untuk itu saya selaku menganalisa ingin menyarankan kepada pembaca antara lain: a. Untuk kesempurnaan dari hasil pengujian, hendaknya memperhatikan kondisi dari spesimen yang akan di uji tersebut, karna kondisi spesimen yang kurang sempurna dapat mempengaruhi dari hasil pengujian tersebut. b. Dalam pembuatan spesimen, ukuran dan bentuk spesimen sangat diperhatikan sesuai standar ASTM D638. c. Apabila ada yang ingin meneruskan penelitian ini, sebaiknya jumlah spesimen yang akan di uji sebaiknya 10 spesimen dengan ukuran yang sama, supaya nilainya lebih baik. Dan buat material yang berbeda tetapi tetap sama bahan nya, supayah lebih akurat mencari mana yang layak untuk di gunakan. Dan saran saya pengujian ini di tambah lagi dengan pengujian impact dan pengujian bending. E. DAFTAR PUSTAKA Arjuna, (2010). Pemanfaatan serat batang pisang sebagai bahan penganti matt penguat komposit polyster resin, Tugas Akhir Politeknik Bengkalis, Riau. Isyam, (2011 ). Analisa komposit polimer damar sebagai bahan pakal pada kapal kayu, Tugas Akhir Jurusan Teknik Perkapalan Politeknik Bengkalis, Riau. Jokosiworo Sarjiti. (2009). Pengaruh penggunaan serat rotan sebagai penguat pada komposit polimer dengan matriks polyester yukalac 157 terhadap kekuatan tarik dan tekuk.-------------Tellu, (2006). Klasdistik beberapa jenis rotan calamus spp. asal sulawesi tengah berdasarkan karakter fisik dan mekanik batang, Tugas Akhir Universitas Tadulako, Jurusan Pendidikan MIPA FKIP.
158
