KEKUATAN TARIK DAN BENDING KOMPOSIT SERAT LIMBAH KAIN TEKTIL (SINGSIN) DENGAN MENGGUNAKAN PEREKAT RESIN POLYESTER ABSTRACT

POLITEKNOSAINS EDISI KHUSUS DIES NATALIS

Juni 2011

KEKUATAN TARIK DAN BENDING KOMPOSIT SERAT LIMBAH KAIN TEKTIL (SINGSIN) DENGAN MENGGUNAKAN PEREKAT RESIN POLYESTER Teguh Wiyono1, Kuncoro Diharjo 2 1. Mahasiswa Magister Teknik Mesin UNS 2. Staf Pengajar S2 Teknik Mesin UNS

ABSTRACT Waste fiber textile fabric on Spinning machinery of production in textile mills and fabric makers striated SMEs can cause environmental problems if not handled properly. In general, the fibers are disposed as garbage or burned so that it can pollute the environment. Yet the researchers from various parts of the world at this point has focused its attention on the utilization of natural fibers and natural fiber composite materials berpenguat which is an environmentally friendly composite materials Because of the specific strengths of several types of natural fibers have a value that can be matched to the value of glass fiber strength, thus allowing the use of natural fibers as a substitute of glass fiber material that has some drawbacks in terms of the environment on the use of glass fiber composite materials engineering can lead to skin irritation at the time processing and also in terms of health can lead to respiratory problems caused by the suctioning of fiber glass dust. Other intensive driving spur development of natural fiber composites are environmental directives And regulations Key words. Natural fibers, Singsin Pendahuluan Dengan berlimpahnya serat limbah kain tektil pada mesin Spinning dari hasil produksi di pabrik tektil maupun UMKM pembuat kain lurik dapat Kekuatan Tarik dan Bending…

menimbulkan masalah lingkungan apabila tidak ditangani dengan baik. Pada umumnya, serat tersebut di buang sebagai sampah ataupun dibakar yang sehingga dapat mencemari lingkungan. 68


Padahal para peneliti dari berbagai belahan dunia pada saat ini telah memfokuskan perhatiannya pada pemanfaatan serat alam dan material komposit berpenguat serat alam yang merupakan material komposit yang ramah lingkungan ( Brouwer, 2000 ). Kekuatan spesifik dari beberapa jenis serat alam mempunyai nilai yang dapat menyamai nilai kekuatan serat gelas, sehingga memungkinkan penggunaan bahan serat alam sebagai subsitusi bahan serat gelas yang mempunyai beberapa kelemahan dari segi lingkungan ( Biswas, Srikanth dan Nangia, 2001 ). Penggunaan serat gelas pada rekayasa material komposit dapat mengakibatkan iritasi kulit pada saat pemrosesan dan juga segi kesehatan dapat menyebabkan gangguan pernafasan yang disebabkan oleh terhisapnya debu serat gelas. Pendorong lainnya yang secara intensif memacu pengembangan komposit serat alam adalah arahan dan peraturan lingkungan. Sebagai contoh, European Union’s End-of-Life of Vehicles ( ELV ) Legislation menyatakan bahwa pada tahun 2015 semua kendaraan harus menggunakan bahan yang 95 % dapat didaur ulang – sehingga solusi total yang

Kekuatan Tarik dan Bending…

Juni 2011

ramah lingkungan diperlukan. Dari kecenderungan ini dapat diperkirakan bahwa pengembangan bahan komposit ‘hijau’ ramah lingkungan yang berbasis serat dan resin yang dibuat dari tumbuhan dapat merupakan solusi dalam permasalahan tersebut ( Karus dan Kaup, 2002 ). Di Surakarta dan sekitarnya banyak berdiri pabrik tektil dan setiap harinya berproduksi menghasilkan berbagai macam kain maupun baju yang berbahan baku dari kapas, sehingga limbah serat kain dari mesin spinning tersebut melimpah banyak dan dibiarkan begitu saja atau dibakar setelah mengering dan menumpuk. Diperkirakan kandungan serat alam dalam limbah kain tektil tersebut mencapai di atas 80 %. Oleh karena itu potensi serat limbah kain tektil menjadi informasi utama dalam gagasan penelitian ini. Jenis penguat serat kain tektil yang akan digunakan pada komposit ini adalah serat acak ( random ). Bahkan, penguatan komposit serat acak inilah yang banyak diterapkan di industri komposit. Matrik pengikat yang biasa digunakan dalam rekayasa panel komposit adalah bahan polimer termoplast maupun

69


termoset. Namun, kajian pemilihan jenis matrik yang penting adalah jenis polimer yang memiliki interaksi ikatan yang kuat dengan serat alam kain tektil dan harganya murah. Bahkan matriks yang dipilih untuk digunakan dalam penelitian ini adalah resin unsaturated polyester. Metodologi Penelitian Bahan utama penelitian adalah serat limbah kain tektile yang disusun secara acak, pembuatan spesimen skin komposit menggunakan fraksi berat yaitu perbandingan berat antara serat dan matrik sebesar 10% serat dan 90% matrik. 15% serat dan 85 matrik ,20% serat dan 80 % matrik serta 25% serat dan 75 % matrik .Katalis yang digunakan sebesar 1 % dari berat resin. Dilakukan secara hand lay up, dimana serat Singsin ditaruh pada dasar cetakan, yang sebelumnya telah dituang campuran resin termosetting BQTN-EX dan katalis MEKPO.


Juni 2011

Kemudian di atas serat singsin tadi dituang campuran resin termosetting BQTN-EX dan katalis MEKPO sampai semua serat singsin terendam. Cetakan penutup dipasang di atas spesimen dan ditekan dengan press berkekuatan 5 ton serta dibiarkan mengeras pada temperatur ruang. Proses selanjutnya spesimen dibekukan pada temperatur ruang selama 2 jam. Pengujian dilakukan dengan uji tarik serta dengan (ASTM D 638) serta uji bending three point bending ASTM D790. Hasil dan Pembahasan Pengujian tarik komposit serat singsin ( limbah kain tektile ) dengan matriks polyester dilakukan dengan menggunakan mesin uji tarik SHIMADZU servo pulser capacity ± 20 tons untuk menguji sebanyak 4 spesimen tarik komposit untuk tiap-tiap fraksi massa sesuai dengan standar ASTM D 638-02.

70


Juni 2011

Data Hasil Pengujian Tarik No. spesimen

Fraksi Berat (%)

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

10

15

20

25

Ukuran T (mm) 3.3 3.2 3.2 3.4 3.1 3.2 3.2 3.2 3.2 3.5 3.4 3.6 3.2 3.4 3.5 3.3

L (mm) 13.2 13.3 13.3 13.4 13.4 13.2 13.3 13.4 13.2 13.3 13.3 13.4 13.2 13.3 13.3 13.2

AO (mm) 43.56 42.56 42.56 45.56 41.54 42.24 42.56 42.88 42.24 46.55 45.22 48.24 42.24 45.22 46.55 43.56

Pmaks (Newton)

σ Tegangan tarik maks. rata-rata (MPa)

ε Regangan rata-rata (%)

13.02

2,125

14.82

2,225

25.92

3,100

17.80

2,775

529 549 624 566 549 651 665 655 1018 1456 862 1384 851 702 760 838

Grafik Pengujian Tarik 2.2 Tegangan KN

2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1

2

3

4

Nomor Spesimen Spesimen 10% besar serat 90% berat Resim

Spesimen 15% berat serat 85% berat resim




71


Berdasarkan data hasil pengujian tarik diketahui bahwa dengan bertambahnya prosentase fraksi berat tidak selalu berpengaruh terhadap kekuatan tariknya. Komposit yang memiliki kekuatan tarik tertinggi pada fraksi berat singsin diatas adalah komposisi 20% berat serat singsin dan 80 % berat resin dikarenakan perbandingan tersebut terlihat perbandingan antara serat dan resin dapat mengikat dengan baik terlihat dari pengujian tarik yang dilakukan bahwa komposisi tersebut rata – 10% serat dan 90% berat resin sebesar 2,215%. Sehingga dalam hal ini berat serat singsin terhadap resin hanya yang komposisi yang sesuai dalam ikatannya resin terhadap serat yang berpengaruh pada kekuatan tarik dan regangan yang dimilikinya. Semakin besar menahan gaya tarik yang diterimanya dengan meneruskan gaya ke arah matriks.

Juni 2011

rata tegangan tariknya sebesar 25.92 MPa, diikuti fraksi massa 25 % serat 75% resin tegangan tariknya sebesar 17.80 MPa dan yang terendah pada fraksi berat serat 10% dan 90% berat resin sebesar 13.02 MPa. Regangan yang dimiliki komposit ini sama dengan kekuatan tariknya, yang mempunyai regangan tertinggi pada fraksi 20% berat serat dan 80 % berat resin sebesar 3,1%, diikuti fraksi massa 25 % serat 75% resin sebesar 2,775% dan yang terendah pada fraksi berat kandungan serat komposit singsin tidak selalu berpengaruh terhadap kekuatan tariknya. Demikian pula regangan yang dimiliki juga meningkat. Hal ini disebabkan pengaruh serat singsin dan resin yang sesuai dalam membentuk ikatannya yang mampu fraksi massa sesuai dengan standar ASTM D 790-02.

Data Hasil Pengujian Bending Pengujian bending komposit serat singsin ( Limbah kain tektile ) dengan matriks polyester dilakukan dengan menggunakan mesin uji tarik SHIMADZU servo pulser capacity ± 20 tons untuk menguji sebanyak 4 spesimen bending komposit untuk tiap-tiap


72


Juni 2011

Data hasil pengujian Bending

No. spesimen

Fraksi Berat (%)

Ukuran T (mm)

L (mm)

4.1 4.0 4.0 4.1 4.2 4.1 4.1 4.0 4.2 4.1 4.0 4.0 4.0 4.1 4.1 4.0

15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

10

15

20

25

AO (mm) 61.5 60 60 61.5 63 61.5 61.5 60 63 61.5 60 60 60 61.5 61.5 60

Pmaks (Newton)

50 64 77 84 98 84 81 77 98 121 101 145 98 81 84 81`

σ Tegangan tarik maks. rata-rata (MPa)

1.12

1.37

1.90

1.41

Grafik Pengujian Bending 2 Tegangan 1.8 KN 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1

2

3

4

Nomor Specimen Spesimen 10% besar serat 90% berat Resim





73


Seperti pengujian tarik bahwa berdasarkan data hasil pengujian bending diketahui bahwa dengan bertambahnya prosentase fraksi berat serat singsin tidak selalu berpengaruh terhadap kekuatan bendingnya. Komposit yang memiliki kekuatan bending tertinggi pada prosentase berat singsin diatas adalah 20% berat serat singsin dan 80 % berat resin dikarenakan perbandingan tersebut yang dapat bercampur secara sempurna terlihat dari pengujian bending yang dilakukan bahwa komposisi tersebut rata –rata tegangan bending sebesar 1.90 MPa, diikuti fraksi massa 25 % serat 75% resin tegangan tariknya sebesar 1.41 MPa dan yang terendah pada fraksi berat serat 10% dan 90% berat resin sebesar 1.12 MPa. Sehingga dalam hal ini banyaknya serat singsin terhadap resin hanya yang sesuai komposisinya supaya dapat membentuk ikatan antara resin terhadap serat sehingga berpengaruh pada kekuatan bending yang dimilikinya. Hal ini disebabkan pengaruh serat singsin dan resin yang sesuai dalam membentuk ikatannya yang mampu menahan gaya bending yang diterimanya dengan meneruskan gaya ke arah matriks.


Juni 2011

Kesimpulan Berdasarkan penelitian dan analisis dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: Dengan bertambahnya prosentase fraksi berat serat singsin tidak selalu berpengaruh terhadap kekuatan. dalam hal ini berat serat singsin terhadap resin hanya yang berkomposisi sesuai dalam ikatannya yang berpengaruh pada kekuatan yang dimilikinya. Semakin besar kandungan serat komposit singsin tidak selalu berpengaruh terhadap kekuatan tarik maupun bending. Demikian pula regangan yang dimiliki juga meningkat. Hal ini disebabkan pengaruh serat singsin dan resin yang sesuai dalam membentuk ikatannya yang mampu menahan gaya tarik yang diterimanya dengan meneruskan gaya ke arah matriks. DAFTAR PUSTAKA ------------, 2002, Annual books of ASTM Standards, Section 7 : Textile, D 638-02 ------------, 2002, Annual books of ASTM Standards, Section 7: Textile, D 790-02 ASTM, 1998. “Annual Book of ASTM Standar”, Section 4, Vol. 04.06, ASTM, West Conshohocken.

74


Callister, W.D, 2000. Materials Science and Engineering: An Introduction, edisi ke 5. John Willey, New York. George J., Janardhan R., Anand J.S., Bhagawan S.S dan Thomas S., 1996. “Melt Rheological behavior os short Pineapple Fibre Reinforced Low density Polythylene Composites”, Journal of Polymer, Volume 37, No.24, Gret britain. Gibson O.F., 1994, “Principles of Composite Material Mechanics”, McGraw-Hill International Editional Editions, USA. Jones R.M., 1975, “Mechanics of Composite Materials”, McGraw-Hill Kogakusha Ltd, tokyo, Japan. Karnani R., Krishnan M., dan Narayan R., 1987. “Biofiber Reinforced Polypropylene Composites”, Reprinted from Polymer Engineering and science, Vol.37. No.2. Kaw A.K., 1997. “Mechanics of Composite Materials”, CRC Press, New York. Ray D., Sarkar B.K., Rana A.K., dan Bose N.R., 2001. “Effect of Alkali Treated Jute Fibres on Composites Properties”, Bulletin of Materials Science, Vol.24,


Juni 2011

No.2, pp. 129-135, Indian Academy of science. Roe P.J. dan Ansel M.P., 1985. “Jute-reinfirced polyester Composites” Journal of Materials Science 20, pp. 4015-4020, UK. Schawardz M.M., 1984, Composite Material Handbook Mc Graw-will, Singapura. Shackeltord, 1992, “Introduction to Materials Science for Engineer,” Third Edition, Macmillan Publishing Company, New York.

75

KEKUATAN TARIK DAN BENDING KOMPOSIT SERAT LIMBAH KAIN TEKTIL (SINGSIN) DENGAN MENGGUNAKAN PEREKAT RESIN POLYESTER ABSTRACT

Recommend Documents