ANALISA SIFAT MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DARI POLYESTHER RESIN BERPENGUAT SERAT SABUT KELAPA YANG DIBERI PERLAKUAN ALKALI ( NaOH 25% )
Opa Slamet S,Burmawi,Kaidir Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta Kampus III Jl. Gajah Mada No.19 Olo Nanggalo Padang 25143 Telp. (0751) 7054257, Fax. (0751) 7051341 Email :
[email protected] ABSTRAK Sebagai bentuk konservasi lingkungan, dapat diwujudkan dengan penggunaan material yang berasal dari serat alam ini, yaitu menjadikan sabut kelapa sebagai serat dari papan komposit. Serat yang tidak sedikit dalam serabut kelapa tersebut digunakan sebagai penguat dari material komposit yang menggunakan matriks polimer yaitu resin poliester 157 BQTN-EX sebagai perekat. Serat sabut kelapa yang digunakan adalah serat sabut kelapa yang menggunakan halus dan panjang. Material komposit yang dibuat dengan susunan serat secara acak dan susunan lurus. Sifat mekanik yang diteliti dari material ini adalah kekuatan tarik dan kekuatan impak. Dari hasil pengujian didapatkan kekuatan tarik dan impak optimal. Dari material komposit serat sabut kelapa dengan susunan acak dengan variasi volume 70 : 30 matriks polimer kekuatan tarik sebesar 19,638 N/mm2 dan pada variasi volume 60 : 40 kekuatan tarik sebesar 24,307 N/mm2 dan dari material komposit serat sabut kelapa dengan susunan lurus dengan variasi volume 70 : 30 matriks polimer kekuatan tarik sebesar 22,226 N/mm2 dan pada variasi volume 60 : 40 kekuatan tarik sebesar 20,701 N/mm2 Sedangkan kekuatan impaknya pada variasi volume 70 : 30 sebesar 1,0197 J/mm2 dan kekuatan impaknya pada variasi volume 60 : 40 sebesar 0,9298 J/mm2. Perbedaan susunan dan volume mempengaruhi kekuatan dari material komposit tersebut. Kata kunci : serat sabut kelapa, resin, poliester, uji impak, uji tarik ABSTRACT As a form of environmental conservation, can be realized with the use of materials derived from this natural fiber, which is made from coconut husk as the fiber composite board. The fibers are not a few in the coconut fibers used as reinforcement of composite materials using polymer matrix is a polyester resin BQTN 157-EX as an adhesive. Coco fiber used is the use of coco fiber is smooth and long. The composite material is made with a random arrangement of fibers and straight arrangement. Studied the mechanical properties of this material are tensile strength and impact strength. From the test results obtained tensile strength and optimal impact. Of coco fiber composite material with a random arrangement with the variation of volume 70 : 30 polymer matrix tensile strength of 19.638 N / mm2 and the variation of volume 60 : 40 tensile strength of 24.307 N / mm2 and of coco fiber composite material with a straight arrangement with variations volume 70 : 30 polymer matrix tensile strength of 22.226 N / mm2 and the variations in volume 60 : 40 tensile strength of 20.701 N / mm2 impaknya While the strength of the volume variation 70 : 30
amounted to 1.0197 J / mm2 and strength impaknya the volume variation 60 : 40 amounted to 0.9298 J / mm2. Differences in the composition and volume affect the strength of the composite material. . Keywords : coconut coir fiber , resin , polyester , impact test , tensile test PENDAHULUAN
akan
Latar Belakang
menghasilkan
Peningkatan
kebutuhan
tumbuh-tumbuhan jumlah
yang
serat
yang
papan
berlimpah seperti (serat nanas, serat
mengakibatkan sumber daya hutan
bambu, serat kelapa, serat tebu, serat
semakin hari semakin berkurang. Untuk
kulit durian, dan serat pisang) maupun
mengurangi ketergantungan akan hasil
serat penguat anorganik dan hasil
hutan
tersebut,
maka
diperlukan
olahan komposit yang cukup tinggi di
untuk
memenuhi
pasaran.
kebutuhan perumahan yang mempunyai
Sifat
material
kualitas
lain
yang tidak
kalah dengan
produk kayu hutan tersebut.
papan
komposit
dapat
diperbaiki dengan menambahkan serat dalam produksinya. Serat sabut kelapa
Papan komposit adalah produk jadi
merupakan salah satu serat alam yang
yang terbentuk melalui pengolahan.
cukup melimpah di Indonesia dan dapat
lanjutan material yang dicampur dengan
diperbaharui serta memiliki keunggulan
matriks pengikatnya. Papan komposit
dibandingkan dengan serat alami yang
biasa digunakan sebagai salah satu
lain. Serat sabut kelapa sangat mudah
elemen
didapat dengan harga yang murah.
dari
papan/plafon triplek.
dinding untuk
Papan
partisi
dan
menggantikan
komposit
memiliki
Selain itu, Serat sabut kelapa juga tahan lama, tahan terhadap asam dan garam
keunggulan mudah dibuat. Saat ini
air
penggunaan papan komposit masih
penembusan
terbatas.
Unand Vol. 1, No. 1, Oktober 2012
Teknologi
komposit
dengan
material serat alam (Natural Fiber) merupakan
teknologi
yang
ramah
lingkungan, apalagi Indonesia yang terletak di zona khatulistiwa merupakan daerah tropis yang pada dasarnya kaya
laut,
serta
dapat
rayap.
ISSN 2302-8491
mencegah
Jurnal
Fisika
METODOLOGI PENELITIAN
Untuk
Penelitian ini dilkukan dalam waktu
material komposit
kurang lebih enam bulan, pada bulan Januari
2015
hingga
Juni
2015.
Penelitian ini dilakukan dengan metoda percobaan dengan cara
membuat
sebuah material komposit dengan bahan dasar
serat
sabut
kelapa
sebagai
penguat dan polimer resin poliester
menguji
kekuatan
tarik
3. Alat uji impak Untuk menguji kekuatan impak material komposit 4. Gelas Ukur Untuk mengukur volume resin 5. Jangka Sorong Untuk mengukur dimensi benda uji 6. Gerinda Potong
sebagai perekat.
Untuk memotong benda uji Pembuatan
material
hanya
menggunakan cara sederhana (hand layup). Sehingga kualitas dari material yang dicetak tergantung dari kemahiran tangan untuk menghasilkan spesimen yang baik. Oleh sebab itu diperlukan kehati-hatian komposit.
dalam
Material
pembuatan
dibuat
dengan
menggunakan standar ASTM D638-03
Bahan : 1. Resin Polyester Sebagai Perekat 2. Katalis Sebagai pengeras resin polyester 3. Serat Sabut Kelapa Sebagai Penguat dari material komposit
(Asm Handbook Volume 21 composit) untuk uji tarik dan standar ASTM D256-06 (Asm Handbook Volume 21 composit) untuk uji impak.
alat,
bahan
1. Serat sabut kelapa yang telah di ambil kemudian di rendam dengan
Dalam pembuatan komposit ini diperlukan
Cara Pembuatan Material Komposit :
dan
pembuatan komposit diantaranya:
cara
menggunakan Aquades 1000 ml dengan ditambahkan NaOH 40 %,kemudian didiamkan + 10 jam dengan tujuan untuk menghilangkan
Peralatan : 1. Cetakan kayu Untuk tempat cetakan komposit 2. Alat uji Tarik
zat lilin yang terkandung didalam serat tersebut. 2. Setelah itu lakukan penjemuran di bawah matahari + 1 hari hingga serat tersebut benar-benar kering
3. Setah kering lalu serat dihaluskan dengan
tangan
secara
manual
hingga berbentuk serabut.
1. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan lurus variasi volume 70 : 30
4. Untuk spesimen uji tarik lakukan pencetakan dengan cetakan kayu, lapisi cetakan dengan plastik, lalu
SSK 1
SDL A2
ε
σ
ε
σ
ε
20,927
0,0291
21,805
0,0130
23,935
0,0052
Grafik Tegangan Regangan Spesimen ( 70 : 30 ) Susunan Lurus
dan 60 : 40, setelah itu masukkan resin yang telah di campur catalys dengan perbandingan 100 ml resin, dan 1 ml catalys.
Tegangan (σmax) N/mm2
masukkan serat secara lurus dan acak dengan variasi volume 70 : 30
SDL A2
σ
30 25
23,935
21,805
20
20,927
15 10 5 0
0 0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0,03
0,035
Regangan (ε)
5. Tunggu spesimen kering hingga 2-3 jam.
Berdasarkan grafik antara tegangan
6. Potong spesimen sesuai standar yang
telah
ditentukan
dengan
menggunakan gerinda. 7. Bersihkan spesimen dengan amplas hingga siap untuk di uji. 8. Untuk pengujian impak lakukan sama seperti di atas.
regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada spesimen SSK III sebesar 23,9358 N/mm2 dan tegangan terkecil terjadi pada spesimen SSK I sebesar 20,927 N/mm2, sedangkan regangan terbesar terjadi pada spesimen SSK I sebesar 0,0291 dan regangan terkecil terjadi pada spesimen SSK
ANALISA DAN PEMBAHASAN
III sebesar
0,0052.
Dari hasil pengujian tarik dan impak maka didapatkan analisa data sebagai berikut : Hasil analisa uji tarik material komposit serat sabut kelapa matriks polimer
2. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan lurus variasi volume 60 : 40 SSK 1
SDL A2
SDL A2
σ
ε
σ
ε
σ
ε
21,366
0,0116
20,610
0,0140
20,129
0,0150
SSK I sebesar 26,480 N/mm2 dan tegangan
Tegangan (σmax) N/mm 2
Grafik Tegangan Regangan Spesimen susunan lurus 60 : 40 25 20 15 10 5 0
terkecil terjadi pada spesimen SSK III sebesar SSK 1
SSK 2 0
0,005
0,01
0,015
SSK 3
0,02
N/mm2,
12,576
sedangkan
regangan terbesar terjadi pada spesimen SSK I sebesar 0,0391 dan regangan terkecil terjadi pada spesimen SSK III sebesar
Regangan (ε)
0,0178. Berdasarkan grafik antara tegangan regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada SSK I sebesar 21,366 N/mm2
dan tegangan
terkecil terjadi pada SSK III sebesar 20,129 N/mm2,
sedangkan
4. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak variasi volume 60 : 40
regangan
terbesar
SSK 1 σ
ε
23,797
0,0310
SDL A2 σ ε 23,980
SDL A2 σ ε
0,0204
24,146
0,0099
terjadi pada SSK III sebesar 0,0150 dan regangan terkecil terjadi pada SSK I
Grafik Tegangan Regangan Spesimen 60 : 40 susunan acak
3. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak variasi volume 70 : 30 SSK 1 σ
ε
26,480
0,0391
SDL A2 σ ε 19,858
Tegangan (σmax) N/mm2
sebesar 0,0116.
30 25 20 15 10 5 0
SSK 1 SSK 2 SSK 3 0
0,005
12,576
0,0178
0,015
0,02
0,025
Regangan (ε)
SDL A2 σ ε
0,0223
0,01
Berdasarkan grafik antara tegangan regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada SSK III
Tegangan (σ max) N/mm2
Grafik Tegangan Regangan Spesimen 70 : 30 susunan acak 30 25 20 15 10 5 0
sebesar 24,146 N/mm2
dan tegangan
terkecil terjadi pada SSK I sebesar 23,797
26,48 19,858 SSK 1
12,576
N/mm2,
sedangkan
regangan
terbesar
SSK 2 SSK 3
0 0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
Regangan (ε)
terjadi pada SSK I sebesar 0,0310 dan regangan terkecil terjadi pada SSK III sebesar 0,0099.
Berdasarkan grafik antara tegangan regangan dapat dilihat bahwa besarnya tegangan terbesar terjadi pada spesimen
2
Speciment
Harga Impak Hi (J/mm )
1
0,7258
2
1,1334
3
1,2001
Harga impak Hi ( J/mm2 )
Grafik Harga Impak Hi ( J/mm2 ) variasi susunan 70 : 30
1.5 1
variasi susunan 60 : 40
1.5
1.2285
1
0.8042
0.7568
2
3
0.5 0 1
Specimen
Berdasarkan
grafik
diatas
dapat
dilihat Harga impak (HI) pada tiap-tiap
1.2001
1.1334
Grafik Harga Impak Hi ( J/mm2 )
Harga impak Hi ( J/mm2 )
5. Grafik harga Impak Pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak 70 : 30 dengan Resin Polyesther sebagai Matrik polimernya.
specimen
0.7258
Serat Sabut Kelapa susunan
Acak 60 : 40 dengan Resin Polyesther
0.5
sebagai Matrik polimernya dapat dilihat
0 1
2
bahwa Harga Impak terbesar terjadi pada
3
SSK 1 sebesar 1,2285 J/mm2 sedangkan
Specimen
Harga Impak terkecil terjadi pada SSK 3 Berdasarkan
grafik
diatas
dapat
sebesar 0,7568 J/mm2.
dilihat Harga impak (HI) pada tiap-tiap specimen Acak
Serat Sabut Kelapa susunan
70 : 30 dengan Resin Polyesther
sebagai Matrik polimernya dapat dilihat bahwa Harga Impak terbesar terjadi pada SSK 3 sebesar 1,2001 J/mm2 sedangkan Harga Impak terkecil terjadi pada SSK 1
Pembahasan 1. Pembahasan Pada pengujian tarik Dari hasil pengujian tarik dari dua buah jenis komposit antara komposit serat sabut kelapa susunan lurus dan susunan acak ( 70 : 30,
60 : 40 ). Sehingga
didapatkan tegangan tarik maksimum rata-
sebesar 0,7258 J/mm2.
rata ( max ) pada komposit serat sabut 6. Grafik harga Impak Pada Komposit Serat Sabut Kelapa susunan Acak 60 : 40 dengan Resin Polyesther sebagai Matrik polimernya. Speciment
Harga Impak Hi (J/mm2 )
1
1,2285
2
0,8042
3
0,7568
kelapa susunan lurus 70 : 30
sebesar
22,226 N/mm2 dan regangan rata-rata sebesar 0,0157. Tegangan tarik maksimum rata-rata ( max ) pada komposit serat sabut kelapa susunan acak 70 : 30
sebesar
19,638 N/mm2 dan nilai Regangan ratarata sebesar 0,0264. Sedangkan tegangan tarik maksimum rata-rata ( max ) pada
komposit serat sabut kelapa susunan lurus
Dengan perbandingan 40:60
60 : 40 sebesar 20,701 N/mm2 dan nilai
susunan acak nilai (σmax) rata-rata
Regangan
sebesar
rata-rata
sebesar
0,0135.
Tegangan tarik maksimum rata-rata
max ) pada komposit serat sabut kelapa susunan acak 60 : 40 N/mm2
dan
nilai
sebesar 24,307
Regangan
24,307 N/mm2.
(
rata-rata
b. Untuk variasi serat lurus pada uji tarik : Dengan perbandingan 30:70
sebesar 0,0204. Dari sini dapat dilihat
susunan lurus nilai (σmax) rata-rata
bahwa dengan adanya perbedaan susunan
sebesar 22,226 N/mm2.
dapat mempengaruhi kekuatan dari material
Dengan perbandingan 40:60 susunan lurus nilai (σmax) rata-rata
komposit tersebut.
sebesar 20,701 N/mm2. 2. Pembahasan Pada pengujian Impak Dari hasil pengujian impak dari dua buah jenis komposit antara komposit serat sabut kelapa susunan
2. Pada Pengujian Impak a. Dengan perbandingan 30:70 nilai
acak 70 : 30 dan
Hi
susunan acak 60 :40 . Sehingga didapatkan
rata-rata
b. Dengan perbandingan 40:60 nilai (J/mm2)
1,0197 J/mm2, sedangkan harga impak rata-
Hi
rata (HI) terkecil pada komposit serat sabut
0,9298 J/mm2. .
kelapa 60 : 40 sebesar 0,9298 J/mm2. Dari sini dapat dilihat bahwa variasi volume perbandingan sangat besar pengaruhnya terhadap kekuatan impak dari material
sebesar
1,0197 J/mm2.
harga impak rata-rata (HI) terbesar pada komposit serat sabut kelapa 70 : 30 sebesar
(J/mm2)
rata-rata
sebesar
Saran Pada penelitian ini pada dasarnya hanya menggunakan cara dan peralatan sederhana, oleh karena
komposit tersebut.
itu usahakan dalam pengerjaan Kesimpulan
spesimen ini secara hati- hati,
1. Pada Pengujian Tarik a. Untuk variasi serat acak pada uji
seperti
tarik : Dengan perbandingan 30:70 susunan acak nilai (σmax) ratarata sebesar 19,638 N/mm
dalam
pemotongan,
pencetakan, pengukuran,
pengujian
dan
Sehingga
dapat
sebagainya. dihasilkan
besarnya kekuatan spesimen yang
2.
lebih optimal.
Dalam
pengolahan
serat
diupayakan untuk membersihkan serabut kelapa sehingga serat yang digunakan serat yang murni tanpa campuran apapun. Untuk pengujian spesimen ini masih
berorientas
pada
perbandingan serat sabut kelapa susunan acak dengan serat sabut kelapa susunan lurus, sehingga disarankan berikutnya
pada agar
penelitian dapat
memperhitungkan fraksi volume matriks dengan berat serat atau memvariasikan susunan seratnya.
DAFTAR PUSTAKA ASTM, 2006, Standards and Literature References for Composite Materials, “American Society for Testing and Materials”, Philadelphia, PA. Callister.,2010, Materials Science and Engineering an Introduction, Wiley & Sons . Chawla,K.K.,1987. “ Composite Materials ”. Springer – Verlag New York Inc, Germany. Jones,R.M.,1975.“ Mechanics of Composite Materials”.Scripta Book, Company Washington DC Matthews, F.L., Rawlings, RD., 1993, Composite Material Engineering And Science,Imperial College Of Science, Technology And Medi-cine, London, UK.
Mikell PG. (1996). Composite Material Fundamental of Modern Manufacturing Material, Processes, And System. Prentice Hall. Nurdin Bukit. (2006). Beberapa Pengujian Sifat Mekanik dari Komposit yang Diperkuat dengan Serat Gelas. Skripsi. USU Medan. Oroh Jonathan, dkk, 2013. “Analisis Sifat Mekanik Material Komposit dari Serat Sbut Kelapa”. Jurusan Teknik Mesin. Universitas Sam Ratu Langi Menado.
