PENGARUH FRAKSI VOLUME SERAT TERHADAP SIFAT MEKANIS KOMPOSIT MATRIKS POLIMER POLYESTER DIPERKUAT SERAT AGAVE SISAL

Jurnal Jurusan Pendidikan Teknik Mesin (JJPTM) Volume : Vol: 5 No: 2 Tahun:2016  

PENGARUH FRAKSI VOLUME SERAT TERHADAP SIFAT MEKANIS KOMPOSIT MATRIKS POLIMER POLYESTER DIPERKUAT SERAT AGAVE SISAL Gede Aprianto1, I Nyoman Pasek Nugraha2, Kadek Rihendra Dantes3 1

Jurusan Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik dan Kejuruan Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja, Indonesia

2

Jurusan Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik dan Kejuruan Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja, Indonesia

3

Jurusan Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik dan Kejuruan Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja, Indonesia

e-mail: [email protected], [email protected], [email protected] Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui fraksi volume terbaik dari sifat mekanik komposit matriks polimer polyester yang diperkuat serat alam agave sisal. Sifat mekanik yang dimaksud adalah kekuatan impak dan mikrografi. Desain penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah penelitian eksperimen dengan metode single factor repeated measures design. Pembuatan sampel komposit matriks polimer polyester yang diperkuat serat alam agave sisal menggunakan metode hand lay up. Variasi fraksi volume serat yang digunakan adalah 0%, 20%, 40%, dan 60%. Setiap fraksi volume serat yang diuji, dibuatkan masing-masing 10 (sepuluh) buah spesimen. Data-data yang diperoleh dalam penelitian ini di dapat dari energi serap (Es) pengujian impak yang selanjutnya diolah dan dianalisa menggunakan Anava As. Hasil penelitian menunjukkan bahwa : (1) Fraksi volume serat terbaik dalam pengujian impak adalah fraksi volume serat 40% dengan kekuatan impak sebesar 2 4.092,00818 J/m , sedangkan fraksi volume serat terendah adalah fraksi volume serat 2 0% dengan kekuatan impak sebesar 604,50120 J/m ; (2) Berdasarkan hasil pengujian mikrografi dari patahan hasil pengujian impak menunjukkan bahwa secara umum pola patahan yang terjadi pada komposit adalah kombinasi dari patahan getas (brittle fracture) dan pull-out fibers fracture atau dikenal dengan patahan sikat (brush fracture). Kesimpulan dari penelitian ini adalah fraksi volume serat 40% memiliki sifat mekanik terbaik dibandingkan dengan fraksi volume serat lainnya sehingga dapat dijadikan sebagai salah satu bahan baku alternatif pengganti serat gelas, dimana 2 kekuatan impak yang dihasilkan sebesar 4.092,00818 J/m . Dilihat dari hasil pengujian mikrografi, secara umum dikategorikan memiliki pola patahan sikat (brush fracture). Kata kunci: komposit, matriks polimer polyester, serat alam agave sisal, sifat mekanis

Jurnal Jurusan Pendidikan Teknik Mesin (JJPTM) Volume : Vol: 5 No: 2 Tahun:2016   Abstract This research aims to know the best fiber volume fraction on mechanical properties of agave sisal natural fiber which is reinforced by polyester matrix composites. Those mechanical properties are the impact strength and the micrographic. The research design used in this research is an experimental research with single factor repeated measures design method. The manufacture of agave sisal natural fiber which is reinforced by polyester matrix composites specimens used hand lay-up methods. The variations of the fiber volume fraction used were 0%, 20%, 40% and 60%. There are 10 (ten) pieces of specimens for each tested fiber volume fraction. The research data was obtained from specimens absorbed energy (Es). Then, they were processed and analyzed by using Anova As. The result of this research showed that: (1) the best fiber volume fraction during 2 impact testing is 40% with 4.092,00818 J/m of the impact strength. Meanwhile, the 2 worst fiber volume fraction is 0% with 604,50120 J/m of the impact strength; (2) based on the micrographic test, the fractures from the impact test showed that the pattern of those fractures generally consists the combination of brittle fractures and pull-out fiber fractures. This combination is known as brush fractures. The conclusion of this research is the 40% of fiber volume fraction has the best mechanical properties compared to the other fiber volume fraction. Thus, it can be used as the alternative raw material for fiberglass. The impact strength produced was 2 4.092,00818 J/m . Based from the micrographic test, the fraction is categorized as the brush fractures pattern. Keywords: agave sisal natural fiber, composite, material properties, polyester polymer matrix

PENDAHULUAN Masalah terbesar dunia rancang bangun bidang otomotif saat ini adalah keterbatasan sumber daya alam dan pelestarian lingkungan hidup. Sehingga upaya untuk meneliti dan mengeksplorasi bahan alternatif yang mampu menanggulangi bahan-bahan yang tidak dapat diperbaharui harus dilestarikan agar tidak pernah surut. Tahun 2009 ditetapkan sebagai International Year of Natural Fibers (IYNF) oleh Perserikatan Bangsa Bangsa (PBB) melalui Food and Agricultural Organisation (FAO) semakin mendorong Indonesia untuk memanfaatkan pemberdayaan serat alam melihat potensi dan keragamannya yang besar. Dengan potensi serat alam Indonesia yang cukup besar dan beragam, tentulah negara ini bisa berperan dan mengambil keuntungan dari agenda FAO itu, salah satunya dengan peningkatan pemanfaatan serat alam menjadi produk yang bernilai lebih, melalui sentuhan rekayasa teknologi yaitu untuk industri komponen otomotif.

Pada industri otomotif, penggunaan bahan-bahan yang menyebabkan pencemaran lingkungan seperti plastik, serat sintetis, fiberglass, carbon dan aramid yang banyak digunakan harus dikurangi. Fiberglass yang digunakan selama ini umumnya menggunakan serat sintetis (serat kaca). Hal ini tentunya menjadikan serat sintetis tidak ramah terhadap lingkungan karena memiliki berbagai efek negatif. Adapun efek negetif yang utama adalah serat sintetis tidak bisa terurai dan akan mencemari lingkungan karena bersifat anorganik, kalaupun ingin memusnahkan serat sintetis yang tidak layak pakai, maka dilakukan tindakan pembakaran serat sintetis tersebut. Dalam proses pembakaran tentunya akan menambah pencemaran lingkungan. Di Indonesia serat alam banyak ditemukan dikarenakan keanekaragaman hayati ditunjang dengan iklim Negara tropis, jadi bahan baku alternatif ini tidak akan menjadi kendala dalam pemenuhan kebutuhan produksi yang akan dibuat dan

Jurnal Jurusan Pendidikan Teknik Mesin (JJPTM) Volume : Vol: 5 No: 2 Tahun:2016   tentunya tidak bertentangan dengan issue lingkungan. Karena itu komposit yang diperkuat dengan serat alam akan memegang peranan sangat penting. Serat alam dipilih karena mempunyai potensi untuk digunakan sebagai penguat bahan komposit pada industri otomotif yang selama ini banyak memakai fiberglass sebagai penguatnya. Serat sendiri merupakan suatu benda yang berbanding panjang diameternya sangat besar sekali, yang biasanya digunakan sebagai bahan baku pembuatan benang dan kain. Pada industri otomotif serat biasanya dirajut sedemikian rupa dan berbentuk lembaran seperti kain, yang kemudian diaplikasikan sesuai dengan bentuk-bentuk yang diinginkan. Saat ini pengembangan komposit mengarah pada bahan-bahan yang memiliki keunggulan sifat seperti mudah diperoleh, kuat, densitas rendah, terbarukan, fleksibel dan dapat terurai secara alami. Sifat-sifat tersebut dapat dilihat pada komposit yang berasal dari serat alam yang mulai banyak dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi industri diantaranya kertas, filter udara, tekstil, aerospace, otomotif, kosmetik, dan bahan komposit untuk medis. Material komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih material yang berbeda menjadi suatu bentuk unit mikroskopik, yang terbuat dari bermacam-macam kombinasi sifat atau gabungan antara serat dan matriks. Sejalan dengan itu, Chung (2008) menyebutkan bahwa secara umum material komposit tersusun atas komponen matriks (bahan pengikat) dan komponen bahan pengisi (fillers). Menurut Jones, R.M. (1975) saat ini bahan komposit yang diperkuat dengan serat merupakan bahan teknik yang banyak digunakan karena kekuatan dan kekakuan spesifik yang jauh di atas bahan teknik pada umumnya, sehingga sifatnya dapat didesain mendekati kebutuhan. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan material komposit matriks polimer polyester yang diperkuat serat alam agave sisal dan dititik beratkan pada sifat mekanis (kekuatan impak dan mikrografi)

material berdasarkan pengaruh fraksi volume serat yang digunakan yaitu 0%, 20%, 40% dan 60%. Dengan demikian diketahui sifat mekanis dari komposit sesuai dengan aplikasi yang diinginkan. Sehingga implementasi dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan material baru yang nantinya dapat bermanfaat sebagai bahan baku alternatif khususnya di bidang otomotif. Pengujian impak yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui kemampuan bahan untuk menahan beban kejut. Pada umumnya pengujian impak memiliki 2 (dua) metode yaitu Charpy dan Izod. Untuk melihat pengaruh takikan dengan cara pengujian pada spesimen uji sehingga kekuatan impak bahan komposit matriks polimer polyester yang diperkuat serat alam agave sisal diketahui besarannya. Pada Uji impak dengan metode Charpy kita mengukur energi yang diserap untuk mematahkan benda uji. Setelah benda uji patah, bandul akan berayun kembali. Makin besar energi yang diserap makin rendah ayunan kembali dari bandul. Energi patahan yang diserap (Es) dinyatakan dalam satuan N.m. Menurut Callister (1991) karakter keretakan uji impak terdiri atas 3 (tiga) jenis yang bisa diamati melalui pengamatan mikrografi dengan menggunakan mikroskop yaitu: (a) Patahan getas (brittle fracture) adalah patahan spesimen komposit dimana permukaan patahan terlihat rata dan mengkilap, apabila potongan-potongannya disambungkan kembali, dapat diketahui bahwa keretakan yang terjadi tidak disertai dengan deformasi bahan. Patahan jenis ini mempunyai nilai kekuatan impak yang rendah. (b) Bentuk patahan pull-out fibers fracture adalah patahan spesimen komposit dimana permukaan patahan ini tidak rata, tampak seperti buram dan berserat, tipe ini mempunyai nilai impak yang tinggi. (c) Patahan kombinasi merupakan patahan yang terdiri dari campuran patahan dari brittle fracture dan pull-out fibers fracture atau dikenal dengan patahan sikat (brush fracture).

Jurnal Jurusan Pendidikan Teknik Mesin (JJPTM) Volume : Vol: 5 No: 2 Tahun:2016   METODE Berdasarkan matriks penyusunnya, komposit diklasifikasikan menjadi 3 (tiga) jenis (Jacobs, 1994) yakni: (a) Metal Matrix Composites (MMC) merupakan komposit bermatriks logam, matriks ini memiliki kekuatan yang paling baik dibandingkan yang lainnya. Tipe matriks yang dipakai diantaranya adalah 6061 Al, 380 Al, AZ31 Mg Ti dengan seratnya antara lain Almunia Boron, Carbon, Sic. (b) Polymer Matrix Composites (PMC) adalah komposit bermatriks polimer, yang terdiri dari thermoset, thermoplastics, dan rubber sebagai matriks dari resin polimer dan serat sebagai penguatnya. Tipe ini banyak digunakan pada kaca dan produk-produk plastik pada umumnya. (c) Ceramics Matrix Composites (CMC) yaitu komposit bermatriks keramik dengan partikulat sebagai penguatnya, serat partikuat ini seperti Al2O3, Si3N4. Proses pembuatan komposit dengan jenis ini menggunakan penekanan panas maupun sintering fasa cair. Komposit pada penelitian ini adalah jenis komposit PMC, dengan serat alam agave sisal sebagai penguatnya dan matriks polimer polyester sebagai pengikatnya. Agave sisal merupakan salah satu serat alam yang paling banyak digunakan dan paling mudah dibudidayakan. Murherjee dan Satyanarayana (1984) menjelaskan agave sisal tumbuh liar sebagai pagar dan di sepanjang rel kereta api di India. Tanaman agave sisal dapat menghasilkan 200 - 250 daun, dimana masing-masing daun terdiri dari 1000 - 1200 bundel serat yang mengandung 4% serat, 0,75% kutikula, 8% material kering, dan 87,25% air. Produksi agave sisal di seluruh dunia mencapai hampir 4,5 juta ton tiap tahunnya. Tanzania dan Brazil merupakan negara penghasil agave sisal terbesar (Chand et al., 1988). Serat agave sisal merupakan serat keras yang dihasilkan dari proses ekstraksi daun tanaman agave sisal (agave sisal agaveana). Meskipun tanaman ini berasal dari amerika Utara dan Selatan,

agave sisal dapat tumbuh dengan baik hingga di Afrika, Hindia Barat dan Kawasan Timur.

Gambar 1. Serat Agave Sisal yang Dihasilkan Melalui Proses Ekstraksi Daun Tanaman Agave Sisal Pada penilitian ini untuk menghilangkan getah, pati dan selulosa digunakan perendaman dengan NaOH sebanyak 5%. Penggunaan NaOH sebanyak 5% didasarkan pada penelitianpenelitian sebelumnya, dimana penggunaan NaOH 5% dapat meningkatakan ikatan yang baik antar serat dan matriks. Proses yang dilakukan adalah serat direndam dalam larutan alkali NaOH sebanyak 5% per 1 liter aquades guna meningkatkan sifat adhesif sehingga dapat menambah kekuatan impak dari komposit serat yang dibentuknya. Adapun prosedur perlakuan alkali pada serat alam agave sisal adalah sebagai berikut: (a) Serat alam agave sisal yang telah diekstraksi dari daunnya, kemudian direndam selama ± 4 jam dalam larutan alkali (NaOH) sebanyak 5%. (b) Selanjutnya serat dikeluarkan dari larutan alkali dan dibilas terus-menerus dalam air yang mengalir selama ± 15 menit. (c) Setelah serat benar-benar bersih, serat dianginanginkan selama ± 48 jam hingga serat benar-benar kering.

Jurnal Jurusan Pendidikan Teknik Mesin (JJPTM) Volume : Vol: 5 No: 2 Tahun:2016   Menurut Gibson (1994), matriks dalam struktur komposit berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. matriks mempunyai kegunaan yaitu sebagai berikut: (a) Matriks memegang dan mempertahankan serat pada posisinya. (b) Pada saat pembebanan, merubah bentuk dan mendistribusikan tegangan ke unsur utamanya yaitu serat. (c) Memberikan sifat tertentu, misalnya ductility, toughness dan electrical insulation. Katalis adalah cairan yang berfungsi untuk mempercepat reaksi pengerasan resin, sebenarnya tanpa katalis pun resin bisa mengeras namun membutuhkan waktu yang sangat lama. Menggunakan resin hanya membutuhkan waktu maksimal 5 menit sampai dengan 24 jam untuk mengeraskan resin ini dari tergantung banyaknya dan takarannya. Katalis merupakan zat kimia yang mampu mempercepat laju reaksi pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Adapun jenis resin polyester yang digunakan pada penelitian ini adalah tipe 3314 NC dengan nomor 03222 A dan katalis Akperox A2 dengan Lot Nomor 107156601.

Pembuatan spesimen komposit dilakukan dalam proses pencetakan terbuka (open mold process) dengan menggunakan metode hand lay-up, proses pembuatan komposit ini dipilih karena mudah dilakukan dan bisa dilakukan di dalam suhu ruang kamar. Smith (1996) menyatakan bahwa orientasi susunan serat yang digunakan adalah dengan layer continue, yang membentang dengan arah memanjang dari spesimen komposit. Karakteristik spesimen komposit adalah kandungan serat di dalam komposit atau fraksi volume serat merupakan salah satu faktor yang sangat penting sebelum membuat spesimen komposit. Fraksi volume serat (Vf ) dapat dihitung dengan persamaan (Kaw, 1997) : 𝑉! =  

𝑉!  𝑥  100% 𝑉!

(1)

𝑣! =  

𝑤! 𝜌!

(2)

𝜌! =  

𝑚!  𝜌 𝑚! − 𝑚! !

(3)

dimana: mu : Berat serat di udara (g) mm : Berat serat dalam minyak tanah (g) ρm : Berat jenis minyak tanah (minyak tanah = 0,83 g/cm3) wf : Berat serat pada komposit (g) vc : volume komposit (cm3) ρf : Berat jenis serat (g/cm3) vf : Volume serat (cm3) Vf : Fraksi volume serat (%)

Gambar 2. Matriks Polimer Polyester.

Selanjutnya serat alam agave sisal yang sudah diolah di ukur berdasarkan fraksi volume serat yang digunakan, yaitu fraksi volume serat 0% tanpa adanya penguatan serat, fraksi volume serat 20% dengan berat serat 1,9 gram, fraksi volume serat 40% dengan berat serat 3,8 gram, dan fraksi volume serat 60% dengan berat serat 5,7 gram.

Jurnal Jurusan Pendidikan Teknik Mesin (JJPTM) Volume : Vol: 5 No: 2 Tahun:2016   Berat serat yang telah disesuaikan dengan fraksi volume serat yang diinginkan kemudian ditambahkan campuran resin polyester dan katalis dengan perbandingan 100 : 1 ke dalam cetakan spesimen pengujian impak berdasarkan ASTM D 6110 – 04 Standard Test Method for Determining the Charpy Impact Resistance of Notched Specimens of Plastics. Spesimen untuk setiap fraksi volume serat berjumlah 10 (sepuluh) buah. Selanjutnya setelah ± 24 jam, maka spesimen komposit matriks polimer polyester yang diperkuat serat alam agave sisal dapat dilepas dari cetakan. Pengukuran geometri dilakukan agar spesimen uji sesuai dengan standar pengujian yang dilakukan. Spesimen uji yang sesuai dengan standar geometri dan telah dihaluskan permukaannya kemudian di masukkan kedalam oven selama ± 48 jam dengan suhu konstan sebesar 80 oC. Besarnya energi potensial yang diserap oleh spesimen komposit akan menunjukkan kekuatan impak benda uji yang dapat dihitung dengan persamaan (Surdia, 2005) :

𝐼! =  

𝐸! −   𝐸! 𝐴

(4)

melintang pada takik dan menghadap arah datangnya pendulum.

Gambar 3. Pengujian Impak Spesimen Komposit Menggunakan Alat Uji Charpy.

dimana : Is : Kekuatan Impak (J/m2) Es : energi yang diserap sampel setelah tumbukan (J) E0 : energi yang diserap tanpa adanya sampel pada alat uji (J) A : luas penampang lintang sampel (m2) Untuk mengetahui kekuatan mekanis komposit matriks polimer polyester yang diperkuat serat alam agave sisal ini, maka akan dilakukan pengujian kekuatan impak dengan berorientasi pada aplikasi penelitian. Pengujian yang dilakukan menggunakan alat uji impak Charpy, dimana spesimen diletakkan dengan posisi

Gambar 4. Spesimen Komposit Matriks Polimer Polyester dari Masing-Masing Fraksi Volume Serat.

Jurnal Jurusan Pendidikan Teknik Mesin (JJPTM) Volume : Vol: 5 No: 2 Tahun:2016   Sementara itu untuk mengetahui pola patahan yang terjadi pada spesimen komposit hasil pengujian impak dengan pengamatan mikrografi, digunakan mikroskop dengan pembesaran obyek 10 (sepuluh) kali. Kedua sisi patahan diamati untuk mengetahui patahan yang terjadi secara umum pada komposit matriks polimer polyester yang diperkuat serat alam agave sisal.

Gambar 5. Pengamatan Patahan Hasil Pengujian Impak HASIL DAN PEMBAHASAN Tegangan yang terjadi pada komposit dengan susunan serat layer continue, akan diterima dan didistribusikan ke semua jalur serat. Dari hasil pengujian impak yang dilakukan terhadap seluruh spesimen komposit, menunjukkan bahwa kekuatan impak komposit mengalami peningkatan seiring dengan bertambahnya fraksi volume serat agave sisal pada matriks polimer polyester, namun kekuatan impaknya menurun setelah melebihi fraksi volume serat 40%. Kekuatan impak rata-rata sebesar 4.092,00818 J/m2 terjadi pada komposit dengan fraksi volume serat agave sisal sebesar 40%, sedangkan kekuatan impak rata-rata komposit tanpa serat pengisi (fraksi volume serat 0%) adalah sebesar 604,50120 J/m2. Penurunan kekuatan impak setelah fraksi volume serat 40% ini bertentangan dengan rumus aturan campuran atau yang

dikenal dengan ROM (Rule Of Mixture) dengan serat continue seperti dibawah ini: 𝜎! = 𝜎!  𝑥  𝑉! +   (𝜎!  𝑥  𝑉! )

(5)

Dimana σc dan σf adalah kekuatan tarik dari komposit dan serat pengisi. Dalam hal ini Vf berbanding lurus dengan σc sehingga penambahan serat akan meningkatkan kekuatan komposit. Sesuai dengan fungsi serat pengisi yaitu sebagai bahan penguat pada material komposit, penambahan serat pada batas fraksi volume tertentu (maksimum 80%) akan meningkatkan kemampuan komposit untuk menerima tegangan yang dibebankan. Peningkatan kekuatan sampai dengan fraksi volume serat 40% menunjukkan bahwa ikatan mekanik antara serat dan matriks masih baik. Ikatan mekanik yang dimaksud adalah penyebaran matriks cair ke seluruh permukaan serat dan mengisi setiap lekuk dari permukaan serat yang kasar sehingga terjadi mekanisme saling mengunci (interlocking mechanism), dimana semakin kasar permukaan serat (filler) maka semakin memperkuat ikatan yang terbentuk. Namun pada fraksi volume serat 60% kekuatan impaknya mulai mengalami penurunan, hal ini disebabkan penyebaran matriks cair ke seluruh permukaan serat tidak maksimal dan tidak mampu mengisi setiap lekuk dari permukaan serat yang kasar sehingga terjadi void yang berlebih pada komposit. Void ini menyebabkan kekosongan pada beberapa bagian komposit sehingga interlocking mechanism tidak terjadi dengan maksimal pada fraksi volume serat 60%. Dengan demikan maka terdapat perbedaan kekuatan impak antara spesimen tanpa berpenguat serat agave sisal dan spesimen dengan penguat serat agave sisal (fraksi volume serat 0%, 20%, 40%, dan 60%). Dengan kekuatan impak rata-rata dari masing-masing fraksi volume serat dapat dilihat seperti yang disajikan pada tabel berikut ini.

Jurnal Jurusan Pendidikan Teknik Mesin (JJPTM) Volume : Vol: 5 No: 2 Tahun:2016   Tabel 1. Kekuatan Impak Komposit Matriks Polimer Polyester yang Diperkuat Serat Alam Agave Sisal. Fraksi Volume Luas Penampang Kekuatan Impak Es Rata-Rata (N.m) Serat (m2) (J/m2) 0% 1,28 0,00129032 604,50120 20%

2,27

0,00129032

1.371,75274

40%

5,78

0,00129032

4.092,00818

60%

3,42

0,00129032

2.263,00452

Berikut ini adalah diagram hubungan kekuatan impak antar fraksi volume serat yang digunakan dalam penelitian ini.

Pengamatan yang dilakukan dapat dilihat seperti pada gambar-gambar dibawah ini.

Nilai Impak (J/m2)

Kekuatan Impak 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0%

20%

40%

60%

Fraksi Volume Serat

Gambar 7. Pola Patahan Hasil Pengujian Impak Fraksi Volume Serat 0%.

Gambar 6. Diagram Hubungan Kekuatan Impak Antar Fraksi Volume Serat dari Komposit Matriks Polimer Polyester yang Diperkuat Serat Alam Agave Sisal. Pada pengamatan mikrografi, diketahui bahwa kegagalan karena beban bermula dari patahnya serat pada penampang yang paling lemah. Bila beban bertambah maka akan semakin banyak pula serat yang patah, sehingga pada material komposit serat beban yang terjadi tidak akan mengakibatkan serat patah pada waktu yang bersamaan. Hal ini menjadi salah satu keuntungan dari material komposit.

Gambar 8. Pola Patahan Hasil Pengujian Impak Fraksi Volume Serat 20%.

Jurnal Jurusan Pendidikan Teknik Mesin (JJPTM) Volume : Vol: 5 No: 2 Tahun:2016  

Gambar 9. Pola Patahan Hasil Pengujian Impak Fraksi Volume Serat 40%.

Gambar 10. Pola Patahan Hasil Pengujian Impak Fraksi Volume Serat 60%. Saat pertama timbulnya kegagalan akibat beban impak (hentakan) pada material dapat dijelaskan bahwa ketika jumlah serat yang patah sedikit, matriks masih mampu menanggulangi beban dengan mendistribusikan beban ke serat lain. Tetapi dengan bertambahnya beban dan jumlah serat yang patah, material komposit akan mengalami beberapa kemungkinan : (a) Matriks mampu menahan gaya dorong yang terjadi dan meneruskan ke serat, sehingga akan terjadi patahan serat yang lebih banyak dan perambatan retak yang cepat menyebabkan patahan getas (brittle fracture). Patahan seperti ini terjadi pada seluruh spesimen komposit dengan fraksi volume serat 0%. (b) Bila matriks tidak mampu menahan konsentrasi

gaya dorong (tabrakan) yang timbul diujung serat yang patah, serat dapat terlepas dari matriks (debonding). Kerusakan yang terjadi akan searah dengan arah serat. (c) Bila kombinasi antara keduanya, maka kasus patah serat akan terjadi di sembarang tempat, dibarengi dengan kerusakan matriks. Patahan yang terjadi akan berbentuk seperti sikat (brush type), Karena beberapa ujung dari serat akan muncul atau terlepas dari matriksnya (pull-out fibers). Secara umum patahan inilah yang sering terjadi pada penelitian ini, yaitu pada spesimen komposit dengan fraksi volume serat 20%, 40%, dan 60%. SIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan yang didapat dari hasil analisis data berupa perhitungan dan pengamatan adalah sebagai berikut: (a) Kekuatan impak komposit matriks polimer polyester yang diperkuat serat alam agave sisal semakin meningkat dengan bertambahnya fraksi volume serat agave sisal yang digunakan sebagai pengisi hingga fraksi volume serat 40% yaitu mengalami kenaikan sebesar 86,08%, namun mulai mengalami penurunan pada fraksi volume serat 60% yaitu sebesar 52,14%. Penurunan kekuatan impak disebabkan karena penyebaran matriks cair ke seluruh permukaan serat tidak maksimal dan tidak mampu mengisi setiap lekuk dari permukaan serat yang kasar sehingga terjadi void yang berlebih pada komposit. Void ini menyebabkan kekosongan pada beberapa bagian komposit sehingga interlocking mechanism tidak terjadi dengan maksimal pada fraksi volume serat 60%. Dimana fraksi volume serat maksimum yang dapat terisi oleh matriks adalah sebesar 80%. (b) Pola patahan spesimen pengujian impak dengan fraksi volume serat 40% adalah kombinasi antara patahan getas (brittle fracture) dan fibers fracture atau dikenal dengan patahan sikat (brush fracture) hal ini dikarenakan patahan memiliki ciri-ciri yaitu terdapat butir-butir halus pada permukaan patahan spesimen, permukaan dari patahan spesimen uji

Jurnal Jurusan Pendidikan Teknik Mesin (JJPTM) Volume : Vol: 5 No: 2 Tahun:2016   mengkilap, terdapat serabut – serabut kasar pada permukaan patahannya yang berbentuk seperti sikat. Untuk menyempurnakan hasil dari penelitian yang dilakukan, maka yang perlu dilakukan dan diperhatikan selanjutnya adalah: (a) Pada penelitian ini penggunaan metode pembuatan spesimen masih manual dan sangat sederhana, yaitu dengan menggunakan metode hand lay-up. Untuk menghasilkan spesimen yang lebih baik, dianjurkan menggunakan alat injeksi dan kompresi atau lebih dikenal dengan metode injection and compression molding. (b) Menguji sifat mekanis lainnya yang dimiliki oleh komposit berpenguat serat agave sisal dengan matriks polimer polyester, yaitu pada kekuatan tarik, kekuatan tekan, kekerasan permukaan, dan lain sebagainya. (c) Dapat diaplikasikan sebagai salah satu bahan baku alternatif pengganti fiberglass, salah satunya sebagai bahan baku pembuatan helm. DAFTAR PUSTAKA Callister, William D. 1991. Material Science and Engineering an Introduction. New York: John Willey and Sons Inc. Chand N., Satyanarayana K.G., Rohatgi P.K. 1986. Mechanical Characteristics of Sunhemp Fibres. Indian Journal of Textile Research. No. 11. pp.86-89. Chand N., Tiwary R.K., Rohatgi P.K. 1988. Bibliography Resource Structure Properties of Natural Cellulosic Fibres: An Annotated Bibliography. Journal of Materials Science. No. 23. pp.381-387. Chung H.D, Prasanth K.P. 2008. Adsorption of Hydrogen in Nickel and Rhodium Exchanged Zeolite X. International Journal of Hydrogen Storage. No. 33. pp. 735-745.

Gibson. R.F. 1994. Principle of Composite Material Mechanics. Department of Mechanical Engineering Wayne State University Detroit. Michigan: McGrawHill. Inc. Jacobs, James A. Kilduf Thomas K. 1994. Engineering Material Technology Structure, Processing. Property and Selection 2. USA: Prentice Hall Inc A Simon Schuster Company. Jones, R.M. 1975. Mecanics Of Composite Material. New York: Hemisphere Publising Co. Joseph K., Thomas S., Pavithran C.. 1996, Effect of Chemical Treatment on The Tensile Properties of Short Sisal Fibre-Reinforced Polyethylene Composites. Polymer. No. 37. pp.5139-5149. Kaw, A.K.. 1997. Mechanics Of Composite Material. Boca Raton: CRC Press. Mukhopadhyay S., Srikanta R.. 2008. Effect of Ageing of Sisal Fibres on Properties of Sisal – Polypropylene Composites. Polymer Degradation and Stability. No. 93. pp. 2048–2051. Murherjee P.S., Satyanarayana K.G. 1984. Structure and Properties of Some Vegetable Fibres. Part 1. Sisal Fibre. Journal of Materials Science. No. 19. pp.3925-3934. Surdia T., Saito S.. 2005. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnaya Paramita. Smith, W.F. 1996. Priciples of Materials Science and Engineering. 2nd ed. Singapore: Mc Graw-Hil.