TUGAS AKHIR
STUDY SIFAT FISIS DAN MEKANIS BAHAN POLIPROPILENA PADA PRODUK PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR MERK A DAN MERK B
Diajukan Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh:
SRIYANTO NIM: D.200.12.0009
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016 i
PERNYATAAN KEASLIAN
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul: “STUDY SIFAT FISIS DAN MEKANIS BAHAN POLIPROPILENA PADA PRODUK PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR MERK A DAN MERK B” yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat Sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan
tiruan
atau
duplikasi
dari
tugas
akhir
yang
sudah
dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali yang bersumber informasinya saya cantumkan sebagimana mestinya.
Surakarta,
September 2016
Yang menyatakan,
Sriyanto
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir berjudul: “STUDY SIFAT FISIS DAN MEKANIS BAHAN POLIPROPILENA PADA PRODUK PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR MERK A DAN MERK B”. Telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada
Jurusan
Teknik
Mesin
Fakultas
Teknik
Mesin
Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh: Nama
: SRIYANTO
NIM
: D.200.12.0009
Disetujui pada: Hari
: ....................................
Tanggal
: ....................................
Dosen Pembimbing
Joko Sedyono, ST., M.Eng., Ph.D.
iii
Universitas
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas
Akhir
berjudul:
“STUDY
SIFAT
MEKANIS
BAHAN
POLIPROPILENA PADA PRODUK PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR MERK A DAN MERK B”. Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh: Nama
: SRIYANTO
NIM
: D.200.12.0009
Disetujui pada: Hari
: ....................................
Tanggal
: ....................................
Tim Penguji: Ketua
: Joko Sedyono, ST., M.Eng., Ph.D. (..........................)
Anggota 1
: Dr. Agus Dwi Anggono
(..........................)
Anggota 2
: Ir. Ngafwan, MT.
(..........................)
Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D.
Tri Widodo B. R., ST., Msc., Ph.D.
iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
v
LEMBAR MOTTO
“Sesungguhnya Allah tidak merubah nasib sesuatu kaum sehingga mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri” (QS. Ar Raid Ayat 11)
“khoirunnas anfa’uhum linnas, sebaik-baiknya manusia adalah yang bermanfaat bagi manusia yang lain” (HR. Bukhari Muslim)
“Keramahtamahan dalam perkataan akan menciptakan keyakinan, keramahtamahan dalam pemikiran menciptakan kedamaian, keramahtamahan dalam memberi menciptakan kasih” (Lao Tse)
“Tiadanya keyakinan yang membuat orang takut menghadapi tantangan dan saya percaya pada diri saya sendiri” (Muhammad Ali)
vi
STUDY SIFAT FISIS DAN MEKANIS BAHAN POLIPROPILENA PADA PRODUK PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR MERK A DAN MERK B
Sriyanto dan Joko Sedyono Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. Ahmad Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Surakarta Email :
[email protected] Abstrak Dalam tugas akhir ini, dilakukan penelitian untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis bahan polimer pada produk penutup spion merk A dan merk B. Penelitian ini terbagi dalam beberapa tahapan. Tahap pertama pengadaan spesimen dan pembuatan spesimen uji. Pengujian dilakukan sesuai dengan standar ASTM. Uji kekuatan tarik dengan ASTM D 638, uji kekerasan dengan standar ASTM D 2240 dan uji impak dengan standar ASTM D 256. Untuk mengetahui sifat fisis dari kedua produk dilakukan dengan pengujian SEM dan EDS. Tahap kedua melakukan pengolahan data, menganalisa data dan pembahasan hasil penelitian. Dari hasil penelitan diperoleh kesimpulan bahwa produk penutup spion merk B memiliki kekuatan tarik dan kekerasan yang lebih tinggi daripada produk penutup spion merk A sedangkan untuk nilai impak penutup spion merk A lebih tinggi daripada penutup spion merk B. Nilai kekuatan tarik spion merk B sebesar 23,846 N/mm2 sedangkan nilai kekuatan tarik spion merk A sebesar 18, 276 N/mm2 dan nilai regangan spion merk B 13,333%. Untuk spion merk A nilai regangannya sebesar 14,667%. Hasil pengujian impak pada spion merk A sebesar 36,450 J/mm2 sedangkan nilai kekerasannya 64,50 Shore Hardness D. Untuk hasil pengujian impak spion merk B didapatkan nilai 34,349 J/mm2 dan nilai kekerasannya sebesar 66,60 Shore Hardness D. Dari hasil foto SEM dan EDS serta dari pengamatan didapatkan bahwa spion merk B memliki tingkat kerapatan yang lebih bagus daripada spion merk A. Kata kunci: polimer, sifat fisis, sifat mekanik, spion.
vii
STUDY SIFAT FISIS DAN MEKANIS BAHAN POLIPROPILENA PADA PRODUK PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR MERK A DAN MERK B
Sriyanto dan Joko Sedyono Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. Ahmad Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Surakarta Email :
[email protected] Abstracts In this thesis, to investigate the physical and mechanical properties of polymer materials in products cover rearview merc A and merc B. This study is divided into several stages. The first phase specimen procurement and manufacture of test specimens. Tests conducted in accordance with ASTM standards. Tensile strength test to ASTM D 638, hardness testing to ASTM D 2240 and the impact test with standard ASTM D 256. To determine the physical properties of the two products is done by testing SEM and EDS. The second stage of data processing, data analysis and discussion of research results. From the results of the research we concluded that the products cover rearview merc B has a tensile strength and higher hardness than products cover rearview merc A while for the impact rearview cover merc A higher than the rearview cover merc B value tensile strength rearview merc B amounted to 23,846 N/mm2, while the value of tensile strength rearview merc A amounted to 18,276 N/mm2 and strain value rearview merc B 13,333%. To view mirror merc A strain value of 14,667%. The test results impact on the mirror merc A of 36,450 J/mm2, while the hardness value of 64,50 Shore Hardness D. For the impact test results rearview merc B values obtained 34,349 J/mm2 and a hardness value of 66,60 Shore Hardness D. From the SEM images and EDS as well as from observations showed that the rearview merc B discount densities nicer than the rearview merc A. Keywords: polymer, physical properties, mechanical properties, rearview.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb. Puji syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT senantiasa penulis panjatkan, karena berkah rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini dengan judul: “STUDY SIFAT MEKANIS BAHAN POLIPROPILENA PADA PRODUK PENUTUP SPION SEPEDA MOTOR MERK A DAN MERK B” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Selama penyusunan tugas akhir ini penulis mengalami banyak hambatan dan kesulitan, namun berkat bimbingan dan dorongan dari berbagai
pihak
akhirnya
penulis
dapat
menyelesaikannya.
Pada
kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan terima kasih dengan setulus hati kepada: 1. Prof. Dr. Bambang Setiadji, selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Tri Widodo Besar Riyadi, ST., Msc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 4. Joko Sedyono, ST., M.Eng., Ph.D., selaku dosen pembimbing yang dengan sabar dan bijak telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan tugas akhir ini.
ix
5. Ibu, Bapak, Kakak dan Adikku tercinta yang senantiasa mendo’akan, memberikan motivasi, semangat serta kasih sayang yang tiada henti. 6. Seluruh staff pengajar jurusan Teknik Mesin dan seluruh staff pengawai Balai Besar Kulit Karet dan Plastik (BBKKP) Yogyakarta yang telah membimbing, sehingga penulis mendapatkan ilmu dan bekal dalam cara penyusunan tugas akhir ini. 7. Keluarga
besar
Racana
Ki/Nyi
Ahmad
Dahlan
Universitas
Muhammadiyah Surakarta dan Pramuka Universitas Muhammadiyah seluruh
Indonesia
yang
telah
mendo’akan,
memotivasi
dan
bantuannya. 8. Temen-temanku seperjuangan jurusan Teknik Mesin angkatan 2012 pada umumnya, Dhimas, Adam, Oki, Aldo, Narno, Abdun, Dany, Prasetyo, Rudi dan Budi yang telah memberikan motivasi dan semangat. 9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan bantuan dan dukungan semangat kepada penulis. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir penelitian ini jauh dari kesempurnaan. Oleh sebab itu, segala kritik, saran dan masukan dari pembaca sangat diharapkan oleh penulis. Semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi berbagai pihak. Wassalamu’alaikum Wr.Wb. Surakarta, 21 September 2016
Sriyanto
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................
i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .....................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN ...............................................................
iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .......................................................
v
LEMBAR MOTTO ..............................................................................
vi
ABSTRAKSI ......................................................................................
vii
KATA PENGANTAR ..........................................................................
ix
DAFTAR ISI .......................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ...........................................................................
xv
DAFTAR TABEL ................................................................................
xviii
DAFTAR SIMBOL ..............................................................................
xix
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................
1
1.1 Latar Belakang ................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah .......................................................
4
1.3 Batasan Masalah ............................................................
4
1.4 Tujuan Masalah ...............................................................
4
1.5 Manfaat Penelitian ..........................................................
5
1.6 Sistematika Penulisan .....................................................
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................... 2.1 Kajian Teori .....................................................................
xi
7 7
2.2 Landasan Teori ...............................................................
9
2.2.1 Polipropilena .........................................................
9
2.2.2 Struktur Kristalinitas Polipropilena ........................
11
2.2.3 Degradasi Polipropilena .......................................
12
2.2.4 Karakterisasi Polipropilena ...................................
14
2.2.5 Inisiator Radikal Bebas .........................................
14
2.2.6 Komposit ...............................................................
15
2.2.7 Klasifikasi Material Komposit ................................
16
2.2.8 Sifat-Sifat Komposit ..............................................
22
2.2.9 Serat .....................................................................
23
2.2.10 Tipe Komposit Serat .............................................
25
2.2.11 Matrik ....................................................................
26
2.2.12 Pengujian Tarik .....................................................
28
2.2.13 Pengujian Kekerasan ...........................................
32
2.2.14 Pengujian Impak ...................................................
32
2.2.15 Foto SEM (Scanning Electron Microscopy) dan EDS (Energy Dispersive Spectroscopy)................
39
2.2.16 Proses Pembuatan Spion 7K LH/RH ....................
42
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................
47
3.1 Diagram Alir Penelitian ....................................................
47
3.2 Study Penelitian ..............................................................
48
3.2.1 Study Pustaka ......................................................
48
3.2.2 Study Lapangan ...................................................
48
3.3 Tempat Penelitian dan Pengujian ...................................
48
xii
3.4 Alat dan Bahan Penelitian ...............................................
49
3.4.1 Peralatan Penelitian .............................................
49
3.4.2 Peralatan Pengujian .............................................
50
3.4.3 Bahan Pengujian ..................................................
52
3.5 Prosedur Penelitian .........................................................
53
3.5.1 Pembuatan Spesimen ..........................................
53
3.5.2 Pengujian Tarik ....................................................
53
3.5.3 Pengujian Kekerasan ...........................................
56
3.5.4 Pengujian Impak ...................................................
57
3.5.5 Foto SEM (Scanning Electron Microscopy) dan EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) ............... BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .........................
58 60
4.1 Pengujian Tarik ...............................................................
60
4.1.1 Hasil Uji Tarik .......................................................
60
4.1.2 Pembahasan Hasil Uji Tarik .................................
61
4.2 Pengujian Kekerasan ......................................................
62
4.2.1 Hasil Uji Kekerasan ..............................................
62
4.2.2 Pembahasan Hasil Uji Kekerasan ........................
63
4.3 Pengujian Impak .............................................................
63
4.3.1 Hasil Uji Impak .....................................................
63
4.3.2 Pembahasan Hasil Uji Impak ...............................
64
4.4 Foto SEM (Scanning Electron Microscopy) dan EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) ..................................
65
4.4.1 Hasil Foto SEM (Scanning Electron Microscopy) .
65
xiii
4.4.2 Pembahasan Hasil Foto SEM (Scanning Electron Microscopy) ..........................................................
66
4.4.3 Hasil dan Pembahasan Foto EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) .....................................
67
BAB V PENUTUP .............................................................................
70
5.1 Kesimpulan .....................................................................
70
5.2 Saran ...............................................................................
71
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Reaksi Kimia Polimerisasi dari Propilena Menjadi Polipropilena .................................................................
9
Gambar 2.2 Atom Karbon Terikat Secara Tetrahedral dengan Sudut 109,5o ............................................................................
11
Gambar 2.3 Struktur Tiga Dimensi dari Polipropilena ........................
11
Gambar 2.4 Reaksi Degradasi dengan Benzoil Peroksida ................
13
Gambar 2.5 Benzoil Peroksida menjadi Benzoiloksi ..........................
15
Gambar 2.6 Fibrous Composites .......................................................
17
Gambar 2.7 Jenis Penataan Serat .....................................................
18
Gambar 2.8 Laminate Composite ......................................................
20
Gambar 2.9 Particulate Composite ....................................................
21
Gambar 2.10 Dimensi Spesimen Uji Tarik .........................................
28
Gambar 2.11 Kurva Tegangan dan Regangan ..................................
29
Gambar 2.12 Skema Pengujian Kekerasan Shore Hardness D ........
32
Gambar 2.13 Skematik Pengujian Impak ...........................................
35
Gambar 2.14 Skema Pembebanan Impak Pada Spesimen Metode Charpy dan Izod ..........................................................
36
Gambar 2.15 Skema Mikroskop Elektron ...........................................
42
Gambar 2.16 Material Polipropilena ...................................................
43
Gambar 2.17 Material Masterbacth ....................................................
43
Gambar 2.18 Mixer Machine ..............................................................
44
xv
Gambar 2.19 Mesin Oven Dryer ........................................................
44
Gambar 2.20 Proses Pemasangan Moulding ....................................
45
Gambar 2.21 Pembersihan Produk ....................................................
46
Gambar 2.22 Crushing Machine ........................................................
46
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ...................................................
47
Gambar 3.2 Mold Untuk Spesimen Uji Kekerasan .............................
49
Gambar 3.3 Jangka Sorong ...............................................................
50
Gambar 3.4 Mikrometer .....................................................................
50
Gambar 3.5 Alat Uji Tarik ...................................................................
50
Gambar 3.6 Alat Uji Kekerasan Shore Hardness D ...........................
52
Gambar 3.7 Alat Uji Izod Impact ........................................................
52
Gambar 3.8 Alat Foto SEM dan EDS .................................................
52
Gambar 3.9 Spion Merk A ..................................................................
52
Gambar 3.10 Spion Merk B ................................................................
53
Gambar 3.11 Spesimen Pengujian ....................................................
53
Gambar 3.12 Dimensi Uji Impak Izod..................................................
57
Gambar 4.1 Histogram Tegangan Tarik Rata-Rata Produk Penutup Spion Merk A dan Merk B .............................................
60
Gambar 4.2 Histogram Regangan Rata-Rata Produk Penutup Spion Merk A dan Merk B .......................................................
61
Gambar 4.3 Histogram Nilai Kekerasan Rata-Rata Produk Penutup Spion Merk A dan Merk B .............................................
62
Gambar 4.4 Histogram Harga Impak Rata-Rata Produk Penutup Spion Merk A dan Merk B .............................................
xvi
64
Gambar 4.5 Foto SEM Produk Penutup Merk A dan Merk B Pembesaran 1.000 kali ...............................................
65
Gambar 4.6 Foto SEM Produk Penutup Spion Merk A dan Merk B Pembesaran 2.000 kali ...............................................
xvii
66
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakterisasi dari Polipropilena ........................................
14
Tabel 4.1 Komposisi Kimia Produk Penutup Spion Merk A dan Merk B .............................................................................
xviii
68
DAFTAR SIMBOL
σ
: Tegangan tarik (N/mm2)
P
: Beban (N)
Ao
: Luas penampang patahan (mm2)
Ɛ
: Regangan (%) : Deformasi atau pemanjangan (mm) :Panjang daerah ukur (mm)
o
E
: Panjang mula-mula (mm) : Modulus elastisitas (N/mm2)
Eserap : Energi yang diserap (Joule) m
: Massa pendulum (kg)
g
: Percepatan gravitasi (m/s2) = 9,81 m/s2
l
: Panjang lengan (mm)
h’
: Ketinggian pendulum sebelum mematahkan spesimen (m)
h
: Ketinggian pendulum setelah mematahkan spesimen (m)
α
: Sudut pendulum sebelum diayunkan (o)
β
: Sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen ( o)
HI
: Harga impak (Joule/mm2)
A
: Luas penampang (mm2)
xix
