i

TUGAS AKHIR

ANALISA PIPA KOMPOSIT SERAT BATANG PISANG

POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT 450/ -45

0

TERHADAP PENGUJIAN TARIK DENGAN VARIASI

TEMPERATUR RUANG UJI

Diajukan Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

AHMAD WIDIYANTO

NIM : D 200.10.0031

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

Agustus 2015

ii

iii

iv

v

vi

MOTTO

“Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai

penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar”

(AL-Baqarah:153)

Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman diantara kamu

dan orang-orang yang memiliki ilmu pengetahuan”

(Al-Mujadillah:11)

“Barang siapa menginginkan kebahagiaan di dunia dan di akhirat maka

haruslah memiliki banyak ilmu”

(HR. Ibnu Asakir)

Siapapun yang menempuh suatu jalan untuk mendapatkan ilmu, maka

Allah akan memberikan kemudahan jalannya menuju surga”

(HR. Muslim)

vii

ANALISA PIPA KOMPOSIT SERAT BATANG PISANG POLYESTER

DENGAN ORIENTASI SERAT 450/ -450 TERHADAP PENGUJIAN

TARIK DENGAN VARIASI TEMPERATUR RUANG UJI

Ahmad Widiyanto, Ngafwan, Agus Yulianto

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol pos 1 pabelan, Surakarta

Email : ahmadwidi.aw@gmail.com

ABSTRAKSI

Penelitian ini bertujuan untuk mendiskripsikan kekuatan tarik pipa komposit polyester serat batang pisang dengan perubahan temperatur dan untuk mengetahui struktur makro pipa komposit polyester serat batang pisang setalah pengujian tarik akibat perubahan temperatur ruang uji.

Proses awal pengambilan kulit batang pisang 4 lapis dari kulit luar. Pengambilan serat batang pisang dengan cara dipress untuk menghancurkan daging dari kulit batang pisang kemudian direndam dengan menggunakan air dalam waktu 1 bulan,supaya mudah dalam pengambilan serat. Penjemuran pada temperatur ruang selama 1 hari dengan panjang serat 100 cm.Perlakuan alkalisasi dengan kalium permangate ( KmnO4 ) kadar 2% per 1 liter aquadest selama 2 jam perendaman 2 jam. Penjemuran pada temperatur ruang dilanjutkan proses pengeringan menggunakan oven pada suhu 350 C selama 1 jam agar kadar air 10%. Proses pembuatan pipa komposit metode hand lay up dengan orientasi serat 450 /-450 . Pengujian tarik dengan standart ASTM D 2105 dengan variasi temperatur ruang dan temperatur uji 350 C,450 C, dan 55

0 C serta mendeskripsikan kekuatan tarik dan foto makro pipa komposit

polyester serat batang pohon pisang akibat perubahan temperatur ruang uji.

Hasil pengujian disimpulkan bahwa terjadi fenomena kekuatan tarik paling tinggi pada temperatur ruang uji 35 0C yaitu kekuatan tariknya 1,009 N/mm2 kemudian mengalami penurunan dengan meningkatnya temperatur ruang uji.Pada struktur makro patahan spesimen komposit yang mengalami pull out fiber yang panjang diakibatkan kekuatan matrik menurun.

Kata Kunci : Pipa Komposit, Serat Batang Pisang, Temperatur Ruang Uji

viii

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu.

Syukur alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas Akhir berjudul “ANALISA PIPA KOMPOSIT SERAT BATANG

PISANG POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT 450/ -450

TERHADAP PENGUJIAN TARIK DENGAN VARIASI TEMPERATUR

RUANG UJI “ dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak.

Untik itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan

keiklasan hati menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang

sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT, Ph.D. sebagai Dekan Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Tri Widodo Bersar R., ST, MSc, Ph.D, Selaku Ketua

Jurusan Teknik Mesin.

3. Bapak Ir. Ngafwan, MT. selaku dosen pembimbing utama yang

telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam

penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar

dan ramah.

ix

4. Bapak Agus Yulianto, ST. MT. selaku dosen pendamping kedua

yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam

penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar

dan ramah.

5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada

penulis selama mengikuti kegiatan kuliah.

6. Ibu tercinta yang sedang berjuang menghadapi penyakit kanker

semoga ibu segera sembuh. Terima kasih setiap waktu selalu

mendoakan, memberikan semangat dan dorongan, serta atas

semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini

sehingga semangat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semoga doa

dan kasih sayang yang tulus darimu akan selalu mengiringi

langkahku. Semangat Berjuang Ibu

7. Bapak, Kakak dan Adik yang setiap waktu selalu mendoakan,

memberikan semangat dan dorongan, Semua doa dan kasih

sayang yang tulus darimu akan selalu mengiringi langkahku.

8. Sahabat seperjuangan Sigit Prasetyo, Sigit Asmoro, Ervan,

Mirwan, Reza, Anda, Agung, Yahya, Wahyu dan teman

seperjuangan lainnya terima kasih atas bantuannya dan atas

segala suka dan duka selama penyelesaian Tugas Akhir ini,

semoga persaudaraan tetap terjaga sampai kapan pun.

x

xi

DAFTAR ISI

Halaman judul ................................................................................... i

Pernyataan Keaslian Topik Tugas Akhir ............................................. ii

Halaman Persetujuan ....................................................................... iii

Halaman Pengesahan ...................................................................... iv

Lembar Tugas Akhir .......................................................................... v

Motto ................................................................................................. vi

Abstraksi ........................................................................................... vii

Kata Pegantar ................................................................................... viii

Daftar Isi ........................................................................................... xi

Daftar Gambar .................................................................................. xiv

Daftar Tabel ...................................................................................... xvii

Daftar Lampiran ................................................................................ xviii

BAB I PENDAHULUAN .................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah ................................................................... 3

1.3 Pembatasan Masalah ................................................................ 3

1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................... 5

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ 7

2.1 Kajian Pustaka ........................................................................... 7

2.2 Landasan Teori .......................................................................... 9

2.2.1 Komposit ......................................................................... 9

2.2.2 Klasifikasi Material Komposit ........................................... 9

2.2.3 Sifat Dari Komposit ......................................................... 15

2.2.4 Bagian Utama Dari Komposit........................................... 16

2.2.5 Serat ............................................................................... 18

2.2.6 Tipe Komposit Serat ...................................................... 20

xii

2.2.7 Serat Batang Pohon Pisang ........................................... 21

2.2.8 Matrik .............................................................................. 23

2.2.9 Perlakuan KMnO4 ........................................................... 25

2.2.10 Pengujian Kekuatan Tarik ............................................... 25

2.2.11 Kurva Tegangan Regangan Komposit Berpenguat Serat..30

2.2.12 Patahan (Fracture) ............................................................32

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................. 38

3.1 Diagram Alir Penelitian .............................................................. 38

3.2 Prosedur Penelitian ................................................................... 39

3.2.1 Studi Pustaka ................................................................. 39

3.2.2 Studi Lapangan .............................................................. 39

3.2.3 Persiapan Bahan ............................................................ 39

3.2.4 Pengambilan Serat Batang Pisang ................................. 39

3.2.5 Perendaman dan Pengeringan Serat Tahap Pertama ... 40

3.2.6 Treatment Serat Menggunakan Cairan Kimia KMnO4 ... 41

3.2.7 Pengeringan Serat Tahap Kedua ................................... 42

3.2.8 Pemotongan dan Penataan Serat .................................. 42

3.2.9 Pembuatan Cetakan ....................................................... 43

3.2.10 Pembuatan Komposit ..................................................... 43

3.2.11 Pengujian Tarik Pipa......................................................... 44

3.2.12 Foto Makro ..................................................................... 46

3.3 Bahan dan Alat ......................................................................... 47

3.3.1 Bahan ............................................................................. 47

3.3.2 Alat yang Digunakan ...................................................... 49

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ........................... 58

4.1 Pengujian Spesimen Komposit ................................................. 58

4.1.1 Pengujian Tarik ............................................................... 58

4.1.2 Pembahasan Pengujian Tarik ........................................ 67

4.1.3 Foto Makro Spesimen ................................................... 69

4.1.4 Pembahasan Foto Makro ............................................ 73

BAB V PENUTUP .............................................................................. 76

xiii

5.1 Kesimpulan .......................................................................... 76

5.2 Saran ................................................................................... 76

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Fibrous Composites ..................................................... 10

Gambar 2.2 Jenis Penataan Serat ................................................... 11

Gambar 2.3. Laminate Composites ................................................. 13

Gambar 2.4. Particulate Composites ........................................... 15

Gambar 2.5. Geometri Spesimen Uji Tarik (ASTM D 638) ............... 26

Gambar 2.6. Kurva Tegangan Regangan ........................................ 27

Gambar 2.7 Sifat Komposit Pada Pengujian Tarik .......................... 30

Gambar 2.8. Kurva Tegangan Regangan Komposit Matrix Failure

Mode............................................................................ 31

Gambar 2.9. Kurva Tegangan Regangan Komposit Fibre Failure

Mode ........................................................................... 32

Gambar 2.10. Skematik patah liat ..................................................... 35

Gambar 2.11. Tahap pada patahan cawan dan kerucut

..................................................................................... 36

Gambar 2.12. Skematik patah getas .................................................. 37

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................ 38

Gambar 3.2. Pengambilan Serat Batang Pisang .............................. 40

Gambar 3.3. Pengeringan Serat Tahap Pertama ............................. 41

Gambar 3.4. Treatment Cairan Kimia ............................................... 41

Gambar 3.5. Pengeringan Serat Tahap Kedua ................................ 42

Gambar 3.6. Pemotongan dan Penataan Serat ............................... 42

Gambar 3.7. Pembuatan Cetakan .................................................. 43

Gambar 3.8. Spesimen Uji Tarik ...................................................... 44

Gambar 3.9. Mesin Alat Uji Tarik ..................................................... 45

Gambar 3.10. Dino Lite ...................................................................... 46

Gambar 3.11. Serat Batang Pohon Pisang ....................................... 47

Gambar 3.12. Resin dan Katalis ....................................................... 48

Gambar 3.13. Kalium Permangate (KmnO4)....................................... 49

xv

Gambar 3.14. Aquadest ..................................................................... 49

Gambar 3.15. Alat Roll ....................................................................... 50

Gambar 3.16. Alat Penggulung .......................................................... 50

Gambar 3.17. Timbangan Digital ........................................................ 51

Gambar 3.18. Alat Suntik ................................................................... 51

Gambar 3.19. Kantong Plastik ............................................................ 52

Gambar 3.20. Cetakan Dalam ............................................................ 52

Gambar 3.21. Oven ............................................................................ 53

Gambar 3.22. Jangka Sorong ............................................................ 53

Gambar 3.23. Thermometer ............................................................... 53

Gambar 3.24. Cetakan Luar ............................................................... 54

Gambar 3.25. Chuck Bor .................................................................... 54

Gambar 3.26. Chuck Milling ............................................................... 55

Gambar 3.27. Hairdryer ...................................................................... 56

Gambar 3.28. Karet Ban...................................................................... 56

Gambar 3.29. Pipa Paralon ................................................................ 57

Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Dengan

Regangan Pada Temperatur Ruang............................ 61

Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Dengan

Regangan Pada Temperatur Ruang Uji 35 0C............. 62

Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Dengan

Regangan Pada Temperatur Ruang Uji 45 0C............. 63

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Dengan

Regangan Pada Temperatur Ruang Uji 55 0C............. 64

Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Dengan

Regangan..................................................................... 66

Gambar 4.6. Histogram Modulus Elastisitas Spesimen

Komposit....................................................................... 67

Gambar 4.7. Foto Makro Patahan Perbesaran 50 Kali Pada Spesimen

Komposit Uji Tarik Dengan Temperatur Ruang............. 69

xvi

Gambar 4.8. Foto Makro Patahan Perbesaran 50 Kali Pada Spesimen

Komposit Uji Tarik Dengan Temperatur Ruang Uji 35 0C..71

Gambar 4.9. Foto Makro Patahan Perbesaran 50 Kali Pada Spesimen

Komposit Uji Tarik Dengan Temperatur Ruang Uji 45 0C..72

Gambar 4.10. Foto Makro Patahan Perbesaran 50 Kali Pada Spesimen

Komposit Uji Tarik Dengan Temperatur Ruang Uji 55 0C..73

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Komposisi Unsur Kimia Serat Alam ............................. .22

Tabel 2.2. Tabel Kekuatan Tarik Serat Alam ................................. 22

Tabel 2.3. Karakteristik Unsaturated Polyester Resin 157 BQTN-

EX.................................................................................. 24

Tabel 4.1. Geometri Pengujian Tarik ASTM D 638 ........................ 58

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tarik Variasi Temperatur Ruang Uji.......59

Tabel 4.3. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada

Temperatur Ruang ........................................................ 60

Tabel 4.4. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada

Temperatur Ruang Uji 35 0C ......................................... 61

Tabel 4.5. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada

Temperatur Ruang Uji 45 0C ......................................... 62

Tabel 4.6. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada

Temperatur Ruang Uji 55 0C ..................................... 63

Tabel 4.7. Hasil Data Pengujian Dengan Variasi Temperatur Ruang

Uji .................................................................................. 65

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

1. Grafik Pengujian Tarik Pada Temperatur Ruang Uji 35 0C

2. Data Tegangan Regangan Pengujian Tarik Temperatur Ruang Uji 35

0C

3. Pengolahan Data Menggunakan Model Standart Deviation

4. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur Ruang Uji

35 0C

5. Grafik Pengujian Tarik Pada Temperatur Ruang Uji 45 0C

6. Data Tegangan Regangan Pengujian Tarik Temperatur Ruang Uji 45

0C

7. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur Ruang Uji

45 0C

8. Grafik Pengujian Tarik Pada Temperatur Ruang Uji 55 0C

9. Data Tegangan Regangan Pengujian Tarik Temperatur Ruang Uji 55

0C

10. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur Ruang Uji

55 0C

11. Grafik Pengujian Tarik Pada Temperatur Ruang

12. Data Tegangan Regangan Pengujian Tarik Temperatur Ruang

13. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Temperatur Ruang