82
i KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL ARANG KAYU JATI BERMATRIK EPOXY TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin Disusun oleh : YOHANES ISWANTORO NIM : 035214053 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2008

KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

  • Upload
    others

  • View
    17

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

i

KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL ARANG KAYU JATI

BERMATRIK EPOXY

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Disusun oleh : YOHANES ISWANTORO

NIM : 035214053

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2008

Page 2: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

ii

THE WEAR AND IMPACT STRENGTH OF COMPOSITE MATERIAL OF COCONUT WOOD

CHARCOAL WITH EPOXY MATRIX

A FINAL PROJECT

Submitted For The Partial Fulfillment Of The Requirements For The Degree Of Mechanical Engineering Of

Mechanical Engineering Program Study

By :

YOHANES ISWANTORO

NIM : 035214053

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2008

Page 3: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

iii

TUGAS AKHIR

KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL ARANG KAYU JATI

BERMATRIK EPOXY

Disusun oleh :

YOHANES ISWANTORO NIM : 035214053

Telah disetujui oleh :

Pembimbing I

Pembimbing II

Page 4: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan
Page 5: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

v

Halaman Persembahan

Karya Tulis Ini Dipesembahkan Untuk

Maria Soejati

Page 6: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama : Yohanes Iswantoro

Nomor Mahasiswa : 035214053

Demi mengembangkan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL ARANG KAYU JATI BERMATRIK EPOXY beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal: 31 Oktober 2008

Yang menyatakan

( Yohanes Iswantoro)

Page 7: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

vii

Pernyataan Keaslian Karya

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir yang saya

tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah

disebutkan di dalam daftar pustaka yang sebagaimana layaknya sebuah karya

ilmiah.

Yogyakarta, 31 Oktober 2008

Penulis

Yohanes Iswantoro

Page 8: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

terselesaikannya karya tulis ini. Dalam Tugas Akhir ini penulis banyak mendapat

bantuan, sehingga laporan ini dapat selesai tepat pada waktunya. Oleh karena itu

penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua

pihak atas doa dan bantuan yang terus diberikan hingga Tugas Akhir dapat

diselesaikan.

Pada kesempatan ini, penulis juga mengucapkan banyak terima kasih

kepada :

1. Romo Dr. Ir.P.Wiryono P.,S.J, Rektor Universitas Sanata Dharma.

2. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J, S.S, B.S.T., M.A., M.Sc., Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T., Wakil Dekan I Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

4. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Ketua

Program Studi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Drama.

5. Bapak I Gusti Ketut Puja S.T, M.T., Dosen Pembimbing I Tugas Akhir.

6. Bapak Kuncoro Diharjo S.T., M.T., Dosen Pembimbing II Tugas Akhir.

7. Bapak Martono Dwiyaning Nugroho, Laboran Laboratorium Ilmu Logam

Universitas Sanata Dharma.

8. Bapak Ignatius Tri Widaryanto, Staff Sekretariat Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

Page 9: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

ix

9. Teman-teman bermain gendulan, engklek dan gobak sodor : Agung

Kurnianto, Heri Doso Santoso, Wahyu Pitono, Dwi Sunu, Hardi

Prastyanto, Antonius Sulis Styawan, Theodorus, Agus Tito, Warsono,

Dedi Wibowo.

10. Teman Kost : Sugiarto, Dadariadi, Madiono, Bayu Nugroho, Andre, Novi

Andri, Jarwinto dan semua yang telah membantu.

11. Teman-teman kelompok Tugas Akhir : Sepi Agus Mindarto, Thomas Heri

Purwaka, Borgias Yopie Pietrer, Ivan Antonio, Rino Purbono atas

kerjasamanya selama penyusunan Tugas Akhir ini.

12. Teman-temanku : Aan Arianto, Kharisma Pribadi, Indrawan Taufik,

Hendri Purwanto, Ari Suryanto, Pamor Surono, teman-teman angkatan

2003 dan semua teman yang telah turut memberikan dukungan selama

penyusunan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini baru permulaan dan masih perlu banyak pembenahan.

Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun dari semua pihak diterima

penulis dengan senang hati. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi

para pembacanya.

Yogyakarta, 31 Oktober 2008

Penulis

Page 10: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ iii

HALAMAN PERSEMBAHAN ......................................................................... 1v

HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................ v

KATA PENGANTAR ........................................................................................ vi

DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiv

INTISARI ........................................................................................................... xv

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

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

1.2 Tujuan Penelitian ..................................................................... 5

1.3 Kegunaan Penelitian ................................................................ 5

1.4 Batasan Masalah ...................................................................... 6

BAB II DASAR TEORI .................................................................................... 7

2.1 Pengertian Komposit ............................................................... 7

2.2 Klasifikasi Komposit ............................................................... 9

2.3 Komponen Bahan Komposit ................................................... 12

Page 11: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

xi

2.3.1 Matrik ........................................................................... 12

2.3.2 Penguat (filler) ............................................................. 13

2.3.3 Bahan-bahan Tambahan ................................................ 14

2.4 Volume Penguat ....................................................................... 15

2.5 Pengujian Komposit....................................................................16

2.5.1 Pengujian Tarik................................................................16

2.5.2 Pengujian Impak ............................................................ 17

2.5.3 Foto Makro ..................................................................... 19

2.6 Bentuk-bentuk Patahan ............................................................ 19

2.7 Tinjauan Pustaka ..................................................................... 19

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 29

3.1 Skema Penelitian ..................................................................... 29

3.2 Penyiapan Benda Uji ............................................................... 30

3.2.1 Bahan Komposit ........................................................... 30

1 Partikel ...................................................................... 30

2 Resin ......................................................................... 31

3 Bahan Tambahan ...................................................... 32

3.2.2 Alat Bantu .................................................................... 32

3.2.3 Cetakan dan Press ........................................................ 33

3.3 Pembuatan Benda Uji .............................................................. 34

3.3.1 Menentukan Komposisi Jumlah Serat ......................... 34

3.4 Prosedur Pengujan ................................................................... 38

3.4.1 Metode Pengujian Tarik ............................................... 38

Page 12: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

xii

3.4.2 Benda Uji Untuk Pengujian Tarik................................38

3.4.3 Metode Pengujian Impak .............................................. 40

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ................................... 42

4.1 Hasil Pengujian Tarik .............................................................. 42

4.2 Hasil Pengujian Impak ............................................................ 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 55

5.1 Kesimpulan .............................................................................. 55

5.2 Saran............................ ........................................................... 56

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 57

Page 13: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

xiii

DAFTAR GAMBAR

1.1 Gambar Jati Gelondongan Hasil Hutan ..................................................... 4

1.2 Gambar Pemanfaatan Limbah Yang Belum Optimal ................................ 6

2.1 Prinsip Pengujian Impak ............................................................................ 17

3.1 Skema Jalannyar Penilitian ........................................................................ 29

3.2 Serbuk Dengan Suhu Pengarangan 200°C ................................................. 31

3.3 Serbuk Dengan Suhu Pengarangan 300°C ................................................. 31

3.4 Resin Dan Hardener ................................................................................... 32

3.5 Bentuk Cetakan Yang Digunakan .............................................................. 33

3.6 Al;at Pengepres Cetakan ............................................................................ 34

3.7 Dimensi Benda Uji Tarik Matrik ............................................................... 38

3.8 Dimensi Benda Uji Tarik Komposit .......................................................... 39

3.9 BendaUji Tarik ........................................................................................... 39

3.10 Mesin Uji Tarik .......................................................................................... 40

3.11 Saat Pengujian Tarik .................................................................................. 40

3.12 Dimensi Benda Uji Impak ......................................................................... 41

3.13 Alat Uji Impak ........................................................................................... 41

4.1 Grafik Kekuatan Tarik Pertama .................................................................... 41

4.2 Grafik Regangan Pertama ............................................................................ 45

4.3 Grafik Modulus Plastis Pertama ................................................................... 45

4.4 Bentuk Patahan Pengujian Pertama ............................................................. 46

4.5 Grafik Kekuatan Tarik Kedua ...................................................................... 48

Page 14: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

xiv

4.6 Grafik Regangan Kedua .............................................................................. 49

4.7 Grafik Modulus Plastis Kedua ...................................................................... 49

4.8 Bentuk Patahan Pengujian Kedua ................................................................ 50

4.9 Grafik Tenaga Patah .................................................................................... 52

4.10 Grafik Keuletan ........................................................................................... 52

4.11 Bentuk Patahan Pengujian Impak .............................................................. 54

Page 15: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

xv

DAFTAR TABEL

3.1 Komposisis komposit percobaan pertama .................................................. 35

3.2 Komposisis komposit percobaan kedua ..................................................... 36

3.3 Komposisi komposit pengujian impak ....................................................... 36

4.1 Data hasil uji tarik pertama ........................................................................ 43

4.2 Hasil perhitungan uji tarik percobaan kedua.............................................. 47

4.3 Hasil perhitungan pengujian impak ........................................................... 51

Page 16: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN ........................................................................................................ 59

1 Data Hasil Pengujian Karbon .................................................... 60

2 Data Hasil Perhitungan Uji Tarik Pertama ............................... 61

3 Data Hasil Perhitungan Uji Tarik Kedua .................................. 62

4 Data Hasil Perhitungan Uji Impak ............................................ 63

5 Grafik Hasil Pengujian Tarik .................................................... 64

Page 17: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

xvii

INTISARI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan impak komposit partikel dengan menggunakan filler arang serbuk kayu jati bermatrik Epoxy. Serbuk gergaji kayu jati dilakukan pengarangan dalam oven pada suhu 200ºC, 300ºC, 400ºC dan 500ºC, selama 2 jam. Dari bentuk visual dan mengacu pada hasil pengujian kadar karbon pada arang serbuk gergaji kayu glugu, maka partikel yang digunakan sebagai filler komposit adalah arang serbuk kayu jati pengarangan 200ºC dengan variasi penambahan arang serbuk gergaji pengarangan 300ºC. Variasi penambahan arang serbuk gergaji kayu jati pengarangan 300ºC dimulai dari 0%, 40%, 50%, 60% dan 100% (w/w) dengan kandungan filler sebesar 45% (ν/ν). Komposit dibuat dengan metode cetak tekan. Selanjutnya dilakukan uji tarik. Komposit yang memberikan kekuatan tarik tertinggi dibuat komposit dengan menggunakan variasi kandungan filler 27%, 36%, 45%, 54% (ν/ν.). Komposit selanjutnya dilakukan uji tarik dan uji impak. Uji tarik mengunakan mesin uji tarik Gotech. Geometri benda uji tarik mengacu pada ASTM D 638-1. Pengujian impak dilakukan dengan menggunakan uji impak Charpy. Geometri uji impak mengacu pada standar ASTM A370. Hasil penelitian menunjukkan bahwa, pada variasi komposisi jenis arang kekuatan tarik tertinggi sebesar 20,9 MPa, terjadi pada komposisi filler 60% arang serbuk kayu jati pengarangan 200ºC (40% arang 300ºC). Pada variasi kandungan filler kekuatan tarik tertinggi sebesar 22,79 MPa pada fraksi volume filler 36%. Kekuatan tarik mengalami peningkatan sebesar 10%. Keuletan tertinggi dimiliki oleh komposit dengan fraksi volume filler 36% sebesar 0.0031 joule/mm².

Page 18: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pada saat sekarang ini banyak sekali masalah-masalah yang timbul

karena adanya polusi, baik polusi udara, polusi suara maupun polusi air dan

tanah, yang semuanya itu tak lepas dari perkembangan kegiatan manusia itu

sendiri. Salah satu hal yang menjadi penyebab pencemaran ini adalah asbes.

Sekarang ini masih banyak ditemukan produk-produk yang masih

menggunakan asbes, seperti pada produk bahan bangunan yang biasa terdapat

pada plafon, atap rumah dan juga pada produk otomotif yang terdapat pada

kampas kopling dan kampas rem. Karena asbes sangat berbahaya maka

dicarikan alternatif lain untuk menggantikannya. Alternatif itu antara lain

adalah dengan mengganti dengan bahan yang lebih bersifat lebih alami dan

tidak merusak lingkungan, salah satunya adalah dengan mengganti dengan

komposit berbahan dasar limbah produk alami seperti serbuk gergaji kayu.

Asbestos adalah mineral silikat yang dihasilkan dari pertambangan /

bahan alam. Asbes awalnya disebut juga sebagai magic mineral karena

sifatnya yang tahan panas, baik sebagai insulasi elektrik, tahan terhadap

berbagai bahan kimia dan oli. Keuntungannya bahan ini ekonomis dan juga

murah, seperti yang kita ketahui asbestos dalam dunia otomotif sering kita

temui sebagai bahan utama dalam pembuatan kampas rem, kampas kopling

dan gasket. Tetapi kita harus berhati-hati dalam pemakaian asbestos tersebut,

Page 19: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

2

karena dari data yang diperoleh dari PMI asbes phamplet disebutkan bahwa

asbestos berpengaruh negatif terhadap kesehatan diantaranya menyebabkan

beberapa macam penyakit antaralain adalah :

1. Asbestosis terjadi pada saat serat asbes terhirup dan terperangkap dalam

jaringan paru-paru. Dengan mekanisme pertahanan tubuh, tubuh akan

memproduksi sejenis asam untuk melarutkan serat asbes tersebut. Karena

sifat asbes yang tahan terhadap bahan kimia sehingga serat asbes tersebut

hanya terlarut sebagian dan membuat jaringan disekitar luka. Luka inilah yang

membuat paru-paru tidak berfungsi dengan baik.

2. Mesothelioma adalah kanker yang terjadi di lapisan luar paru-paru atau pada

lapisan luar dinding perut. Penyakit ini banyak terjadi pada pegawai industri

yang banyak menggunakan bahan baku asbes, juga pada masyarakat disekitar

pabrik, orang-orang yang sering bekerja di jalan seperti polisi dan petugas

jalan tol, dll.

3. Kanker paru-paru: penyakit ini lebih banyak muncul jika seseorang terus

menerus bekerja dalam lingkungan yang terkontaminasi asbes. Para perokok

cenderung lebih beresiko dibandingkan bukan perokok bila menghirup debu

asbes.

Melihat dampak yang begitu besar bagi kesehatan, maka dunia internasional

merespon dengan mengeluarkan Rotterdam Convention pada September 2004

yang intinya mengatur mengenai perdagangan internasional pestisida beracun dan

Bahan Kimia Berbahaya (BKB, dimana negara yang mengeksport BKB harus

mendapatkan rekomendasi (Prior Informed Concent) dari negara pengimpor

Page 20: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

3

sebelum barang tersebut diberangkatkan kenegara yang bersangkutan.

Di Indonesia juga diberlakukan peraturan menganai pemakaian asbes,

peraturan-pereaturan itu diantaranya adalah sbb:

1. PP No. 18/1999 bahwa asbes dikategorikan sebagai B3 (Bahan Berbahaya

Beracun).

2. PP No. 74/2001 bahwa penggunaan asbestos harus dikontrol.

3. Keppres No. 22/1993 bahwa asbestosis, kanker paru dan mesothelioma

dikategorikan sebagai Penyakit Akibat Hubungan Kerja.

4. Permenaker No. 03/1985 yang mengatur syarat K3 dalam penggunaan asbes.

Di Indonesia terdapat banyak sekali limbah industri seperti serbuk kayu

yang belum dimanfaatkan secara optimal karena selama ini warga lebih suka

membakarnya dari pada digunakan untuk yang lainnya. Pada penelitian ini

diambil kayu jati karena selain jumlahnya melimpah kayu jati juga terkenal

dengan kekuatannya, diharapkan komposit dengan bahan dasar limbah serbuk

kayu jati akan mempunyai kekuatan yang tinggi juga.

Menurut Kesatuan Pemangkuan Hutan (KPH) di Jawa Tengah, produksi

kayu jati pada tahun 2005 mencapai 159,185 m³. Menurut Purwanto dkk, (1994)

menyatakan komposisi limbah pada kegiatan pemanenan dan industri pengolahan

kayu adalah sebagai berikut :

1. Pada pemanenan kayu, limbah umumnya berbentuk kayu bulat, mencapai

66,16%.

2. Pada industri penggergajian limbah kayu meliputi serbuk gergaji 10,6%,

Sebetan 25,9% dan potongan 14,3%, dengan total limbah sebesar 50,8%.

Page 21: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

4

3. Limbah pada industri kayu lapis meliputi limbah potongan 5,6%, serbuk

gergaji 0,7%, sampah vinir basah 24,8%, sampah vinir kering 12,6% sisa

kupasan 11,0% dan potongan tepi kayu lapis 6,3%. Total limbah kayu lapis

ini sebesar 61,0% dari jumlah bahan baku yang digunakan. Dari

keterangan diatas mengatakan bahwa total limbah mencapai 50,8% dengan

limbah berupa serbuk mencapai 10,6%, jika kita hitung apabila produk

kayu yang dihasilkan mencapai 159,185 m³, maka limbah yang berupa

serbuk mencapai 40,767 m³. Angka itu baru dari KPH, jika ditambahkan

dengan produsen kayu jati swasta bisa diperkirakan mencapai 3 kalinya.

Gambar 1.1. Jati Gelondongan Hasil Hutan

Berdasarkan data yang diperoleh dari KPH, maka perlu dilakukan

penelitian terhadap pemanfaatan limbah serbuk kayu jati ini karena sangat

disayangkan jika tidak dimanfaatkan dengan semaksimal mungkin. Pada

penelitian ini akan dibuat komposit papan partikel dari serbuk kayu jati,

dikarenakan papan partikel akan sangat luas dalam penggunaan dan untuk

pengembangan penelitian selanjutnya. Untuk mengetahui hasil dari penelitian ini

Page 22: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

5

maka dilakukan beberapa jenis pengujian yaitu pengujian tarik dan pengujian

impak, dengan pengujian tersebut maka dapat diketahui sifat mekanik dari

komposit tersebut. Jika sifat mekanik sudah dapat diketahui maka dapat

mempermudah dalam pengaplikasian dan pengembangan penelitian ini. Papan

partikel penggunaannya sangat luas seperti pada interior rumah maupun perabot

rumah tangga maupun pada otomotif.

Gambar.1.2. Pemanfaatan Limbah Yang Belum Optimal

1.2 Tujuan Penelitian

Ada beberapa tujuan penting yang ingin dicapai antara lain, sbb :

1. Untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan impak komposit partikel dari

arang kayu jati.

2. Mengetahui pengaruh suhu pengarangan terhadap kekuatan komposit partikel.

3. Mengetahui stuktur makro pada bentuk patahan pada pengujian yang

dilakukan.

Page 23: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

6

1.3 Kegunaan Penelitian

Kegunaan penelitian ini antara lain adalah :

1. Bagi peneliti, selain sebagai tugas akhir untuk memperoleh gelar S1 penelitian

ini juga dapat sebagai acuan untuk dapat membandingkan material yang

mengandung bahan asbes dan non asbes.

2. Bagi pihak lain, penelitian ini dapat digunakan sebagai tambahan pengetahuan

dan sebagai informasi yang memadai.

1.4 Batasan Masalah

Karena ada banyak hal yang dapat mempengaruhi karakteristik dari

komposit maka penulis memberikan batasan-batasan masalah sebagai berikut:

1. Pengujian yang dilakukan terhadap komposit ini adalah uji tarik dan uji

impak

2. Suhu pengarangan dimulai dari 200ºC, 300ºC, 400ºC dan 500ºC.

3. Lama pengarangan 2 jam dengan asumsi panas merata pada serbuk gergaji

dalam kaleng dan dengan waktu pemanasan sebelum cetak 50ºC selama 20

menit.

4. Matrik yang digunakan adalah Epoxy dengan merk dagang ALF.

5. Serat komposit berbentuk partikel acak dari serbuk gergaji kayu jati.

Page 24: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

7

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Komposit

Definisi komposit adalah gabungan dua macam bahan atau lebih dengan

fase yang berbeda (Van Vlack, 1991 : 591). Fase pertama disebut dengan matrik

yang memiliki fungsi sebagai pengikat dan fase yang kedua disebut dengan

reinforcement yang memiliki fungsi untuk memperkuat bahan komposit secara

keseluruhan. Unsur utama penyusun komposit adalah serat yang merupakan

penentu karakteristik komposit seperti kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat

mekanis yang lain. Serat berfungsi untuk menahan sebagian besar gaya-gaya yang

bekerja pada komposit dan matrik berfungsi untuk melindungi dan mengikat serat

agar dapat bekerja dengan baik. Karena karakteristik pembentuknya berbeda,

maka akan dihasilkan material baru yaitu komposit yang mempunyai sifat

mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya (Kilduff,

1994 : 483).

Banyaknya serat dan ukurannya menentukan kemampuan komposit

dalam menahan gaya-gaya yang bekerja. Selain bahan serat komposit juga tidak

terlepas dari bahan matrik. Hal ini terjadi karena sekumpulan serat tanpa matrik

tidak dapat menahan gaya yang bekerja pada komposit itu dan tanpa matrik maka

kita tidak akan menyebutnya komposit. Matrik juga berguna untuk meneruskan

gaya dari satu serat keserat lainnya dengan menggunakan mekanisme tegangan

geser.

Page 25: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

8

Banyak sekali kelebihan dan keunggulan yang diperoleh dari komposit.

Keunggulan komposit diantaranya (Surdia, 2006 : 173) :

1. Rapat massanya rendah (ringan).

2. Daya hantar panas dan listrik dapat diatur.

3. Daya redam bunyi yang baik.

4. Sifat produk dapat diatur sesuai terapannya.

5. Bahan komposit dapat memberi penampilan (appearance) dan kehalusan

permukaan lebih baik.

6. Sifat-sifat fatik (fatigue) umumnya lebih baik dari logam biasa dan

ketangguhannya (toughness) baik.

7. Dapat dirancang dengan kekuatan dan kekakuan tinggi, dapat memberi

kekuatan dan kekakuan spesifik yang melebihi logam biasa.

8. Dapat terhindar dari korosi, hal ini sangat menguntungkan pada pemakaian

sebagai elemen-elemen tertentu.

Disamping keunggulannya, bahan-bahan komposit memiliki kelemahan antara

lain:

1. Harga bahan komposit relatif mahal (khususnya untuk serat sintetis).

2. Proses pembuatan dan pembentukan komposit relatif lama.

3. Sifat-sifatnya anisotoprik yaitu sifat-sifat bahan berbeda antara satu lokasi

dengan lokasi lainnya, tergantung pada arah pembebanan yang dilakukan.

4. Banyak bahan komposit, umumnya bahan komposit polimer yang tidak aman

terhadap serangan zat-zat kimia atau larutan tertentu.

Page 26: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

9

2.2 Klasifikasi Komposit

Menurut Schwartz (1997) fase matrik komposit dapat diklasifikasikan

menjadi beberapa macam yaitu :

1. Komposit matrik logam (Metal Matrix Composite, MMC): yang merupakan

campuran logam dan keramik seperti karbida wolfram (Wolfram Carbide).

2. Komposit matrik keramik (Ceramic Matrix Composite, CMC): Oksida

alumunium, karbida silikon dan fiber dapat digunakan sebagai reinforcing

agents untuk meningkatkan sifat- sifatnya, khususnya untuk pemakain pada

suhu tinggi.

3. Komposit matrik polimer (Polymer Matrix Composite, PMC): Matriknya

dapat berupa resin thermosetting epoxy dan polyesther dengan reinforcing

agents berupa fiber. Misalnya: Phenolik dipadukan dengan serbuk kayu,

Thermoplastik dipadukan dengan serbuk dan bahan elastomer atau grafit,

dsb.

Secara umum komposit dapat dikelompokkan kedalam tiga jenis (Kilduff, 1994) :

1. Fibrous composites

Pada komposit ini bahan penguat yang digunakan adalah serat (dapat berupa

serat organik atau serat sintetik) yang memiliki kekuatan dan kekakuan lebih

besar bila dibandingkan dengan bahan pengikat atau matriks. Bahan pengikat

yang digunakan dapat berupa polymer, logam maupun keramik.

Agar dapat membentuk produk yang efektif dan baik maka komponen penguat

harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi dari pada matriknya

Page 27: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

10

selain itu juga harus ada ikatan permukaan antara komponen penguat dan

matriks (Van Vlack, 1985)

2. Laminated composites

Komposit ini terdiri dari dua atau lebih material yang disusun berlapis-lapis.

Pelapisan ini bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat yang baru seperti

kekuatan, kekakuan, ketahanan korosi, sifat termal juga untuk penampilan

yang lebih atraktif.

3. Particulated composites

Particulated composites terdiri dari partikel-partikel yang ada dalam matriks.

Material partikel bisa dibuat dari satu jenis ataupun lebih dari satu jenis

material dan biasanya material partikel ini terbuat dari bahan metal atau dari

bahan non-metal. Komposit Partikel merupakan suatu bahan yang terbentuk

dari partikel-partikel yang tersebar di dalam matriks pengikat. Komposit

Partikel dapat dibuat dari partikel dan matriks logam maupun non logam atau

kombinasi dan keduanya.

Dalam pembuatan komposit partikel ada beberapa kemungkinan

kombinasi yang dapat dilakukan yaitu :

1. Nonmetallic in nonmetallic composites

Pada jenis ini partikel dan matrik yang digunakan berasal dari bahan bukan

logam. Contohnya adalah beton, bahan ini disusun oleh pasir dan kerikil

yang dicampur dengan semen dan air yang kemudian bereaksi secara

kimia dan kemudian mengeras setelah kering.

Page 28: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

11

2 . Metallic in nonmetallic composites

Komposit ini disusun oleh partikel logam yang berada dalam matriks

nonlogam. Contoh dari bahan ini adalah : serbuk logam yang dimasukkan

dalam resin termoset, komposit ini sangat kuat dan keras selain itu juga

mempunyai kemampuan menahan panas yang baik, karena itu bahan ini

banyak digunakan dalam bidang elektrik.

3. Metallic in metallic composites

Untuk jenis komposit ini masih sangat jarang digunakan dan biasanya

merupakan paduan yang nantinya diharapkan akan mempunyai

keunggulan-keunggulan tertentu..

4. Nonmetallic in metallic composites

Partikel non logam seperti keramik dapat dimasukan kedalam matriks

logam. Dari paduan dua bahan tersebut menghasilkan bahan yang disebut

cermet. Cermet biasa digunakan sebagai alat potong yang tahan terhadap

temperatur tinggi.

2.3 Komponen Bahan Komposit

Berdasar jenisnya, serat yang digunakan sebagai bahan penguat komposit

dibedakan menjadi:

1. Serat organik: yaitu serat yang berasal dari bahan organik, misalnya serat

kelapa, serat nanas, serat rami, serat pandan alas, serat kapas, dll.

2. Serat anorganik: yaitu serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik (seperti:

serat gelas, serat karbon, dll).

Page 29: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

12

2.3.1 Matrik

Matrik merupakan komponen penyusun komposit dengan jenis yang

bermacam-macam. Matrik pada umumnya terbuat dari bahan yang lunak dan liat.

Polimer plastik merupakan bahan umum yang biasa digunakan. Polimer adalah

bahan matrik yang tidak dapat menerima suhu tinggi. Poliester, vinillester dan

epoksi adalah beberapa jenis bahan polimer termoset yaitu mempunyai sifat dapat

memadat bila dipanaskan pada tekanan tertentu dan tidak dapat dilelehkan

kembali. Resin polyester tak jenuh adalah bahan matrik thermosetting yang paling

luas dalam penggunaan sebagai matrik pengikat plastik, dari bagian yang

menggunakan proses pengerjaan yang sangat sederhana sampai produk yang

dikerjakan dengan proses menggunakan cetakan mesin (Kilduff, 1994 : 439).

Epoxy adalah bahan yang terdiri dari dua komponen yaitu resin dan

hardener, bila dicampur dengan perbandingan yang tepat akan menghasilkan

massa yang padat dan dapat melekat dengan baik pada logam, kulit, kayu maupun

beton. Karakteristik epoxy yaitu ringan dan tidak menimbulkan tegangan, tahan

bahan kimia dan tahan korosi, tahan minyak, kuat tapi dapat dimesin dan dicat,

mudah pemakaiannya dan tak perlu panas, kurang tahan temperatur tinggi, kurang

tahan benturan. Jenis epoxy ini dapat diperkuat dengan logam, keramik,

bermacam-macam serat sehingga jauh menguntungkan bila hanya menggunakan

epoxy atau serat saja.

Kekerasan dan keuletan dapat ditentukan dengan mengatur perbandingan

antara resin dan hardener serta proses pengeringannya, epoxy kebanyakan dipakai

untuk perbaikan peralatan dari logam, perawatan mesin, perekat bagi logam yang

Page 30: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

13

tidak boleh dilas. Keistimewaan lain yaitu mempunyai sifat susut muai yang

sangat rendah, tahan tekanan, erosi dan abrasi (Surdia, 1999 : 258).

Resin polyester relatif lebih murah jika dibanding epoxy, tetapi tidak sekuat epoxy.

Resin polyester banyak digunakan sebagai matrik pada fiber-reinforcement.

2.3.2 Penguat (Filler)

Partikel maupun serat merupakan filament dari bahan reinforcing. Jenis

serat yang biasa dipakai bisa serat anorganik (seperti: serat gelas, serat karbon,

serat boron, kevlar- 49, keramik, logam), ataupun serat organik (seperti: grafit dan

serat- serat yang berasal dari tumbuhan). Serat maupun partikel tumbuhan yang

bisa dipakai antara lain: pandan, katun, kapas, rami, sutra, serabut kelapa, serabut

kelapa sawit, serbuk gergaji, serat pisang, serat nanas, serat enceng gondok, dan

sebagainya (Findasari, 2006).

Penguat organik termasuk salah satu jenis serat yang digunakan dalam

pembuatan komposit yaitu serat yang bersal dari alam. Jenisnya dapat berbentuk

bulat, segitiga atau heksagonal. Fungsi utamanya adalah sebagai bahan penguat

komposit. Kekuatan komposit dapat diatur dari persentase jumlah penguat itu

sendiri, pada umumnya semakin banyak jumlah serat maka kekuatan komposit

akan bertambah.

Pada penelitian ini model penguat yang digunakan adalah partikel kayu jati

(Tectona grandis) yang diarangkan, tujuan dari pengarangan ini antara lain

dikarenakan :

1. Arang tidak dapat terurai lagi pada alam bebas

Page 31: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

14

2. Bahan ini tidak akan terserang oleh hewan-hewan yang termasuk pemakan

kayu

3. Kandungan airnya rendah sehingga ikatan matrik dengan serat akan menjadi

semakin kuat

2.3.3 Bahan – bahan tambahan

Katalis adalah bahan pemicu (initiator) yang berfungsi untuk

mempersingkat proses curing pada temperatur ruang. Komposisi katalis pada

komposit harus sangat diperhatikan. Komposit dengan kadar katalis yang terlalu

sedikit akan mengakibatkan proses curing yang terlalu lama. Dan apabila pada

proses pembuatan terjadi kelebihan katalis, maka akan menimbulkan panas yang

berlebihan sehingga akan merusak produk. Tetapi di dalam resin epoxy,

katalisnya biasa disebut sebagai hardener. Sedangkan komposisi pencampuran

antara resin dan hardener adalah 1 : 1 tertera pada kemasan (Template epoxy).

Karena proses pembuatan akan mengakibatkan lengketnya produk dengan

cetakan, maka untuk menghindari itu harus diadakan proses pelapisan terhadap

cetakan yaitu dengan mengunakan release agent. Release agent atau zat pelapis

yang berfungsi untuk mencegah lengketnya produk pada cetakan saat proses

pembuatan. Pelapisan dilakukan sebelum proses pembuatan dilakukan. Release

agent yang biasa digunakan antara lain waxes (semir), MAA, mirror glass,

vaselin, polyvinyl alcohol, film forming, kertas pembungkus makanan berpelapis

plastik dan oli.

Page 32: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

15

2.4 Volume Penguat

Komponen penyusun bahan komposit mempunyai pengaruh terhadap sifat

mekanik akhir bahan komposit. Besar pengaruh terhadap sifat mekanik akhir

bahan komposit dapat ditinjau dari seberapa banyak komponen tersebut terdapat

dalam bahan komposit. Dalam analisa sifat mekanik bahan komposit persamaan-

persamaan yang digunakan menggunakan komponen fraksi volume, namun dalam

kenyataannya pengukuran dapat dilakukan berdasarkan fraksi berat yaitu dengan

mengetahui terlebih dahulu massa jenis partikel yang akan digunakan (Findasari,

2006).

Sebelum menentukan fraksi volume terlebih dahulu mencari massa jenis serat

yang digunakan. Massa jenis partikel arang kayu jati ini diasumsikan 1,46

gram/ml. Fraksi volume merupakan rasio antara volume komponen penyusun

dengan volume total komposit. Pada bahan komposit jumlah fraksi volume

komponen penyusunnya harus sama dengan satu, dengan mengasumsikan tidak

adanya void (Kilduff, 1994 : 460) :

Vf + Vm = Vkomposit............................................................................ (2.1)

Dengan Vf = volume partikel

Vm = volume matrik

Fraksi volume serat dalam komposit merupakan parameter penting dalam

mengatur sifat mekanik komposit lamina yang dihasilkan.

Page 33: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

16

2.5 Pengujian Komposit

Untuk mengetahui sifat mekanis dari komposit maka dilakukan pengujian.

Jenis pengujian yang dilakukan adalah uji tarik dan uji impak, dengan pengujian

akan dapat diperoleh suatu angka yang menunjukkan kekuatan dari komposit.

2.5.1 Pengujian Tarik

Pengujian tarik yang dilakukan adalah untuk mengetahui kekuatan tarik

dan regangan dari matrik, maupun komposit partikel. Metode yang digunakan

adalah benda uji dijepit pada mesin uji dengan pembebanan perlahan-lahan

meningkat sampai suatu beban tertentu hingga benda uji patah. Beban tarik yang

bekerja pada benda uji akan menimbulkan pertambahan panjang disertai

pengecilan diameter benda uji. Perbandingan antara pertambahan panjang (∆L)

dengan panjang awal benda uji (L) disebut regangan. Pengujian tarik ini dilakukan

di Laboratorium Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma.

Untuk mengetahui kekuatan tarik dan regangan dari matrik maupun

komposit serat dilakukan perhitungan dengan menggunakan rumus berikut

(Djaprie, 1995 : 26) :

APσ = ................................................................................ ....(2.2)

Dengan σ : kekuatan tarik (MPa)

P : beban maksimal (Kg)

A : luas penampang pengujian (mm²)

%100L∆Lε

0

×= .................................................................. ... (2.3)

Page 34: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

17

Dengan ε : regangan (%)

∆L : pertambahan panjang (mm)

L0 : panjang mula-mula (mm)

2.5.2 Pengujian Impak

Pengujian impak dimaksudkan untuk mengetahui sifat fisis liat atau

getas benda uji sebelum dan sesudah mendapat perlakuan panas. Uji impak ini

membutuhkan tenaga untuk mematahkan benda uji dengan sekali pukul, alat

pukul yang digunakan berupa sebuah palu dengan berat tertentu yang dijatuhkan

dengan cara dilepaskan dari sudut 150o (α) dan sisi pisau pada palu mengenai

benda uji berbentuk persegi panjang dengan ukuran 10 x 10 mm, panjang 55 mm

dan takikan 2 mm serta sudut takikan 45o, karena pukulan tersebut benda uji akan

patah, kemudian palu akan berayun kembali membentuk sudut (β) hasil dari

keliatan benda uji (Anonim, 2003).

Gambar 2.5 Prinsip pengujian impak (Santoso, 2003)

Page 35: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

18

Harga uji impak dapat dicari dengan persamaan :

W = GR (cos β - cos α) (joule) ...............................................(2.4).

dimana : W = Tenaga patah (joule)

α = Besar sudut pada saat palu akan dilepaskan tanpa benda uji

β = Sudut yang dibentuk palu setelah mematahkan benda uji

G = Berat palu (kgf = N)

R = Jarak titik putar palu sampai titik berat palu = 0,3948 m

Keuletan suatu bahan dapat dicari dengan menggunakan rumus (Anonim, 2003):

Keliatan = A

W (joule/mm2) .................................................. (2.5)

dimana : W = tenaga patah (joule)

A = luas patahan benda uji (mm2)

Dari metode ini dapat diperoleh keuntungan sebagai berikut:

1. Bentuk benda uji yang digunakan sangat cocok untuk mengukur ketangguhan

tarik pada bahan kekuatan rendah.

2. Pengujian dapat dilakukan pada suhu dibawah suhu ruang

3. Dapat juga digunakan untuk perbandingan pengaruh paduan dan perlakuan

panas pada ketangguhan takik.

Disamping beberapa keuntungan pada metode ini, terdapat juga kerugian yang

terjadi, diantaranya:

1. Hasil uji impak tidak bisa dimanfaatkan dalam perancangan, karena uji ini

bersifat merusak.

2. Tidak terdapat hubungan antara data uji impak dengan ukuran cacat.

Page 36: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

19

2.5.3 Foto Makro

Foto makro dilakukan untuk mengetahui bentuk patahan yang terjadi

setelah dilakukan uji tarik dan uji impak. Bentuk patahan dapat menunjukkan

tingkat kekuatan dari suatu material seperti getas atau elastis.

2.6 Bentuk-bentuk Patahan

Dari hasil pengujian akan diperoleh jenis patahan yang menunjukkan karakter dari

bahan.

1. Patah liat : pada bahan ductile (liat) akan terlihat arah rambatan retak yang

tidak rata, tampak buram dan berserat.

2. Patah getas : patahan getas akan memberikan tampilan permukaan yang rata

tanpa terjadinya tanda-tanda kerusakan yang berarti pada sekitar patahan,

permukaannya pun mengkilap.

3. Patah Campuran : patahan ini mempunyai patahan yang sebagian getas dan

sedikit liat.

2.8 Tinjauan Pustaka

Penelitian ini sebelumnya pernah dilakukan oleh Setyawati

(2003) dan Swandono (2008), Yang tujuannya adalah pemanfaatan limbah kayu

sebagai bahan penguat komposit. Inti dari penelitian tersebut adalah sebagai

berikut :

Kebutuhan manusia akan kayu sebagai bahan bangunan baik untuk

keperluan konstruksi, dekorasi, maupun furniture terus meningkat seiring

Page 37: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

20

dengan meningkatnya jumlah penduduk. Jika kita lihat sampai saat ini kegiatan

pemanenan dan pengolahan kayu di Indonesia masih menghasilkan limbah

dalam jumlah besar. Limbah kayu berupa potongan log maupun sebetan telah

dimanfaatkan sebagai inti papan blok dan bahan baku papan partikel. Akan

tetapi limbah berupa serbuk gergaji pemanfaatannya masih belum optimal.

Untuk industri besar dan terpadu, limbah serbuk kayu gergajian sudah

dimanfaatkan menjadi bentuk briket arang dan arang aktif yang dijual secara

komersial. Namun untuk industri penggergajian kayu skala industri kecil yang

jumlahnya mencapai ribuan unit dan tersebar di pedesaan, limbah ini belum

dimanfaatkan secara optimal. Sebagai contoh adalah pada industri penggergajian

di Jambi yang berjumlah 150 buah yang kesemuanya terletak ditepi sungai

Batanghari, limbah kayu gergajian yang dihasilkan dibuang ke tepi sungai

tersebut sehingga terjadi proses pendangkalan dan pengecilan ruas sungai (Pari,

2002). Pada industri pengolahan kayu sebagian limbah serbuk kayu biasanya

digunakan sebagai bahan bakar tungku, atau dibakar begitu saja tanpa

penggunaan yang berarti, sehingga dapat menimbulkan pencemaran lingkungan

(Febrianto,1999). Dalam rangka efisiensi penggunaan kayu perlu diupayakan

pemanfaatan serbuk kayu menjadi produk yang lebih bermanfaat.

Serbuk kayu sebagai Filler

Filler ditambahkan ke dalam matriks dengan tujuan meningkatkan sifat-

sifat mekanis plastik melalui penyebaran tekanan yang efektif di antara serat

dan matriks (Han, 1990). Selain itu penambahan filler akan mengurangi biaya

disamping memperbaiki beberapa sifat produknya.

Page 38: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

21

Bahan-bahan inorganik seperti kalsium karbonat, talc, mika, dan

fiberglass merupakan bahan yang paling banyak digunakan sebagai filler dalam

industri plastik. Penambahan kalsium karbonat, mika dan talc dapat

meningkatkan kekuatan plastik, tetapi berat produk yang dihasilkan juga

meningkat sehingga biaya pengangkutan menjadi lebih tinggi.

Selain itu, kalsium karbonat dan talc bersifat abrasif terhadap peralatan

yang digunakan, sehingga memperpendek umur pemakaian. Penambahan

fiberglass dapat meningkatkan kekuatan produk tetapi harganya sangat mahal.

Karena itu penggunaan bahan organik, seperti kayu sebagai filler dalam industri

plastik mulai mendapat perhatian. Di Indonesia potensi kayu sebagai filler

sangat besar, terutama limbah serbuk kayu yang pemanfaatannya masih belum

optimal.

Pada penelitian yang dilakukan Setyawati (2003) kayu yang digunakan

adalah campuran dari berbagai jenis kayu sedangkan Swandono (2008) hanya

menggunakan serbuk kayu glugu sebagai filler, selain mengoptimalkan

penggunaan serbuk gergaji penggunaan filler ini juga dapat mengurangi biaya

pembuatan komposit.

Menurut Strak dan Berger (1997), serbuk kayu memiliki kelebihan

sebagai filler bila dibandingkan dengan filler mineral seperti mika, kalsium

karbonat, dan talk yaitu: temperatur proses lebih rendah (kurang dari 400ºF)

dengan demikian mengurangi biaya energi, dapat terdegradasi secara alami,

berat jenisnya jauh lebih rendah, sehingga biaya per volume lebih murah, gaya

Page 39: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

22

geseknya rendah sehingga tidak merusak peralatan pada proses pembuatan, serta

berasal dari sumber yang dapat diperbaharui.

Matriks

Kebanyakan komposit memiliki kelemahan dengan stabilitas dimensinya

yang rendah sehingga hanya digunakan sebagai interior saja. Untuk mengatasi

kelemahan tersebut maka dilakukan pengembangan penelitian dengan

menggunakan perekat termoplastik seperti polyprophylene (PP), polystyrene (PS)

dan polyetylene (PE), dll. Mulyadi (2001) mengatakan bahwa plastik dapat

dibedakan menjadi dua tipe yaitu termoplastik dan termoset. Termoplastik adalah

plastik yang dapat didaur ulang dengan cara dipanaskan. Dalam keadaan dingin

termoplastik akan mengeras dan dapat menjadi lunak dan dapat dialirkan dalam

keadaaan panas. Polymer termoplastik dapat dibagi menjadi dua yaitu amorphous

dan semi cristaline.

Dalam Gunara (1993) Mengatakan bahwa perbedaan kadar resin

memberikan perbedaan pada sifat-sifat mekanik baha yang direkat. Semakin

tinggi kadar Perekat maka akan semakin tinggi pula Modulus of elasticity dan

modulus of rupture dari bahan yang direkat setelah dilakukan uji rekat. Selain itu

mengatakan bahwa untuk kepentingan ekonomis tidak diperlukan perekat yang

lebih banyak dari pada yang diperlukan untuk memperoleh sifat- sifat yang

diinginkan.

Page 40: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

23

Aditif

Polyolefin bersifat hidrofobik dan non polar jika digunakan dalam

komposit diharapkan mampu memperbaiki sifat fisis dan mekanis komposit yang

dihasilkan. Dilain itu kayu merupakan hidrofilik dan polar sehingga jika

digabungkan akan mengahsilkan produk yang kurang kompak dan sifat mekanis

yang kurang baik sehingga perlu ditambahkan aditif (compatibilizer dan inisiator)

dalam pembuatan papan partikel dari bahan yang kedua bahannya berbeda sifat.

Aditif dapat meningkatkan ikatan tremoplastik dengan kayu (Youngquist, 1999)

menyatakan bahwa polyprophylene jika ditambahkan compatibilizer

meningkatkan ikatan antara pengisi dengan pengikat.

Pada penelitian ini Setyawati menggunakan plastik daur ulang

(termoplastik) sebagai matrik. Di Indonesia, plastik daur ulang sebagian besar

dimanfaatkan kembali sebagai produk semula dengan kualitas yang lebih

rendah. Pemanfaatan plastik daur ulang sebagai bahan konstruksi masih sangat

jarang ditemui. Pada tahun 1980 an, di Inggris dan Italia plastik daur ulang telah

digunakan untuk membuat tiang telepon sebagai pengganti tiang-tiang kayu atau

besi. Di Swedia plastik daur ulang dimanfaatkan sebagai bata plastik untuk

pembuatan bangunan bertingkat, karena ringan serta lebih kuat dibandingkan

bata yang umum dipakai (YBP, 1986).

Pemanfaatan plastik daur ulang dalam bidang komposit kayu di

Indonesia masih terbatas pada tahap penelitian. Ada dua strategi dalam

pembuatan komposit kayu dengan memanfaatkan plastik, pertama plastik

dijadikan sebagai binder sedangkan kayu sebagai komponen utama; kedua kayu

Page 41: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

24

dijadikan bahan pengisi/filler dan plastik sebagai matriksnya. Penelitian

mengenai pemanfaatan plastik polipropilena daur ulang sebagai substitusi

perekat termoset dalam pembuatan papan partikel telah dilakukan oleh

Febrianto dkk (2001). Produk papan partikel yang dihasilkan memiliki stabilitas

dimensi dan kekuatan mekanis yang tinggi dibandingkan dengan papan partikel

konvensional. Penelitian plastik daur ulang sebagai matriks komposit kayu

plastik dilakukan Setyawati (2003) dan Sulaeman (2003) dengan menggunakan

plastik polipropilena daur ulang. Dalam pembuatan komposit kayu plastik daur

ulang, beberapa polimer termoplastik dapat digunakan sebagai matriks, tetapi

dibatasi oleh rendahnya temperatur permulaan dan pemanasan dekomposisi kayu

(lebih kurang 200°C).

Pada penelitian yang dilakukan oleh Swandono (2008) matrik yang

digunakan adalah epoxy, karena dengan epoxy diharapkan komposit yang

didapat memiliki sifat mekanis yang lebih baik jika dibandingkan dengan

penggunaan plastik daur ulang sebagai matrik.

Proses Pembuatan

Pada dasarnya pembuatan komposit serbuk kayu plastik daur ulang tidak

berbeda dengan komposit dengan matriks plastik murni. Komposit ini dapat

dibuat melalui proses satu tahap, proses dua tahap, maupun proses kontinyu.

Pada proses satu tahap, semua bahan baku dicampur terlebih dahulu secara

manual kemudian dimasukkan ke dalam alat pengadon (kneader) dan diproses

sampai menghasilkan produk komposit. Pada proses dua tahap bahan baku

Page 42: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

25

plastik dimodifikasi terlebih dahulu, kemudian bahan pengisi dicampur secara

bersamaan di dalam kneader dan dibentuk menjadi komposit. Kombinasi dari

tahap-tahap ini dikenal dengan proses kontinyu. Pada proses ini bahan baku

dimasukkan secara bertahap dan berurutan di dalam kneader kemudian diproses

sampai menjadi produk komposit (Han dan Shiraishi, 1990). Umumnya proses

dua tahap menghasilkan produk yang lebih baik dari proses satu tahap, namun

proses satu tahap memerlukan waktu yang lebih singkat.

Penyiapan filler

Pada prinsipnya penyiapan filler ditujukan untuk mendapatkan serbuk

kayu atau tepung kayu dengan ukuran dan kadar air yang seragam. Makin halus

serbuk semakin besar kontak permukaan antara filler dengan matriknya,

sehingga produk menjadi lebih homogen. Akan tetapi, bila ditinjau dari segi

dekoratif, komposit dengan ukuran serbuk yang lebih besar akan menghasilkan

penampakkan yang lebih baik karena sebaran serbuk kayunya memberikan nilai

tersendiri. Perbedaan pada penelitian ini, Swandono (2008) mengubah serbuk

gergaji menjadi arang dengan pemanasan dengan suhu 200°C dan 300°C. Kedua

sebuk gergaji campur dengan komposisi perbandingan 50% untuk arang dengan

suhu pegarangan 200°C dan 50% untuk arang dengan suhu pegarangan 300°C.

Setyawati hanya menghaluskan serbuk kayu sehingga menjadi homogen.

Penyiapan Plastik Daur Ulang

Limbah plastik dikelompokkan sesuai dengan jenis plastiknya

(polipropilena (PP), polietilena (PE), dan sebagainya). Setelah dibersihkan,

limbah tersebut dicacah untuk memperkecil ukuran, selanjutnya dipanaskan

Page 43: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

26

sampai titik lelehnya, kemudian diproses hingga berbentuk pellet. Sebelum

digunakan sebagai matriks komposit dilakukan analis termal diferensial (DTA).

Pada proses dua tahap, pellet tersebut diblending terlebih dahulu dengan

coupling agent sehingga berfungsi sebagai compatibilizer dalam pembuatan

komposit (Gunara, 1993)

Pengadonan

Tahap-tahap dalam pengadonan ini disesuaikan dengan proses yang

digunakan, satu tahap, dua tahap, atau kontinyu. Menurut Han (1990) kondisi

pengadonan yang paling berpengaruh dalam pembuatan komposit adalah suhu,

laju rotasi, dan waktu pengadonan. Sebelum pengadonan dilakukan filler dioven

terlebih dahulu tujuannya adalah mengurangi kelembaban pada serbuk kayu dari

lingkungan sekitar sebelum dilakukan pengepresan.

Pembentukan komposit

Pada penelitian yang dilakukan Setyawati (2003) setelah proses

pencampuran selesai, sampel langsung dikeluarkan untuk dibentuk menjadi

lembaran dengan kempa panas. Pengempaan dilakukan selama 2,5 - 3 menit

dengan tekanan sebesar 100 kgf/cm2 selama 30 detik pada suhu 170ºC - 190ºC.

Setelah dilakukan pengempaan dingin pada tekanan yang sama selama 30 detik,

lembaran kemudian didinginkan pada suhu kamar. Swandono (2008) melakukan

pengempaan selama 6 jam dengan tekanan sebesar 2000 kg/cm², setelah

komposit mengering baru kemudian dikeluarkan dari cetakan.

Page 44: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

27

Pengujian Komposit

Pengujian komposit dilakukan untuk mengetahui apakah produk yang

dihasilkan telah memenuhi persyaratan yang ditentukan untuk suatu penggunaan

tertentu. Jenis pengujian disesuaikan dengan kebutuhan, umumnya meliputi

pengujian fterhadap sifat fisis, mekanis, serta thermal komposit (Djaprie, 1995 :

27).

Komposit yang berkualitas tinggi hanya dapat dicapai bila serbuk kayu

terdistribusi dengan baik di dalam matriks. Dalam kenyataannya, afinitas antara

serbuk kayu dengan plastik sangat rendah karena kayu bersifat hidrofilik

sedangkan plastik bersifat hidrofobik. Akibatnya komposit yang terbentuk

memiliki sifat-sifat pengaliran dan moldability yang rendah dan pada gilirannya

dapat menurunkan kekuatan bahan (Han, 1990).

Hasil-hasil Penelitian

Penelitian-penelitian yang telah dan sedang dilakukan bertujuan untuk

menghasilkan komposit kayu plastik dengan sifat-sifat yang terbaik. Han (1990),

Stark & Berger (1997), dan Oksman & Clemons (1997), meneliti faktor- faktor

yang berperan penting dalam pembuatan komposit serbuk kayu plastik, yaitu

tipe dan bentuk bahan baku, jenis kayu, nisbah filler dengan matriks, jenis dan

kadar compatibilizer, serta kondisi pada saat pengadonan. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa sampai batas tertentu terjadi peningkatan kekuatan

komposit dengan makin kecil ukuran serbuk yang digunakan, demikian juga

tipe, nisbah serbuk kayu dan plastik, kadar air serta jenis kayu berpengaruh

Page 45: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

28

nyata terhadap sifat-sifat komposit yang dihasilkan. Penambahan compatibilizer

sampai batas tertentu berpengaruh baik terhadap kekuatan komposit.

Penelitian mengenai komposit kayu plastik sebagian besar masih

menggunakan plastik murni sebagai matriks. Penelitian dengan menggunakan

matriks daur ulang, dilakukan oleh Setyawati (2003), Sulaeman (2003) dengan

menggunakan polipropilena daur ulang. Hasil- hasil penelitian dirangkum

sebagai berikut :

Setyawati (2003) meneliti pengaruh ukuran nisbah serbuk kayu dengan

matriks, serta kadar compatibilizer terhadap sifat fisis dan mekanis komposit

kayu polipropilena daur ulang. Hasil penelitian menunjukkan pola yang sama

dengan komposit yang menggunakan polipropilena murni, yaitu sifat–sifat

komposit meningkat dengan makin halusnya ukuran partikel. Nisbah serbuk

kayu dengan matriks sebesar 50:50 dengan penambahan MAH 2,5% sebagai

compatibilizer disertai dengan penambahan inisiator menghasilkan kekuatan

komposit yang optimal, disamping sifat-sifat fisis yang memadai.

Swandono (2008), meneliti tingkat keausan dan koefisen gesek pada

komposit kayu glugu. Hasilnya menunjukkan bahwa koefisien gesek komposit

arang serbuk kayu glugu lebih tinggi dari kampas rem yang ada pada pasaran,

akan tetapi memiliki tingkat keausan yang lebih tinggi dimiliki oleh komposit

berpenguat 60%.

Page 46: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

29

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Skema Penelitian

Untuk lebih mempermudah dalam melakukan penelitian maka

diperlukan adanya rancangan skema alur penelitian seperti ditunjukkan pada

gambar 3.1.

Gambar.3.1. Skema jalannya penelitian

Persiapan bahan

Resin + hardener Serbuk kayu

Dioven 200◦C, 300◦C, (2jam) 400◦C, 500◦C,

Pembuatan benda uji dengan variasi komposisi partikel 200◦C dengan partikel 300◦C, Dilihat dari partikel 200◦ C: 100%, 60%,

Cetakan dan press

Uji tarikPembuatan benda uji dengan variasi fraksi partikel: 27%,36%, 45%,56%. Uji tarik dan uji impak Pengolahan data

Pembahasan dan kesimpulan

Page 47: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

30

3.2 Persiapan Benda Uji

3.2.1 Bahan Komposit

Untuk membuat komposit berpenguat partikel serbuk gergaji kayu jati

membutuhkan beberapa bahan yaitu :

1. Partikel

Partikel yang digunakan dalam komposit ini adalah partikel yang berasal

dari serbuk kayu jati yang diarangkan. Untuk mendapatkan partikel yang baik

maka dilakukan variasi pengarangan, variasi yang dilakukan adalah variasi suhu

saat pembuatan arang. Suhu pengarangan dimulai dari 200°C, 300°C, 400°C dan

500°C yang dilakukan selama 2 jam, lama pengarangan ini diasumsikan bahwa

suhu telah merata pada setiap bagian dari serbuk gergaji yang kita letakkan dalam

kaleng kemudian dimasukkan kedalam oven.

Dalam proses pembuatan arang ada beberapa langkah yang harus dilakukan

sebagai berikut :

1. Menyiapkan terlebih dahulu bahan dan alat yaitu serbuk kayu jati, oven dan

kaleng.

2. Memasukkan serbuk dalam kaleng lalu ditutup rapat tujuannya adalah agar

saat pembakaran tidak terjadi oksidasi sehingga tidak menjadi abu.

3. Menghidupkan oven dan mengatur suhunya sesuai dengan variasi penelitian

( 200ºC- 500ºC) suhu dipertahan kan sampai 2 jam, lamanya pengovenan ini

diasumsikan bahwa suhu sudah merata pada setiap bidang dan tempat.

Page 48: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

31

4. Setelah selesai arang dibiarkan sampai dingin baru dibuka, karena jika

langsung dibuka maka serbuk tersebut akan terbakar karena suhunya masih

cukup tinggi.

Berdasarkan dari acuan pengujian kadar karbon pada partikel kayu glugu

maka partikel yang akan digunakan dalam pembuatan komposit ini adalah serbuk

kayu dengan suhu pengovenan 200°C dan 300°C.

Gambar 3.2. Serbuk dengan suhu pengarangan 200°C

Gambar 3.3. Serbuk dengan suhu pengarangan 300°C

2. Resin

Resin yang digunakan adalah epoxy dengan dengan merk dagang ALF.

Dalam pemakaiannya resin ini harus diberi campuran pengeras (hardener) dengan

perbandingan 1 : 1 karena jika tidak dicampur atau komposisinya tidak pas

dengan hardener maka resin tidak akan dapat mengering atau tidak dapat

mengering dengan sempurna.

Page 49: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

32

Gambar 3.4. Resin dan hardener epoxy

3. Bahan tambahan

Release agent (pelumas) yang digunakan untuk memudahkan dalam

pembuatan komposit ini adalah mentega. Mentega dioleskan pada seluruh

permukaan yang bertujuan untuk memudahkan proses pengeluaran komposit dari

cetakan. Selain mentega pada dasar cetakan juga dilapisi dengan kertas minyak

agar saat dilakukan proses penekanan resin yang keluar tidak berceceran.

3.2.2 Alat Bantu

Alat bantu yang digunakan dalam proses pembuatan komposit ini adalah

sebagai berikut :

1. Oven untuk pengarangan.

2. Kaleng sebagai wadah serbuk saat proses pengovenan.

3. Tang untuk mengambil kaleng dalam oven

4. Timbangan digital, yang digunakan untuk menimbang partikel.

5. Gelas ukur, untuk mengukur volume resin dan hardener.

6. Mentega dan kertas minyak, digunakan sebagai pelapis pada cetakan yang

berfungsi agar komposit yang telah mengering mudah dilepas dari cetakan.

7. Limiter sebagai pengatur ketebalan komposit.

Page 50: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

33

8. Dongkrak hidrolik.

9. Bingkai sebagai tempat pengepresan

10. Sekrap, untuk melepaskan komposit yang sudah kering dari cetakan, juga

untuk membersihkan cetakan dari sisa resin.

3.2.3 Cetakan dan Press

Cetakan dibuat dari baja berbentuk persegi panjang dengan tujuan

memudahkan pembuatan alat dan pembuatan benda uji. Cetakan terdiri dari dua

Komponenl, untuk alas dan penutup menggunakan plat besi dengan ketebalan

9mm dan pada bagian kelilingnya menggunakan plat besi dengan ketebalan 4mm.

Gambar 3.5. Bentuk cetakan yang digunakan

Untuk proses pengepresan menggunakan dongkrak hidrolik yang dipasang

alat pengukur tekanan, tekanan yang digunakan 2000 Kg/cm². Pada saat

pengepresan cetakan dipasang pada bingkai cetakan yang terbuat dari besi profile

yang bertujuan untuk menahan saat proses pengepresan.

Page 51: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

34

Gambar 3.6. Alat pengepres cetakan.

3.3 Pembuatan Benda Uji

3.3.1 Menentukan Komposisi Jumlah Serat

Dalam penelitian ini ada beberapa tahap percobaan yang dilakukan untuk

mendapatkan komposisi komposit yang paling tepat, percobaan yang dilakukan

ada dua macam yaitu :

1. Percobaan Pertama

Percobaan pertama dilakukan untuk menentukan komposisi paduan serat

antara serat dengan suhu pengarangan 200° C dan dan 300° C. Pada percobaan

pertama ini menggunakan fraksi partikel 45% , untuk mengetahui kekuatannya

pada percobaan pertama dilakukan pengujian tarik. Komposisi serbuk yang akan

digunakan dalam percobaan pertama ini dapat dilihat pada tabel 1.2.

Dibawah ini adalah contoh mencari jumlah partikel yang akan

digunakan dalam pembuatan komposit pada percobaan pertama, misalnya untuk

komposisi partikel 100 % partikel 200◦C dengan fraksi volume partikel 45%.

Setelah kita ketahui dari perhitungan bahwa massa jenis partikel yang digunakan

adalah ρ= 1,46 gram/ml, maka untuk mengetahui jumlah matrik maupun partikel

terlebih dahulu kita cari volume cetakan yang kita pakai.

Page 52: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

35

Volume cetakan = 21cm x 11cm x 0,5 cm = 115,5 cm³

Maka volume partikel yang akan digunakan adalah :

10045 x 115,5 = 51, 91 cm³

Untuk memudahkan mengukur volume partikel, maka kita hitung berdasarkan

beratnya, yaitu dengan cara mengalikannya dengan massa jenis partikel itu

sendiri. Maka partikel yang akan kita gunakan adalah

51,91 x 1.46 = 75,65 gram

Untuk matriknya, resin dapat langsung kita ukur dengan menggunakan gelas

ukur.

Tabel 3.1. Komposisi komposit percobaan pertama

No Partikel 200◦C ( gram )

Partikel 300◦C ( gram )

Berat partikel ( gram )

Volume matrik ( ml )

1 75,65 0 75,65 63,53

2 45,39 30,26 75,65 63,53

3 37,83 37,83 75,65 63,53

4 30,26 43,39 75,65 63,53

5 0 75,65 75,65 63,53

Keterangan : Fraksi volume (νf) yang digunakan adalah 45%

2. Percobaan Kedua.

Setelah didapatkan komposisi partikel yang tepat maka pada percobaan

kedua ini dilakukan untuk mengetahui fraksi partikel yang paling baik pada

komposit partikel arang kayu jati. Untuk mengetahui kekuatannya pada percobaan

kedua ini dilakukan pengujian tarik dan uji impak. Dengan menggunakan

Page 53: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

36

perhitungan yang sama seperti pada percobaan pertama, maka komposisi partikel

pada percobaan keduaa ini dapat dilihat pada tabel 3.3.

Tabel 3.2. Komposisi komposit partikel percobaan kedua

Fraksi volume

serat

Partikel 200◦C ( gram )

Partikel 300◦C ( gram )

Berat total Partikel ( gram )

Volume matrik ( ml )

27% 27,23 18,16 45,39 84,31

36% 36,32 24,2 60,52 73,92

45% 45,39 30,26 75,65 63,52

54% 54,46 36,32 90,78 53,13

Keterangan : Komposisi partikel 60% serbuk dengan suhu pengovenan 200°C dengan 40% serbuk suhu pengovenan 300°C.

Pada pengujian impak dimensi cetakan yang digunakan adalah : 66 cm³.

Komposisi pembentuknya dapat kita lihat dalam tabel 3.4 berikut ini :

Tabel 3.3. Komposisi partikel pada pengujian impak

Fraksi volume Partikel 200◦C ( gram )

Partikel 300◦C ( gram )

Berat total Partikel ( gram )

Volume matrik ( ml )

27% 15,56 10,37 25,93 48,18

36% 20,75 13,83 34,58 42,24

45% 25,94 17,29 43,23 36,3

54% 31,12 20,75 51,87 30,36

Keterangan : Komposisi partikel 60% serbuk dengan suhu pengovenan 200°C dengan 40% serbuk suhu pengovenan 300°C.

Page 54: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

37

Berikut ini adalah langkah -langkah dalam pembuatan benda uji baik

untuk pengujian tarik maupun pengujian impak, dapat kita kita lihat sbb:

1. Mengetahui terlebih dahulu komposisi atau fraksi partikel, kemudian

menimbang partikel sesuai dengan perhitungan yang ada, setelah itu

memasukkan partikel dalam oven dengan suhu 50°C selama 20 menit dengan

tujuan mengurangi kadar air agar ikatan matrik pada benda menjadi lebih kuat.

2. Melapisi cetakan dengan pelicin (mentega atau MAA) dan kertas minyak

(pembungkus makanan) agar nantinya setelah kering mudah dilepas.

3. Mencampurkan resin dan hardener dengan perbandingan 1 : 1 pada gelas

ukur, jumlahnya diusahakan lebih banyak dari hitungan komposisi, hal ini

dimaksudkan agar proses pencampuran dengan serat menjadi lebih mudah,

cara ini tidak akan merubah komposisi benda uji karena resin akan keluar saat

pengepresan jika terjadi komposisi yang berlebih.

4. Setelah pengovenan selesai kemudian menuangkan partikel pada resin

kemudian diaduk sampai benar-benar merata karena ini akan berpengaruh

pada hasi cetakan.

5. Memasukkan partikel kedalam cetakan, meratakan kesemua bagian, lalu siap

dipress pada bingkai dengan bantuan dongkrak.

6. Lama pengepresan ini disesuaikan dengan waktu resin dapat mengering

(dalam kemasannya tertera 4 jam), cetakan jangan dibuka sebelum benar-

benar kering karena benda dapat mengembang lagi atau berubah bentuknya

tidak sesuai dengan yang diharapkan.

Page 55: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

38

3.4 Prosedur Pengujian.

3.4.1 Metode Pengujian Tarik

Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik matriks pengikat dan komposit

digunakan pengujian tarik dengan menggunakan mesin uji tarik. Dalam pengujian

matrik pengikat ini digunakan 4 buah benda uji matrik pengikat dengan dimensi

benda uji sesuai dengan standar ASTM D 638-1 (Standar Test Methode for

Tensile Properties of Plastic). Bentuk dan dimensi benda uji tarik matrik pengikat

yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.7

Gambar 3.7. Dimensi benda uji tarik matrik (ASTM D 638-1)

3.4.2 Benda uji komposit untuk pengujian tarik

Pengujian tarik komposit mengacu pada standar pengujian ASTM D 638-

90 Bentuk dan dimensi benda uji tarik komposit yang digunakan dapat dilihat

pada gambar 3.8

Page 56: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

39

50 460

R1

200

2012.5

Satuan : mm

Gambar 3.8. Dimensi benda uji tarik komposit (ASTM D 638-90)

Pengujian tarik matrik pengikat dan komposit menggunakan mesin uji

tarik yang berada di laboratorium Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma.

Langkah-langkah pengujian tarik sebagai berikut:

a. Mencatat dan menandai dengan nomor benda yang akan diuji.

b. Mencatat ukuran-ukuran benda uji sampai ketelitian 0,2 mm.

c. Memasang benda uji pada penjepit (grip) atas dan bawah pada mesin uji.

Diusahakan agar benda uji betul-betul vertikal, kemudian mengencangkan

kedua penjepit.

d. Mengoperasikan mesin uji tarik

e. Mencatat data-data hasil pengujian

Gambar 3.9. Benda uji tarik

Page 57: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

40

Gambar 3.10. Mesin uji tarik

Gambar 3.11. Saat pengujian tarik

3.4.3. Metode Pengujian Impak

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui besarnya harga tenaga impak

dan keuletan dari matrik pengikat dan komposit. Mesin uji impak yang digunakan

pada penelitian adalah jenis mesin uji impak Charpy yang dapat dilihat pada

gambar 3.13. Langkah-langkah pengujian impak sebagai berikut:

a. Mempersiapkan Benda Uji

Benda uji dibuat dengan bentuk empat persegi panjang dengan ukuran 10 x

10 x 55 mm dan diberi takik sedalam 2 mm dengan sudut 450 yang berada

Page 58: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

41

2

45 O

55 10

10

Satuan : mm

ditengah-tengah benda uji, kemudian dihaluskan dulu sisi-sisinya menggunakan

amplas agar permukaan benda uji menjadi rata.Pengujian impak matrik pengikat

dan komposit mengacu pada standar pengujian ASTM A370. Bentuk dan dimensi

benda uji impak matrik pengikat yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.12

Gambar 3.12. Dimensi benda uji impak (ASTM A370)

b. Pelaksanaan Penelitian

Penelitian dilakukan dengan cara benda uji diletakkan pada tempat dimana

bila lengan pada alat uji impak dijatuhkan maka akan tepat mengenai bagian

tengah (takik) benda uji sehingga benda uji akan patah setelah mendapat beban

kejut dari lengan yang dilepas dari sudut 1500, kemudian lengan membentuk sudut

(β) yang dibentuk setelah palu mematahkan benda uji.

Gambar 3.13. Alat uji impak

Page 59: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

42

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik untuk mengetahui

kekuatan tarik dan regangan serta pengujian impak untuk mengetahui ketahanan

patah dan keuletan. Dari setiap variasi yang berbeda, dibuat benda uji yang

berjumlah 4 (empat) spesimen, sedangkan jumlah total benda uji untuk pengujian

impak ada 20 spesimen, tapi dari 4 spesimen yang diuji hanya akan diambil tiga

yang terbaik untuk dilakukan perhitungan. Hasil pengujian dan perhitungan

disajikan dalam bentuk tabel dan grafik, sedangkan analisis dalam bentuk tulisan.

4.1 Hasil Pengujian Tarik

Pengujian yang dilakukan menggunakan mesin uji tarik. Dari hasil

pengujian tersebut dapat diperoleh data seperti kekuatan tarik maksimum,

regangan dan modulus young. Hasil pengujian tarik pada percobaan pertama

dapat dilihat pada tabel 4.1, dari perhitungan yang dilakukan diperoleh data sbb:

Page 60: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

43

Tabel 4.1. Data hasil uji tarik pertama

komposisi serbuk 300ºC No

συ

(MPa) ε

(%) Modulus Plastis (MPa)

σ (rata-rata)

(MPa)

ε (rata-rata) (%)

Modulus Plastis

(rata-rata) (MPa)

0% 1 14,10 1,00 14,10

15,20 0,94 16,10 2 14,80 0,91 16,203 16,60 0,91 18,10

40% 1 21,10 0,91 23,00

20,90 0,97 21,80 2 23,60 0,91 25,803 17,80 1,08 16,50

50% 1 19,30 0,91 21,10

16,50 0,80 20,70 2 16,00 0,66 24,003 14,10 0,83 16,90

60% 1 13,20 0,83 15,90

15,10 0,86 17,70 2 17,80 0,83 21,403 14,30 0,91 15,70

100% 1 13,40 0,50 26,80

13,30 0,77 18,60 2 12,20 0,83 14,703 14,30 1,00 14,30

100 % epoxy

1 18,50 9,03 2,0018,70 5,76 37,00 2 18,90 4,64 4,00

3 18,80 3,59 5,20 Keterangan : Komposit partikel arang kayu jati suhu pengarangan 200ºC

dengan fariasi penambahan serbuk pengarangan 300ºC. Fraksi volume partikel yang digunakan adalah 45% .

Dari hasil perhitungan dapat kita ketahui bahwa kekuatan tarik tertinggi

dimiliki oleh komposit dengan penambahan partikel pengarangan 300ºC

sebanyak 40%, dengan penambahan ini kekuatan rata-rata komposit mencapai

20,9 MPa. Hal ini disebabkan karena dengan menambahkan serbuk

pengarangan 300ºC sebanyak 40% mampu meningkatkan kekuatan ikatan

antara matrik dengan partikel dan sebaliknya penambahan lebih dari 40% akan

menyebabkan penurunan ikatan antar matrik dengan partikel. Penambahan

partikel pada matrik juga mengakibatkan menurunnya regangan matrik. Hal ini

Page 61: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

44

sangat menguntungkan karena komposit ini sangat cocok jika diaplikasikan

menjadi papan partikel atau pada kampas rem.

Gambar 4.1. Diagram batang kekuatan tarik rata-rata komposit partikel arang kayu jati suhu pengarangan 200ºC dengan fariasi penambahan serbuk

pengarangan 300ºC.

Dari grafik terlihat bahwa semakin tinggi kadar partikel suhu pengarangan

300°C dengan komposisi partikel diatas 40% menyebabkan kekuatan dari

komposit semakin menurun, hal ini dikarenakan partikel dengan suhu

pengarangan 300°C relatif lebih lemah dibandingkan partikel dengan suhu

pengarangan 200°C karena pada pengarangan ini partikel sudah menjadi arang.

Page 62: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

45

Gambar 4.2. Diagram batang regangan komposit rata-rata partikel arang kayu jati suhu pengarangan 200ºC dengan fariasi penambahan serbuk pengarangan 300ºC.

Dari grafik dapat terlihat bahwa regangan tertinggi dimiliki oleh komposit

dengan penambahan partikel suhu pengarangan 300°C sebanyak 40% yaitu

sebesar 0,97%. Hal tersebut disebabkan karena pada komposisi ini lebih banyak

mengandung partikel dengan suhu pengarangan 200°C yang mempunyai kekuatan

dan keuletan yang lebih tinggi dibandingkan dengan partikel suhu pengarangan

300°C sehingga akan berpengaruh juga pada regangan komposit ini.

Gambar 4.3. Diagram batang modulus plastis rata-rata komposit partikel arang kayu jati suhu pengarangan 200ºC dengan fariasi penambahan serbuk

pengarangan 300ºC.

Page 63: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

46

1. 0% serbuk 300°C 2. 40% serbuk 300°C

2. 50% serbuk 300°C 4. 60% serbuk 300°C

5. 100% serbuk 300°C

Gambar 4.4. Bentuk patahan pengujian tarik pertama

Dari bentuk patahan dapat dikatakan semuanya berbentuk patah campuran.

Patah campuran terjadi karena adanya 2 komponen yang berbeda pada pertikel

penyusun komposit. Pada partikel dengan suhu pengarangan 200°C cenderung

terlepas dari matrik saat menerima beban tarik sedangakan pada partikel dengan

suhu pengarangan 300°C cenderung patah atau hancur. Hal inilah yang

menyebabkan penampang pada patahan berbentuk patah campuran.

Page 64: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

47

Setelah mendapatkan hasilnya, maka pada percobaan kedua dilakukan

pembuatan dan pengujian komposit yang sama tetapi dengan memfariasikan

fraksi serbuk penyusunnya, hasil pengujian dan perhitungan pada percobaan

kedua dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Uji tarik Percobaan Kedua

Fraksi Volume

Komposit No συ

(MPa) ε

%)

Modulus Plastis (MPa)

σ (rata-rata)

(MPa)

ε (rata-rata) %

Modulus Plastis

(rata-rata) (MPa)

27%

1 18,71 1,00 18,71

18,49 0,89 20,82 2 20,60 0,83 24,723 15,88 0,91 17,324 18,78 0,83 22,53

36%

1 21,39 0,91 23,34

22,79 0,89 25,44 2 26,56 0,91 28,983 21,18 0,83 25,424 22,02 0,91 24,02

45% 1 21,16 0,91 23,09

20,91 0,97 21,82 2 17,89 1,08 16,513 23,69 0,91 25,84

54%

1 23,06 0,83 27,67

17,80 0,85 21,02 2 23,85 0,83 28,633 12,46 0,91 13,594 11,83 0,83 14,19

Keterangan : Perbandingan campuran arang kayu jati adalah 60% pemanasan 200°C dan 40% pemanasan 300°C.

Berdasarkan perhitungan pada Tabel 4.2 kekuatan tarik rata-rata tertinggi

pada komposit ini dimiliki oleh komposit dengan fraksi volume partikel 36%

sebesar 22,79 MPa. Jika dibandingkan dengan percobaan pertama, pada

percobaan kedua ini didapatkan kekuatan komposit yang lebih tinggi bekisar 10%.

Dalam memudahkan pembacaan dapat dilihat pada gambar 4.5

Page 65: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

48

Gambar. 4.5. Diagram batang kekuatan tarik komposit partikel arang kayu jati dengan komposisi serbuk 60% suhu pengarangan 200ºC dan 40% serbuk suhu

pengarangan 300ºC

Dari tabel 4.2 dan Diagram 4.5 dapat kita ketahui bahwa kekuatan tarik

tertinggi dimiliki oleh komposit dengan fraksi volume partikel 36%, ini

membuktikan bahwa fraksi volume partikel sangat berpengaruh pada kekuatan

komposit. Dari grafik terlihat kekuatan komposit semakin naik akan tetapi mulai

fraksi partikel 45% kekuatannya semakin menurun, hal ini disebabkan karena

pada fraksi partikel 45% keatas ikatan matriknya menurun, dengan kata lain

matrik tidak lagi mampu mengikat partikel dengan baik.

Page 66: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

49

Gambar. 4.6. Diagram batang regangan komposit partikel arang kayu jati dengan komposisi serbuk 60% suhu pengarangan 200ºC dan 40% serbuk suhu

pengarangan 300ºC

Regangan tertinggi dimiliki oleh komposit dengan fraksi volume 45%, hal

ini menjadi menyimpang karena idialnya regangan tertinggi dimiliki oleh

komposit dengan fraksi volume partikel 54%. Menurut Djaprie (1991) komposit

partikel pada kayu memiliki kekuatan yang tidak sama dan beragam. Hal ini bisa

saja terjadi karena kayu memiliki sifat anistropik yaitu sifat tergantung arah. Jadi,

bisa saja pada susunan pada komposit dengan fraksi volume 45% seragam kearah

vertikal yang menyebabkan keuletan dari komposit ini lebih tinggi.

Gambar. 4.7. Grafik modulus plastis komposit partikel arang kayu jati dengan komposisi serbuk 60% suhu pengarangan 200ºC dan 40% serbuk suhu

pengarangan 300º

Page 67: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

50

1. νf = 27% 2. νf = 36%

3. νf = 45% 4. νf = 54%

Gambar 4.8. Bentuk patahan uji tarik percobaan kedua

Pada percobaan kedua ini jenis bentuk patahannya sama dengan percobaan

pertama akan tetapi pada percobaan kedua ini semakin tinggi fraksi volume

partikel maka patahannya terlihat semakin kasar. Hal ini menggambarkan bahwa

ikatan matik pada fraksi volume partikel diatas 45% ikatannya semakin menurun

sehingga mengakibatkan menurunnya kekuatan komposit.

4.2. Hasil Pengujian Impak

Pada penelitian yang kedua ini juga dilakukan pengujian impak untuk

mengetahui keuletan material tersebut. Pengujian ini menggunakan 4 spesimen

pada tiap fariasinya untuk dilakukan perhitungan kekuatannya. Hasil

perhitungannya dapat kita lihat pada tabel 4.4.

Page 68: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

51

Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Pengujian Impak Percobaan Kedua

Fraksi Serbuk

W (joule) Keuletan W (rata-rata

(joule)

Keuletan (rata-rata

joule/mm²)

100 % epoxy

0,20776 0,002364

0,220745 0,002408513 0,20776 0,002202 0,20776 0,002289 0,2597 0,002779

27%

0,31164 0,002968

0,324625 0,002945515 0,31164 0,002833 0,31164 0,002833 0,36358 0,003148

36%

0,31164 0,003148

0,324625 0,003100838 0,31164 0,002982 0,31164 0,002968 0,36358 0,003305

45%

0,36358 0,002754

0,38955 0,002979151 0,36358 0,003162 0,36358 0,002754 0,46746 0,003246

54%

0,31164 0,002397

0,33761 0,0024766 0,31164 0,002397 0,36358 0,002664 0,36358 0,002448

Page 69: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

52

Gambar 4.9. Grafik tenaga patah komposit partikel arang kayu jati dengan komposisi serbuk 60% suhu pengarangan 200ºC dan 40% serbuk suhu

pengarangan 300ºC

Dari grafik 4.9 dapat terlihat tenaga patah tertinggi dimiliki oleh komposit

dengan fraksi volume 45%, hal ini disebabkan karena ukuran dari spesimen ini

cenderung lebih besar dari pada spesimen yang lainnya.

Gambar 4.10. Grafik keuletan komposit partikel arang kayu jati dengan komposisi serbuk 60% suhu pengarangan 200ºC dan 40% serbuk suhu pengarangan 300ºC

Berdasarkan tabel dan grafik 4.10 dapat diketahui keuletan tertinggi pada

komposit dengan fraksi partikel 36 % yaitu sebesar 0,0031 (joule/mm²). Pada

pengujian ini komposit cenderung memiliki kekuatan yang merata pada setiap

Page 70: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

53

percobaan. Pada fraksi volume partikel 45% kekutan komopsit lebih rendah dan

semakin menurun pada fraksi volume partikel 54%, hal ini disebabkan karena

pada komposisi tertentu penambahan partikel partikel akan menurunkan kekuatan

komposit. Hal ini sangat berbeda pada komposit partikel fiber, pada fiber

kekuatannya lebih tinggi dari pada komposit yang dihasilkan sedangkan pada

partikel partikel tidak mempunyai kekuatan karena tidak ada ikatan antara partikel

yang satu dengan partikel yang lainnyan. Untuk mengetahui jenis patahannya

dapat dilihat pada gambar 4.11.

Page 71: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

54

1. νf = 27% 2. νf = 36%

3. νf = 45% 4. νf = 54%

5. epoxy

Gambar 4.11.Penampang patahan pengujian impak

Jika dilihat dari bentuk patahannya pada pengujian impak ini bentuk

patahannya juga sama dengan pengujian tarik sebelumnya, yaitu patah campuran.

Pada pengujian impak semakin tinggi fraksi volume parikel maka bentuk

patahannya semakin kasar, hal ini menandakan bahwa ikatan antar partikel

dengan matrik semakin melemah yang berakibat pada menurunnya kekuatan pada

komposit itu sendiri.

Page 72: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

55 

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setalah menganalisis data yang yelah diperoleh maka diperoleh

disimpulkan sebagai berukut :

1. Setelah melakukan pengujian, komposisi partikel terbaik adalah paduan

komposisi 60% partikel dengan suhu pengarangan 200°C dan 40% partikel

dengan suhu pengarangan 400°C.

2. Kekuatan tarik komposit dimiliki oleh komposit dengan fraksi volume

partikel 36% sebesar 22,79 MPa.

3. Keuletan komposit terbaik dimiliki oleh komposit dengan fraksi volume

partikel 45% dengan kekuatan 0,0029 joule/mm².

Page 73: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

56 

 

5.2 Saran

penelitian yang telah dilakukan ini tentunya masih ada kekurangan masih

bisa dikembangkan lebih lanjut, karena itu penulis memberikan beberapa saran

sebagai berikut :

1. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan dapat memperbanyak jenis fariasi

yang digunakan.

2. Bagi yang ingin mengambil tugas komposit diharapkan dapat mencoba

dengan serbuk kayu jenis lainnya, misalkan kayu lapis.

3. Pengujian yang dilakukan diharapkan lebih berfariasi lagi agar data yang

didapatkan lebih lengkap.

4. Jenis resin yang digunakan dapat difariasikan lagi karena masih ada banyak

jenis resin lainnya yang memungkinkan lebih baik dari epoxy, misalnya

Phenolic.

Page 74: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

58 

 

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1987, Annual Book of ASTM Standart, American Society For Testing Material, Philadelpia.PA.

Anonim, 2007, Pengaruh Temperatur Dan Lama Curing Terhadap Kekuatan Kompresi Pada Komposit Semen Serbuk Kayu, Universitas Sumatra Utara

Arancon RN Jr. 1997. Asia Pacific Forestry Sector Outlook: Focus on Coconut Wood. Working Paper Series. Asian and Pacific Coconut Community. Bangkok. p 1-36.

[BPS] Badan Pusat Statistik. 1999. Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia : Impor. Jakarta

Kilduff J, 1994, Engineering Materials Technology, Prentice Hall, New

Jersey Febrianto F. 1999. Preparation And Properties Enhancement Of Moldable

Wood – Biodegradable Polymer Composites. [Disertasi]. Kyoto: Kyoto University, Doctoral Dissertation.Division of Forestry and Bio-material Science. Faculty of Agriculture. Tidak dipublikasikan.

Findasari TA. 2006. Komposit Berpenguat Partikel Tempurung Kelapa Sawit Dengan Resin Arindo Butek 3210 Sebagai Pengganti Alternatif Kampas Rem. Tugas Akhir. Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Fruhwald A, Peek RD and Schulte M. 1992. Utilization of Coconut Timber from North

Sulawesi, Indonesia. Research Report. Hamburg. 352 p.

Ginting A. 2007. Pengaruh Kadar Air dan Jarak Antar Paku Terhadap Kekuatan Sambungan Kayu Kelapa. Universitas Janabadra Yogyakarta.

Hadi, B.K., 2000, Mekanika Struktur Komposit, Departemen Pendidikan Nasional,

Jakarta.

Han GS. 1990. Preparation and Physical Properties Of Moldable Wood Plastic Composites. [Disertasi]. Kyoto: Kyoto University. Departement Of Wood Science and Technology, Faculty of Agriculture.

Page 75: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

59 

 

Han GS, Shiraishi N. 1990. Composites of wood and polypropylen IV. Wood Research Sociaty at Tsubuka 36(11): 976-982.

Jones, R.M, 1975, Mechanics of Composite Material, MC Graw Hill, New York.

Killmann W. 1988. How to Process Coconut Palm Wood. Vieweg Verlag. Braunschwerg. 76 p

Oksman K, Clemons C. 1997. Effect of elastomers and coupling agent on impact performance of wood flour-filled polypropilene. Di dalam: Fourth International Conference on Woodfiber-Plastic Composites. Madison, 12 –14 Mei 1997. Wisconsin: Forest Product Sociaty. hlm 144-155.

Modul Praktikum Uji Keausan 2007. Laboraturium Logam Jurusan Teknik Mesin Universitas Gajah Mada Yogyakarta.

Priyono SKS. 2001. Komitmen Berbagai Pihak dalam Menanggulangi Illegal

Logging. Konggres Kehutanan Indonesia III. Jakarta.

Purwanto D, Samet, Mahfuz, dan Sakiman. 1994. Pemanfaatan Limbah Industri Kayu lapis untuk Papan Partikel Buatan secara Laminasi. DIP Proyek Penelitian dan Pengembangan Industri. Badan Penelitian dan Pengembangan Industri. Departemen Perindustrian. Banjar Baru

Santoso AB. 2007. Pengaruh Perlakuan Kimia Serat Widuri (Calotropis gigantea)

Terhadap Sifat Mekanis Komposit. Tuagas Akhir. Fakultas Sain Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Sasse HR, Lehmkamper O, Kwasny-Echterhagen R. 1995. Polymer granulates for

masonry mortars and outdoor plaster. Di dalam: Ohama Y, editor. Disposal and Recycling of Organic and Polymeric Construction Materials. Proceeding of the International RILEM Workshop. Tokyo: 26-28 Maret 1995. Chapman & Hall. hlm 75-85.

Sriati Djapri, 1991, Ilmu Dan Teknologi Bahan, Erlangga, Jakarta.

Page 76: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

60 

 

Strak NM, Berger MJ. 1997. Effect of particle size on properties of wood-flour reinforced polypropylene composites. Di dalam: Fourth International Conference on Woodfiber-Plastic Composites. Madison, 12 –14 Mei 1997. Wisconsin: Forest Product Sociaty. hlm 134-143.

Sulaeman, R. 2003. Deteriorasi Komposit Serbuk Kayu Plastik Polipropilena Daur Ulang Oleh Cuaca Dan Rayap. [Thesis] Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor (tidak dipublikasikan)

Surdia T, 1999, Pengetahuan Bahan Teknik, Institut Teknologi Bandung.

Setyawati D, 2003, Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah Kayu Dan Plastik, Makalah Filsafah Sains, Institut Pertanian Bogor.

Syahfitrie, C. 2001. Analisis Aspek Sosial Ekonomi Pemanfaatan Limbah Plastik. [Thesis] Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor (tidak dipublikasikan)

Van Vlack, L.H, 1985, Ilmu dan Teknologi Bahan, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.

[YBP] Yayasan Bina Pembangunan. 1986. Barometer Bisnis Plastik Indonesia. Jakarta.

Youngquist JA. 1995. Unlikely partners? the marriage of wood and non wood materials. Forest Product Journal 45(10): 25-30.

Page 77: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

57 

 

LAMPIRAN

Page 78: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

61 

 

Lampiran 2. Hasil perhitungan pengujian tarik pertama

Fariasi komposisi serbuk 300 C  No

Tebal (mm)

Lebar (mm)

Luas (mm²)

Beban P (Kg)

συ

(MPa) Lo

(mm)∆L

(mm)ε

(%) Modulus Young (MPa)

σ (rata‐rata) 

(MPa)ε (rata‐rata) 

(%)

Modulus Young (rata‐rata) 

(MPa)

0% 1  4  12,5  50 70,7 14,10 60 0,60 1,00  14,10

15,20  0,94  16,10 2  4  12,5  50 74,4 14,80 60 0,55 0,91  16,203  4,1  12,5  51,25 85,2 16,60 60 0,55 0,91  18,10

40% 1  4,3  12,7  54,61 115,6 21,10 60 0,55 0,91  23,00

20,90  0,97  21,80 2  4,3  12,7  54,61 129,4 23,60 60 0,55 0,91  25,803  4,3  12,8  55,04 98,5 17,80 60 0,65 1,08  16,50

50% 1  4,1  12,5  51,25 99,2 19,30 60 0,55 0,91  21,10

16,50  0,80  20,70 2  4,2  12,7  53,34 85,5 16,00 60 0,40 0,66  24,003  4,1  12,5  51,25 72,5 14,10 60 0,50 0,83  16,90

60% 1  4,2  12,8  53,76 71,4 13,20 60 0,50 0,83  15,90

15,10  0,86  17,70 2  4,1  12,7  52,07 93,2 17,80 60 0,50 0,83  21,403  4,6  13  59,8 86,1 14,30 60 0,55 0,91  15,70

100% 1  4,5  12,5  56,25 75,5 13,40 60 0,30 0,50  26,80

13,30  0,77  18,60 2  4,2  12,5  52,5 64,5 12,20 60 0,50 0,83  14,703  4,1  12,6  51,66 73,9 14,30 60 0,60 1,00  14,30

100 % epoxy 

1  6,2  13,1  81,22 150,5 18,50 57 5,15 9,03  2,0018,70  5,76  37,00 2  6,8  13,2  89,76 170,3 18,90 57 2,65 4,64  4,00

3  6,3  13  81,9 154,7 18,80 57 2,05 3,59  5,20

Page 79: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

62 

 

Lampiran 3. Data hasil perhitungan pengujian tarik kedua

Fraksi Serbuk  No Tebal

(mm) Lebar (mm)

Luas (mm²)

Beban (Kg)

συ

(MPa) Lo

(mm) ∆L

(mm) ε

%)

Modulus Young (MPa)

σ (rata‐rata) (MPa) 

ε (rata‐rata) % 

Modulus Young 

(rata‐rata) (MPa) 

27% 

1  4,1  12,5  51,25 95,9 18,71 60 0,6 1,00 18,71

18,49  0,89  20,82 2  4  12,5  50 103 20,60 60 0,5 0,83 24,723  4  12,5  50 79,4 15,88 60 0,55 0,91 17,324  4  12,5  50 93,9 18,78 60 0,5 0,83 22,53

36% 

1  4,5  12,7  57,15 122,3 21,39 60 0,55 0,91 23,34

22,79  0,89  25,44 2  4,2  12,6  52,92 140,6 26,56 60 0,55 0,91 28,983  4,3  12,8  55,04 116,6 21,18 60 0,5 0,83 25,424  4,3  12,8  55,04 121,2 22,02 60 0,55 0,91 24,02

45% 1  4,3  12,7  54,61 115,6 21,16 60 0,55 0,91 23,09

20,91  0,97  21,82 2  4,3  12,8  55,04 98,5 17,89 60 0,65 1,08 16,513  4,3  12,7  54,61 129,4 23,69 60 0,55 0,91 25,84

54% 

1  5,8  12,7  73,66 169,9 23,06 60 0,5 0,83 27,67

17,80  0,85  21,02 2  5,8  13  75,4 179,9 23,85 60 0,5 0,83 28,633  6,4  13  83,2 103,7 12,46 60 0,55 0,91 13,594  6,5  12,9  83,85 99,2 11,83 60 0,5 0,83 14,19

 

Page 80: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

63 

 

Lampiran 4. Hasil perhitungan pengujian impak

Fraksi Serbuk 

Tebal (mm)  

Lebar (mm) 

Luas (mm²) 

G,R  α  β  g  cos α  cos β cos β ‐ cos α 

W (joule)  Keuletan W (rata‐

rata (joule) 

Keuletan (rata‐rata joule/mm²) 

100 % epoxy 

8,7  10,1  87,87  0,53 147 142,5 9,8 ‐0,83 ‐0,79  0,04 0,20776 0,002364

0,220745  0,002408513 8,5  11,1  94,35  0,53 147 142,5 9,8 ‐0,83 ‐0,79  0,04 0,20776 0,0022028,9  10,2  90,78  0,53 147 143 9,8 ‐0,83 ‐0,79  0,04 0,20776 0,0022898,9  10,5  93,45  0,53 147 141,5 9,8 ‐0,83 ‐0,78  0,05 0,2597 0,002779

27% 

10  10,5  105  0,53 147 141 9,8 ‐0,83 ‐0,77  0,06 0,31164 0,002968

0,324625  0,002945515 11  10  110  0,53 147 140,5 9,8 ‐0,83 ‐0,77  0,06 0,31164 0,00283311  10  110  0,53 147 142 9,8 ‐0,83 ‐0,77  0,06 0,31164 0,00283311  10,5  115,5  0,53 147 140 9,8 ‐0,83 ‐0,76  0,07 0,36358 0,003148

36% 

9,9  10  99  0,53 147 142 9,8 ‐0,83 ‐0,77  0,06 0,31164 0,003148

0,324625  0,003100838 11  9,5  104,5  0,53 147 141 9,8 ‐0,83 ‐0,77  0,06 0,31164 0,00298210  10,5  105  0,53 147 141 9,8 ‐0,83 ‐0,77  0,06 0,31164 0,00296810  11  110  0,53 147 140 9,8 ‐0,83 ‐0,76  0,07 0,36358 0,003305

45% 

12  11  132  0,53 147 140 9,8 ‐0,83 ‐0,76  0,07 0,36358 0,002754

0,38955  0,002979151 11,5  10  115  0,53 147 140 9,8 ‐0,83 ‐0,76  0,07 0,36358 0,00316212  11  132  0,53 147 139,5 9,8 ‐0,83 ‐0,76  0,07 0,36358 0,00275412  12  144  0,53 147 138 9,8 ‐0,83 ‐0,74  0,09 0,46746 0,003246

54% 

13  10  130  0,53 147 141 9,8 ‐0,83 ‐0,77  0,06 0,31164 0,002397

0,33761  0,0024766 13  10  130  0,53 147 142 9,8 ‐0,83 ‐0,77  0,06 0,31164 0,00239713  10,5  136,5  0,53 147 140 9,8 ‐0,83 ‐0,76  0,07 0,36358 0,002664

13,5  11  148,5  0,53 147 141,5 9,8 ‐0,83 ‐0,76  0,07 0,36358 0,002448 

Page 81: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

64 

 

                                                                                              

1. Komposit dengan 2. Komposit dengan 3. Komposit dengan100% serbuk 40% serbuk 50% serbuk pengarangan 200°C. pengarangan 300°C pengarangan 300°C

                                                                                      

4.   Komposit dengan 5. Komposit dengan 6. Epoxy 100% serbuk 40% serbuk pengarangan 200°C. pengarangan 300°C

Grafik Hasil Pengujian Tarik Pertama

 

Page 82: KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT PARTIKEL …repository.usd.ac.id/29547/2/035214053_Full[1].pdf · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dan kekuatan

65 

 

                                                                                                        

1.υf : 27% 2.υf : 36%

 

 

 

                                                             

3.υf : 45% 4.υf : 56%