58
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh : MUHAMMAD NAJIB NIM. I0405037 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010

OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

MUHAMMAD NAJIB

NIM. I0405037

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2010

Page 2: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER

Disusun oleh

MUHAMMAD NAJIB NIM. I0405037

Dosen Pembimbing

Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T. NIP. 197101031997021001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Kamis, tanggal 21 Oktober 2010 1. Dr. Muhammad Nizam, S.T., M.T. ……………………………... NIP. 197007201999031001

2. Ir. Wijang Wisnu Raharjo, M.T. ……………………………... NIP. 196810041999031002

3. Dody Ariawan, S.T., M.T. ……………………………… NIP. 197308041999031003

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Dody Ariawan, S.T., M.T. NIP. 197308041999031003

Koordinator Tugas Akhir

Wahyu Purwo Raharjo, S.T., M.T. NIP. 197106151998021002

ii

Page 3: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

MOTTO

“Dan orang-orang yang berjihad (untuk mencari keridhaan) Kami, benar-benar akan Kami tunjukkan kepada mereka jalan-jalan

Kami. Dan sesungguhnya Allah benar-benar beserta orang-orang yang berbuat baik.”

(Al Ankabut:69)

“Dan kebaikan apa saja yang kamu perbuat untuk dirimu sendiri niscaya kamu memperoleh (balasan) di sisi Allah sebagai balasan

yang paling baik dan yang paling besar pahalanya.” (Al Muzamil:20)

“Dan katakanlah:”Beramallah kalian, maka Allah dan RasulNya serta orang-orang mukmin akan melihat amal kalian

itu, dan kalian akan dikembalikan kepada Allah yang mengetahui akan yang ghaib dan yang nyata, lalu diberitakanNya kepada

kalian apa yang telah kalian amalkan.” (Q.S. At Taubah : 105)

”Ada dua nikmat di mana manusia banyak tertipu karenanya, yaitu kesehatan dan kesempatan.”

(HR. Bukhari)

“Waktu bagi kami merupakan bagian dari solusi, sebab jalan dakwah itu panjang dan jauh jangkauannya serta banyak

rintangannya. Tapi semua itu adalah cara untuk mencapai tujuan dan ada nilai tambah berupa pahala dan balasan yang besar dan

menarik” (Hasan Al Banna)

“Seorang Muslim adalah pelajar yang mempelajari agama, pelaksana yang mengamalkannya sekaligus tentara yang

senantiasa berjihad. Seorang Muslim tidak sempurna keIslamannya kecuali ia memiliki ketiga kriteria ini secara

seutuhnya” (Hasan Al Banna)

viii

Page 4: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat, hidayah dan inayah-

Nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Adapun tujuan penulisan skripsi

ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar sarjana

teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis menghaturkan terima kasih yang sangat mendalam kepada semua

pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini,

khususnya kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Kuncoro, S.T., M.T. selaku pembimbing skripsi I yang

dengan sabar dan penuh pengertian telah memberikan banyak bantuan dan

ilmunya dalam penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Bapak Eko P. B, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademik yang selama ini

telah membantu dan memperjuangkan dalam kelancaran kegiatan akademik.

3. Bapak Dody Ariawan, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNS dan sebagai tim penguji yang telah memberikan

masukan-masukan dan ilmu yang berharga.

4. Bapak Dr. Muh. Nizam, S.T., M.T., dan bapak Ir. Wijang R, M.T., sebagai

tim penguji yang telah memberikan masukan-masukan dan ilmu yang

berharga.

5. Keluarga tercinta (Abah, ibu, dan kakak) yang telah memberikan sumbangan

besar baik moril maupun materil.

6. Ajeng Fitri Setiasih, S.E., kekasih pujaan hati yang telah menemani dalam

susah dan senang serta dengan sabar menunggu kelulusan penulis.

7. Pakde Bude, Om Tante, Mbah yuk Mbah kung, semuanya Bani Nahrowi

Bani Muslim, terima kasih banyak.

8. Teman-teman Angkatan 2005 dan teman-teman seperjuangan (Ridwan,

kunto, gagas, bayu, dan nikman) Teknik Mesin FT UNS.

9. Teman-teman bermain anak warkop ”yu sampi”, anak-anak ponpes al-

ittihad, SMANSA 05 Rembang, kos ”Bachelor”, teman bulutangkis RSJ-

club dan bengawan sport, terima kasih banyak dan tetep jadilah yang

terbaik.

vi

Page 5: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak

kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi dan kritik demi

kesempurnaan skripsi ini, akan penulis terima dengan ikhlas. Dengan segala

keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat.

Penyusun

vii

Page 6: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ix

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ ii SURAT PENUGASAN TUGAS AKHIR ..................................................... iii ABSTRAK ..................................................................................................... iv ABSTRACT ................................................................................................... .. v KATA PENGANTAR .................................................................................... vi MOTTO ......................................................................................................... viii DAFTAR ISI ................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ........................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiii BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................. 1 1.1. Latar Belakang Masalah .............................................................. 1 1.2. Perumusan Masalah ..................................................................... 3 1.3. Batasan Masalah .......................................................................... 3 1.4. Tujuan Penelitian ......................................................................... 4 1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................... 4 BAB II. LANDASAN TEORI ........................................................................ 5

2.1. Tinjauan Pustaka ......................................................................... 6 2.2. Kajian Teori Komposit ................................................................ 9

A. Pengertian Komposit ....................................................... 9 B. Properties Komposit ........................................................ 10 C. Klasifikasi Komposit........................................................ 10 D. Unsur Penyusun Komposit.......................................... .... 12

2.3. Pengeringan Serat ........................................................................ 16 2.4. Fraksi Volume Serat................................................................. .... 17 2.5. Perlakuan Alkali............................................................................ 18 2.6. Proses Pembuatan Komposit......................................................... 19 2.7. Kajian Teori Kekuatan Tarik......................................................... 19

A. Tegangan Tarik................................................................. 20 B. Regangan Tarik................................................................. 21 C. Modulus Elastisitas........................................................... 21

BAB III. METODE PENELITIAN ................................................................ 24

3.1. Penyiapan Alat dan Bahan ........................................................... 24 3.1.1. Bahan yang Digunakan ...................................................... 24 3.1.2. Alat yang digunakan.......................................................... 25 3.2. Pelaksanaan Penelitian................................................................. 27 3.2.1. Persiapan Alat dan Bahan.................................................. 27 3.2.2. Pengolahan Serat Rami...................................................... 27 3.2.3. Pencetakan Komposit........................................................ 29 3.2.4. Perhitungan Kebutuhan Serat............................................ 30

Page 7: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

x

3.2.5. Pembuatan Spesimen Uji Tarik Komposit......................... 31 3.2.6. Variasi Penelitian................................................................ 32 3.2.7. Diagram Alir Penelitian ..................................................... 33

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 34 4.1. Pengujian Kadar Air Serat Rami ................................................. 34 4.2. Pengaruh Kandungan Serat Terhadap Kekuatan Komposit ........ 35 4.3. Pengaruh Perlakuan Alkali Terhadap Kekuatan Komposit….. ... 37 4.4. Foto Makro................................................................................... 40

BAB V. PENUTUP......................................................................................... 44 5.1. Kesimpulan .................................................................................. 44 5.2. Saran ............................................................................................ 44

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 46 LAMPIRAN .................................................................................................... 48

Page 8: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1. IFSS and Mechanichal Properies Of Jute Fiber Mat Reinforced

Composites ..................................................................................... 7 Tabel 2.2. Sifat Mekanis Serat Alam .............................................................. 14 Tabel 2.3. Spesifikasi Unsaturated Polyester Resin (UPRs) ........................... 16 Tabel 3.1. Data Spesimen Komposit Skin....................................................... 31 Tabel 4.1. Hasil Pengujian Tarik Komposit Serat Rami Non Perlakuan......... 36 Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tarik Komposit Serat Rami Perlakuan Alkali...... 38

Page 9: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Kekuatan tarik rata-rata komposit serat ijuk-epoxy ................. 6 Gambar 2.2 Effect of percentage volume fraction of fiber on tensile

strength of untreated and treated okra woven fiber reinforced polyestercomposites………………………….............................. 7

Gambar 2.3. SEM micrograph ...................................................................... 8 Gambar 2.4. Pengaruh Waktu Perlakuan Alkali Terhadap Komposit ......... 8 Gambar 2.5. Pembagian Komposit Berdasarkan Penguat ............................ 12 Gambar 2.6. Ilustrasi Komposit Berdasarkan Penguat ................................. 12 Gambar 2.7. Daun dan Serat Rami ............................................................... 13 Gambar 2.8. Proses Hand Lay Up ................................................................. 19 Gambar 2.9. Grafik Regangan dan Tegangan ............................................... 22 Gambar 3.1. Serat Rami ................................................................................ 23 Gambar 3.2. Unsaturated Polyester Resin (UPRs) ....................................... 23 Gambar 3.3. Timbangan Digital ................................................................... 23 Gambar 3.4. Oven Pemanas .......................................................................... 24 Gambar 3.5. Moisture Analyser .................................................................... 25 Gambar 3.6. Alat-alat Pembuatan Spesimen ................................................ 26 Gambar 3.7. Perlakuan Alkali Serat .............................................................. 27 Gambar 3.8. Proses Pelurusan dan Pemotongan Serat .................................. 27 Gambar 3.9. Pembuatan Mat Serat Rami. ..................................................... 29 Gambar 3.10. Dimensi Komposit Skin Serat Rami ......................................... 29 Gambar 3.11. Bentuk Spesimen Uji Tarik ...................................................... 31 Gambar 3.12. Mesin Uji Tarik UTM .............................................................. 32 Gambar 3.13. Diagram Alir Penelitian ........................................................... 34 Gambar 4.1. Grafik Kadar Air Serat Rami ................................................... 35 Gambar 4.2. Grafik Tegangan Tarik Komposit Serat Rami Non Perlakuan. 36 Gambar 4.3.Grafik Regangan Tarik Komposit Serat Rami Non Perlakuan. 37 Gambar 4.4.Grafik Modulus Komposit Serat Rami Non Perlakuan............. 38 Gambar 4.5.Grafik Tegangan Tariok Komposit Serat Rami Perlakuan

Alkali…………………………………..……………………... 39 Gambar 4.6. Grafik Regangan Tarik Komposit Serat Rami Perlakuan

Alkali ......................................................................................... 40 Gambar 4.7. Grafik Modulus Tarik Komposit Serat Rami Perlakuan Alkali 40 Gambar 4.8. Foto Makro Komposit Serat Rami Non Perlakuan.................. 42 Gambar 4.9. Foto Makro Komposit Serat Rami Perlakuan Alkali............... 43

Page 10: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Langkah-langkah perhitungan kebutuhan serat dan matrik ........ 48 Lampiran 2. Perhitungan fraksi volume serat real .......................................... 50 Lampiran 3. Dimensi spesimen uji tarik komposit …………………………. 51 Lampiran 4. Data hasil pengujian tarik……………………………………… 52 Lampiran 5. Data pengujian kadar air……………………………………….. 53 Lampiran 6. Grafik hasil uji tarik spesimen…………………………………. 54

Page 11: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

INTISARI

Tujuan penelitian ini adalah untuk menyelidiki pengaruh fraksi volume serat dan perlakuan alkali serat terhadap kekuatan tarik komposit Unsaturated Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN EX, dan hardener MEKPO. Serat rami direndam dalam larutan alkali (5% NaOH) selama 0, 2, 4, 6, dan 8 jam. Komposit serat rami disusun acak dan dibuat dengan metode cetak tekan. Pengujian tarik komposit menggunakan standar ASTM D 638 dengan alat uji Universal Testing Machine (UTM). Pengamatan visual dilakukan untuk menyelidiki mekanisme perpatahannya. Hasil penelitian komposit berpenguat serat rami tanpa perlakuan alkali pada variasi fraksi volume serat 20%, 30%, 40%, dan 50% diperoleh kekuatan tarik tertinggi pada fraksi volume 39,68% yaitu sebesar 29,54 MPa. Sedangkan pada komposit berpenguat serat rami perlakuan alkali memiliki harga kekuatan tarik tertinggi pada perlakuan alkali serat selama 2 jam, yaitu sebesar 36,71 MPa. Penampang patahan komposit berpenguat serat rami tanpa perlakuan alkali menunjukkan adanya fiber pull out, ini artinya ikatan antara serat rami dan matrik kurang sempurna sehingga mengakibatkan tercabutnya serat dalam jumlah yang banyak. Pada komposit serat rami perlakuan alkali serat selama 8 jam, mekanisme fiber pull out hampir tidak tampak lagi.

Kata Kunci : serat rami, fraksi volume komposit, perlakuan alkali, kekuatan tarik komposit

\

iv

Page 12: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ABSTRACT

The aim of this research is to investigate the influence of fiber volume fraction and NaOH treatment on tensile strength of rami fiber reinforced unsaturated polyester composites.

The materials are rami fiber, Unsaturated Polyester Resin 157 BQTN-EX, and hardener MEKPO. Rami fibers are treated with 5% NaOH for 0, 2, 4, 6, and 8 hours. Rami fiber reinforced unsaturated polyester composites were arranged randomly and fabricated by moulding technique. The specimen were tested by universal testing machine (UTM). Visual inspections were perfomed to investigate the mechanism of fracture.

The results showed composites without alkali treatment obtained the highest tensile strength on a fiber volume fraction of 39.68% that is equal to 29.54 MPa. Whereas, rami fiber reinforced polyester composites treated with alkali have the highest tensile strength on fiber alkali treatment for 2 hours. The fracture surface of rami fiber reinforced polyester composites without alkali treatment showed fiber pull out, this means that the bonding between rami fiber and matrik less than perfect so that the fibers were displaced in large quantities. In the rami fiber reinforced polyester composite treated with alkali for 8 hours, mechanism of fiber pull out nearly invisible.

Keyword : rami fiber, fiber volume fraction, alkali treatment, tensile strength of composite.

v

Page 13: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia memiliki sumber alam dan keanekaragaman hayati yang

melimpah terutama bahan serat alam. Diantara berbagai macam serat alam yang

sangat berpotensi diolah menjadi penguat dalam bahan komposit adalah serat

rami. Rami mulai ditanam di Indonesia sejak tahun 1937, produksinya dari tahun

ke tahun pun mulai meningkat. Berpijak pada data penelitian lembaga penelitian

tanaman industri (LPTI) Bogor, pada tahun 2009 rata-rata hasil produksi tanaman

rami dalam luasan satu hektar adalah sekitar 36 ton batang basah dengan

rendemen 3,5%-4,0%. Dari batang basah akan dihasilkan serat kering 3,5% (2,625

ton) dan limbahnya 16% (12 ton).

Selama ini serat rami kebanyakan hanya diolah menjadi bahan baku

tekstil. Seperti industri kerajinan serat rami di Koppontren Darussalam, Garut,

Jawa Barat. Produksi kerajinannya telah diekspor sampai ke Jepang. Disisi lain

serat rami sebagai penguat bahan komposit dirasa kurang dikembangkan. Padahal

serat rami diyakini merupakan serat alam berbasis selulosa yang memiliki sifat

mekanis paling tinggi diantara serat alam lainya. Serat rami memilki kadar

selulosa mencapai 45-53 persen, sedangkan lignin sebagai komponen yang

merugikan bahan komposit hanya 21-26 persen (Soemardi, 2009). Serat rami yang

dipadu dengan epoxy dapat digunakan sebagai bahan baku tabung gas. Dalam

bidang militer komposit berpenguat serat rami dapat digunakan untuk bahan helm

anti peluru. Helm tahan peluru ini memiliki kemampuan menahan peluru hingga

level IV standar National of Justice (NIJ) (Marsyahyo, 2007).

Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi plastik, sejak tahun

1990-an teknologi komposit bermatrik polimer mengalami perkembangan yang

cukup pesat. Bahkan pada dasawarsa terakhir, kecenderungan perkembangan

material komposit bergeser pada penggunaan kembali serat alam sebagai

pengganti serat sintetik. Hal ini didukung oleh beberapa keunggulan yang dimiliki

1

Page 14: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

2

oleh serat alam, di antaranya adalah massa jenisnya yang rendah, terbaharukan,

produksi memerlukan energi yang rendah, proses lebih ramah, serta mempunyai

sifat insulasi panas dan akustik yang baik (Jamasri, 2009).

Menurut Jamasri (2009) penggunaan kembali serat alam dipicu oleh

adanya regulasi tentang persyaratan habis pakai produk komponen otomotif bagi

negara-negara Uni Eropa dan sebagian Asia. Bahan sejak tahun 2006, negara-

negara Uni Eropa telah mendaur ulang 80 persen komponen otomotif dan akan

meningkat menjadi 85 persen pada tahun 2015. Di Asia khususnya di Jepang,

sekitar 88 persen komponen otomotif telah di daur ulang pada tahun 2005 dan

akan meningkat pada tahun 2015 menjadi 95 persen.

Saat ini, komposit serat alam telah menjadi pilihan utama pada beberapa

aplikasi di bidang industri dunia. Seperti produsen elekronik NEC dan mobil

Toyota di Jepang (Toyota Corp. Japan,2005). Meski begitu, sampai saat ini

komposit serat alam belum banyak digunakan di berbagai industri di Indonesia.

Industri yang sudah memanfaatkannya, misalnya PT INKA Madiun yang telah

mengaplikasikan komposit baik serat sintetik maupun serat alam sebagai

komponen gerbang kereta api. Substitusi panel baja dengan panel komposit itu

mencapai 60 persen (Sumber: www.suaramerdeka.com/cybernews).

Matrik dan penguat (serat) adalah unsur utama penyusun komposit. Matrik

berfungsi mendistribusikan beban-beban ke serat serta melindungi serat-serat dari

abrasi dan impak (Smallman dan Bishop, 1999). Sedangkan serat merupakan

unsur utama penahan beban. Perbandingan komposisi antara matrik dan serat

merupakan faktor penentu dalam memberikan karakteristik kekuatan komposit

yang dihasilkan. Perbandingan ini dapat ditunjukkan dalam bentuk fraksi volume

serat (Vf).

Kemudian permasalahan lain yang timbul adalah cara meningkatkan

ikatan (mechanical bonding) antara serat rami dan matrik. Karena sifat alami serat

alam adalah hydrophilic yaitu suka terhadap air, berbeda dari polimer yang

hydrophobic. Perbedaan sifat ini membuat resin dan serat alam susah menyatu.

Pengaruh perlakuan alkali terhadap sifat permukaan serat alam selulosa telah

diteliti dimana kandungan optimum air mampu direduksi sehingga sifat alami

Page 15: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

3

hydrophilic serat dapat memberikan kekuatan ikatan interfacial dengan matrik

polimer secara optimal (Bismarck dkk, 2002).

Mishra dkk (2000) mengemukakan bahwa alkali treatment merupakan

salah satu modifikasi serat yang dapat meningkatkan kekuatan serat dan kekuatan

ikatan antar muka serat alam dan matrik. Potensi serat alam sebagai penguat

komposit dapat dioptimalkan dengan menghilangkan kandungan-kandungan lain

semisal lignin yang dapat menurunkan daya ikat antar muka serat dan matrik

dengan alkali treatment.

Selama ini penelitian yang dilakukan untuk mendapatkan optimasi sifat

tarik dari komposit serat alam adalah hanya memperhitungkan fraksi volume serat

saja tanpa memperhitungkan ikatan permukaan serat dengan matrik. Oleh karena

itu penelitian ini penting dilakukan untuk menyelidiki pengaruh perlakuan alkali

terhadap peningkatan sifat tarik bahan komposit berpenguat serat rami kontinyu

searah dengan matrik unsaturated polyester serta untuk mengetahui optimasi

variasi fraksi volume serat. Karakteristik mekanisme patahannya diamati dengan

menggunakan foto makro.

1.2. Perumusan Masalah

Dari latar belakang masalah diatas, dapat dirumuskan permasalahan yaitu

bagaimana pengaruh fraksi volume serat dan perlakuan alkali pada serat terhadap

kekuatan tarik komposit Unsaturated Polyester berpenguat serat rami.

1.3. Batasan Masalah

Batasan-batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Properties serat rami dianggap homogen.

b. Distribusi serat pada komposit dianggap seragam.

Page 16: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

4

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Menyelidiki pengaruh fraksi volume serat rami (Vf) terhadap sifat tarik

komposit.

b. Menyelidiki pengaruh perlakuan alkali terhadap sifat tarik komposit.

c. Menyelidiki karakteristik penampang patahan komposit.

1.5. Manfaat Penelitian

Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat, antara lain:

a. Bagi peneliti diharapkan dapat memberikan pengetahuan dan pengalaman

tentang penelitian material komposit khususnya komposit berpenguat

serat rami.

b. Bagi mahasiswa diharapkan hasil dari penelitaian dapat memberikan

referensi untuk membuat penelitian dari bahan yang sejenis ataupun

penelitian yang lebih luas.

c. Bagi industri dapat dipakai bahan pertimbangan dalam pengolahan serat

rami untuk mengetahui sifat tarik dari komposit serta memberikan inovasi

dalam ilmu pengetahuan dan teknologi untuk pemanfaatan serat rami di

dunia industri.

d. Bagi masyarakat diharapkan dapat memotifasi untuk memanfaatkan serat

rami dan memunculkan inovasi-inovasi baru dalam pembuatan komposit

khususnya serat rami sehingga dapat meningkatkan nilai jual serat rami

sekaligus meningkatkan pendapatan masyarakat khususnya petani rami.

Page 17: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Hasil penelitian awal yang dilakukan oleh Marsyahyo dkk (2005)

menunjukkan bahwa diameter serat rami (jenis rami Cina super) dari Garut adalah

sekitar 0,034 mm. Menurut Mueller dan Krobjilobsky (2003), massa jenis serat

rami adalah 1,5 – 1,6 gr/cm3 dan kekuatan tarik serat rami berkisar 400 – 1050

MPa. Modulus elastisitas dan regangannya adalah sekitar 61,5 GPa dan 3,6%.

Widodo (2008) dalam penelitiannya menyatakan material komposit yang

dibuat menggunakan matrik epoksi dengan penguat serat aren (ijuk) diperoleh

kekuatan tarik komposit tertinggi pada fraksi berat serat 40% dari variasi fraksi

volume serat 20%, 30%, 40%, 50%, dan 60%. Pada komposisi berat serat 20%

dan 30%, dari ketiga spesimen yang telah di uji didapatkan kekuatan tarik rata-

rata sebesar 2,58 MPa dan 2,25 MPa, lebih menurun dibandingkan dengan

komposisi 100% dengan kekuatan tarik sebesar 3,69 MPa. Pada komposisi berat

serat 40%, 50% dan 60% spesimen yang telah di uji kekuatan tarik rata-rata yang

didapat cenderung meningkat dibanding 100% epoxy yaitu 5,13 MPa, 3,92 MPa,

3,76 MPa. Hal tersebut dapat dilihat pada gambar 2.1, dimana spesimen dengan

komposisi serat 40% mempunyai kekuatan tarik rata-rata yang tertinggi, namun

hanya setengah dari kekuatan asal serat ijuk.

Diharjo dkk (2007) dalam penelitiannya menyatakan kekuatan dan

modulus tarik serat kenaf adalah sekitar 200 - 300 MPa dan 20 - 30 GPa,

sedangkan hasil uji tarik matrik poliester (UPRs) memiliki kekuatan tarik 50,70

Mpa dan modulus tarik 4,23 Gpa. Kekuatan serat kenaf menurun seiring dengan

peningkatan waktu perendaman serat di dalam larutan alkali. Hal ini disebabkan

oleh sifat larutan alkali yang mengikis lignin dan permukaan selulosa serat.

Komposit kenaf acak-UPRs pada vf = 23% memiliki kekuatan tarik tertinggi pada

kandungan hardener 1% (v/v), yaitu 40,14 Mpa. Peningkatan kekuatan tarik yang

sangat besar terjadi pada komposit yang diperkuat serat kenaf kontinyu dengan

hardener 1%. Pada vf = 54,63%, kekuatan dan modulus tarik bahan komposit ini

5

Page 18: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

6

adalah 216,8 Mpa dan 26,79 Gpa. Harga ini meningkat 123% dan 163,7%

dibanding komposit pada vf = 20,13%. Studi perlakuan alkali (5% NaOH)

komposit kenaf acak-UPRs menunjukkan bahwa pada perlakuan alkali selama 2

jam menghasilkan kekuatan tarik dan modulus teringgi untuk sembarang vf, dan

selanjutnya diikuti oleh komposit yang diperkuat serat tanpa perlakuan. Pada vf =

40 %, kekuatan komposit tertinggi tersebut adalah sekitar 80 MPa dan modulus

tariknya 10 GPa.

Gambar 2.1. Kekuatan tarik rata-rata dari berbagai macam komposisi serat ijuk-

epoxy (Widodo, 2008).

K. Murali Mohan Rao, Dkk (2009) telah meneliti tentang serat okra anyam

dalam jurnalnya yang berjudul Tensile properties characterization of okra woven

fiber reinforced polyester composites. Dalam penelitiannya serat okra anyam

divariasi menjadi tiga yaitu serat okra anyam tanpa perlakuan kimia (OW),

perlakuan 0.125% NaOH selama 6 jam (CT-1), dan perlakuan 0.125% NaOH

selama 45 menit (CT-2). Hasilnya diperoleh serat okra anyam dengan perlakuan

kimia (CT-2) memilki kekuatan paling tinggi dari yang lain (Gambar 2.2).

Page 19: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

7

Gambar 2.2. Effect of percentage volume fraction of fiber on tensile strength of untreated and treated okra woven fiber reinforced polyester composites

X.Y. Liu dan G.C. Dai (2007) dalam risetnya yang berjudul Surface

Modification And Micromechanical Properties OfJute Fiber Mat Reinforced

Polypropylene Composites, menyimpulkan bahwa modifikasi permukaan serat

jute dengan perlakuan alkali adalah sangat efektif untuk meningkatkan ikatan

adhesi antara serat dan matrik dalam komposit polypropylene berpenguat serat

jute. Perlakuan alkali dapat menghilangkan lapisan lilin dan lemak pada serat

yang dapat menyulitkan serat dibasahi resin. Dari pengamatan dengan SEM-

micrograph, terlihat permukaan serat jute tanpa perlakuan alkali lebih halus

dibanding serat jute perlakuan alkali yang terlihat lebih kasar (Gambar 2.2).

Perlakuan alkali juga dapat meningkatkan kekuatan geser interfacial, kekuatan

tarik dan kekuatan mulur dari komposit (Tabel 2.1).

Tabel 2.1. IFSS and mechanical properties of jute fiber mat reinforced PP

Jute Fibers IFSS ± SD (MPa)

Tensile Strength ± SD (MPa)

Flexural Strength ± SD (MPa)

Untreated 3.49 ± 0.32 28.4 ± 0.9 35.1 ± 1.2 2% KH550 treated 4.27 ± 0.83 33.7 ± 1.4 43.8 ± 1.7 5% NaOH treated 4.85 ± 0.64 38.1 ± 1.6 55.2 ± 2.2 2% NaOH treated 5.27 ± 0.82 36.9 ± 1.5 58.3 ± 2.3 2% NaOH+MPP

emulsion 9.00 ± 1.47 42.2 ± 2.3 59.0 ± 2.0

( Sumber : X.Y. Liu dan G.C. Day, 2007).

Page 20: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

8

Gambar 2.3. SEM micrographs of: (a) untreated jute (5000×); (b) 5%NaOH treated jute

(5000×); (c) untreated jute (10000×); and (d) 5%NaOH treated jute (10000×). Ray dkk (2001) dalam penelitiannya Effect of alkali treated jute fibres on

composite properties, memperoleh hasil bahwa perlakuan alkali (5% NaOH) pada

serat jute dapat menaikkan kekuatan dari komposit serat jute. Tetapi durasi

perlakuan serat yang lama dapat mengikis hemi selulosa pada serat jute, sehingga

kekuatan serat jute menurun secara signifikan (Gambar 2.3).

Gambar 2.4. Pengaruh waktu perlakuan alkali terhadap nilai perubahan modulus

dan kekuatan mulur dari komposit.

Page 21: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

9

2.2. Kajian Teori Komposit

A. Pengertian Komposit

Kata komposit dalam pengertian bahan komposit berarti terdiri dari dua

atau lebih bahan yang berbeda yang digabung atau dicampur secara makroskopis.

Menurut Gibson (1994) komposit adalah perpaduan dari bahan yang dipilih

berdasarkan kombinasi sifat fisik masing-masing material penyusun untuk

menghasilkan material baru dengan sifat yang unik dibandingkan sifat material

dasar sebelum dicampur dan terjadi ikatan permukaan antara masing-masing

material penyusun. Dari campuran tersebut akan dihasilkan material komposit

yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material

pembentuknya.

Sedangkan menurut Triyono dan Diharjo (1999) mengemukakan bahwa

kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau

gabungan. Composite berasal dari kata kerja “to compose“ yang berarti menyusun

atau menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan

dari dua atau lebih bahan yang berlainan.

Pada umumnya komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda

yaitu:

· Matriks, umumnya lebih ductile tetapi mempunyai kekuatan yang lebih

rendah.

· Penguat (reinforcement), umumnya berbentuk serat yang mempunyai sifat

kurang ductile tetapi lebih kuat.

Komposit juga dapat dibagi menjadi tiga pengertian dasar (Urquhart,

1991), beberapa definisi komposit adalah sebagai berikut :

· Tingkat dasar : pada molekul tunggal dan kisi kristal, bila material yang

disusun dari dua atom atau lebih disebut komposit (contoh senyawa,

paduan, polimer dan keramik)

· Mikrostruktur : pada kristal, phase dan senyawa, bila material disusun dari

dua phase atau senyawa atau lebih disebut komposit (contoh paduan Fe

dan C)

Page 22: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

10

· Makrostruktur : material yang disusun dari campuran dua atau lebih

penyusun makro yang berbeda dalam bentuk dan/atau komposisi dan tidak

larut satu dengan yang lain disebut material komposit.

Dari tiga pengertian diatas definisi secara makrostruktur yang sering

dipakai.

B. Properties Komposit

Komposit merupakan paduan dari dua atau lebih bahan yang mempunyai

sifat yang berbeda, maka hasilnya akan diperoleh sifat serta karakteristik yang

berbeda pula. Menurut Urquhart (1991) sifat maupun karakteristik dari komposit

ditentukan oleh :

· Material yang menjadi penyusun komposit

Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material

penyusun menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara

proporsional.

· Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun

Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik

komposit.

· Interaksi antar penyusun

Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari

komposit.

C. Klasifikasi Komposit

Secara umum pengelompokan komposit dapat dibedakan menjadi dua,

pengelompokan tersebut yaitu berdasarkan matrik dan penguatnya. Berdasarkan

matriknya komposit dapat digolongkan menjadi tiga (Courtney, 1983) yaitu :

a) Komposit matrik logam (KML), yaitu logam sebagai matrik

b) Komposit matrik polimer (KMP), yaitu polimer sebagai matrik

c) Komposit matrik keramik (KMK), yaitu keramik sebagai matrik.

Yang kedua adalah berdasarkan unsur penguatnya, menurut Courney (1983)

dapat dibedakan menjadi tiga :

Page 23: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

11

a) Particulate composite, yaitu penguatnya berbentuk partikel

b) Fibre composite, yaitu penguatnya berbentuk serat

c) Structural composite, yaitu cara penggabungan material komposit

Tetapi menurut Hadi (2000) dari bahan penguatnya, komposit terdiri dari

dua macam, yaitu bahan komposit partikel (particulate composite) dan bahan

komposit serat (fiber composite). Bahan komposit partikel terdiri dari partikel-

partikel yang diikat oleh matrik. Bentuk partikel ini dapat bermacam-macam

seperti bulat, kubik, tetragonal atau bahkan bentuk-bentuk yang tidak beraturan

secara acak. Bahan komposit serat terdiri dari serat-serat yang diikat oleh matrik.

Bentuknya ada 2 macam yaitu serat panjang dan serat pendek.

1. Bahan Komposit Partikel

Dalam struktur komposit, bahan komposit partikel tersusun dari partikel-

partikeldisebut bahan komposit partikel (particulate composite). Menurut

definisinyapartikelnya berbentuk-beberapa macam seperti bulat, kubik, tetragonal

atau bahkan bentuk-bentuk yang tidak beraturan secara acak, tetapi secara rata-

rata berdimensi sama. Bahan komposit partikel umumnya digunakan sebagai

pengisi dan penguat bahan komposit keramik (ceramic matrik composites). Bahan

komposit partikel pada umumnya lebih lemah dibanding bahan komposit serat.

Bahan komposit partikel mempunyai keunggulan, seperti ketahanan terhadap aus,

tidak mudah retak dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik (Hadi,

2000).

2. Bahan Komposit Serat

Unsur utama komposit adalah serat yang mempunyai banyak keunggulan,

oleh karena itu bahan komposit serat yang paling banyak dipakai. Bahan

komposit serat tediri dari serat-serat yang diikat oleh matrik yang saling

berhubungan. Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat

panjang (continuos fiber) dan serat pendek (short fiber atau whisker). Dalam

penelitian ini diambil bahan komposit serat (fiber composite). Pengunaan bahan

komposit serat sangat efisien dalam menerima beban dan gaya. Karena itu bahan

komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat

lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat (Hadi, 2000).

Page 24: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

12

Dari pengelompokan diatas dapat digambarkan seperti dalam diagram

dibawah ini:

Gambar 2.5. Pembagian komposit berdasarkan penguatnya (Courtney, 1983).

Adapun pengilustrian gambar pengelompokan komposit berdasarkan

penguatnya dapat dilihat dalam gambar dibawah ini:

Particulate Composite Fiber Composite Structural Composite

Gambar 2.6. Ilustrasi komposit berdasarkan penguat ( Ashby dkk, 1980)

D. Unsur Penyusun Komposit

a. Serat

Tanaman rami sudah dikenal manusia sejak kira-kira 2000 tahun Sebelum

Masehi. Rami diduga berasal dari Negeri Cina bagian tengah dan barat (Vavilov,

1951), dan sampai sekarangpun rami berkembang sangat baik di negeri tirai

bambu tersebut. Tanaman rami pertama kali ditemukan oleh seorang peneliti

Page 25: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

13

botani dari Negeri Belanda yang bernama George E. Rumphius pada tahun 1660

di daerah India Timur dan diberi nama Ramium majus.

Kemudian pada tahun 1737 tanaman tersebut dideskripsi dalam Hortus

Cliffortianus oleh Carl yon Linne (Linnaeus) menjadi Boehmeria nivea. Tanaman

rami pertama kali diintroduksikan ke Negeri Belanda tahun 1733, Rami mulai

ditanam di Indonesia sejak tahun 1937, yang mencakup wilayah pertanaman di

Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, Sumatra Utara, dan Sulawesi (Anonim,

1986).

Rami merupakan tanaman tahunan dengan bentuk tanaman herba

berumpun banyak yang menghasilkan serat dari kulit batangnya. Serat rami

tergolong dalam serat panjang, kuat, dan baik untuk bahan baku tekstil karena

memiliki struktur yang mirip dengan serat kapas (Berger, 1969; Buxton dan

Greenhalgh, 1989). Untuk diambil seratnya, batang tanaman rami dipanen setiap

dua bulan sekali dan diproses dengan mesin dekortikator sehingga menghasilkan

serat kasar (china grass). Sebelum dipintalmenjadi benang, serat kasar yang

masih banyak mengandung getah (gum) perlu dibersihkan melalui proses

degumming, dan proses pemutihan serta pelemasan dengan pemberian minyak

(oiling) sehingga menjadi serat yang putih dan lemas (rami top).

Gambar 2.7. Daun, batang , dan serat rami.

Page 26: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

14

Tabel 2.2. Sifat Mekanis Serat Alam (Muller dan Krobjilowski, 2003)

b. Unsaturated Polyester Resin (UPRs)

Unsaturated Polyester Resin merupakan jenis resin thermoset, dalam

kebanyakan hal resin ini disebut polyester saja. Polyester merupakan resin cair

dengan viskositas yang relatif rendah. Resin ini memilki sifat mengeras pada suhu

kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan

seperti banyak resin lainnya. Selain itu, karakteristik dari resin ini adalah kaku dan

rapuh. Mengenai sifat termalnya, polyester memilki suhu deformasi thermal lebih

rendah daripada resin thermoset lainnya karena banyak mengandung monomer

stiren dan ketahanan panas jangka panjangnya adalah kira-kira 110-1400 C.

Polyester juga memilki ketahanan dingin dan sifat listrik yang lebih baik diantara

resin thermoset (Wicaksono, 2006).

Mengenai ketahanan kimianya, pada umumnya kuat terhadap asam kecuali

asam pengoksid, tetapi lemah terhadap alkali. Bila dimasukkan dalam air

mendidih untuk waktu yang lama (300 jam), bahan akan pecah dan retak-retak.

Bahan ini mudah mengembang dalam pelarut, yang melarutkan polimer stiren.

Kemampuan terhadap cuaca sangat baik. Tahan terhadap kelembaban dan sinar

ultra violet bila dibiarkan di luar, tetapi sifat tembus cahaya permukaan rusak

dalam beberapa tahun. Secara luas digunakan untuk konstruksi sebagai bahan

komposit.

Fiber

Properties Tensile

Strength (Mpa)

Young’s Modulus

(Gpa)

Elongation (%)

Density (gr/cm3)

Diameter (µm)

Length (mm)

Ramie bast 1050 61,5 3,6 – 3,8 1,5 – 1,6 40 – 80 60 – 26

Kenaf bast 930 53 1,6 1,4 200 2 – 6

Coco shell 175 4 – 6 25 1,2 100 – 400 -

Sisal leaf 835 9,4 – 22 2 – 4 1,16- 1,5 50 – 200 1 – 5

Banana bast 540 - 3 1,3 50 – 250 - Pineapple

leaf 740 - 2,4 - - -

E- Glass 1800 69 – 73 2 – 3 2,5 5 – 25

-

Page 27: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

15

Penggunaan resin jenis ini dapat dilakukan dari proses hand lay up sampai

dengan proses yang kompleks yaitu dengan proses mekanik. Resin ini banyak

digunakan dalam aplikasi komposit pada dunia industri dengan pertimbangan

harga relatif murah, curing yang cepat, warna jernih, kestabilan dimensional dan

mudah penanganannya (Billmeyer, 1984). Pengesetan termal digunakan Benzoil

Peroksida (BPO) sebagai katalis. Temperatur optimal adalah 800-1300C, namun

demikian kebanyakan pengesetan dingin yang digunakan. Metyl Etyl Keton

Peroksida (MEKPO) digunakan sebagai katalis dan ditambahkan pada 1-2 %

(Surdia dan Saito, 1985).

Resin yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin Unsaturated

Polyester (UP) Yukalac 157Ò BTQN-EX. Pemberian bahan tambahan katalis

jenis methyl ethyl ketton peroxide (MEKPO) pada resin UPRs berfungsi untuk

mempercepat proses pengerasan cairan resin (curing). Penambahan katalis dalam

jumlah banyak akan menimbulkan panas yang berlebihan pada saat proses curing

(Bilmeyer, 1984).

c. Katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO)

Katalis yang digunakan adalah katalis Methyl Ethyl Keton Peroxide

(MEKPO) dengan bentuk cair, berwarna bening. Fungsi dari katalis adalah

mempercepat proses pengeringan (curring) pada bahan matriks suatu komposit.

Semakin banyak katalis yang dicampurkan pada cairan matriks akan mempercepat

proses laju pengeringan, tetapi akibat mencampurkan katalis terlalu banyak adalah

membuat komposit menjadi getas (Surdia dan Saito, 1985).

Penggunaan katalis sebaiknya diatur berdasarkan kebutuhannya. Pada saat

mencampurkan katalis ke dalam matriks maka akan timbul reaksi panas (600-

900C). Proses pengerasan resin diberi bahan tambahan yaitu, katalis jenis Metyl

Etyl Keton Peroksida (MEKPO), katalis digunakan untuk mempercepat proses

pengerasan cairan resin pada suhu yang lebih tinggi. Pemakaian katalis dibatasi

sampai 1% dari volume resin (P.T. Justus Sakti Raya, 2001).

Page 28: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

16

Table 2.3. Spesifikasi resin Unsaturated Polyester Yukalac BQTN 157 (Sumber : Justus Kimia Raya, 1996)

2.3. Pengeringan Serat

Proses pengeringan adalah proses terjadinya penguapan air ke udara

karena perbedaan kandungan uap air antara udara dengan bahan yang dikeringkan.

Dalam proses ini kandungan uap air udara lebih sedikit atau dengan kata lain

udara mempunyai kelembaban relatif yang rendah, sehingga terjadi penguapan.

Kemampuan udara membawa uap air bertambah besar jika perbedaan antara

kelembaban udara pengering dengan udara disekitar bahan semakin besar. Faktor

yang dapat mempercepat proses pengeringan adalah kecepatan angin atau udara

yang mengalir dan penambahan temperatur. Akan tetapi pengeringan yang terlalu

cepat dapat merusak bahan, yakni permukaan bahan terlalu cepat kering, sehingga

tidak sebanding dengan kecepatan pergerakan air bahan ke permukaan. Hal ini

menyebabkan pengerasan pada permukaan bahan (case hardening). Selanjutnya

air bahan tidak dapat lagi menguap karena terhalang (Taib, dkk. 1988).

Kandungan air yang terkandung pada material terdiri dari (Reeb, 1995) :

a. Air bebas (free water) adalah air yang terdapat di antara rongga sel selulosa.

Air bebas paling mudah dan terlebih dahulu keluar apabila mengalami

Item Satuan Nilai tipikal Catatan Berat Jenis Gr/cm3 1,215 250

Kekerasan 40 Barcol GYZJ 934-1

Suhu distorsi panas 0C 70

Penyerapan air (suhu

Ruangan)

% 0,188 24 Jam

% 0,446 3 Hari

Kekuatan Fleksural Kg/mm2 9,4

Modulus Fleksural Kg/mm2 300

Daya Rentang Kg/mm2 5,5

Modulus rentang Kg/mm2 300

Elongasi % 1

Page 29: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

17

pengeringan. Air bebas ini tidak mempengaruhi sifat dan bentuk kecuali

berat. Bila air bebas telah keluar dan kondisi dinding sel jenuh air, maka

dapat dikatakan suatu bahan telah mencapai kadar air titik jenuh serat (fiber

saturation point).

b. Air terikat (bound water) adalah air yang berada di dalam sel selulosa. Air

teikat ini sangat sulit untuk dilepas apabila mengalami pengeringan. Air

terikat inilah yang dapat mempengaruhi sifat misalnya penyusutan.

Kadar air bebas sel selulosa pada serat harus dihilangkan, namun kadar air

terikat di dalam sel harus dipertahankan agar tidak terjadi degradasi kekuatan serat

selulosa (Diharjo, dkk. 2006). Penentuan kadar air pada serat dilakukan dengan

membagi massa serat basah (massa awal) dengan massa serat setelah kondisi

kering (massa tetap). Kadar air pada kayu dan serat dapat diketahui dengan

menggunakan persamaan 2.1 (Simpson, 1997).

dengan catatan : Kdair = kadar air (%); Wa = massa serat basah (gr); Wo = massa

kering serat (gr).

2.4. Fraksi Volume Serat (vf)

Jumlah perbandingan yang biasanya digunakan dalam pembuatan

komposit adalah rasio berat (fraksi berat) dan rasio volume (fraksi volume), hal

ini dikarenakan satuan dari matrik dan serat biasa dihitung dengan satuan massa

dan satuan volume (Prayetno, 2007).

Fraksi Volume (vf) :

Page 30: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

18

dengan catatan : mf = massa serat (gr); mm = massa matrik (gr); ρf = massa jenis

serat (gr/mm3); ρm = massa jenis matrik (gr/mm3).

2.5. Perlakuan Alkali

NaOH merupakan larutan basa yang tergolong mudah larut dalam air dan

termasuk basa kuat yang dapat terionisasi dengan sempurna. Menurut teori

Arrhenius, basa adalah zat yang dalam air menghasilkan ion OH negatif dan ion

positif. Larutan basa memiliki rasa pahit, dan jika mengenai tangan terasa licin

(seperti sabun). Sifat licin terhadap kulit itu disebut sifat kaustik basa. Salah satu

indikator yang digunakan untuk menunjukkkan kebasaan adalah lakmus merah.

Bila lakmus merah dimasukkan ke dalam larutan basa maka berubah menjadi biru.

Untuk mendapatkan komposit dengan karakteristik yang baik dari bahan

penguat serat alam, hal yang perlu diperhatikan adalah memperbaiki ikatan

antarmuka serat alam dengan resin. Sifat alami serat adalah Hidrophylic, yaitu

suka terhadap air berbeda dari polimer yang hidrophobic yaitu menolak air.

Adanya perbedaan sifat tersebut dapat menurunkan kemampuan resin untuk

mengikat serat. Pengaruh perlakuan alkali terhadap sifat permukaan serat alam

selulosa telah diteliti dimana kandungan optimum air mampu direduksi sehingga

sifat alami hidrophylic serat dapat memberikan ikatan interfacial dengan matrik

secara optimal (Bismarck, dkk. 2002).

Selama perlakuan alkali serat alam, sebagian unsur penyusun serat dapat

larut dalam larutan alkali tersebut. Lignin dan hemiselulosa serta zat-zat lain

seperti lilin, abu, dan kotoran lain dapat terbuang karena perlakuan alkali serat

(Ray, dkk. 2001). Adanya pelarutan unsur tersebut dimana lignin merupakan

unsur lemah pada serat dan lilin yang bersifat mengurangi resin mengikat serat,

diharapkan dapat meningkatkan kekuatan komposit.

Page 31: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

19

2.6. Proses Pembuatan Komposit

Proses pembuatan komposit sangat beraneka ragam dari yang paling

sederhana sampai dengan yang komplek dengan sistem komputerisasi. Tiap

proses memiliki kelebihannya masing-masing. Ada berbagai macam proses yang

dapat digunakan untuk membuat komposit antara lain metode hand lay-up,

metode spray-up, metode vacuum bagging (Gibson, 1994).

Proses hand lay-up merupakan proses laminasi serat secara manual,

dimana merupakan metode pertama yang digunakan pada pembuatan komposit.

Metode hand lay-up lebih ditekankan untuk pembuatan produk yang sederhana

dan hanya menuntut satu sisi saja yang memiliki permukaan halus. Fraksi serat

yang tinggi dapat diperoleh dengan cara mengkombinasikan metode hand lay up

dengan cetak tekan (press molding). Pada metode cetak tekan pengontrolan fraksi

volume dapat dilakukan dengan menggunakan stopper (Rusmiyatno, 2007).

Keuntungan metode hand lay up adalah peralatan sedikit dan harga murah,

kemudahan dalam bentuk dan desain produk serta variasi ketebalan dan komposisi

serat dapat diatur dengan mudah.

Gambar 2.8. Proses Hand Lay-Up (Gibson, 1994).

2.7. Kajian Teori Kekuatan Tarik

Sifat mekanik bahan adalah hubungan antara respons atau deformasi

bahan terhadap beban yang bekerja. Sifat mekanik berkaitan dengan kekuatan,

kekerasan, keuletan, dan kekakuan. Bahan dapat dibebani dengan tiga cara yaitu

dengan pengujian tarik, pengujian tekan, dan pengujian geser. Dalam penelitian

ini, bahan akan diuji dengan pengujian tarik. Uji tarik rekayasa banyak dilakukan

Page 32: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

20

untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai

data pendukung bagi spesifikasi bahan (Dieter, 1986).

Uji tarik adalah salah satu uji stress-strain mekanik yang bertujuan untuk

mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Dalam pengujiannya, bahan uji

ditarik sampai putus. Pengujian tarik dilakukan untuk mencari tegangan dan

regangan (stress strain test). Dari pengujian ini dapat kita ketahui beberapa sifat

mekanik material yang sangat dibutuhkan dalam desain rekayasa. Hasil dari

pengujian ini adalah grafik beban versus perpanjangan atau elongasi (Pramono,

2008).

Hal-hal yang mempengaruhi kekuatan tarik komposit antara lain (Surdia,

1995) :

a. Temperatur

Apabila temperatur naik, maka kekuatan tariknya akan turun

b. Kelembaban

Pengaruh kelembaban ini akan mengakibatkan bertambahnya absorbsi air,

akibatnya akan menaikkan regangan patah, sedangkan tegangan patah dan

modulus elastisitasnya menurun.

c. Laju Tegangan

Apabila laju tegangan kecil, maka perpanjangan bertambah dan

mengakibatkan kurva tegangan-regangan menjadi landai, modulus elastisitasnya

rendah. Sedangkan kalau laju tegangan tinggi, maka beban patah dan modulus

elastisitasnya meningkat tetapi regangannya mengecil.

A. Tegangan Tarik

Ilmu kekuatan bahan adalah kumpulan pengetahuan yang membahas

hubungan antara gaya intern, deformasi dan beban luar. Persamaan keseimbangan

statis diterapkan terhadap gaya yang bekerja pada suatu bagian benda, agar

diperoleh hubungan antara gaya luar yang bekerja pada bagian konstruksi dengan

gaya intern yang melawan bekerjanya beban luar. Gaya tahan intern ini yang

disebut tegangan (Dieter, 1986), yang dirumuskan :

Page 33: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

21

(2.6)

Dengan catatan :

· P = Beban yang diberikan dalam arah tegak lurus terhadap penampang

spesimen ( N )

· A0 = Luas penampang mula-mula spesimen sebelum diberikan

pembebanan ( m2 )

· σ = Engineering Stress ( Pa )

B. Regangan Tarik

Besarnya regangan adalah jumlah pertambahan panjang karena

pembebanan dibandingkan dengan panjang daerah ukur mula-mula (gage length).

Nilai regangan ini adalah regangan proporsional yang didapat dari garis

proporsional pada grafik tegangan-tegangan hasil uji tarik komposit (Surdia T dan

Saito, 1985). Regangan dapat dihitung dengan rumus :

(2.7)

Dengan catatan:

· ε = Engineering Strain (%)

· L0 = Panjang mula-mula spesimen sebelum diberikan pembebanan (mm)

· ΔL= Pertambahan panjang (mm)

C. Modulus Elastisitas

Pada daerah proporsional yaitu daerah dimana tegangan dan regangan

yang terjadi masih sebanding, defleksi yang terjadi masih bersifat elastis dan

masih berlaku hukum Hooke. Besarnya nilai modulus elastisitas komposit yang

juga merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan pada daerah

proporsional dapat dihitung dengan persamaan (Surdia T dan Saito, 1985):

(2.8)

Dengan catatan:

Page 34: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

22

· E = Modulus Elastisitas atau Modulus Young ( Mpa).

· σ = Tegangan tarik (MPa) · ε = Regangan tarik

Gambar 2.9. Grafik regangan-tegangan (Dieter, 1986).

Deformasi elastis hanya terjadi pada daerah elastis artinya jika beban

dilepaskan maka bahan akan kembali ke bentuk semula (Gambar 2.9).

Page 35: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

23

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Alat dan Bahan

3.1.1. Bahan yang digunakan.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Serat rami

Serat rami didatangkan dari daerah Garut Jawa Barat. Sebelum digunakan

serat rami dicuci dahulu untuk menghilangkan kotoran yang ada pada serat

Gambar 3.1. Serat Rami

b. Matrik

Matrik yang digunakan adalah Unsaturated Polyester Resin (UPRs) Yukalac® 157

BTQN-EX yang diperoleh dari PT. Justus Kimia Raya Semarang. Ini berfungsi sebagai

pengikat komposit.

Gambar 3.2. Unsaturated Polyester Resin (UPRs) Yukalac® 157 BTQN-EX

23

Page 36: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

24

c. NaOH

Larutan NaOH diperoleh dari Kimia Farma Surakarta, ini digunakan untuk

memberikan perlakuan alkali pada serat rami.

d. Katalis

Penelitian ini menggunakan katalis Methyl Ethyl Ketton Peroxide (MEKPO) yang

diperoleh dari PT. Justus Kimia Raya Semarang. Katalis berfungsi untuk mempercepat

pengerasan.

e. Release

Ini berfungsi untuk memudahkan pelepasan komposit dari cetakan.

3.1.2. Alat yang digunakan.

a. Timbangan digital

Timbangan yang digunakan untuk menimbang serat dan polyester adalah

timbangan digital.

Gambar 3.3. Timbangan digital

c. Cetakan

Cetakan komposit terbuat dari besi cor.

d. Oven pemanas

Alat ini digunakan untuk mengurangi kadar air pada serat.

Gambar 3.4. oven pemanas.

Page 37: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

25

e. Moisture Analyser

Alat ini digunakan untuk menyelidiki kadar air serat rami.

Gambar 3.5. Moisture Analyser

f. Gelas ukur dan suntikan

Gelas ukur berfungsi untuk menakar matrik sesuai dengan hasil

perhitungan. Suntikkan berfungsi untuk menakar katalis yang akan dicampurkan

sesuai dengan hasil perhitungan.

g. Malam (lilin)

Malam atau lilin berfungsi sebagai bahan perapat sambungan plat pada cetakan

agar campuran matrik dan katalis tidak merembes atau bocor keluar cetakan yang

menyebabkan void pada tiap pojok cetakan.

h. Jangka sorong

Jangka sorong digunakan untuk mengukur panjang, lebar dan tebal spesimen.

i. Gerinda

Gerinda tangan digunakan untuk membetuk spesimen uji tarik

j. Press Mold

Balok penekan ini digunakan untuk menekan komposit

k. Gelas corong dan pengaduk

Gelas corong berfungsi untuk memasukkan campuran matrik dan serat kedalam

cetakan komposit agar tidak tumpah. Pengaduk berfungsi sebagai alat pengaduk

antara matrik dan katalis agar proses pencampuran dapat merata.

Page 38: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

26

Gambar 3.6. alat-alat pembuat spesimen

3.2. Pelaksanaan Penelitian

3.2.1 Persiapan alat dan bahan

Alat-alat dan bahan yang akan digunakan dalam pembuatan komposit

disiapkan seperti serat rami, resin, katalis, larutan NaOH dan peralatan yang

menunjang lainnya dalam pembuatan spesimen.

3.2.2. Pengolahan Serat Rami

a. Pencucian serat rami

Serat rami dicuci dengan menggunakan air bersih untuk menghilangkan

kotoran-kotoran yang masih menempel. Pencucian dilakukan dengan cara

perendaman dan dilanjutkan penyemprotan dengan menggunakan air.

b. Perlakuan alkali serat rami

Untuk melakukan perlakuan alkali serat, perlu dipersiapkan larutan alkali (5%

NaOH). Pebandingan volume serat dengan larutan alkali adalah 1 : 15. Perlakuan

dilakukan dengan perendaman alkali di dalam bak. Perendaman serat di dalam

larutan alkali divariasi selama 2 jam, 4 jam, 6 jam, dan 8 jam. Selanjutnya, serat

dinetralkan dari efek NaOH dengan direndam dalam air bersih yang diganti secara

perodik hingga pH 7. Serat ditiriskan kembali hingga kering, pengeringan tersebut

dilakukan tanpa terkena sinar matahari. Setelah itu, serat tersebut siap diproses

Page 39: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

27

lebih lanjut, baik untuk diuji maupun maupun dibuat menjadi mat serat

(komposit).

Gambar 3.7. Perlakuan alkali serat.

c. Pengeringan Serat

Setelah serat rami dilakukan pencucian air untuk menghilangkan kotoran dan

perlakuan alkali telah dilakukan maka proses selanjutnya adalah pengeringan

serat. Serat dikeringkan pada suhu kamar selama 48 jam. Tahap preparasi serat

selanjutnya sebelum dilakukan pencetakan adalah menyelidiki karakteristik

pengeringan serat (kadar air yang terkandung di dalam serat). Serat dikontrol

kadar airnya dengan menggunakan alat moisture analyser yang berada pada

laboratorium perpindahan panas jurusan teknik mesin universitas sebelas maret

surakarta. Serat dengan berat awal 9,79 gram kemudian dikeringkan pada suhu

1050 C sampai kering (kadar air 0 %)

d. Pelurusan dan pemotongan serat rami

Setelah serat rami dibersihkan dan dilakukan perlakuan alkali kemudian

serat yang masih kasar disisir menggunakan sisir baja. Setelah mendapatkan serat

yang cukup, serat rami dipotong 2,5 cm untuk mendapatkan hasil yang merata

pada komposit untuk masing-masing variasi.

Gambar 3.8. Proses pelurusan dan pemotongan serat rami

Page 40: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

28

3.2.3. Pencetakan komposit

Proses pencetakan yang dilakukan adalah sebagai berikut :

a. Cetakan yang digunakan untuk membuat spesimen dipersiapkan

terlebih dahulu. Cetakan dibuat dengan panjang 180 mm, lebar 10 mm, dan

tebal 3 mm.

b. Pelapisan seluruh permukaan cetakan yang akan bersentuhan dengan komposit

menggunakan mika agar permukaan spesimen yang terbentuk menjadi halus

dan rata.

c. Pengolesan releaser pada permukaan mika untuk mempermudah pengambilan

komposit dari cetakan.

d. Pemasangan stopper pada kedua ujung cetakan. Fungsi stopper ini selain

untuk pembatas panjang juga berfungsi sebagai pemberi batas tebal panel

komposit yang akan dibuat.

e. Pemanasan serat rami pada suhu 1050C selama ± 20 menit, kemudian

dilanjutkan penyimpanan serat dalam kantok plastik yang sudah diberi silica

geal untuk menjaga kelembaban.

f. Penghitungan kebutuhan serat, matrik, dan katalis untuk masing-masing variasi

pembuatan komposit skin.

g. Setelah cetakan, matrik dan serat siap, proses pencetakan komposit dimulai

dengan memberikan matrik secara merata di dalam cetakan dan dilanjutkan

dengan pemberian serat rami. Pemberian matrik dilakukan harus merata pada

seluruh bagian. Proses ini dilakukan berurutan mulai dari fraksi volume 20%,

30%, 40%, dan 50%.

h. Setelah semua bahan dimasukkan ke dalam cetakan maka segera dilakukan

proses penekanan cetakan dengan menggunakan dongkrak hidrolik manual

(gambar 3.8).

i. Setelah itu proses pengeringan di ruang terbuka (curing) sekitar 4-6 jam,

komposit dapat dikeluarkan dari cetakan kemudian dilanjutkan dengan

postcure pada suhu 600 C selama 4 jam.

j. Komposit yang telah dipostcure kemudian dilakukan pengecekan fraksi

volume pada masing-masing variasi.

Page 41: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

29

PRESS MOLD

Papan

Mat Serat

Papan

Orientasi acak mat

Mat Serat Ramie

Gambar 3.9. Pembuatan Mat Serat Rami.

3.2.4. Perhitungan Kebutuhan Serat, Matrik, dan Katalis

Untuk memperoleh komposisi serat, matrik dan katalis yang digunakan

dalam pembuatan komposit skin, maka terlebih dahulu dilakukan perhitungan

untuk masing-masing variasi. Cara perhitungan adalah sebagai berikut :

a. Menentukan luasan komposit skin yang akan dibuat, dimensi komposit skin

yang dibuat untuk satu kali cetak seperti pada gambar 3.9.

Gambar 3.10. Dimensi komposit skin serat Rami

Maka volume komposit skin (Vc) = (180x100x3) mm = 54000 mm3.

b. Menentukan kebutuhan serat, matrik, dan katalis pada fraksi volume 20%.

Volume serat = vf x Vc = 20% x 54000 mm3 = 10800 mm3 = 10,8 cm3.

Sehingga kebutuhan massa serat (mf) = volume serat x massa jenis serat

= 10,8 cm3 x 1.5 gr/cm3= 16,2 gram.

Volume matrik = vm x Vc = 80% x 54000 mm3 = 43200 mm3 = 43.2 cm3.

Sehingga kebutuhan massa matrik = volume matrik x massa jenis matrik

= 43.2 cm3 x 1,215 gr/cm3 = 52,488 gram.

3 mm

100 mm 180 mm

Page 42: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

30

Volume katalis = 1% x Vm = 1% x 43.2 cm3 = 0,432 cm3 = 0,432 mL.

c. Menentukan kebutuhan serat, matrik, dan katalis pada fraksi volume 30%.

Volume serat = vf x Vc = 30% x 54 cm3 = 16,2 cm3.

Sehingga kebutuhan massa serat = 16,2 cm3 x 1,5 gr/cm3 = 24,3 gram.

Volume matrik = 70% x 54 cm3 = 37,8 cm3.

Sehingga kebutuhan massa matrik = 37,8 cm3 x 1.215 gr/cm3 = 45,927 gram.

Volume katalis = 1% x 37,8 cm3 = 0,378 cm3 = 0,378 mL.

d. Menentukan kebutuhan serat, matrik, dan katalis pada fraksi volume 40%.

Volume serat = vf x Vc = 40% x 54 cm3 = 21,6 cm3.

Sehingga kebutuhan massa serat = 21,6 cm3 x 1,5 gr/cm3 = 32,4 gram.

Volume matrik = 60% x 54 cm3 = 32,4 cm3.

Sehingga kebutuhan massa matrik = 32,4 cm3 x 1,215 gr/cm3 = 39,366 gram.

Volume katalis = 1% x 32,4 cm3 = 0,324 cm3 = 0,324 mL.

e. Menentukan kebutuhan serat, matrik, dan katalis pada fraksi volume 50%.

Volume serat = 50% x 54 cm3 = 27 cm3.

Sehingga kebutuhan massa serat = 27 cm3 x 1,5 gr/cm3 = 40,5 gram.

Volume matrik = 50% x 54 cm3 = 27 cm3.

Sehingga kebutuhan matrik = 27 cm3 x 1,215 gr/cm3 = 32,805 gram.

Volume katalis = 1% x 27 cm3 = 0,27 cm3 = 0,27 mL.

Setelah spesimen komposit skin telah dibuat, maka kemudian dilakukan

pengecekan fraksi volume pada masing-masing spesimen yang telah jadi.

Pengecekannya dengan cara menimbang berat spesimen komposit skin yang telah

terbentuk. Contoh perhitungannya adalah sebagai berikut :

Massa komposit skin = 69,1 gram

Massa serat = 16,2 gram

Massa matrik = massa komposit – massa serat

= 69,1 gram – 16,2 gram

= 52,9 gram

Dengan menggunakan rumus 2.3, diperoleh :

Page 43: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

31

Volume serat = 19,87 % Tabel 3.1. Data spesimen komposit skin yang telah dibuat.

Fraksi volume serat (%)

Massa serat (gram)

Massa komposit (gram)

Massa matrik (gram)

Fraksi volume serat real (%)

20 16,2 69,1 52,9 19,87

30 24,3 71 46,7 29,66

40 32,4 72,3 39,9 39,68

50 40,5 76,2 35,7 47,89

3.2.5. Pembuatan Spesimen Uji Tarik Komposit

Proses pembuatan spesimen dilakukan dengan proses permesinan yaitu

dengan gerinda yang mengacu pada standar uji yang digunakan yaitu bentuk

spesimen uji tarik berdasarkan standar ASTM D 638. Setiap spesimen diberi label

dengan catatan jenis variasi untu menghindari kesalahan pembacaan.

Gambar 3.11. Bentuk spesimen uji tarik berdasar ASTM D-638

Keterangan gambar :

A. LO - length overall 165 mm

Page 44: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

32

B. WO- width overall 19 mm

C. L - length of narrow section 57 mm

D. Wc - width of narrow section 13 mm

E. R - radius of fillet 76 mm

F. T - thickness 3 mm

G. G - gage length 50 mm

H. D - distance between grips 115 mm

Pengujian tarik dilakukan dengan mesin UTM (Universal Testing

Machine) di laboratorium teknik mesin FT Universitas Sanata Dharma,

Yogyakarta

Gambar 3.12. a. Mesin Uji Tarik UTM b. Spesimen Uji Tarik Komposit

3.2.6. Variasi Penelitian

Dalam pengujian tarik ini, variasi penelitian yang digunakan adalah variasi

fraksi volume serat ( Vf ) adalah 20%, 30%, dan 40%. Dan variasi perendaman

NaOH selama 2 jam, 4 jam, 6 jam, dan 8 jam untuk optimasi fraksi volume serat.

A B

Page 45: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

33

3.2.7. Diagram Alir Penelitian

Tahapan proses penelitian dari awal sampai akhir dapat dilihat pada

gambar 3.13.

MULAI

PENGADAAN MATERIAL serat rami, polyester, hardener, dan peralatan yang digunakan

PERLAKUAN 5% NaOH SERAT RAMI perendaman selama 2, 4, 6, dan 8 jam

SERAT RAMI NON PERLAKUAN pencucian serat , pengeringan, dan pengujian kadar air

Data Hasil Pengujian

PENGUJIAN TARIK KOMPOSIT pembuatan spesimen uji tarik (ASTM D-638), post cure (suhu 600 selama 4 jam), dan pengujian di Lab. Teknik Mesin Sanata Dharma Yogyakarta

PEMBUATAN KOMPOSIT SKIN variasi fraksi volume serat 20%, 30%, 40%, dan 50%

PEMBUATAN KOMPOSIT SKIN

Optimasi fraksi volume serat (Vf max) Variasi perendaman 5% NaOH selama 2 jam, 4 jam, 6 jam dan 8 jam

A

Resin Unsaturated Polyester Yukalac 157 BTQN- EX + Katalis MEKPO

Page 46: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

34

Pengolahan Dan Analisa Data

KESIMPULAN

SELESAI

PENGUJIAN TARIK KOMPOSIT pembuatan spesimen uji tarik (ASTM D-638), post cure (suhu 600 selama 4 jam), dan pengujian di Lab. Teknik Mesin Sanata Dharma Yogyakarta

Data Hasil Pengujian

A

Gambar 3.13. Diagram alir penelitian.

Page 47: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

35

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengujian Kadar Air Serat Rami

Kadar air merupakan berat uap air dalam serat dibandingkan dengan berat kering

tanur (oven) serat. Penghitungan kadar air serat dilakukan dengan menggunakan moisture

analyser yang ada di Laboratorium Perpindahan Panas Jurusan Teknik Mesin Universitas

Sebelas Maret. Serat rami sebesar 9,79 gram dipanaskan pada suhu 1050C, kemudian dalam

selang waktu 5 menit dicatat penurunan kadar airnya. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar

4.1.

Gambar 4.1. Grafik hubungan antara kadar air serat rami dengan lama pengeringan serat

rami.

Kadar air serat rami menurun seiring lamanya pengeringan serat dengan pemanasan

pada suhu 1050C. Kadar air serat rami menurun secara signifikan pada menit ke enam

pemanasan serat. Hal ini dikarenakan air bebas yang terdapat pada serat menguap dengan

cepat dan selanjutnya air terikat pada serat akan menguap pada pemanasan selanjutnya.

Dalam penelitian ini, kadar air dalam serat dipilih sekitar 9% berdasarkan penelitian

sebelumnya (Diharjo, 2007).

35

Page 48: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

36

4.2. Pengaruh Kandungan Serat Terhadap Kekuatan Komposit Serat Rami

Data hasil pengujian tarik komposit berpenguat serat rami tanpa perlakuan alkali

dengan matrik polyester dengan variasi fraksi volume serat ditunjukkan pada Tabel 4.2.

Untuk memudahkan menganalisa data-data hasil penelitian ini, maka hasilnya dipaparkan

dalam bentuk kurva sifat tarik komposit seperti ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tarik Komposit Serat Rami Non Perlakuan

Variasi vf awal

Variasi vf real

Tegangan Tarik (MPa) Regangan (%) Modulus Elastisitas (GPa) Min Maks Rata-

rata Min Maks Rata-

rata Min Maks Rata-

rata 20% 19,87% 17,24 24,92 21,45 0,2 0,4 0,26 6,23 11,11 8,7 30% 29,66% 23,54 27,86 25,17 0,2 0,4 0,34 5,73 12,14 7,8 40% 39,68% 27,16 33,34 29,54 0,2 0,5 0,32 8,30 14,21 10,3 50% 47,89% 26,52 33,24 29,41 0,2 0,5 0,34 7,52 12,67 9,2

Gambar 4.2. Grafik hubungan antara tegangan tarik komposit serat rami dengan fraksi volume serat.

Pada fraksi volume serat 19,87% memiliki kekuatan paling lemah yaitu sebesar 21,45

MPa kemudian meningkat seiring bertambahnya fraksi volume serat dan mencapai

puncaknya pada fraksi volume serat 39,68% sebesar 29,54 MPa (Gambar 4.2). Ini disebakan

serat merupakan unsur dalam komposit yang berfungsi sebagai penahan beban, semakin

Page 49: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

37

tinggi fraksi volume serat maka kandungan serat dalam komposit akan semakin meningkat

sehingga sangat berpotensi untuk memberikan dukungan yang lebih pada komposit untuk

menahan beban.

Akan tetapi, volume serat yang tinggi tidak selalu memberikan pengaruh yang baik

terhadap kekuatan komposit. Ini terbukti pada fraksi volume serat 47,89% terjadi penurunan

kekuatan walaupun tidak signifikan yaitu sebesar 29,41 MPa (Gambar 4.2). Hal ini dapat

dijelaskan bahwa kekuatan komposit tidak hanya dipengaruhi oleh jumlah serat saja, tetapi

juga dipengaruhi jumlah matrik sebagai pengikat serat. Semakin tinggi fraksi volume serat

otomatis volume matrik juga akan semakin berkurang. Dalam jumlah yang terlalu sedikit

dibanding serat, matrik tidak mampu dengan baik mengikat antara serat satu dengan yang

lain. Akibatnya pada saat pembebanan tarik, beban yang diberikan pada komposit tidak dapat

dapat terdistribusi dengan baik dikarenakan ikatan antar serat lemah.

Komposit serat rami tanpa perlakuan alkali mempunyai nilai regangan tertinggi pada

fraksi volume serat 47,89% yaitu 0,34%, sedangkan pada fraksi volume serat 19,87%

mempunyai nilai regangan terendah 0,26% (Gambar 4.3). Sedangkan modulus tariknya

memiliki nilai tertinggi pada fraksi volume 39,68% sebesar 10,3 GPa, sedangkan pada fraksi

volume 19,87%, 29,66% dan 47,89% mempunyai harga modulus tarik yang masing-masing

8,7 GPa, 7,89 GPa, dan 9,29 GPa (Gambar 4.4). Nilai modulus tarik sangat dipengaruhi oleh

regangannya, semakin rendah regangan yang terjadi maka nilai dari modulus tarik akan

semakin tinggi.

Kekuatan komposit serat rami non perlakuan sangat dipengaruhi oleh jumlah serat

dan matriknya. Jumlah serat ataupun jumlah matrik yang terlalu tinggi terbukti tidak

memberikan pengaruh yang baik pada kekuatan komposit. Untuk itu dapat diambil

kesimpulan, kekuatan tarik komposit maksimal terjadi dengan memadukan komposisi serat

dan matrik tertentu. Pada komposit serat rami non perlakuan memiliki kekuatan maksimal

pada fraksi volume serat 39,68% karena memiliki kekuatan tarik dan kekakuan lebih tinggi

dari variasi fraksi volume serat yang lain yaitu sebesar 29,54 MPa dan 10,3 GPa.

Page 50: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

38

Gambar 4.3. Grafik hubungan regangan tarik komposit serat rami dengan fraksi volume serat.

Gambar 4.4. Grafik hubungan modulus tarik komposit serat rami dengan fraksi volume serat.

Page 51: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

39

4.3. Pengaruh Perlakuan Alkali Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Serat Rami.

Dari pengujian tarik yang telah dilakukan pada komposit berpenguat serat rami

perlakuan alkali (5% NaOH) optimasi fraksi volume serat 39,68% diperoleh hasil seperti

pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Hasil Pengujian Tarik Komposit Serat Rami Perlakuan Alkali Fraksi Volume Serat 39,68%.

Variasi Tegangan Tarik (MPa) Regangan (%) Modulus Elastisitas (GPa) Min Maks Rata-

rata Min Maks Rata-

rata Min Maks Rata-

rata 2 Jam 34,69 41,60 36,71 0,3 0,5 0,37 8,30 12,12 10,24 4 Jam 29,40 34,88 30,43 0,3 0,5 0,37 6,12 9,87 8,39 6 Jam 24,16 28,84 25,06 0,2 0,4 0,32 6,26 12,01 8,38 8 Jam 18,90 24,64 21,54 0,3 0,5 0,38 4,18 7,04 5,73

Untuk memudahkan menganalisa data-data hasil penelitian ini, maka hasilnya dipaparkan dalam bentuk kurva sifat tarik komposit seperti ditunjukkan pada Gambar 4.6.

Gambar 4.5. Grafik hubungan antara tegangan tarik komposit dengan lama perlakuan alkali

Pada fraksi volume serat 39,68%, komposit serat rami perlakuan alkali selama 2 jam

mempunyai nilai kekuatan tarik rata-rata lebih tinggi dibanding dengan komposit serat rami

tanpa perlakuan alkali. Bertambahnya kekuatan tarik ini dikarenakan perlakuan alkali serat

Page 52: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

40

menyebabkan permukaan serat menjadi kasar sehingga memudahkan serat untuk dibasahi

resin akibatnya ikatan antar muka serat dengan matrik menjadi lebih kuat. Perlakuan alkali

pada serat dapat mengurangi lapisan lemah seperti lilin, lemak dan kotoran lainnya pada

permukaan serat yang dapat menghalangi ikatan antara serat dan matrik (Liu dan Day, 2007).

Komposit serat rami perlakuan alkali optimasi fraksi volume serat 39,68% memiliki

kekuatan tarik maksimum pada perlakuan alkali selama 2 jam dengan nilai 41,60 MPa,

kemudian kekuatan tariknya menurun seiring bertambahnya waktu perlakuan alkali. Ini

dikarenakan perlakuan alkali yang lebih lama dapat merusakkan unsur selulosa pada serat

(Ray dkk, 2001), padahal selulosa ini merupakan unsur pendukung utama kekuatan serat.

Akibatnya serat rami yang diberi perlakuan alkali lebih lama mengalami penurunan kekuatan

yang signifikan. Serat yang telah menurun kekuatannya menjadikan kekuatan komposit juga

ikut turun.

Gambar 4.6. Grafik hubungan antara regangan tarik komposit dengan lama perlakuan alkali

serat rami.

Page 53: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

41

Gambar 4.7. Grafik hubungan antara modulus tarik komposit dengan lama perlakuan alkali

serat rami.

4.4. Foto Makro Hasil Uji Tarik Komposit Serat Rami

Dari hasil pengujian tarik kompsit berpenguat serat rami tanpa ataupun dengan

perlakuan alkali dapat dilihat beberapa bentuk patahan spesimen yang beragam. Kondisi ini

tentu dipengaruhi oleh kesempurnaan ikatan antara serat dan matrik. Adanya ikatan yang

kuat antara serat dan matrik akan membuat bentuk patahan spesimen yang lebih rapi dan

permukaan patah yang cenderung rata. Untuk mengamati bentuk patahan pada masing-

masing spesimen akibat dilakukan pengujian tarik maka dilakukan pengamatan visual (foto

makro) pada masing-masing permukaan patahan spesimen.

Tujuan dilakukan foto makro adalah untuk mengetahui kegagalan yang terjadi pada

komposit. Selain itu, foto makro juga dilakukan untuk melihat karakteristik patahan hasil

pengujian tarik pada komposit. Pada penampang patahan komposit serat rami tanpa

perlakuan terdapat karakteristik patahan yang khas yaitu terdapat serabut serat yang tertarik

keluar (Fiber Pull Out). Hal ini dikarenakan adanya pelepasan serat dari matrik sebelum

komposit patah pada waktu pengujian tarik. Pada daerah yang mempunyai ikatan adhesi

paling lemah antara serat dan matrik dalam komposit menyebabkan serat terlepas dari

matriknya sehingga mengakibatkan pull out (Gambar 4.8).

Page 54: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

42

Pada komposit berpenguat serat rami non perlakuan memiliki pull out serat yang

lebih panjang dan terlihat tidak teratur dibandingkan komposit berpenguat serat rami

perlakuan alkali. Mekanisme kegagalan seperti ini masih tampak pada komposit berpenguat

serat rami perlakuan alkali selama 2 jam, 4 jam, dan 6 jam walaupun dalam jumlah yang

sedikit dan relatif lebih pendek (Gambar 4.9). Komposit berpenguat serat rami perlakuan

alkali selama 8 jam memilki pull out serat yang jauh lebih halus dari yang lainnya (Gambar

4.11), ini disebabkan ikatan serat dan matriknya lebih baik. Perlakuan alkali serat terbukti

dapat menghilangkan lapisan lilin pada permukaan serat dan mengakibatkan permukaan serat

menjadi kasar (Liu dan Day, 2007). Lapisan lilin pada permukaan serat dapat menghalangi

ikatan antar muka serat-matrik dan permukaan serat yang kasar memudahkan serat untuk

dibasahi resin sehingga ikatan adhesi antar muka serat dan matrik menjadi lebih kuat. Jadi

ketika terjadi pembebanan tarik, matrik dan serat mengalami patah pada saat yang hampir

bersamaan karena ikatan kuat yang terjadi. Sehingga pull out yang terjadi pada komposit

serat rami perlakuan alkali dapat diminimalisir.

Page 55: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

43

Gambar 4.8. Foto penampang patahan spesimen ujitarik komposit serat rami non perlakuan. a. Komposit serat rami non perlakuan fraksi volume serat 20%. b. Komposit serat rami non perlakuan fraksi volume serat 30%. c. Komposit serat rami non perlakuan fraksi volume serat 40%. d. Komposit serat rami non perlakuan fraksi volume serat 50%.

0,5 cm

Pull out

Pull out

Pull out

Pull out

A B

C D

Page 56: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

44

Gambar 4.9. Foto penampang patahan spesimen ujitarik komposit serat rami perlakuan alkali. a. Komposit serat rami perlakuan alkali selama 2 jam. b. Komposit serat rami perlakuan alkali selama 4 jam. c. Komposit serat rami perlakuan alkali selama 6 jam. d. Komposit serat rami perlakuan alkali selama 8 jam.

A Pull out

Pull out

Pull out

B

C

D

Page 57: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

44

44

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Dari hasil dan analisa pengujian yang telah dilakukan, maka dapat

disimpulkan :

1. Komposit dengan penguat serat rami tanpa perlakuan dan matrik polyester

(UPRs) dengan variasi fraksi volume serat memiliki kekuatan tarik tertinggi

(29,54 MPa) pada fraksi volume serat 39,68% .

2. Komposit yang diperkuat serat rami perlakuan alkali (5% NaOH) selama 2

jam memiliki kekuatan tarik tertinggi yaitu sebesar 36,71 MPa.

3. Komposit berpenguat serat rami tanpa perlakuan alkali memiliki karakteristik

kegagalan fiber pull out yang panjang dan banyak pada penampang patahan

komposit, sedangkan pada komposit berpenguat serat rami perlakuan alkali

memiliki fiber pull out yang lebih pendek dan sedikit.

5.2. Saran

Peneliti menyadari bahwa hasil penelitian ini masih sangat jauh dari

kesempurnaan, Oleh karena itu, peneliti sangat mengharapkan kritik dan saran dari

pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan hasil penelitian ini. Selain itu

penulis juga menyarankan beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam proses

pencetakan komposit, antara lain :

1. Pada proses pembuatan serat acak hendaknya serat disusun merata agar

memudahkan pencetakan,dan menghasilkan cetakan komposit yang tebalnya

sama dalam satu bidang.

2. Meminimalkan keberadaan rongga udara (void) pada komposit yang akan

dibuat sehingga akan menaikkan kekuatan komposit dengan menggunakan

alat tekan yang lebih baik.

Page 58: OPTIMASI KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT RAMI POLYESTER · 2013-07-22 · Polyester berpenguat serat rami. Bahan yang digunakan adalah serat rami, resin unsaturated polyester 157 BQTN

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

45

45

3. Dalam melakukan pembuatan benda uji hendaknya memakai alat pengaman,

karena bahan benda uji merupakan bahan kimia.