PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME SERAT BUAH LONTAR …
21
PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME SERAT BUAH LONTAR (Borassus flabellifer) TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT DENGAN MATRIKS POLYESTER TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin LEMBAR JUDUL OLEH MUCHAMAD AGUS SETIAWAN NIM: 201510120311141 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2021
PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME SERAT BUAH LONTAR …
BUAH LONTAR (Borassus flabellifer)
TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN
LEMBAR JUDUL
v
vi
vii
ABSTRAK
Tanaman lontar adalah salah satu tanaman jenis palma yang hampir
semua
bagiannya dapat dimanfaatkan. Populasi tertinggi tanaman lontar di
Indonesia
terdapat di Jawa Timur yakni sebanyak 5.000.000 pohon dengan masa
produksi
buah lontar setiap 2 bulan per tahun. Produksi buah lontar sangat
besar, namun
pemanfaatannya masih sangat terbatas. Sementara itu, buah lontar
memiliki serat
yang dapat dijadikan sebagai penguat komposit polyester yang
nantinya dapat
dimanfaatkan sebagai material alternatif komponen blade pada turbin
angin.
Penelitian ini bertujuan bertujuan untuk mengetahui pengaruh
variasi
fraksi volume serat buah lontar terhadap nilai densitas dan
porositas, kekuatan
tarik, serta kekuatan impact komposit bermatriks polyester.
Pembuatan specimen
uji pada penelitian ini menggunakan Hand Lay Up Methods dan variasi
fraksi
volume serat lontar yang digunakan adalah 0%, 25%, 30%, 35%, 40%,
dan 45%.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa nilai densitas tertinggi
1,434
g/cm 3 pada fraksi volume serat 35%, nilai porositas tertinggi
0,881% pada fraksi
volume serat 0%, nilai kekuatan tarik tertinggi 1,347 kgf/mm 2 pada
fraksi volume
serat 0%, serta harga impak tertinggi 0,236 J/mm 2 pada fraksi
volume serat 0%.
Kata Kunci: Hand Lay Up, Kekuatan Impak, Kekuatan Tarik, Serat
Lontar
viii
ABSTRACT
The palm plant is a type of palm that can be used in almost all of
its parts.
The highest population of lontar palms in Indonesia is in East
Java, which is as
many as 5,000,000 trees with a production period of lontar palms
every 2 months
per year. The production of lontar fruit is very large, but its use
is still very
limited. Meanwhile, lontar fruit has fibers that can be used as
reinforcement for
polyester composites which can later be used as an alternative
material for blade
components in wind turbines.
This research aims to determine the effect of variations in volume
fraction
of lontar fruit fibers on density and porosity, tensile strength,
and impact strength
of polyester matrix composites. Preparation of test specimens in
this study using
Hand Lay Up Methods and variations in the volume fraction of palm
fiber used
was 0%, 25%, 30%, 35%, 40%, and 45%.
The results of this research indicate that the highest density
value is 1.434
g/cm 3 at 35% fiber volume fraction, the highest porosity value is
0.881% at 0%
fiber volume fraction, the highest tensile strength value 1.347
kgf/mm 2 at 0% fiber
volume fraction, and the highest impact value 0.236 J/mm 2 at 0%
fiber volume
fraction.
Keywords: Hand Lay Up, Impak Strength, Tensile Strength, Palm
Fiber
ix
Dengan mengucapkan syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa
Ta’alah
yaitu pemilik alam semesta dan dengan segala isinya. Atas
rahmat-Nya dan
hidayah-Nya yang telah
dicurahkan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan yang
berjudul “Pengaruh
Variasi Fraksi Volume Serat Buah Lontar (Borassus Flabellifer)
Terhadap
Kekuatan Tarik Dan Kekuatan Impak Komposit Dengan Matriks
Polyester”,
guna memenuhi persyaratan untuk menyelesaikan program starta 1 (S1)
pada
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah
Malang.
Tugas akhir ini tidak akan tersusun tanpa adanya bantuan dan
dukungan dari
berbagai pihak dalam segi moril maupun materil. Oleh karena itu
segala ungkapan
terima kasih dipersembahkan kepada:
1. Kedua orang tua saya, Bapak Jabating Abdullah dan Ibu Sudarmi
yang selalu
memberikan doa, restu, semangat serta bantuan material bagi penulis
dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Ibu Dini Kurniawati, ST., MT selaku dosen pembimbing I yang
selalu
memberikan saran, nasehat, semangat, dan perbaikan selama
penyusunan
tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT, selaku dosen pembimbing II yang
sangat
membantu dalam memberikan bimbingan serta arahan selama
penyusunan
tugas akhir.
4. Jajaran dosen dan staf Jurusan Teknik Mesin yang namanya tidak
bisa
disebutkan satu persatu yang telah mengajar dan memberi bantuan
kepada
penulis selama pendidikan di Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Teman-teman Mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2015 Kelas C yang
selalu
memberikan saran dan dukungan didalam penyusunan tugas akhir
ini.
6. Teman-teman A crab yang telah menemani ke puncak gunung gunung
di
pulau jawa.
7. Safira Nadila Putri yang selalu memberikan saran dan dukungan
didalam
penyusunan tugas akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tidak ada sesuatu yang
sempurnadi dunia
ini sehingga penulis sangat mengharapan masukan yang membangun
dari
berbagai pihak. Semoga tugas akhir ini sebagai suatu karya tulis
ilmiah dapat
bermanfaat bagi semua pihak.
Malang, 17 April 2020
SURAT PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN
.......................................................... vi
ABSTRAK
.........................................................................................................................
vii
ABSTRACT
......................................................................................................................
viii
2.1 Buah Lontar (Borassus flabellifer)
..........................................................................
5
2.1.1 Serat Buah Lontar
...........................................................................................
7
2.2 Serat Alam
...............................................................................................................
8
2.3 Material Komposit
...................................................................................................
9
2.4 Komposit Serat
......................................................................................................
10
2.6 Fraksi Volume
.......................................................................................................
14
2.8 Karakteristik Komposit
.........................................................................................
16
2.8.2 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
.......................................................... 17
xii
2.10 Penelitian Terdahulu
..............................................................................................
21
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
...............................................................................
23
3.2 Diagram Alir
..........................................................................................................
23
3.3.1 Alat
................................................................................................................
24
3.5.3 Pengambilan Data
.........................................................................................
32
3.6 Prosedur Pengujian
................................................................................................
32
3.6.2 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
.......................................................... 33
3.6.3 Uji Kekuatan Impak
......................................................................................
34
3.7 Pengujian Data (Tabulasi
Data).............................................................................
36
4.1 Analisa Data
..........................................................................................................
40
4.1.2 Analisa Data Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
.................................... 42
4.1.3 Analisa Data Uji Kekuatan Impak
................................................................
48
4.2 Pembahasan
...........................................................................................................
52
4.2.1 Pengaruh Variasi Fraksi Volume Serat Buah Lontar Terhadap
Nilai Densitas
dan Porositas Komposit Dengan Matriks Polyester
.................................................... 52
xiii
4.2.2 Pengaruh Variasi Fraksi Volume Serat Buah Lontar Terhadap
Nilai
Kekuatan Tarik Komposit Dengan Matriks Polyester
................................................. 54
4.2.3 Pengaruh Variasi Fraksi Volume Serat Buah Lontar Terhadap
Kekuatan
Impak Komposit Dengan Matriks Polyester
...............................................................
58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
.............................................................................
60
5.1 Kesimpulan
............................................................................................................
60
5.2 Saran
......................................................................................................................
60
DAFTAR PUSTAKA
.........................................................................................................
62
Gambar 2.1 Serat Buah Lontar (Yustian, 2014)
...................................................................
8
Gambar 2.2 Komposisi Komposit Serat (Rijswijk, 2002)
.................................................. 12
Gambar 2.3 Proses Pembuatan Komposit Dengan Metode Hand Lay Up
(Smith,
1996)
....................................................................................................................................
15
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
..................................................................................
23
Gambar 3.2 Timbangan Digital
..........................................................................................
24
Gambar 3.3 Cetakan Specimen Uji Tarik
...........................................................................
24
Gambar 3.4 Cetakan Specimen Uji Impak
.........................................................................
24
Gambar 3.5 Gelas Beker
.....................................................................................................
25
Gambar 3.6 Gelas Ukur
......................................................................................................
25
Gambar 3.7 Pipet Ukur
.......................................................................................................
25
Gambar 3.8 Pengaduk Kaca
...............................................................................................
26
Gambar 3.9 Penggaris
........................................................................................................
26
Gambar 3.11 Mesin Uji Tarik
............................................................................................
27
Gambar 3.12 Mesin Uji Impak
...........................................................................................
27
Gambar 3.13 Serat Buah Lontar
.........................................................................................
28
Gambar 3.14 Aquades
........................................................................................................
28
Gambar 3.16 Katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO)
............................................ 29
Gambar 3.17 Kristal NaOH
................................................................................................
29
Gambar 3.18 Dimensi Specimen Uji Tarik ASTM D638-84 M1
(Saefudin,
2014).
...................................................................................................................................
33
Gambar 4.1 Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Nilai Densitas
Komposit
Dengan Matriks Polyester
....................................................................................................
52
Gambar 4.2 Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Nilai Porositas
Komposit
Dengan Matriks Polyester
....................................................................................................
53
Gambar 4.3 Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Nilai Tegangan
Komposit
Dengan Matriks Polyester
....................................................................................................
54
Gambar 4.4 Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Nilai Regangan
Komposit
Dengan Matriks Polyester
....................................................................................................
55
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Nilai
Modulus
Elastisitas Komposit Dengan Matriks Polyester
..................................................................
56
Gambar 4.6 Hubungan Fraksi Volume Serat Terhadap Harga Impak
Komposit
Dengan Matriks Polyester
....................................................................................................
58
Tabel 2.4 Spesifikasi Polyester BQTN 157-EX Yukalac
..................................................... 13
Tabel 2.5 Spesifikasi Blade Turbin Angin Dari Kayu
........................................................ 21
Tabel 3.1 Dimensi Specimen Uji Tarik
...............................................................................
34
Tabel 3.2 Dimensi Specimen Uji Impak
.............................................................................
35
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Uji Densitas Specimen
.......................................................... 41
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Uji Porositas Specimen
.......................................................... 42
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Tegangan Specimen Uji Tarik
............................................... 43
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Regangan Specimen Uji Tarik
............................................... 44
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Modulus Elastisitas Specimen Uji Tarik
............................... 45
Tabel 4.6 Hasil Specimen Uji Tarik Sebelum dan Sesudah Pengujian
............................... 46
Tabel 4.7 Hasil Foto Makro dan Jenis Patahan Specimen Uji
Tarik................................... 47
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Pengujian Kekuatan Impak
.................................................... 48
Tabel 4.9 Hasil Specimen Uji Impak Sebelum dan Sesudah Pengujian
............................. 49
Tabel 4.10 Hasil Foto Makro dan Jenis Patahan Specimen Uji Impak
............................... 51
xvii
Persamaan 2.2 Rumus Fraksi Volume Serat.
.....................................................................
14
Persamaan 2.3 Rumus Fraksi Volume Matriks.
.................................................................
15
Persamaan 2.4 Rumus Densitas Serat.
...............................................................................
16
Persamaan 2.5 Rumus Densitas Spesimen.
........................................................................
16
Persamaan 2.6 Rumus Porositas.
........................................................................................
17
Persamaan 2.7 Rumus Tegangan Tarik.
.............................................................................
18
Persamaan 2.8 Rumus Regangan.
......................................................................................
18
Persamaan 2.9 Rumus Modulus Elastisitas.
.......................................................................
19
Persamaan 2.10 Rumus Energi
Serap.................................................................................
20
62
Ahmadi. (2011). Laporan Material Teknik Uji Tarik. Universitas
Sultan Ageng
Tirtayasa, Teknik Mesin Fakultas Teknik, Banten.
Billmeyer. (1984). Text Book of Polymer Science Third Edition.
Singapore: John
Wiley & Sons, Inc.
Brahmakumar. (2005). Coconut fiber reinforced polyethylene
composites such as
effect of natural waxy surface layer of the fiber on fiber or
matrix
interfacial bonding and strength of composites. Composite Science
and
Technology.
Daud. (2012). Pengaruh Fraksi Volume Serat Pelepah Gebang (corypha
utan
lamarck) terhadap Kekuatan Tarik dan Kekuatan Impak pada
Komposit
Bermatrik Epoksi. Jurnal Inovtek, 2(1), 106-114.
Dwi, A. L. (2019). Studi Pengaruh Komposisi Pengisi Serat Alam Kayu
Galam
(Melalueca Leucadendra) Bentuk Serutan Pada Sifat Mekanik Dan
Mikrostruktur Komposit Poliester Sebagai Material Untuk Aplikasi
Bilah
Kincir Angin. Jurnal Saintis, 19(01), 9-14.
Gibson. (1994). Principle of Composite Materials Mechanics. New
York, USA:
McGraw-Hill inc.
Nasional.
Prosea, 2. Bogor.
Hull, D. (1981). An Indtroduction to Composite Materials Science
Series.
London: Cambrige Solid.
ANTIOKSIDAN ALAMI. Agritech, 34(3), 277-284.
Irawan, C. (2018). Pengaruh Konsentrasi Adsorbat Terhadap
Efektivitas
Penurunan Logam Fe dengan Menggunakan Fly Ash Sebagai
Adsorben.
SEMINASTIKA, 1-3.
Jatim, D. (1991). Retrieved Juni 01, 2020, from Dinas Perkebunan
Provinsi Jawa
Timur: http://disbun.jatimprov.go.id
Justus. (2001). Technical Data Sheet. Jakarta: PT Justus Kimia
Raya.
Lempang. (2007). Fermentasi Nira Lontar Untuk Produksi Nata. Jurnal
Penelitian
Hasil Hutan, 25(2).
UNDANA, 01(02), 48-58.
Pseudostem of Banana Plant. Textile Research, 79(3).
Nurhidayat, A. (2016). Pengaruh Fraksi Volume pada Pembuatan
Komposit
HDPE Limbah-Cantula dan Berbagai Jenis Perekat Dalam
Pembuatan
Laminate. Surakarta: Universitas Sebelas Maret.
Rasman. (2010). Mechanical And Water Absorbtion Properties of Resin
Transfer
Moulded Kenaf Fibre Reinforced Composites. University of the
Witwatersrand, Faculty of Engineering And The Built
Environment.
Johannesburg: .
Laboratory Faculty of Aerospace Engineering Delft University.
Saduk, M. (2015). Pemanfaatan Serat Lontar Sebagai Bahan
Pengganti
Fiberglass Untuk Pembuatan Body Kapal Pembuatan Penangkap
Ikan.
Kupang: Politeknik Negeri Kupang.
Menggunakan Serat Bulu Domba. Universitas Muhammadiyah
Malang.
Sari, N. H., & Sinarep. (2015). Analisa Kekuatan Bending
Komposit Epoxy
Dengan Penguat Serat Nilon. Universitas Mataram NTB.
Sari, N. H., Zainuri, A., & Wahyu, F. (2011). Pengaruh Panjang
Serat Dan Fraksi
Volume Serat Pelepah Kelapa Terhadap Ketangguhan Impact
Komposit
Polyester. Jurnal Penelitian, 1(2), 1-8.
Schwartz. (1984). Composite Materials Handbook. New York, USA: Mc
Graw-
Hill Book Co.
McGraw-Hil.
64
Sorayya. (2016). Pengaruh Suhu dan Lama Penyimpanan Terhadap
Kualitas Nira
Siwalan (Borassus flabellifer L) dengan Penambahan Ekstrak
Biji
Kelengkeng (Euphorialongan l). Malang: Universitas Islam
Negeri
Maulana Malik Ibrahim Malang.
Subekti, F. (2018). Pengaruh Fraksi Volume Serat Komposit Hybrid
Berpenguat
Serat Bambu Anyam dan Serat E-Glass Acak Bermatrik Epoxy
Terhadap
Kekuatan Bending. Jurnal Teknik Mesin, 06(02).
Sudhakara. (2013). Studies on Borassus fruit fiber and its
composites with
Polypropylene. Composite Research.
Umam, N. (2015). Analisis Uji Impak Pada Baja ST60 Dengan Variasi
Ketebalan
Lapisan Karbon Fiber Untuk Aplikasi Kerangka Mobil Listrik.
Universitas
Negeri Semarang.
Flabellifer ) sebagai Alternatif Material Komponen Kapal Ditinjau
Dari
Kekuatan Tekuk Dan Impak. Jurnal Teknik Perkapalan, 5(03),
577-578.
Wicaksono. (2006). Karakterisasi Kekuatan Bending Komposit
Berpenguat
Kombinasi Serat Kenaf Acak dan Anyam. Universitas Negeri
Semarang,
Teknik Mesin Fakultas Teknik, Semarang.
Wona. (2015). Pengaruh Variasi Fraksi Volume Serat terhadap
Kekuatan Bending
dan Impak Komposit Polyester Berpenguat Serat Agave Cantula.
Jurnal
Teknik Mesin, 2(1).
Yustian. (2014). Pengaruh Fraksi Volume Serat Buah Lontar terhadap
Kekuatan
Tarik dan Kekuatan Impak Komposit Bermatrik Polyester. Jurnal
Rekayasa Mesin, 5(2), 157-164.
Banda Aceh: University of Syiah Kuala.