SIfat Mekanik Gipsum-sabut Kelapa

8/9/2019 SIfat Mekanik Gipsum-sabut Kelapa

1/48

STUDI SIFAT MEKANIK PANEL

GIPSUM – SABUT KELAPA

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan

memenuhi syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Sains

Oleh:

SABRIAN TRI ANDA

0608102010043

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM, BANDA ACEH

JULI, 2013


2/48


3/48

iii

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir

yang berjudul “Studi Sifat Mekanik Panel Gipsum-Sabut Kelapa”. Selawat

dan salam penulis sanjungkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk

memenuhi syarat-syarat guna pelaksanaan penelitian Tugas Akhir di Jurusan

Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Syiah

Kuala. Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari

bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, baik secara moril maupun materil.

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Nazli Ismail, Ph.D selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas MIPA

Unsyiah.

2. Bapak Ir. Ismail AB, Ph. D, selaku Pembimbing I dan Ibu Zulfalina, M. Si,

selaku pembimbing II yang telah membimbing dan memberikan arahan dan

bimbingan kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

3.

Ayahanda, Ibunda serta Keluarga yang telah mendukung penulis dari awal

masa studi sampai penulisan Tugas Akhir ini selesai.

4. Bapak Drs. Kurnia Lahna, MT, selaku pembimbing akademik yang telah

banyak memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis.

5. Amsir, Zaki, Kak Ipeh dan teman-teman prodi Fisika 06 dan Inskom 06 yang

telah banyak membantu penulis.

Harapan penulis semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi perkembangan

ilmu pengetahuan.

Banda Aceh, Juli 2013

Sabrian Tri Anda


4/48

iv

ABSTRAK

Penelitian mengenai sifat mekanik papan gipsum dengan penambahan serat sabut

kelapa telah dilakukan dengan cara penyusunan serat secara acak dengan panjangserat antara 1 cm sampai 2 cm. Perbandingan persentase serat adalah 0,5%, 1,0%,

1,5%, terhadap massa tepung gipsum, dan perbandingan massa gipsum dengan air

adalah 2:1. Penambahan serat sabut kelapa tidak mempengaruhi nilai kuat lentur

bahan, dimana nilai rata-rata kuat lentur sekitar 6,9 N/mm2. Penambahan serat

sabut kelapa menyebabkan kuat tekan menurun. Dari 95,01 N/mm2 untuk

komposisi serat 0% menjadi 76,8 N/mm2

(komposisi 1%) dan 87 N/mm2

(komposisi 1,5%). Namun demikian penambahan serat sabut kelapa

mempengaruhi kuat tarik bahan secara signifikan. Kuat tarik sebesar 0,35 N/mm2

untuk komposisi 0% dan 1,03 N/mm2 untuk komposisi 1%. Pada komposisi serat

1,5%, diperoleh daya serapan air terendah 9,12% dan massa jenis tertinggi 1,4

gr/cm3.

Kata kunci : Sampel, gipsum, serat sabut kelapa, densitas, daya serap air, kuat

tekan, kuat lentur, kuat tarik

ABSTRACT

Research about mechanical characteristics of gypsum panel by mixing coconutfiber was conducted using random oriented fiber by length of fiber between 1 and

2 cm. comparison of fiber percentage is 0.5%, 1%, and 1.5%, toward mass of

gypsum powder, and comparison of mass of gypsum and water is 2:1. Increasing

coconut fiber does not involve value of compress strength of the specimen, where

average value is around 6.9 N/mm2. Increasing coconut fiber causes decreasing of

compress strength. From 95.01 N/mm2 for fiber composition 0% becomes 78.8

N/mm2 (composition 1%) and 87 N/mm2 (composition 1.5%). However,

increasing coconut fiber significantly involves tensile strength in the amount of

0.35 N/mm2 for composition 0% and 1.03% N/mm2 for composition 1%. In the

fiber composition 1.5%, is obtained the lowest water infiltration 9.12% and the

highest density is 1.4 gr/cm3.

Keywords: gypsum, coconut fiber, density, water infiltration, compress strength,

bending strength, tensile strength


5/48

v

DAFTAR ISI

Halaman Judul ...................................................................................................... i

Halaman Pengesahan ........................................................................................... iiKata Pengantar...................................................................................................... iii

Abstrak .................................................................................................................. iv

Daftar Isi ............................................................................................................... v

Daftar Tabel .......................................................................................................... vii

Daftar Gambar ...................................................................................................... viii

Daftar Lampiran .................................................................................................. ix

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................... 3

1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sifat Mekanik Material ................................................................. 4

2.2 Pengetesan Fisik............................................................................ 5

2.2.1 Pengujian Tarik .................................................................. 5

2.2.2 Pengujian Kelenturan ......................................................... 6

2.2.3 Pengujian Kuat Tekan ........................................................ 72.2.4 Pengujian Densitas ............................................................. 7

2.2.5 Pengujian Penetrasi Air...................................................... 8

2.3 Material Komposit ........................................................................ 8

2.3.1 Bahan Serat ......................................................................... 9

2.3.2 Bahan Matriks..................................................................... 11

2.4 Gipsum .......................................................................................... 13

2.5 Sabut Kelapa ................................................................................. 16

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .................................................... 19

3.2 Alat dan Bahan Penelitian .......................................................... 19

3.3 Prosedur Penelitian ..................................................................... 19

3.3.1 Persiapan Bahan ............................................................... 20

3.3.2 Pembuatan Sampel ........................................................... 21

3.3.3 Pengujian Sampel ............................................................. 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian Kuat Lentur ...................................................... 24

4.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan ...................................................... 26

Halaman


6/48

vi

4.3 Hasil Pengujian Kuat Tarik ....................................................... 28

4.4 Hasil Pengujian Massa Jenis ..................................................... 29

4.5 Hasil Pengujian Daya Serapan Air ........................................... 30

BAB V KESIMPULA DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ................................................................................. 31

5.2 Saran ........................................................................................... 31

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 32

LAMPIRAN ........................................................................................................ 34


7/48

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Komposisi bahan gipsum ...................................................................................14

Tabel 2.2 Sifat mekanik dan fisik sabut kelapa ..................................................................18

Tabel 3.1. Alat dan bahan untuk membuat sampel ............................................................19


8/48

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Cara pembebanan pengujian kuat lentur .................................................. 7

Gambar 2.2 Klasifikasi komposit berdasarkan struktur penyusun.............................. 9

Gambar 2.3 Continous fibre composite ...................................................................... 10

Gambar 2.4 Woven fibre composite. ........................................................................... 10

Gambar 2.5 Discontinous fibre composite. ................................................................ 11

Gambar 2.6 Hybrid fibre composite ............................................................................ 11

Gambar 2.7 Papan dan Batu gipsum .............................................................................. 14

Gambar 2.8 Pengaruh presentase serat terhadap kuat lentur papan gipsum-ijuk

(Hilda Trisna dan Alimin Mahyudin, 2012) ......................................... 16

Gambar 2.9 Pengaruh presentase serat terhadap kuat tekan papan gipsum-ijuk

(Hilda Trisna dan Alimin Mahyudin, 2012) ........................................ 16

Gambar 2.10 Serat sabut kelapa .................................................................................... 16

Gambar 2.11 Tabel sifat mekanik dari serat sabut kelapa (Ali Majid, 2010) .................... 18

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ........................................................................... 20

Gambar 3.2 Bentuk dan ukuran sampel uji kuat lentur ............................................ 21

Gambar 3.3 Bentuk dan ukuran sampel uji kuat tarik . ............................................. 22

Gambar 3.4 Bentuk dan ukuran sampel uji kuat tekan .............................................. 22

Gambar 4.1 Kuat lentur rata-rata ................................................................................ 24


(Hilda Trisna dan Alimin Mahyudin, 2012) ......................................... 25

Gambar 4.3 Kuat tekan rata-rata ................................................................................ 26

Gambar 4.4 Pengaruh presentase serat terhadap kuat tekan papan gipsum-ijuk (Hilda Trisna dan Alimin Mahyudin, 2012) ......................................... 27

Gambar 4.5 Kuat tarik rata-rata .................................................................................. 28

Gambar 4.6 Massa jenis .............................................................................................. 29

Gambar 4.7 Daya serapan air ..................................................................................... 30


9/48

ix

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 FOTO ALAT DAN SAMPEL PENELITIAN .........................................34

LAMPIRAN 2 DATA DAN METODE PENYELESAIAN .............................................35


10/48

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Sifat mekanik material, merupakan salah satu faktor penting yang

mendasari pemilihan bahan dalam suatu perancangan. Sifat mekanik dapat

diartikan sebagai respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang

diberikan, hal ini dapat berupa gaya, torsi atau gabungan dari keduanya. Dalam

perancangan pembangunan ideal di bidang properti, seperti auditorium, gedung

sekolah, kantor, dan bangunan-bangunan lainnya perlu adanya sebuah

perencanaan material yang kuat dan fleksibel untuk sebuah hasil yang maksimal.Seperti hal nya dalam pembuatan produk yang berkaitan erat dengan pengujian

mekanik seperti papan partikel, papan partisi, panel akustik, dan lain sebagainya.

Panel-panel tersebut cenderung menerima pembebanan mekanik di

permukaannya, maka dari itu diperlukan suatu pengujian untuk mengukur sifat

ketahanan dari panel-panel tersebut.

Studi sifat mekanik pada penelitian kali ini melibatkan serat sabut kelapa

sebagai penguat dan gipsum sebagai matriks dalam pembuatan material komposit.

Mengingat banyaknya penggunaan papan gipsum sebagai bahan untuk pembuatan

plafon, papan partisi, panel akustik dan sebagainya, maka perlu diadakan

pengkajian untuk melihat sifat mekanik dari panel gipsum dengan penguat serat

sabut kelapa. Serat sabut kelapa merupakan serat alami yang banyak ditemukan

dalam kehidupan sehari-hari, namun pada saat ini pemanfaatan nya secara umum

hanya digunakan dalam ruang lingkup yang masih kecil seperti bahan baku

pembuatan tali, kerajinan tangan dan sebagai alat untuk membersihkan peralatan

dapur. Serat sabut kelapa dapat dijadikan sebagai serat penguat untuk pembuatan

komposit mengingat serat sabut kelapa memliki sifat dapat menahan kandungan

air dan unsur kimia pupuk, serta dapat menetralkan keasaman tanah, ramah

lingkungan, juga tidak mudah terbakar atau memberikan asap beracun bila

terbakar. (Djoehana, 1995).

Secara tradisional serat sabut kelapa hanya dimanfaatkan untuk bahan

pembuat sapu, keset, tali dan alat-alat rumah tangga lain. Perkembangan

teknologi, sifat fisika-kimia serat, dan kesadaran konsumen untuk kembali ke


11/48

2

bahan alami, membuat serat sabut kelapa menadi bahan baku industri karpet, jok

dan dashboard kendaraan,kasur, bantal dan lain-lain (The Encyclopedia of wood,

1980). Dalam rangka menunjang pengembangan industri serat sabut kelapa yang

potensial ini, maka perlu dilakukan pengujian yang memanfaatkan sabut kelapa

ini sebagai penguat dalam pembuatan panel dengan penguat serat yang nantinya

dapat digunakan sebagai bahan teknik.

Gipsum merupakan batu putih yang terbentuk karena pengendapan air

laut. Gipsum pada umumnya lebih kuat menahan api dibandingkan dengan triplek,

selain itu juga mampu untuk menepis panas sementara, gipsum juga didesain

untuk berbagai fungsi, seperti ruang kedap suara, ruang tahan api, dan ruang

lembab. Gipsum juga dapat memberikan nilai artistik pada sebuah ruangan.

Gipsum mudah dibentuk sesuai dengan motif yang diinginkan, sehingga

mempunyai nilai seni dekorasi. Saat ini penggunaan papan gipsum masih terbatas,

hal ini dikarenakan kekuatan dari papan gipsum tidak sebaik triplek, serta sifat

gipsum yang getas, rapuh dan tidak tahan air. Sifat gipsum yang kurang baik

tersebut dapat diperbaiki dengan penambahan serat dalam produksinya (Hilda

Trisna, Alimin Mahyudin, 2012).

Pengujian mekanik yang dilakukan dalam penelitian ini mengikuti ASTM

C473 yang meliputi pengujian tarik, pengujian kelenturan, dan pengujian tekan

bahan. (Sinaga, S. 2009). Selain dilakukannya pengujian mekanik untuk melihat

sifat mekanik dari material komposit sabut kelapa-gipsum, juga dilakukan

pengujian densitas untuk mengukur massa jenis dari bahan komposit sabut kelapa-

gipsum serta uji penetrasi air untuk melihat daya serapan air dari panel gipsum-

sabut kelapa.

1.2 Rumusan Masalah

Penggunaan serat sabut kelapa masih banyak belum dimanfaatkan.

Penggunaan papan gipsum cenderung menerima pembebanan pada

permukaan, sehingga diperlukan kajian sifat mekanik.


12/48


13/48

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sifat Mekanik Material

Sifat mekanik bahan adalah karaketeristik dari suatu bahan untuk melawan

gaya-gaya dari luar. Sifat mekanik material secara umum merupakan tegangan

dan regangan yang terjadi pada material akibat respon terhadap gaya yang

diberikan. Untuk mendapatkan sifat mekanik material, biasanya dilakukan

pengujian mekanik. Pengujian ini pada dasarnya bersifat merusak (destructive

test ), dari pengujian tersebut akan dihasilkan kurva atau data yang mencirikan

keadaan dari material tersebut.

Setiap material yang diuji dibuat dalam bentuk sampel kecil atau

spesimen. Spesimen pengujian dapat mewakili seluruh material apabila berasal

dari jenis, komposisi dan perlakuan yang sama. Pengujian yang tepat hanya

didapatkan pada material uji yang memenuhi aspek ketepatan pengukuran,

kemampuan mesin, kualitas atau jumlah cacat pada material dan ketelitian dalam

membuat spesimen. Sifat mekanik tersebut meliputi antara lain: kekuatan tarik,

ketangguhan, kelenturan, keuletan, kekerasan, ketahanan aus, kekuatan impak,

kekuatan mulur, kekuatan leleh dan sebagainya.

Sifat mekanik material yang perlu diperhatikan:

1. Tegangan yaitu gaya serap material selama mengalami deformasi per satuan

luas.

2. Regangan yaitu gaya serap material yang mengalami deformasi persatuan

luas.

3.

Modulus elastisitas yang menunjukkan kekuatan material.4. Kekuatan yaitu besarnya tegangan untuk mendeformasi material atau

kemampuan material untuk menahan deformasi.

5. Kekuatan luluh yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk

mendeformasi plastis.

6. Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum berdasarkan pada ukuran

perpatahan.

7. Keuletan yaitu besarnya deformasi plastis sampai terjadinya patahan.


14/48

5

8. Ketangguhan yaitu besarnya energi yang diperlukan sampai terjadinya

perpatahan.

9. Kekerasan yaitu kemampuan material unutk menahan deformasi local akibat

penetrasi pada permukaan.

Gaya yang bekerja pada suatu elemen selalu menimbulkan reaksi berupa

gaya dalam struktur material (yang besarnya sama namun berlawanan arah).

Bekerjanya gaya pada penampang benda mengakibatkan terjadinya regangan di

dalam struktur material benda, karena gaya akan terbagi rata di setiap satuan luas

bidang penampangnya. Besarnya tegangan yang terjadi akibat gaya atau

pembebanan, dalam hal ini dinamakan sebagai tegangan pembebanan (σ).

Tegangan pembebanan maksimum akibat gaya atau beban maksimum

yang mengenai benda sangat mempengaruhi bagi keberhasilan suatu benda untuk

bertahan dari kerusakan. Karena, ini akan menjadi batasan maksimum bagi

kekuatan struktur benda untuk bertahan dari pembebanan lebih atau di luar

kondisi normal. Dengan demikian untuk menghindari kegagalan material dalam

menghadapi pembebanan, besarnya tegangan pembebanan yang terjadi tidak

boleh melebihi kekuatan struktur material (σ < ). Oleh karena itu pemilihan akan

besarnya kekuatan bahan, ditentukan sekali oleh besarnya tegangan akibat beban

maksimum.

2.2 Pengetesan Fisik

Pengetesan fisik yang dilakukan sesuai dengan ASTM C473 (Sinaga. S.

2009), yang berhubungan dengan pengetesan fisik untuk panel gipsum.

Pengetesan ini meliputi uji kelenturan bahan dan uji kuat tekan bahan. Namun

juga dilakukan pengujian tarik untuk melengkapi informasi dasar dari kekuatanmaterial yang diuji.

2.2.1 Pengujian Tarik

Uji tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan maksimum suatu material

bila dikenai beban. Pengujian tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi

rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi

spesifikasi bahan. Pengujian ini dilakukan dengan menarik spesimen di kedua


15/48

6

ujungnya hingga putus. Hasil yang di dapat dari uji tarik adalah beban maksimum

yang dapat ditahan dengan kemuluran material. Biasanya hasil pengujian

dituliskan dalam bentuk gaya persatuan luas : (Dieter. G. E, 1981).

N =

Keterangan:

N = Tegangan tarik (kgf/mm2)

F = Beban maksimum (N)

A = Luas penampang (cm2)

2.2.2 Pengujian Kelenturan

Kekuatan fleksural dapat didefinisikan sebagai kemampuan material untuk

menahan deformasi di bawah beban hingga bengkok sebelum patah. Kuat lentur

merupakan besaran dalam bidang teknik yang menunjukkan beban maksimum

yang dapat ditahan oleh material (dalam hal ini adalah papan komposit) persatuan

luas.

Besarnya suatu tekanan atau tarikan akan bertambah besar bila semakin

menjauhi bidang netral. Tekanan dan tarikan akan maksimum pada permukaan

atas dan bawah (Dieter. G. E, 1981). Untuk menentukan kuat lentur dapat

menggunakan persamaan sebagai berikut :

F =3

2 2

Keterangan:

F = Nilai kuat lentur (kgf/cm2)

P = Beban lentur (N)

S = Jarak penyangga (cm)

L = Lebar benda uji (cm)

T = Tebal benda uji (cm)

(2.1)

(2.1)


16/48

7

2.2.3 Pengujian Kuat Tekan

Pengujian kuat tekan adalah pengujian untuk mengetahui sifat mekanik

suatu bahan pada saat mengalami pembebanan secara aksial. Alat yang digunakan

dalam pengujian ini sama dengan yang digunakan dalam pengujian tarik.

Dalam pengujian ini tegangan (σ) pada saat patah diberikan persamaan.

σ =F

a

Keterangan:

σ = Kuat tekan(kgf/cm2)

F = Gaya maksimum (kgf)

a = Luas penampang (cm2)

2.2.4 Pengujian densitas

Densitas merupakan ukuran kepadatan dari suatu material. Untuk

pengukuran densitas dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan SNI 01-

4449-2006

=

Keterangan:

= densitas (gr/cm3)

= massa benda (gr)

B

Spesimen Uji

Jarak Sangga

Gambar 2.1 Cara Pembebanan Pengujian Kuat Lentur

(2.1)

(2.1)


17/48

8

= volume benda (cm3)

2.2.5 Pengujian Penetrasi Air

Daya penyerapan air dari suatu papan serat berbanding terbalik dengan

tingkat kerapatan papan tersebut. Semakin besar kerapatan papan maka akan

memperkecil daya penyerapan air dari papan tersebut.

Nilai daya serapan air dapat dihitung berdasarkan persamaan (SNI 01-

4449-2006):

daya serapan air % = −

× 100%

Keterangan: = Massa setelah direndam (gr)

= Massa awal (gr)

2.3 Material Komposit

Material komposit adalah material yang terdiri dari dua atau lebih fasa

yang berbeda baik secara fisika ataupun kimia dan memiliki karakteristik yang

lebih unggul dari masing-masing komponen penyusunnya.

Komposit tersusun dari dua fasa, satu yang disebut sebagai matriks,

dimana matriks bersifat kontinyu dan mengelilingi fasa yang satunya, yang

disebut penguat. Sifat dari komposit merupakan fungsi dari fasa penyusunnya,

komposisinya serta geometri dari fasa penguat. Geometri fasa penguat disini

adalah bentuk dan ukuran partikel, distribusi, dan orientasinya.

Komposit dibedakan menjadi 3 kelompok menurut bentuk struktur dari

penyusunnya, yaitu:

1. Komposit serat

Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai

panguatnya. Dalam pembuatan komposit, serat dapat diatur memanjang (uni-

directional composite) atau dapat dipotong kemudian disusun secara acak

serta juga dapat dianyam. Komposit serat sering dugunakan dalam industri

otomotif dan pesawat terbang.

(2.1)


18/48

9

2. Komposit partikel

Particulate composite adalah suatu jenis komposit dimana dalam matriks

ditambahkan material lain berupa serbuk/butir. Perbedaan dengan flake dan

fiber komposit terletak pada distribusi secara acak atau kurang terkontrol

daripada flake komposit. Sebagai contoh adalah beton.

3. Laminar composites

Laminar composite adalah komposit dengan susunan dua atau lebih layer,

dimana masing-masing layer dapat berbeda-beda dalam hal material, bentuk,

dan orientasi penguatnya.

2.3.1 Bahan Serat

Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan dari komposit,

sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung dari serat yang

digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit mulanya diterima

oleh matriks dan akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan menahan

beban sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai tegangan

tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matriks penyusun

komposit.

Sistem penguat dalam material komposit serat dengan mekanisme sebagai

berikut: material berserat itu akan memanfaatkan aliran plastis dari bahan matriks

(yang bermodulus rendah) yang sedang dikenai tegangan, untuk mentransferkan

beban yang ada itu kepada serat-seratnya (yang kekuatannya jauh lebih besar).

Gambar 2.2 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Struktur Penyusun


19/48

10

Hasilnya adalah bahan komposit yang memiliki kekuatan dan modulus yang

cukup tinggi. Tujuan menggabungkan keduanya adalah untuk menghasilkan

material dengan fase dimana fase primernya (serat) disebar secara merata dan

diikat oleh fase sekundernya (matriks). Dengan demikian, konstituen uatam yang

mempengaruhi kemampuan komposit adalah serat sebagai penguat, matriks

sebagai interface antara serat dengan matriks.

Diameter serat juga memegang peranan yang sangat penting dalam

memaksimalkan tegangan. Makin kecil diameternya akan memberikan luas

permukaan persatuan berat yang lebih besar, sehingga akan membantu

mentransfer tegangan tersebut. Semakin kecil serat (mendekati ukuran kristal)

semakin tinggi kekuatan bahan serat. Hal ini dikarenakan cacat yang timbul

semakin sedikit. Serat sering dipakai untuk komposit antara lain : serat gelas, serat

karbon, serat logam, serat alami dan sebagai nya.

Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit

(Gibson, 1994), yaitu:

a) Continous fiber composite

Continous atau uni-directional , mempunyai susunan serat panjang dan

lurus, membentuk lamina diantara matriksnya. Jenis komposit ini paling banyak

digunakan. Kekurangan tipe ini adalah lemahnya kekuatan antar lapisan. Hal ini

dikarenakan kekuatan antar lapisan dipengaruhi oleh matriksnya.

b) Woven fiber composite

Komposit ini tidak mudah terpengaruh pemisah antar lapisan karena

susunan seratnya juga mengikat antar lapisan. Akan tetapi susunan serat

memanjanganya yang tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan kekauan tidak

sebaik tipe serat kontinu.

Gambar 2.4 Woven fibre composite

Gambar 2.3 Continous Fibre Composite


20/48

11

c) Randomly oriented discontinous fiber composite

Randomly oriented discontinuous fiber merupakan komposit dengan serat

pendek yang tersebar secara acak diantara matriksnya. Serat tipe acak sering

digunakan pada produksi dengan volume besar karena factor biaya manufakturnya

yang lebih murah. Kekurangan dari jenis serat acak adalah sifat mekanik yang

masih dibawah dari penguatan dengan serat lurus pada jenis serat yang sama.

d) Hybrid fiber composite

Komposit ini merupakan gabungan antara tipe serat lurus dengan serat

acak. Pertimbangannya supaya dapat meminimalisasi kekurangan sifat dari kedua

tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya.

2.3.2 Bahan Matriks

Matriks dalam struktur komposit dapat berasal dari bahan polimer, logam,

maupun keramik. Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian

atau fraksi volume terbesar atau dominan. Syarat utama yang harus dimiliki oleh

bahan matrik adalah matriks tersebut harus dapat meneruskan beban, sehingga

serat halus bisa melekat pada matriks dan kompatibel antara serat dan matriks.

Umumnya matriks yang dipilih adalah matriks yang memiliki ketahanan panas

yang tinggi. Sebagai bahan penyusun utama dari komposit, matrik harus mengikat

Gambar 2.5 Randomly Oriented Discontinous Fiber Composite

Gambar 2.6 Hybrid Fiber Composite


21/48

12

penguat (serat) secara optimal agar beban yang diterima dapat diteruskan oleh

serat secara maksimal sehingga diperoleh kekuatan yang tinggi. Matriks

mempunyai fungsi sebagai berikut:

1.

Memegang dan mempertahankan serat tetap pada posisinya.

2. Mentransfer tegangan ke serat pada saat komposit dikenai beban.

3. Memberikan sifat tertentu bagi komposit, misalnya: keuletan, ketangguhan,

dan ketahanan panas.

4. Melindungi serat dari gesekan mekanik.

5. Melindungi serat dari pengaruh lingkungan yang merugikan.

6. Tetap stabil setelah proses manufaktur.

Dalam proses pembuatan material komposit, matrik harus memiliki

kemampuan meregang yang lebih tinggi dibandingkan dengan serat. Apabila tidak

demikian, maka material komposit tersebut akan mengalami patah pada bagian

matriknya terlebih dahulu. Akan tetapi apabila hal itu dipenuhi, maka material

komposit tersebut akan patah secara alami bersamaan antara serat dan matrik.

Berdasarkan bahan penyusunnya matrik terbagi atas matrik organik dan

anorganik. Matrik organik adalah matrik yang terbuat dari bahan – bahan organik.

Berdasarkan bentuk dari matriksnya (Gibson, 1994), komposit dibedakan dalam

beberapa kelompok yaitu:

a. Komposit Matriks Polimer ( Polymer Matrix Composites)

Komposit jenis ini terdiri dari polimer sebagai matriks baik itu

thermoplastic maupun jenis thermosetting. Thermoplastic adalah plastik yang

dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas.

Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan.

Thermoplastic akan meleleh pada suhu tertentu, serta melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat kembali (reversibel ) kepada sifat

aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Thermoplastic yang lazim

dipergunakan sebagai matriks misalnya polyolefin ( polyethylene, polypropylene),

vinylic ( polyvinylchloride, polystyrene, polytetrafluorethylene), nylon, polyacetal,

polycarbonate, dan polyfenylene . Thermosets tidak dapat mengikuti perubahan

suhu (irreversibel ). Bila sekali pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat

dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan termoset


22/48

13

melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang demikian

sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Thermosets

yang banyak digunakan saat ini adalah epoxy dan polyester tak jenuh. Resin

polyester tak jenuh adalah matrik thermosetting yang paling banyak dipakai untuk

pembuatan komposit. Resin jenis ini digunakan pada proses pembuatan dengan

metode hand lay-up.

b. Komposit Matrik Logam ( Metal Matrix Composites)

Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki

matrik logam. Komposit ini menggunakan suatu logam seperti alumunium sebagai

matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida. Material MMC mulai

dikembangkan sejak tahun 1996. Komposit MMC berkembang pada industri

otomotif digunakan sebagai bahan untuk pembuatan komponen otomotif seperti

blok silinder mesin, pully, poros, gardan, dan lain-lain.

c. Komposit Matriks Keramik (Ceramic Matrix Composites)

CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai penguat

dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari keramik. Penguat

yang umum digunakan pada CMC adalah oksida, carbide, dan nitrid. Salah satu

proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX, yaitu proses

pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan

matriks keramik disekeliling daerah filler (penguat).

2.4 Gipsum

Gipsum adalah batu putih yang terbentuk karena pengendapan air laut,

kemudian dipanaskan 175oC disebut stucco. Gipsum adalah salah satu mineral

terbanyak dalam lingkungan sedimen yaitu batu yang terdiri dari mineral yangdiproduksi secara besar-besaran biasanya dengan persipitasi dari air asin. Gipsum

terbagi dalam dua jenis yaitu: Casting dan Cornice yang merupakan salah satu

mineral terbanyak dalam lingkungan sedimen yang diambil dari pegunungan

berupa bongkahan-bongkahan batu. Gipsum tipe Cornice memiliki daya rekat

yang lebih baik dari tipe casting yang permukaannya lebih rapuh dan memiliki

pori yang lebih besar dari tipe Cornice. Gipsum merupakan penyekat alami yang

hangat bila disentuh dibandingkan dengan batu. Kristal gipsum dapat tidak


23/48

14

berwarna dan transparan secara ekstrim membuat kontras yang kuat untuk

pemakaian paling banyak di dinding kering. Gipsum adalah penyekat alami,

hangat bila disentuh dibandingkan dengan batu biasa.

Tabel 2.1 Komposisi bahan gipsum

No. Bahan Kandungan (%)

1. Calcium (Ca) 23,28

2. Hydrogen (H) 2,34

3. Calcium Oksida (CaO) 32,57

4. Air (H2O) 20,93

5. Sulfur (S) 18,62

Karakter fisik bahan gipsum antara lain:

a) Warna biasanya putih, tidak berwarna atau abu-abu

b) Keras seperti mutiara terutama permukaan

c) Transparan

d) Sistem kristal : monoklinik

e)

Konduktivitas rendahGipsum adalah mineral yang bahan utamanya terdiri dari hydrated calcium

sulfate. Seperti pada mineral dan batu, gipsum akan menjadi lebih kuat apabila

mengalami penekanan (Gypsum Association, 2007 ).

Papan gypsum adalah nama generik untuk keluarga produk lembaran yang

terdiri dari inti utama yang tidak terbakar dan dilapisi dengan kertas pada

permukaannya. Ini adalah terminologi yang dipilih untuk produk lembaran

gipsum yang didisain untuk digunakan sebagai dinding, langit, atau plafond an

Gambar 2.7 Papan dan Batu gipsum


24/48

15

memiliki kemampuan untuk dihias. Kekuatan papan gypsum berbanding lurus

dengan ketebalannya (Gypsum Association, 2007 ). Bagian inti papan gipsum yang

di bawah memiliki tegangan.

Bagian atas inti papan gipsum tertekan oleh gaya yang diakibatkan oleh

berat panel, beban yang diberikan pada bagian belakang papan dan gravitasi.

Papan gipsum memanfaatkan kekuatan yang terdapat pada inti dan menambah

kekuatannya dengan kertas berkekuatan tarik tinggi. Kertas pada permukaan

gipsum dipergunakan sebagai penguat komposit dan menjadi bagian penting dari

kekuatan ultimate dan kemampuan panel (Gypsum Association, 2007 ).

Ada beberapa standar pengujian yang digunakan dalam pengujian sifat

mekanik sampel dengan matriks gipsum. Standar pengujian merupakan sesuatu

yang ditetapkan untuk digunakan sebagai dasar dalam pengukuran atau penilaian

terhadap kapasitas, kuantitas, kualitas, isi, luas dan nilai. Sehubungan dengan hal

tersebut maka penelitian ini digunakan standar papan gipsum berdasarkan ASTM

C473 ( standard test methods for physical testing of gipsum panel product s).

Pada penelitian sebelumnya tentang analisis sifat mekanik papan komposit

gipsum-ijuk (Hilda Trisna dan Alimin Mahyudin, 2012), kekuatan lentur papan

komposit gipsum-ijuk meningkat seiring dengan pertambahan presentase serat.

Apabila dibandingkan dengan papan gipsum-serat kaca dan papan gipsum tanpa

serat, kekuatan lentur dari papan gipsum-ijuk lebih unggul. Hal ini dikarenakan

ikatan antar matriks gipsum semakin kuat seiring dengan pertambahan serat. Dan

juga pada pengujian mengenai kuat tekan papan gipsum-ijuk, nilai kuat tekan

papan komposit gipsum-ijuk lebih unggul dibandingkan dengan papan gipsum

berserat kaca. Dari Gambar 2.9 terlihat bahwa kekuatan maksimal papan gipsum-

ijuk ada pada komposisi 1% yang merupakan jumlah maksimum yang dapatdiisikan sebagai penguat matriks. Jumlah yang melebihi batas maksimum akan

membuat papan semakin rapuh, karena semakin memperlemah ikatan antar

matriks. Sehingga dapat dikatakan bahwa kekuatan tekan tidak hanya berpengaruh

pada tingkat kerapatan, tapi juga dipengaruhi oleh kekuatan ikat serat penguat

yang digunakan.


25/48

16

2.5 Sabut Kelapa

Kelapa merupakan tanaman perkebunan / industri berupa pohon batang

lurus dari family palmae. Tanaman kelapa (cocoros nucifera L), merupakan

tanaman serbaguna atau tanaman yang mempunyai nilai ekonomi yang tinggi.

Seluruh bagian pohon kelapa dapat dimanfaatkan untuk kepentingan manusia,

sehingga pohon ini sering disebut pohon kehidupan (tree of life) karena hampir

seluruh bagian dari pohon, akar, batang, daun dan buahnya dapat dipergunakan

untuk kebutuhan kehidupan manusia sehari-hari.

Gambar 2.8 Pengaruh presentase serat terhadap kuat lentur papan gipsum-ijuk (Hilda Trisna dan Alimin Mahyudin, 2012)


(Hilda Trisna dan Alimin Mahyudin, 2012)


26/48

17

Buah kelapa terdiri dari epicarp yaitu bagian luar dari permukaannya licin,

agak keras dan tebalnya ± 0.7 mm, mesocarp yaitu bagian tengah yang disebut

sabut, bagian ini terdiri dari serat yang tebalnya 3 – 5 cm, endocarp yaitu

tempurung yang tebalnya 3 – 6 mm, bagian dalam melekat pada kulit luar dari biji

endosperm, putih lembaga (endosperm) yang tebal 3 – 5 cm dan air kelapa. Sabutkelapa yang terletak antara epicarp dan endocarp. Buah yang telah tua terdiri dari

35%, 12% tempurung, 28% endosperm dan 25% air. Sabut kelapa terdiri dari kulit

ari, serat dan sekam. Diantara tiga komponen penyusun sabut kelapa ini

penggunaan serat adalah paling banyak dimanfaatkan dan telah berkembang, serat

sabut kelapa memliki sifat dapat menahan kandungan air dan unsur kimia pupuk,

serta dapat menetralkan keasaman tanah, ramah lingkungan, juga tidak mudah

terbakar atau memberikan asap beracun bila terbakar (Djoehana, 1995).

Secara tradisional serat sabut kelapa hanya dimanfaatkan untuk bahan

pembuat sapu, keset, tali dan alat-alat rumah tangga lain. Perkembangan

teknologi, sifat fisika-kimia serat, dan kesadaran konsumen untuk kembali ke

bahan alami, membuat serat sabut kelapa menadi bahan baku industri karpet, jok

dan dashboard kendaraan,kasur, bantal dan lain-lain (The Encyclopedia of Wood,

1980). Serat sabut kelapa juga mulai dijadikan bahan baku pembuatan tekstil yang

dilakukan Widiawati dkk (2007) di desa Cibenda Ciamis. Serat sabut kelapa juga

dimanfaatkan untuk pengendalian erosi. Serat sabut kelapa diproses untuk

dijadikan coir fibre sheet yang digunakan untuk lapisan kursi mobil, spring bed

dan lain-lain. Dalam rangka menunjang pengembangan industri serat sabut kelapa

yang potensial ini, maka perlu dilakukan pengujian yang memanfaatkan sabut

kelapa ini sebagai penguat dalam pembuatan panel dengan penguat serat yang

nantinya dapat digunakan sebagai bahan teknik. Adapun sifat mekanik sabut

kelapa diperlihatkan pada tabel 2.2.

Gambar 2.10 Serat sabut kelapa


27/48

18

Tabel 2.2 sifat mekanik dan fisik dari serat sabut kelapa (Ali Majid, 2010)

Sifat mekanik seperti modulus Young’s, tegangan dan regangan serat

dipengaruhi oleh struktur, komposisi dan jumlah cacat pada serat.


28/48

19

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian

Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Biofisika Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Syiah Kuala Banda

Aceh yang berlangsung pada bulan Desember 2012 sampai bulan Januari 2013.

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

Alat yang digunakan pada penelitian ini dibagi menjadi dua, yaitu alat

untuk membuat sampel dan alat untuk pengujian yang dapat dilihat pada Tabel

3.1.

Tabel 3.1 Alat dan bahan untuk membuat sampel

No. Alat Jumlah

1 Universal Testing Machine HUNG TA 1 unit

2 Kuas 1 buah

3 Timbangan 1 unit

4 Cetakan Spesimen 5 buah

5 Gelas ukur 1 buah6 Sarung tangan karet 2 pasang

7 Sekop 1 buah

9 Meteran 1 unit

10 Gunting 1 buah

11 Ember 1 buah

12 Bubuk gypsum (Cornice) 5 Kg

13 Air 10 Liter

14 Minyak 200 Gram

15 Sabut kelapa 500 Gram

3.3 Prosedur Penelitian

Penelitian ini mempunyai beberapa tahapan proses, yaitu proses

pembuatan sampel dan proses pengujian mekanik. Tahapan langkah-langkah

penelitian yang dilakukan mengikuti diagram alir seperti Gambar 3.1.


29/48

20

3.3.1 Persiapan Bahan

Pada proses ini bahan yang digunakan adalah serat sabut kelapa sebagai penguat dan gipsum sebagai matriksnya. Terlebih dahulu sabut kelapa dibersihkan

dan dicuci. Kemudian sabut kelapa dipotong-potong secara acak dengan panjang

serat antara 1 cm sampai 2 cm. disiapkan pula bubuk gipsum (cornice) sebanyak

10 Kg.

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

Mulai

Studi literatur

Persiapan bahan

Pembuatan sampel

Pencampuran

Pembentukan

Uji mekanik bahan

Analisa dan

pembahasan

Uji penetrasi air

Uji

tarik

Uji

lentur

Uji

tekan

selesai

Uji densitas


30/48

21

3.3.2 Pembuatan Sampel

Disiapkan cetakan spesimen yang akan digunakan untuk pengujian dengan

ukuran 300 mm x 300 mm x 9.5 mm. Cetakan spesimen ini kemudian dipotong

mengikuti bentuk dari tiap pengujian yang dilakukan. Pastikan cetakan dalam

keadaan bersih dan kering. Dioleskan cetakan dengan minyak agar gipsum tidak

melekat pada cetakan dan mudah dilepaskan. Menurut penelitian sebelumnya

tentang analisis sifat mekanik papan gipsum dan ijuk, banyaknya serat

divariasikan dengan komposisi 0%, 0,5%, 1%, dan 1,5% dari massa tepung

gipsum yang digunakan, sementara perbandingan massa gipsum dan air adalah 2:1

(Hilda Trisna dan Alimin Mahyudin, 2012).

Pencampuran

Dimasukkan gipsum yang sudah ditakar ke dalam ember pertama, setelah

itu baru tambahkan air dan tunggu 5 menit supaya kekentalan air merata. Untuk

ember kedua, dilakukan hal yang sama namun disertakan sabut kelapa dengan

posisi serat acak.

Setelah diaduk merata, adonan gypsum dan gipsum – sabut kelapa

dimasukkan ke dalam cetakan dengan ukuran 300 mm x 300 mm x 9,5 mm

kemudian dikeringkan dengan bantuan sinar matahari selama 2 hari sebelum

dimasukkan ke dalam furnace agar proses pengeringan berlangsung sempurna

dengan suhu furnace 80oC dalam waktu 45 menit.

Pembentukan

a) Pembentukan untuk uji kekuatan lentur

Block spesimen dibentuk dengan ukuran 150 mm x 25 mm x 9,5 mm.

150 mm

9,5 mm25 mm

Gambar 3.2 Bentuk dan ukuran sampel uji kuat lentur


31/48

22

b) Pembentukan untuk uji tarik

Blok spesimen yang telah mengering dibentuk sesuai gambar di bawah ini:

c)

pembentukan uji tekan

Blok spesimen yang telah kering dibentuk dengan ukuran 50 mm x 50 mm

x 8 mm.

d) Pembentukan Sampel Uji Densitas

Pembentukan sampel untuk pengujian densitas adalah dengan cara block

spesimen yang telah dikeringkan dipotong dengan ukuran 50 mm x 50 mm x 9,5

mm.

e)

Pembentukan Sampel Uji Penetrasi Air

Sampel yang dibentuk untuk pengujian ini memiliki ukuran dan bentuk

yang sama seperti yang digunakan untuk pengujian densitas.

3.3.3 Pengujian Sampel

Pada dasarnya pengujian dilakukan dengan mengacu pada standar yang

berlaku. Secara umum standar yang digunakan adalah ASTM C 473 (Standard

Test Methods for Physical Testing of Gypsum Panel Products). Standar

50 mm

8 mm

Gambar 3.4 Bentuk dan ukuran sam el u i kuat tekan

Gambar 3.3 Bentuk dan ukuran sampel uji kuat tarik

120 mm

30 mm

20 mm5 mm


32/48

23

pengukuran ini meliputi uji kuat lentur dan uji kuat tekan material untuk produk

panel gipsum.

1. Uji tarik

Untuk pengujian tarik disiapkan tiga sampel untuk tiap komposisi yang

berbeda dan dalam bentuk spesimen yang telah ditentukan. Spesimen ditempatkan

pada mesin uji tarik dengan posisi vertikal

2. Uji kelenturan

Pada pengujian kelenturan, disiapkan kembali tiga sampel untuk tiap

komposisi yang berbeda dan dengan bentuk yang ditentukan. Sampel ditempatkan

pada mesin uji dengan jarak penopang 130 mm dan diposisikan alat penekan tepat

pada garis tengah sampel.

3. Uji tekan

Disiapkan tiga sampel untuk tiap komposisi yang berbeda dan dengan

bentuk dan ukuran yang telah ditentukan terlebih dahulu. Sampel ditempatkan

tepat ditengah-tengah alat penekan pada mesin uji untuk mendapatkan gaya tekan

menyeluruh.

4. Uji densitas

Disiapkan satu sampel untuk tiap komposisi yang berbeda dengan ukuran

sampel 50 mm x 50 mm x 9,5 mm. Ditimbang nilai massa dari sampel uji dan

ditentukan nilai volume dari sampel tersebut (cm3). Nilai densitas dari sampel

dinyatakan dalam gr/cm3.

5. Uji penetrasi air

Disiapkan tiga sampel untuk tiap komposisi yang berbeda dengan ukuran

sampel 50 mm x 50 mm x 9,5 mm. Tiap spesimen uji ditimbang untuk

mendapatkan nilai massa awal. Setelah didapatkan nilai massa awal, tiapspesimen dengan komposisi berbeda direndam dalam air selama 10 menit, dan

kembali dicatat massa spesimen setelah direndam dalam air. Nilai daya serapan

air ditentukan dengan persamaan:

daya serapan air % = −

× 100%

Keterangan:

= Massa setelah direndam (gr)

= Massa awal (gr)


33/48

24

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini diterangkan mengenai hasil pengujian sampel yang dibuat

dari serat sabut kelapa dengan perekat tepung gipsum tipe cornice. Variasi

komposisi dilakukan untuk mengetahui apakah sifat fisik yang meliputi uji

kelenturan, uji kuat tekan, uji kuat tarik, daya serapan air, serta massa jenis sampel

papan gipsum-sabut kelapa berubah secara signifikan bila terjadi perubahan

komposisi serat. Data pengujian disajikan pada Lampiran 2.

4.1 Hasil Pengujian Kuat Lentur

Hasil pengukuran kuat lentur sampel gipsum-sabut kelapa ditunjukkan

oleh Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Kuat lentur rata-rata

Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa nilai kuat lentur rata-rata sampelmengalami penurunan seiring pertambahan serat, pada saat sampel gipsum belum

diisikan serat sabut kelapa, diperoleh nilai 7,28 N/mm2. Nilai kuat lentur sampel

gipsum sabut kelapa mengalami penurunan senilai 6,175 N/mm2 pada saat

diisikan serat sabut kelapa sebanyak 0,5%. Kenaikan nilai kuat lentur rata-rata

diperlihatkan pada pertambahan serat sabut kelapa sebanyak 1% yaitu senilai 6,91

N/mm2, namun kenaikan ini masih di bawah nilai kuat lentur rata-rata untuk

papan gipsum tanpa serat yaitu senilai 7,28 N/mm2.

7,28

6,175

6,913333333

6,69

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 0.5 1 1.5 2

K u a t l e n t u r r a t a - r a t a ( N / m m 2 )

Komposisi (%)


34/48

25

Menurut penelitian sebelumnya yang melibatkan gipsum dan ijuk sebagai

pengisi (Hilda Trisna dan Alimin Mahyudin, 2012), nilai rata-rata kelenturan

papan bertambah seiring dengan penambahan serat yang menyebabkan ikatan

antar matriks gipsum semakin kuat. Hal ini diperlihatkan pada gambar 4.2

Menurut Setyawan (2012) ada beberapa faktor yang mempengaruhi

performa komposit dengan penguat serat, diantaranya berupa orientasi serat,

dimana hal ini menentukan kekuatan mekanik komposit yang mempengaruhi

kinerja komposit tersebut. Selain itu panjang serat juga sangat berpengaruh

terhadap kekuatan dimana serat panjang jauh lebih kuat dibandingkan serat

pendek. Hal lain yang menunjang kekuatan mekanik komposit dengan penguat

serat adalah ikatan serat-matriks dimana keberadaan void dalam komposit akan

mengurangi kekuatan komposit yang disebabkan ikatan antar matriks dan serat

yang tidak besar.

Dalam penelitian kuat lentur sampel gipsum-sabut kelapa ini, peranan

sabut kelapa tidak memberikan pengaruh signifikan terhadap nilai kuat lentur

gipsum-sabut kelapa. Hasil berbeda yang didapatkan pada penelitian ini

diakibatkan adanya disorientasi serat serta penggunaan serat tipe pendek yang

mengakibatkan penambahan serat tidak memberikan pengaruh terhadap nilai kuat

lentur rata-rata papan gipsum.




35/48

26

Jika dibandingkan papan gipsum-serat ijuk, nilai kuat lentur rata-rata

papan gipsum-serat sabut kelapa memiliki nilai 6,9 N/mm2. Sedangkan nilai rata-

rata kuat lentur rata-rata papan gipsum serat ijuk setelah dikonversikan adalah

0,444 N/mm2.

Dalam kasus ini, peranan serat bukan menjadi hal utama yang menjadikan

gipsum serat sabut kelapa mempunyai nilai kuat lentur yang lebih tinggi dari

gipsum serat ijuk, namum pemilihan gipsum sebagai perekat yang membuat nilai

kuat lentur papan gipsum serat sabut kelapa lebih unggul dibandingkan papan

gipsum serat ijuk meskipun serat ijuk diketahui memiliki struktur yang lebih kaku

dari serat sabut kelapa. Gipsum yang digunakan dalam penelitian ini merupakan

jenis gipsum tipe cornice yang diketahui mempunyai nilai rekat yang lebih tinggi,

berbeda dari gipsum tipe casting yang digunakan dalam penelitian sebelumnya

tentang gipsum serat ijuk (Hilda Trisna dan Alimin Mahyudin, 2012) dimana

permukaannya lebih rapuh dan memiliki pori yang lebih besar.

Hal tersebut di atas juga dapat dilihat pada hasil pengujian kuat tekan yang

menunjukan hasil yang relatif sama, baik dalam hal penurunan nilai kuat tekan

seiring pertambahan serat maupun dalam hal perbandingan kuat tekan papan

gipsum serat sabut kelapa dengan papan gipsum serat ijuk.

4.2 Hasil Pengujian Kuat Tekan

Pengaruh penambahan presentase serat sabut kelapa terhadap kekuatan

tekan rata-rata papan gipsum – sabut kelapa ditunjukkan oleh Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Kuat tekan rata-rata

95,01 91,60333333

76,79333333

87,11666667

0

20

40

60

80

100

120

0 0.5 1 1.5 2

K u a t t e k a n r a t a - r a t a

( N / m m 2 )

Komposisi (%)


36/48

27

Pada Gambar 4.3 diperlihatkan hubungan antara komposisi serat terhadap

kuat tekan rata-rata dimana kuat tekan papan gipsum mengalami penurunan

seiring dengan pertambahan serat. Pada sampel gipsum tanpa serat sabut kelapa

diperoleh nilai pengujian kuat tekan senilai 95,01 N/mm2. Kemudian pada saat

serat sabut kelapa ditambahkan sebanyak 0,5% dan 1% kuat tekan papan gipsum

serat sabut kelapa mengalami penurunan yaitu senilai 91,60 N/mm2 dan 76,79

N/mm2, kenaikan kuat tekan pada saat diberi penambahan serat sabut kelapa

sebanyak 1,5% juga masih di bawah nilai kuat tekan pada sampel tanpa serat yaitu

senilai 87,11 N/mm2.

Pada penelitian uji tekan sebelumnya yang melibatkan gipsum sebagai

matriks dan serat ijuk sebagai penguat (Hilda Trisna dan Alimin Mahyudin,

2012), nilai kuat tekan papan gipsum bertambah seiring dengan bertambahnya

serat, hal ini diperlihatkan pada gambar 4.4.

Namun pada penelitian ini didapatkan hasil yang berbeda, dimana pengaruh penambahan serat sabut kelapa mengakibatkan kuat tekan sampel

gipsum-sabut kelapa menjadi semakin menurun. Hal tersebut dikarenakan

penyebaran serat pada campuran sampel yang tidak merata, penggunaan serat

pendek yang mengakibatkan nilai kuat tekan yang tidak optimal serta kurang

besarnya ikatan antar matriks yang menimbulkan void pada papan gipsum.

Jika dibandingkan papan gipsum serat ijuk, nilai kuat tekan papan gipsum

serat sabut kelapa memiliki nilai maksimal kuat tekan rata-rata yang lebih tinggi




37/48

28

yaitu senilai 95,01 N/mm2. Sedangkan nilai maksimal rata-rata kuat tekan papan

gipsum serat ijuk yang telah dikonversikan adalah 13,127 N/mm2. Hal ini terjadi

sama seperti yang telah dijabarkan pada pengujian kuat lentur di atas.

4.3 Hasil pengujian kuat tarik

Kuat tarik merupakan salah satu sifat dasar dari bahan dan sering

digunakan untuk karakteristik suatu bahan. Hasil pengujian kuat tarik papan

gipsum – sabut kelapa ditunjukkan pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Kuat tarik rata-rata

Pada gambar grafik tersebut diperoleh informasi bahwa, nilai sampel

gipsum tanpa serat menghasilkan nilai kuat tarik senilai 0,345 N/mm2. Nilai kuat

tarik sampel pada saat diberikan penambahan serat sabut kelapa sebanyak 0,5%

dan 1% mengakibatkan nilai kuat tarik menjadi semakin besar, yaitu senilai 0,8

N/mm2 dan 1,033 N/mm

2. Nilai maksimum kuat tarik sampel diperoleh pada

komposisi 1%, yaitu senilai 1,033 N/mm2. Namun nilai kuat tarik menurun secara

signifikan pada penambahan serat sebanyak 1,5%, yaitu senilai 0,42 N/mm

2

.Penurunan ini diakibatkan karena pertambahan serat yang terlalu berlebih dapat

mengakibatkan gipsum tidak dapat mengikat serat secara sempurna dan membuat

papan gipsum menjadi semakin rapuh.

Seperti yang telah diketahui kuat tarik merupakan salah satu sifat dasar

dari bahan dan sering digunakan untuk karakteristik suatu bahan. Pada pengujian

kuat tarik dalam penelitian kali ini penambahan serat mengakibatkan nilai kuat

0,345

0,8

1,033333333

0,57

0

0.2

0.4

0.6

0.81

1.2

1.4

0 0.5 1 1.5 2

K u a t t a r i k r a t a - r a t a ( N / m m 2 )

Komposisi (%)


38/48

29

tarik menjadi semakin besar, yang berarti kekakuan material sampel juga akan

semakin besar.

4.4 Hasil pengujian massa jenis

Hasil pengujian pengaruh pertambahan persentase serat sabut kelapa

terhadap massa jenis sampel adalah seperti Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Massa jenis

Dari gambar terlihat bahwa nilai massa jenis sampel gipsum tanpa seratyang diperoleh adalah senilai 1,04 gr/cm

3. Pada saat sampel diisikan serat

sebanyak 0,5 %, nilai massa jenis sampel berubah menjadi 1,145 gr/cm3

dan nilai

massa jenis ini terus bertambah seiring dengan pertambahan serat sebanyak 1%

dan 1,5%, yaitu senilai 1,22 gr/cm3

dan 1,4 gr/cm3. Hal ini menunjukkan bahwa

semakin banyak serat yang ditambahkan pada papan gipsum, maka nilai massa

jenis papan gipsum juga akan meningkat.

Hal ini bukan berarti semakin banyaknya serat yang ditambahkan dapat

mengakibatkan nilai kerapatan yang lebih tinggi, namun nilai kerapatan dari

papan gipsum juga akan menurun jika diisikan serat yang melebihi kapasitas

optimal dari matriks pengikat, seperti yang diperoleh pada penelitian sebelumnya

yang melibatkan ijuk sebagai pengisi (Hilda Trisna, Alimin Mahyudin, 2012),

didapatkan bahwa semakin banyaknya penambahan serat juga dapat

mengakibatkan celah atau pori yang semakin banyak yang dapat membuat nilai

massa jenis papan gipsum menjadi semakin berkurang.

1,04 1,145

1,221,4

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

M a s s a J e n i s ( g r / c m 3 )

Komposisi (%)


39/48

30

4.5 Hasil pengujian daya serapan air

Pengujian daya serap air pada sampel gipsum-serat sabut kelapa

didapatkan hubungan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Daya serapan air

Pada komposisi 0% sabut kelapa, diperoleh nilai daya serapan air

sebanyak 18,8%. Nilai serapan air sampel menurun pada saat diisikan serat sabut

kelapa sebanyak 0,5% yaitu senilai 17,5%. Hal serupa juga terjadi pada

penambahan serat sabut kelapa sebanyak 1% dan 1,5% yaitu senilai 11,7% dan

9,12%. Dari penelitian ini menunjukkan bahwa semakin banyak serat yang

ditambahkan pada sampel mengakibatkan daya serapan air sampel semakin kecil.

Namun bukan berarti semakin banyaknya serat yang ditambahkan dapat

mengakibatkan nilai daya serapan air yang lebih kecil, penambahan serat yang

berlebih dapat membuat porositas yang semakin besar pula, seperti yang diperoleh

pada penelitian sebelumnya yang melibatkan komposit gipsum-ijuk (Hilda Trisna,

Alimin Mahyudin, 2012).

Maloney (1993) dalam Hilda (2012) menyatakan semakin tinggi densitas

papan gipsum, maka ikatan antar partikel juga akan semakin kompak sehingga

rongga udara pada papan tersebut juga akan semakin kecil. Hal ini berarti jika

semakin besar nilai densitas dari papan gipsum maka daya serapan air akan

menjadi lebih kecil. Pernyataan tersebut memperkuat hasil pengujian yang telah

dilakukan.

18,817,5

11,7

9,12

0

5

10

15

20

0 0.5 1 1.5 2

D a y a S e r a p a n A i r ( % )

Komposisi (%)


40/48

31

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Pengaruh penambahan serat sabut kelapa tidak memberikan pengaruh

signifikan terhadap nilai kekuatan lentur komposit gipsum-sabut kelapa, nilai rata-

rata kuat lentur sampel saat diisikan serat adalah 6,9 N/mm2. Pengaruh

penambahan serat sabut kelapa menyebabkan kuat tekan sampel gipsum-serat

sabut kelapa menjadi semakin menurun, dari 95 N/mm2 untuk komposisi serat

0%, menjadi 76,8 N/mm2 (komposisi 1%) dan 87 N/mm

2 (komposisi 1,5%).

Namun pada nilai kuat tarik sampel gipsum-sabut kelapa penambahan serat sabut

kelapa memberikan pengaruh kenaikan terhadap nilai kuat tarik sampel gipsum-

sabut kelapa secara signifikan yaitu senilai 0,35 N/mm2 untuk komposisi 0% dan

1,03 N/mm2 untuk komposisi 1%.

Sifat mekanik sampel gipsum-sabut kelapa memiliki nilai kekuatan

mekanik yang lebih baik dibandingkan dengan sampel gipsum-ijuk. Dikarenakan

sampel gipsum-sabut kelapa memakai matriks berupa gipsum tipe cornice yang

telah diketahui mempunyai daya rekat yang lebih baik dari matriks yang

digunakan sampel gipsum-ijuk, yaitu tipe casting yang permukaannya lebih rapuh

dan memiliki pori yang lebih besar.

Pada komposisi serat 1,5%, diperoleh nilai daya serapan air terendah yaitu

sebesar 9,12% dan nilai massa jenis terbesar yaitu 1,4 gr/cm3. Semakin tinggi

densitas papan gipsum, maka ikatan antar partikel juga akan semakin kompak

sehingga rongga udara pada papan tersebut juga akan semakin kecil. Hal ini

berarti jika semakin besar nilai densitas dari papan gipsum maka daya serapan airakan menjadi lebih kecil.

5.2 Saran

Pada penelitian berikutnya panjang serat sabut kelapa dikondisikan dengan

panjang melebihi 2 cm, dan proses pengadukan adonan harus dilakukan dengan

lebih merata dengan menggunakan alat bantu pengadukan.


41/48

32

DAFTAR PUSTAKA

____ , 1980, The encyclopedia of Wood pp 68-75, Sterling Publishing Co.

American Society for Testing and Material, 2007 Standard Test Methods for

Physical Testing of Gypsum Panel Product , PA ASTM Standard C473

(97), page 2. Wes Conshihicken,

Ali, Majid., 2010, Coconut Fibre-A Versatile Material and its Aplications in

Engineering, National Engineering Service Pakistan (NESPAK)

Islamabad.

Dieter, G. E., 1981, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill Kogakusha, Ltd.

Gibson, Ronal F., 1994, Principle of Composite Material Mechanics , McGraw-

Hill, New York.

Gypsum Association, 2007, Application of Gypsum Wallboard on Ceilings to

Receive Water-Based Spray Texture Finishes, GA-215-73, Chicago, IL :

Gypsum Association,.

Gypsum Association, 2010, Gypsum Borad Typical Mechanical and Physical

Properties, GA-235-10, Chicago, IL : Gypsum Association,.

Trisna, Hilda., Mahyudin, Alimin., 2012. Analisis Sifat Fisis dan Mekanik Papan

Komposit Gipsum Serat Ijuk Dengan Penambahan Boraks ( DinatriumTetraborat Decahydrate), Jurnal Fisika Unand, Vol. 1, No. 1.

Mediastika, C. E. 2005. Akustika Bangunan, Prinsip-prinsip dan penerapannya di

Indonesia. Erlangga. Jakarta.

Mediastika, C. E. 2007. Potensi Jerami Padi Sebagai Bahan Baku Panel Akustik.

Dimensi Teknik Arsitektur Vol. 35 (2): 183 – 189.

Perry, R. H., 1981, Chemical Engineers Handbook , McGraw-Hill, Kogakusha,

Ltd.

Sinaga, S. 2009. Pembuatan Papan Gipsum Plafon Dengan Bahan Pengisi LimbahPadat Pabrik Kertas Rokok Dan Perekat Polivinil Alkohol. Tesis.

Universitas Sumatera Utara, Medan.

Setyadmidjaya, Djoehana., 1995. Bertanam Kelapa, Penerbit Kanisius, Jakarta.

SNI 01-4449-2006, 2006, Badan Standarisasi Nasional, Daftar Standar Asing

yang Digunakan sebagai Acuan Normatif pada Proses Perumusan SNI,

http://websisni.bsn.go.id.

Widiawati, D., Raiz, Z., Haryudant A., Amanah, E,S., 2007. Pemanfaatan Limbah

Sabut Kelapa Sebagai Bahan Baku Alternatif Tekstil, Jurnal Ilmu Desain,

Vol 2. No. 1. hal. 57.


42/48

34

LAMPIRAN 1 – FOTO ALAT DAN SAMPEL PENELITIAN

v

Universal Testing Machine

HUNG TA

Sampel uji kuat lentur

Sampel uji kuat tekan dan uji densitas Sampel uji kuat tarik


43/48

35

LAMPIRAN 2 – DATA DAN METODE PENYELESAIAN

Table kuat tarik panel gipsum - sabut kelapa

Dengan panjang 30 mm, lebar 5 mm, dan tebal 9.5 mm

Komposisi (%)Luas permukaan

(mm2)

Beban

(kgf)

Kuat tarik

(N/mm2)

Kuat tarik

rata-rata

(N/mm2)

047,5 1,9 0,39

0,34547,5 1,5 0,3

0,547,5 4,8 0,99

0,847,5 3 0,61

1

47,5 6,5 1,34

1,0347,5 4,3 0,88

47,5 4,3 0,88

1,547,5 3 0,61

0,5747,5 2,6 0,53

Model penyelesaian :

N =F

A

=1,9 ∗ 9.8

2

47,5 2

=

18,62

2

47,5 2

= 0,392

2

Kuat tarik rata-rata = N1 + N2 + N3

2

Kuat tarik rata-rata =0,39 N

mm2 + 0,3N

mm2

2

Kuat tarik rata-rata=

0,69 Nmm2

2


44/48

36

Kuat tarik rata-rata = 0,345 Nmm2

Table kuat tekan panel gipsum - sabut kelapa dengan panjang = 50 mm, lebar =50 mm, dan tebal = 8mm

Model penyelesaian :

N =F

A

=4335,8 9,8 2

400 2

=

42490,84

2

400 2

= 106,22 2

Komposisi

(%)

Luas Permukaan

(mm2)

Beban

(Kgf)

Kuat Tekan

(N/mm2)

Kuat Tekan

Rata-rata

(N/mm2)

0

400 4335,8 106,22

95,01400 3240,3 79,38

400 4058,7 99,43

0,5

400 4170,1 102,16

91,60400 2937,3 71,96

400 4109,8 100,69

1

400 3525,2 86,36

76,79400 1952,5 47,83

400 3926,2 96,19

1,5

400 3487,8 85,45

87,11400 3309,9 81,09

400 3869,8 94,81


45/48


46/48

38

=32869,2 2

4512,5 3

= 7,28 N

2

Kuat lentur rata-rata = N1 + N2 + N3

3

Kuat lentur rata-rata =7,28 N

mm2 + 6,77N

mm2 + 7,79N

mm2

3

Kuat lentur rata-rata =21,84 N

mm2

3

Kuat lentur rata-rata = 7,28 Nmm2

Tabel nilai massa jenis panel gipsum – sabut kelapa

Tabel daya serapan air panel gipsum – sabut kelapa

Komposisi (%) Massa Kering (gr) Massa Basah (gr) Daya serap air

(%)

0 24,7 29,35 18,8

0,5 27,2 31,98 17,5

1 29 32,4 11,7

1,5 33,3 36,34 9,12

Komposisi (%) Massa (gr) Volume (cm3) Massa jenis (gr

cm3)

0 24,7 23,75 1,04

0,5 27,2 23,75 1,145

1 29 23,75 1,22

1,5 33,3 23,75 1,4


47/48

39


48/48

BIODATA

1. Nama : Sabrian Tri Anda

2. Tempat & tanggal lahir : Bireuen, 21 Januari 1989

3. Alamat : Banda Aceh

4. Nama Ayah : Salahuddin

5. Pekerjaan Ayah : Pensiunan Pegawai Negri

6. Nama Ibu : Himawati

7. Pekerjaan Ibu : Pegawai Negri

8. Alamat Orang Tua : Banda Aceh

9. Riwayat Pendidikan

Jenjang Nama Sekolah Bidang Studi Tempat Tahun Ijazah

SD SDN 67 Umum Banda Aceh 2000

SMP SMPN 6 Umum Banda Aceh 2003

SMA SMAN 3 IPA Banda Aceh 2006

UNIVERSITAS Unsyiah MIPA/ Fisika Banda Aceh 2013

10. Karya Tulis No. Judul Tahun Penerbit

1. Pengujian Kuat Tekan Beton K 250 2011Fakultas MIPA

Unsyiah

2.Studi Sifat Mekanik Panel Gipsum – Sabut

Kelapa2013

Fakultas MIPA

Unsyiah

Banda Aceh, Juli 2013

Sabrian Tri Anda

NIM. 0608102010043

Documents

SIfat Mekanik Gipsum-sabut Kelapa