TUGAS AKHIR KARAKTERISTIK KOMOSIT SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN Karakteristik Komposit Serat Kulit Waru Yang Disusun Laminasi Bermatrik Polyester Dengan Orientasi Serat [ 60 / 65 /70 ] Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis.

TUGAS AKHIR
KARAKTERISTIK KOMOSIT SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN
LAMINASI BERMATRIK POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT AT
[ 600 / 650 /700 ] TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS

Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu
Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh:
BAYU PEBRI ANGGORO
NIM : D 200.10.0082

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
JANUARI 2016
i

ii

iii

iv

v

HALAMAN MOTTO

Karena sesungguhnya allah akan mendatangkan kemudahan setelah kita
ditimpa kesusahan
(QS Al-insyiroh ayat 5-6)
Barang siapa yang mengajak orang lain untuk mengikuti petunjuk, niscaya
akan mendapatkan pahala yang sama dengan orang yang mengikutinya
tanpa mengurangi pahala mereka sedikitpun
(HR. Bukhori)
Raihlah ilmu,dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar
(Khalifa Umar)

vi

KARAKTERISTIK SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN LAMINASI

BERMATRIK POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT (600,650,700)
TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS
BayuPebriAnggoro, BibitSugito, Masyrukan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : anggorob625@gmail.com
ABSTRAKSI
Penelitian komposit serat batang kulit waru ini bertujuan untuk mendiskripsikan
sifat fisis dan mekanis komposit serat batang kulit waru akibat variasi sudut dan
mendiskripsikan foto makro komposit serat batang kulit waru setelah dilakukan
pengujian tarik dan pengujian impak akibat variasi sudut.
Proses awal pemotongan kulit batang pohon waru dilanjutkan perendaman
batang kulit waru selama 2 bulan. Selanjutnya proses pengelupasan serat dari
batangnya diambil 2 lapis dari kulit. Pembilasan serat batang kulit waru
menggunakan bantuan air bersih. Penjemuran dibawah sinar matahari sampai
kering selanjutnya proses perendaman KMnO4 5% per 1 liter aquades selama 2 jam.
Penjemuran dibawah sinar matahari sampai kering dilanjutkan proses oven hingga
kadar air 10 PPM. Pembuatan komposit dilakukan dengan metode Hand Lay-up,
perbandingan serat 30%, orientasi serat [-600 / 600]; [-650 / 650]; [-700 / 700].
menggunakan resin polyester seri BQTN 157. Adapun proses pengujian yaitu

pengujian tarik menggunakan standart ASTM D3039-07 dan pengujian impak
menggunakan standart ASTM D256-03 dengan variasi sudut 600, 650, 700, serta
mendiskripsikan kekuatan tarik, harga impak dan foto makro komposit polyester
serat batang kulit waru akibat variasi sudut.
Hasil pada pengujian tarik komposit yang disusun simetri [-600/600], [-650/650],
0
[-70 /700] kekuatan tarik maksimum terdapat pada komposit dengan sudut uji 600,
dimana kekuatan tariknya meningkat yaitu sebesar 38,600N/mm2 lebih besar dari
pada komposit dengan sudut uji 65, dan 700. Sedangkan pada pengujian impak izod
komposit yang disusun simetri [-600/600 ], [-650/650], [-700/700] dimana semakin kecil
sudut uji 600 maka semakin besar energi yang diserap dan harga impak. Pada foto
makro pengujian tarik struktur patahan spesimen komposit bergelombang dan tidak
beraturan. Pada sudut uji 650 terjadi proses pembesaran void dan broken fiber
sangat mendominasi. Sedangkan pada foto makro pengujian impak izod hasil
struktur patahan komposit pada uji 600 terlihat bahwa spesimen mengalami pull out
fiber.

Kata kunci : Serat BatangKulitWaru, Resin polyester,
Komposit Laminasi, VariasiSudut.

vii

CHARACTERISTICS OF FIBER SKIN THAT PREPARED HIBISCUS LAMINATE
POLYESTER MATRIX WITH FIBER ORIENTATION ( 600,650,700 ) ON PHYSICAL
AND MECHANICAL PROPERTIES
Bayu Pebri Anggoro, Bibit Sugito, Masyrukan
Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
E-mail : anggorob625@gmail.com

Abstraction
Research hibiscus bark fiber composite rod is intended to describe the physical
and mechanical properties of skin stem hibiscus fiber composites due to variation of
the angle and macro photographs describe fiber composite skin stem hibiscus after
testing the tensile and impact testing due to variations in the angle.
The method to do that is to alkalization hibiscus fiber skin by soaking KMnO4
5% per 1 liter of distilled water for 2 hours. The test object is made by Hand Lay-up
method, the ratio of 30% fiber, fiber orientation [-600 / 600]; [- 650/650]; [- 700/700].
using polyester resin series BQTN 157. The mechanical properties obtained are of a
tensile testing using standard ASTM D3039-07 and ASTM impact testing using

standard D256-03 with the variation of the angle of 600, 650, 700, as well as describe
the tensile strength, impact the price and composite macro photo polyester fiber
trunk hibiscus skin due to variation of the angle.
The results of the tensile test composites prepared symmetry [-600 / 600], [650/650], [- 700/700] contained in the maximum tensile strength of composite with 600
test corner, where the strength of its increase in the amount of 42.340 N / mm2 more
greater than the composite with a test corner 650, and 700. While the Izod impact
testing of composites prepared symmetry [-600 / 600], [-650/650], [- 700/700] where the
smaller the angle, the greater the test 450 energy is absorbed and the price impact.
At the macro image tensile test specimens fault structure composite bumpy and
irregular. At an angle of 700 trials going on the enlargement process void and broken
fiber is very dominating. While the macro image Izod impact testing results of
composite fault structure at 600 test specimens seen that the pull-out of fiber.

Keywords : Fiber Trunk Leather Hibiscus , Polyester Resins ,
Composite Laminates , Variation Angle .

Viii

Vii2

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan rasa syukur kehadirat Allah SWT, beserta Rasulnya,
bangga, haru, serta bahagia yang mendalam setelah melewati berbagai
cobaan, halangan maupun rintangan dalam perjuangan yang panjang,
saya persembahkan tugas akhir ini kepada :
1. Bapak dan ibuk saya tercinta yang selalu mendoakan, memberi
dukungan secara finansial, tenaga serta dorongan sepanjang waktu.
2. Kekasihku Dinda Ega Vannica yang senantiasa selalu memberi
dukungan, semangat, serta doanya dari awal sampai akhir.
3. Seluruh keluarga besarku, terimakasih atas semua dukungan dan
semangatnya yang selalu saya dengar setiap waktu.
4. Semua sahabat - sahabatku terutama kost (Dwi Siswanto,Dhedi
Hendrjati) dan teman sekaligus saudara dari kartosuro( Gini , Ahsan
Nur Rohhim , MUH.Ismail ,dan Om Mairil Ardian )yang selalu
membantu dan memberi solusi dalam menyelesaikan proses tugas
akhir.
5. Semua teman – temanku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta angkatan 2010 yang senantiasa memberi dukungan untuk
menyelesaikan tugas akhir saya.

6.

terimakasih banyak telah memberikan kesempatan untuk membantu
menyelesaikan penelitian tugas akhir saya sampai selesai.

viii

7. Semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung terlibat
dalam penyelesaian laporan tugas akhir ini.

ix

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................... i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ......................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .......................................................... v
HALAMAN MOTTO.............................................................................. vi
ABSTRAKSI ....... ................................................................................. vii

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................... viii
KATA PENGANTAR ............................................................................ x
DAFTAR ISI ......................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xiv
DAFTAR TABEL ................................................................................. xvii
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ 1
1.1. Latar Belakang .................................................................. 1
1.2. Tujuan Penelitian .............................................................. 3
1.3. Batasan Masalah .............................................................. 3
1.4. Manfaat Penelitian ............................................................ 4
BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ...................... 5
2.1. Tinjauan Pustaka .............................................................. 5
2.2. Landasan Teori ................................................................. 7
2.2.1.

Komposit .............................................................. 7

2.2.2.

Klasifikasi Komposit ............................................. 10

xi

2.2.3.

Faktor Ikatan Fiber – Matrik ................................. 13

2.2.4.

Matrik ................................................................... 14

2.2.5.

Serat..................................................................... 18

2.2.6.

Perlakuan Alkali (KMnO4) ..................................... 20

2.2.7.

Pengujian Density …………………………………... 21

2.2.8.

Fraksi Volume Komposit ...................................... 23

2.2.9.

PengujianKekuatanTarik ...................................... 23

2.2.10. Kurva Tegangan Regangan Komposit
Berpenguat Serat ................................................. 27
2.2.11. Patahan (Fracture) ............................................... 29
2.2.12. Pengujian Kekuatan Impak .................................. 33
BAB III METODE PENELITIAN............................................................ 37
3.1. Diagram Aril Penelitian ..................................................... 37
3.2. Prosedur Penelitian........................................................... 38
3.2.1.

Studi Pustaka ....................................................... 38

3.2.2.

Studi Lapangan .................................................... 38

3.2.3.

Persiapan Alat ...................................................... 38

3.2.4.

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

3.2.5.

Pengambilan Serat Batang KulitWaru .................. 40

3.2.6.

Perendaman Dan Pengeringan Serat Tahap
Pertama................................................................ 41

3.2.7.

Pencucian Serat Menggunakan Cairan Kimia
KMnO4 .................................................................. 41

3.2.8.

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

3.2.9.

Pemotongan Serat ............................................... 42

3.2.10. Pengovenan Serat................................................ 43
3.2.11. Pengecekan Kadar Air Dalam Serat..................... 44
3.2.12. Pembuatan Komposit ........................................... 44
3.2.13. Pengujian Tarik .................................................... 48
3.2.14. Pengujian ImpakIzod ............................................ 49

xii

3.2.15. Foto Makro ........................................................... 50
3.3. Bahan dan Alat ................................................................. 52
3.3.1.

Bahan ................................................................... 52

3.3.2.

Peralatan pendukung ........................................... 54

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .............................. 58
4.1. Pengujian Spesimen Komposit ......................................... 58
4.1.1.

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

4.1.2.

Pembahasan Pengujian Tarik .............................. 64

4.1.3.

Pengamatan Foto Makro ...................................... 65

4.1.4.

Pembahasan Foto Makro ..................................... 67

4.1.5.

Pengujian Impak................................................... 69

4.1.6.

Pembahasan Pengujian Impak ............................ 72

4.1.7.

Pengamatan Foto Makro ...................................... 73

4.1.8.

Pembahasan Foto Makro ..................................... 75

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 76
5.1. Kesimpulan ....................................................................... 76
5.2. Saran ........ ....................................................................... 77
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xiii

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, saya panjatkan kepada allah SWT atas
segala rahmat dan nikmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian
ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul “KARETERISTIK SERAT
KULIT WARU YANG DISUSUN LAMINASI BERMATRIK POLYESTER
DENGAN ORIENTASI SERAT [ -600 / 600 / -650 / -650/ -700/ 700]
TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS” dapat terselesaikan atas
dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dlam kesempatan ini saya selaku
penulis dengan segala hormat dan ketulusan hati ingin menyampaikan
rasa terima kasih dan penghargaan sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono, MT, Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. BibitSugito, MT, selaku Dosen pembimbing I yang telah
membeimbing serta bersedia meluagkan waktunya untuk memberikan
arahan dan penjelasan dalam penulisan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Marsyukan, ST, MT, selaku Dosen pembimbing II yang telah
bersedia memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan
Tugas Akhir ini
4. BapakNgafwan, Ir, MT selaku Dosen penguji yang telah memberikan
arahan dalam penyusunan Tugas Akhir.
5. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir.
6. Bapak dan ibuk tercinta yang selalu memberikan doa beserta
dukungannya, perhatian serta kasih sayang yang begitu istimewa dan
sangat luar biasa.
7. Teman – teman angakatan 2010 yang bnyak memberikan motifasi
dan semangat bagi penulis

x

8. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan terimakasih atas
dukungannya.
Penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari kesempurnaan, oleh
karena itu kritik dan saran bersifat membangun dari pembaca akan
penulis terima dengan senang hati dan penulis ucapkan banyak
terimakasih. Semoga semua amal baik yang diberikan semua pihak
kepada penulis akan mendapat balasan yang lebih baik dan sempurna
dari Allah SWT.

Surakarta,

Mei 2016

BayuPebriAnggoro

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Komposisi Komposit........................................................ 8
Gambar 2.2.Skema Uji Densitas (Goerge, 2003)………………………. 22
Gambar 2.3. Geometri Spesimen Uji Tarik (ASTM D3039-07) ............ 24
Gambar 2.4. Kurva Tegangan Regangan ............................................ 25
Gambar 2.5. Sifat Komposit Pada Pengujian Tarik .............................. 27
Gambar 2.6. Kurva Tegangan Regangan Komposit Matrix Failur
Mode ............................................................................. 28
Gambar 2.7. Kurva Tegangan Regangan Komposit Fiber Failur
Mode ............................................................................. 29
Gambar 2.8. Skematik Patah Liat ........................................................ 31
Gambar 2.9. Tahap Pada Patahan Cawan dan Kerucut ...................... 32
Gambar 2.10. Skematik Patah Getas .................................................. 33
Gambar 2.11. (a) Spesimen yang digunakanuntukpengujian .............. 35
Gambar 2.11. (b) Skematikperalatanujiimpak. (Callister, 2007)……. 35
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian .................................................... 37
Gambar 3.2.Pengambilan Serat Batang Pohon Waru ……………… .. 40
Gambar 3.3. Penjemuran Serat Batang Pohon Waru Tahap Pertama.. 41
Gambar 3.4. Pencucian Serat Menggunakan Larutan KMnO 4............. 42
Gambar 3.5. Penjemuran Serat KulitWaru
Tahap Kedua .................................................................. 42
Gambar 3.6. Pemotongan Serat .......................................................... 43
Gambar 3.7. Proses Pengovenan Serat .............................................. 43

xiv

Gambar 3.8. Proses Pengecekan Kadar Air Menguunakan TDS Meter
(Hold) Water Quality Tester ............................................ 44
Gambar 3.9. Geometri Spesimen Pengujian Tarik Standart ASTM
D3039-07 ........................................................................ 45
Gambar 3.10. Geometri Spesimen Pengujian ImpakStandart ASTM
D256-03 .......................................................................... 45
Gambar 3.11. Dimensi Cetakan Spesimen Uji Tarik ............................ 46
Gambar 3.12. Dimensi Cetakan Spesimen Uji Impak .......................... 47
Gambar 3.13. Alat Foto Makro Dino Lite.............................................. 51
Gambar 3.14. Serat KulitWaru ............................................................. 52
Gambar 3.15. Resin dan Katalis MEKPO ............................................ 53
Gambar 3.16. Kalium Permangate (KMnO4) ........................................ 53
Gambar 3.17. Timbangan Digital ......................................................... 54
Gambar 3.18. Cetakan Serat ............................................................... 54
Gambar 3.19. Kaca .............................................................................. 55
Gambar 3.20. Alat Suntik ..................................................................... 55
Gambar 3.21. Kantong Plastik ............................................................. 56
Gambar 3.22. Oven ............................................................................. 56
Gambar 3.23. Jangka Sorong .............................................................. 57
Gambar 4.1. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan Pada Sudut 600 ................................ 60
Gambar 4.2. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan Pada Sudut 650 ................................ 61
Gambar 4.3. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan Pada Sudut700 ................................. 62

xv

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata
Dengan Regangan .......................................................... 63
Gambar4.5. Histogram Hubungan AntaraTeganganTarik Rata – Rata
DenganVariasiSudut …………………………………….. 63
Gambar

4.6.HistrogramHubungaAntaraRegangan
Rata
–
Rata
DenganVariasiSudut……………………………………………
….. 64

Gambar

4.7.Hasil Foto Patahan SpesimenUjiTarikPadaSudutUji
600DenganPembesaran
50x………………………………….
66

Gambar 4.8.Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik Pada Sudut Uji
650Dengan Perbesaran 50x…………………………………..
66
Gambar 4.9.Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Tarik Pada Sudut Uji
700Dengan Perbesaran 50x………………………………….
67
Gambar 4.10.HistrogramHubunganEnergi Yang Diserap Rata – rata
DenganVariasiSudut…………………………………….. 71
Gambar4.11.HubunganHargaImpak
Rata
–
RataDenganVariasiSudut………………………………………
……………….. 72
Gambar 4.12.Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Impak Izod Pada Sudut Uji
600Dengan Perbesaran 50x……………………………. 73
Gambar 4.13.Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Impak Izod Pada Sudut Uji
650Dengan Perbesaran 50x……………………………. 74
Gambar 4.14.Hasil Foto Patahan Spesimen Uji Impak Izod Pada Sudut Uji
700Dengan Perbesaran 50x……………………………. 74

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Keuntungan dan Kerugian Dari Komposit Komersial .......... 8
Tabel 2.2. Karakteristik Unsaturated Polyester Yukalac 157® BQTNEX ....................................................................................... 17
Tabel 2.3. Komposisi Unsur Kimia Serat Alam .................................... 20
Tabel 2.4. Tensile Properties of Various Fiber ..................................... 20
Tabel 4.1. Geometri Pengujian Tarik ASTM D3039-07 ........................ 58
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tarik PadaSudut Uji (600, 650 dan 700) ..... 59
Tabel 4.3. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Sudut
600....................................................................................... 60
Tabel 4.4. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik PadaSudut
650....................................................................................... 61
Tabel 4.5. Hasil Pengolahan Data Pengujian Tarik Pada Sudut
700....................................................................................... 62
Tabel 4.6.Geometri Pengujian Impak ASTM D256-03…………………. 69
Tabel 4.7. hasil pengujian impak izod (600, 650 dan 700)……………... 69
Tabel 4.8. Hasil PengolahanData Rata – Rata Energi Yang DiserapPada
PengujianImpakIzodDenganSudut Uji (600, 650,700) .......... 70
Tabel 4.9. Hasil Pengujian Data Rata – Rata HargaImpakIzod
PadaSudut Uji (600, 650,700) ............................................... 71

xvii