Pembuatan dan Karakterisasi komposit Serat Palem Saray dengan Matriks Epoksi

(1)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT

SERAT PALEM SARAY DENGAN MATRIKS EPOKSI

SKRIPSI

WENNY YOWERI GULO

090801029

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2013

(2)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT

SERAT PALEM SARAY DENGAN MATRIKS EPOKSI

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

WENNY YOWERI GULO 090801029

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2013

(3)

iii

PERSETUJUAN

Judul : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI

KOMPOSIT SERAT PALEM SARAY DENGAN MATRIKS EPOKSI

Kategori : SKRIPSI

Nama : WENNY YOWERI GULO

Nomor Induk Mahasiswa : 090801029

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di

Medan, 20 Agustus 2013 Komisi Pembimbing

Pembimbing I Pembimbing II

.

Perdinan Sinuhaji, MS

Prof. H. M. Syukur, MS NIP. 195903101987031002 NIP. 194704141974121001

Diketahui

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua

Dr. Marhaposan Situmorang NIP: 195510301980031003

(4)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas segala anugerah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pembuatan dan Karakterisasi komposit Serat Palem Saray dengan Matriks Epoksi ”. Skripsi ini disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi program Sarjana (S1) Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.

Penulis menyadari bahwa selama proses hingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya atas segala bantuan, dukungan serta saran yang telah diberikan. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, sebagai Dosen Pembimbing yang dengan sabar dan bijaksana memberikan bimbingan serta saran sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

2. Bapak Prof. H. M. Syukur, MS, sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis untuk menyempurnakan skripsi ini.

3. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS, sebagai dosen wali yang telah banyak membantu penulis selama menempuh pendidikan di Fakultas.

4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, sebagai Ketua Jurusan Fisika FMIPA USU.

5. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M. Sc, sebagai Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA USU.

6. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

7. Seluruh Bapak / Ibu staff pengajar Fisika USU serta para pegawai administrasi.

8. Kedua orang tua tercinta Ibu Nutiara Simanjuntak dan Bapak Alm.Tiare Gulo, kedua adik tersayang Jul Artha Rina Konnie Gulo dan Indra Ebtanas

(5)

Gulo, sepupu saya Herman Pasaribu yang telah banyak membantu dan memberikan dukungan penuh kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara ini.

9. Kekasih hatiku tersayang Bani Nugraha Sitorus yang selalu mendoakan, memberikan semangat, dan mendukung penulis sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini .

10.Sahabat-sahabat seperjuangan Fisika angkatan 2009 : Agus Ningsih, Fitri Yuniati, Arvilla Mikartini, Sabam Simbolon, Sukria Novianti, Monora Panca, Herdiana Purba, Zainaluddin Rambe, Sony, Ade Irma, Agus P, Nurzannah, Ferdy Aulia, Masria Pane, Sally Irvina, Valentina Ginting, Eldo Jones, Yosua Pinem, Esrawati Siregar, Septiana Xaveria, Andico Sihaloho, Andrian Anshari, Helen Manurung, Yenny Toguan, Resdina Silalahi, Emy Alemmita, Stevani Sigiro, Enra Tambunan, Silviana Simbolon, Kalam Siregar, Istas Manalu, Rieni Kalesta, Suhartina Malau, Natanael Saragih, Timbul Mulya dan Poltak Simarmata yang telah memberikan kesan dan kenangan manis dan pahit bagi penulis selama masa perkuliahan.

11.Teman – teman kos Sarman No.18 terkhusus Mona Meliala yang telah memberi dukungan kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mohon maaf apabila terdapat banyak kekurangan dan kesalahan. Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis maupun orang lain yang membacanya. Amin.

Penulis,

(Wenny Yoweri Gulo)

NIM : 090801029

(6)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT SERAT PALEM SARAY DENGAN MATRIKS EPOKSI

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian mengenai pembuatan dan karakterisasi komposit serat palem saray dengan matriks epoksi dengan metode Chopped Strand Mat. Komposisi serat dibuat dengan variasi 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5% terhadap massa matriks. Pembuatan komposit SPS-E yaitu, serat direndam dengan NaOH selama 1 jam, dibilas dengan air bersih dan dikeringkan, kemudian ditimbang. Epoksi dan hardenernya diaduk dengan motor stirrer kemudian dituang ke cetakan dan dipress selama 60 menit pada suhu 70oC. Tujuan dari penelitian komposit SPS-E ini adalah untuk mengetahui sifat fisis dan mekanik komposit. Nilai densitas 0,858g/cm3 sampai 1,173g/cm3, nilai daya serap air 0,75 % sampai 4,89 %, nilai kadar air 0,89% sampai 8,94 %, nilai kuat tarik 9,61 MPa sampai 13,14 MPa. nilai kuat lentur 23,52 MPa sampai 104,85Mpa, nilai kuat impak 24,3 kJ/m2 sampai 38,5kJ/m2. Komposit telah memenuhi syarat JIS A 5905:2003. Komposit serat palem saray dengan matriks epoksi dapat digunakan sebagai bahan pembuat bumper mobil.

Kata Kunci : epoksi, komposit, serat palem saray , sifat fisis, sifat mekanik.

(7)

vii ABSTRACT

Has been done the research about synthesis and characterization of composite saray palm fiber with epoxy matrix with Chopped Strand Mat method. Composition saray palm fiber has made with variation 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5% to total mass of matrix and which epoxy was used as matrix. Manufacture of composite SPS-E was, fibers soaked with NaOH for 1 hour, rinsed with clean water and dried, and then weighed. Epoxy mixed with its hardener by the motor stirrer then poured into molds and pressed 60 minutes at a temperature 70oC. The aim of this research is to obtain physical and mechanical properties. Value of density is 0,858 g/cm3 to 1,173 g/cm3, value of water absorption is 0,75 % to 4,89 %, value of water content is 0,89% to 8,94 %, value of tensile strength is 9,61 MPa to13,14 MPa, value of flexural strength is 23,52 MPa to 104,85MPa and value of impact is 24,3 kJ/m2 to 38,5kJ/m2. Composites are qualified Japanese Industrial Standard JIS A 5905: 2003. Composite of saray palm fiber with epoxy matrix can be used as material for car bumper.

Key Words : epoxy, composite, saray palem fiber , physical properties, mechanical properties.

(8)

viii DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Perhargaan iii

Abstrak v Abstract vi Daftar isi vii Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x Daftar Grafik xi Daftar Lampiran xii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang 1 1.2Rumusan Masalah 2 1.3Batasan Masalah 3

1.4Tujuan 3 1.5Manfaat 3 1.6 Sistematika Penulisan 4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Komposit 5

2.1.1 Kegunaan Bahan Komposit 6

2.1.2 Klasifikasi Komposit 7

2.2 Serat 9

2.2.1 Serat Sebagai Penguat 10

2.2.2 Serat Alam 10

2.2.3 Serat Palem Saray 11

2.3 Matriks Epoksi 12

2.3.1 Defenisi Fungsi Matriks Epoksi dan Klasifikasinya 12

2.4 Epoksi 14

2.5 Pengujian Sifat Fisis 15

2.5.1 Pengujian Densitas (Density) 15

2.5.2 Pengujian Daya Serap Air 15

2.5.3 Pengujian Kadar Air 16

2.6 Pengujian Sifat Mekanik 16

2.6.1 Pengujian Kuat Tarik (Tensile Strength Test) 17

2.6.2 Pengujian Kuat Lentur (Flexural Strength Test) 18 2.6.3 Pengujian Kuat Impak

(9)

(Impact Strength Test) 19

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 21

3.2 Peralatan dan Bahan 21

3.2.1 Peralatan 21

3.2.2 Bahan 22

3.3 Prosedur Percobaan 23

3.3.1 Perlakuan pada Serat Palem Saray 23 3.3.2 Prosedur Pembuatan Komposit 23 3.4 Diagram Alir Penelitian 25 3.4.1 Penyiapan Serat Palem Saray 25 3.4.2 Pembuatan Komposit 26

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Sifat Fisis 27

4.1.1 Pengujian Densitas (Density) 27 4.1.2 Pengujian Daya Serap Air 28 4.1.3 Pengujian Kadar Air 30 4.2 Pengujian Sifat Mekanik 31 4.2.1 Pengujian Kuat Tarik

(Tensile Strength Test ) 31 4.2.2 Pengujian Kuat Lentur

(Flexural Strength Test ) 33 4.2.3 Pengujian Kuat Impak

(Impact Strength Test ) 34

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 36

5.2 Saran 36

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan antara Serat Alam dan Serat Sintesis 11

Tabel 2.2 Beberapa Sifat Resin 14

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Densitas

KompositSerat Palem Saray-Epoksi(SPS-E) 27 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Daya Serap Air (DSA)

Komposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPS-E) 29 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kadar Air

Komposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPS-E) 30 Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Tarik

Komposit Serat Palem Saray – Epoksi (SPSE) 32 Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat Lentur

Komposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPS-E) 33 Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Impak

Komposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPSE) 34 viii

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Klasifikasi Bahan Komposit 7

Gambar 2.2 Komposit Serat (fibrous composites ):

(a) Continous Fiber Composite 8

(b) Woven fiber composite 8

(d) Hybrid Composite 8

Gambar 2.3 Komposit Lapis (laminated composite) 8

Gambar 2.4 Komposit Partikel 8

Gambar 2.5 Palem Saray

(a) Pohon Palem Saray 12

(b) Serat Palem Saray 12

Gambar 2.6 Pengujian kuat tarik ( tensile strength test ) 17 Gambar 2.7 Pengujian Kuat Lentur (flexural strength test) 18

Gambar 2.8 Pengujian Kuat Impak 19

(12)

xii

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Hubungan antara Densitas

Komposit SPS-E vs Komposisi SPS 28

Grafik 4.2 Hubungan antara Daya Serap

Komposit SPS-E vs Komposisi SPS 29

Grafik 4.3 Hubungan antara Kadar Air

Komposit SPS-E vs Komposisi SPS 31

Grafik 4.4 Hubungan antara Kekuatan Tarik

Komposit SPS-E vs Komposisi SPS 32

Grafik 4.5 Hubungan antara Kuat Lentur

Komposit SPS-E vs Komposisi SPS 33

Grafik 4.6 Hubungan antara Kuat Impak

Komposit SPS-E vs Komposisi SPS 35

(13)

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A 40

Lampiran B 43

Lampiran C 44

Lampiran D 64

(14)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT SERAT PALEM SARAY DENGAN MATRIKS EPOKSI

ABSTRAK

Kata Kunci : epoksi, komposit, serat palem saray , sifat fisis, sifat mekanik.

(15)

vii ABSTRACT

Key Words : epoxy, composite, saray palem fiber , physical properties, mechanical properties.

(16)

1 BAB 1

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Dewasa ini perkembangan teknologi bahan semakin pesat. Salah satu teknologi bahan mengalami perkembangan yang pesat adalah material komposit. Hal ini sangat dipengaruhi oleh luasnya aplikasi bahan komposit dalam kehidupan sehari – hari. Penggunaan komposit dalam kehidupan kita banyak kita jumpai misalnya: helm, bola bilyard, bumper mobil, dan lain sebagainya sampai kepada peralatan modern pada industri – industri seperti kerangka telepon, antena, raket tenis, stick

golf, peluru, kaki palsu, industri kapal terbang dan peralatan – peralatan militer (Ginting, 2002).

Seiring perkembangan teknologi bahan tersebut, banyaknya komposit polimer serat alam mulai tergantikan oleh jenis bahan serat sintesis, seperti: gelas, karbon, rayon, akril, dan nilon (Rahman & Berli, 2011). Tapi penggunaan serat sintesis di berbagai bidang dapat mengakibatkan permasalahan limbah non- organik. Untuk itu serat alam kembali mendapat perhatian sebagai bahan komposit yang ramah lingkungan dan biaya produksi murah.

Serat alami yang dimaksud dalam komposit adalah serat yang berasal dari alam, tanpa melalui proses kimia dan industri . Pertimbangan pemilihan serat untuk komposit sangat dipengaruhi oleh beberapa parameter diantaranya adalah kekuatan dan modulus elastisitas komposit yang diinginkan, perpanjangan ketika patah, stabilitas termal, ikatan antara serat dan matriks, perilaku dinamik, massa jenis, harga, biaya proses, ketersediaan dan kemudahan daur ulang.

(17)

Material komposit dapat didefinisikan sebagai kombinasi dari dua atau lebih bahan yang menghasilkan sifat yang lebih baik daripada sifat bahan penyusunnya (Campbell, 2010). Komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (Nurun, 2013). Menurut Lokantara (2012), komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda-beda dimana satu material sebagai fasa pengisi (matrik) dan yang lainnya sebagai fasa penguat (reinforcement) .

Komposit serat acak (CSM = Chopped Strand Mat ), CSM ini memiliki distribusi acak dan pembuatan komposit jenis ini biasanya dilakukan dengan teknik hand lay up dan menggunakan resin termoset. Ukuran serat dipilih untuk mendapatkan perbedaan jumlah penyebaran serat selama pencetakan. Tujuan pembuatan bahan komposit dengan menggunakan serat acak adalah untuk mengurangi penjalaran keretakan pada saat dilakukan pembebanan dinamis dan memungkinkan pengolahan yang lebih mudah dan lebih cepat sehingga biaya produksi akan lebih murah (Sembiring, 2007).

Dari sifat – sifat dan aplikasi komposit tersebut, peneliti tertarik untuk meneliti beberapa sifat fisis dan sifat mekanik komposit berpenguat serat alam,yaitu serat palem saray dengan menggunakan resin epoksi dengan metode acak (Chopped- Strand Mat ) dan diharapkan dapat memperoleh komposit dengan sifat fisis dan sifat mekanik yang lebih baik dengan komposisi serat palem saray yang divariasikan.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana pembuatan komposit berpenguat serat palem saray dengan matriks epoksi ?

(18)

2. Apakah serat palem saray dapat digunakan sebagai penguat komposit yang memiliki sifat fisis dan mekanik yang baik ?

3. Bagaimana karakteristik bahan komposit berpenguat serat palem saray dapat digunakan sebagai bahan baku industri ?

1.3Batasan Masalah

Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Komposisi serat palem saray divariasikan mulai 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, dan 5% dengan matriks epoksi.

2. Metode pembuatan sampel komposit adalah metode Chopped Strand Mat. 3. Pengujian yang dilakukan pada komposit adalah pengujian sifat fisis yaitu:

uji densitas (density), uji daya serap air dan uji kadar air. Sifat mekanik yang akan diuji adalah : uji kuat tarik ( tensile strength test), uji lentur (flexural strength test), dan uji impak ( impact strengthtest).

1.4Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui sifat fisis serat palem saray sebagai penguat komposit. 2. Untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi serat palem saray dengan

matriks epoksi terhadap sifat fisis dan mekanik komposit.

1.5Manfaat

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :

(19)

2. Untuk mengetahui teknik pembuatan komposit serat palem saray dengan matriks epoksi.

3. Untuk meningkatkan nilai ekonomis serat palem saray yang selama ini belum dimanfaatkan.

1.6 Sistematika Penulisan

Bab I Pendahuluan

Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah yang akan diteliti, rumusan masalah yang akan diteliti, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.

Bab II Tinjauan Pustaka

Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pengambilan data, analisa data serta pembahasan.

Bab III Metode Penelitian

Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, diagram alir penelitian, dan prosedur penelitian.

Bab IV Metode Pengujian dan Analisa Data

Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data yang diperoleh dari penelitian.

Bab V Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan memberikan saran untuk penelitian yang lebih lanjut.

(20)

5 BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Komposit

Komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut (Nurun, 2013 ). Material komposit dapat didefinisikan sebagai kombinasi dari dua atau lebih bahan yang menghasilkan sifat yang lebih baik daripada sifat bahan penyusunnya (Campbell, 2010). Menurut Lokantara (2012) komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda-beda dimana satu material sebagai fasa pengisi (matrik) dan yang lainnya sebagai fase penguat (reinforcement).

Pada umumnya bentuk dasar suatu bahan komposit adalah tunggal dimana merupakan susunan dari paling tidak terdapat dua unsur yang bekerja bersama untuk menghasilkan sifat-sifat bahan yang berbeda terhadap sifat-sifat unsur bahan penyusunnya. Dalam prakteknya komposit terdiri dari suatu bahan utama (matriks - matriks) dan suatu jenis penguatan (reinforcement) yang ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan matrik. Penguatan ini biasanya dalam bentuk serat (fibre, fiber). Beberapa faktor yang mempengaruhi Fiber-Matriks Composite antara lain:

1. Jenis serat, serat digunakan untuk dapat memperbaiki sifat dan strukur matrik, mampu menjadi bahan penguat matrik pada komposit untuk menahan gaya yang terjadi.

(21)

2. Orientasi serat, menentukan kekuatan mekanik komposit yang mempengaruhi kinerja komposit tersebut.

3. Panjang serat, sangat berpengaruh terhadap kekuatan dimana serat panjang lebih kuat dibandingkan serat pendek.

4. Bentuk serat, pada umumnya semakin kecil diameter serat akan menghasilkan kekuatan komposit yang semakin tinggi.

5. Jenis matrik, matrik berfungsi sebagai pengikat serat menjadi sebuah unit struktur, melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik. 6. Ikatan serat-matrik, keberadaan void dalam komposit akan mengurangi

kekuatan komposit yang disebabkan ikatan interfacial antara matrik dan serat yang kurang besar.

7. Katalis / pengeras, digunakan untuk membantu proses pengeringan resin

dan serat dalam komposit (Setyawan, 2012).

Secara umum, sifat-sifat komposit tersebut ditentukan oleh: sifat-sifat serat, sifat-sifat resin/perekat, rasio serat terhadap resin/perekat dalam komposit (fraksi volume serat-fibre volume fraction), geometri dan orientasi serat pada komposit (Ellyawan, 2008).

Sifat – sifat bahan komposit adalah sebagai berikut: kerapatannya rendah (ringan), kekuatan besar, termasuk pada suhu tinggi, ketahanan oksidasi serta korosinya memuaskan, muai termal rendah, sifat produk dapat diatur terlebih dahulu, disesuaikan terapannya, fabrikasi komponen berukuran besar lebih mudah dan murah (Feldman, 1995).

2.1.1 Kegunaan Bahan Komposit

Kegunaan Bahan Komposit

1. Angkasa luar : komponen kapal terbang, komponen helikopter, komponen satelit.

(22)

3. Olah raga dan rekreasi : stick golf, sepatu olahraga, raket tenis,sepeda. 4. Industri pertahanan : komponen jet tempur, peluru, komponen kapal

selam.

5. Industri pembinaan : jembatan, terowongan, tanks.

6. Kesehatan : kaki palsu, sambungan sendi pada pinggang. 7. Marine/kelautan : kapal layar, kayak (Nayiroh, 2013).

2.1.2 Klasifikasi Komposit

Material komposit dapat didefinisikan sebagai kombinasi dari dua atau lebih bahan yang menghasilkan sifat yang lebih baik daripada sifat bahan penyusunnya. Komposit dapat diklasifikasikan seperti Gambar 2.1 di bawah ini :

Gambar 2.1. Klasifikasi Bahan Komposit

Pada Gambar 2.1 menunjukkan klasifikasi bahan komposit berdasarkan penguatnya (Pramono, 2008).

1. Fibrous Composites (Komposit Serat) merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu laminat atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat / fiber. Fiber yang digunakan bias berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (polyaramide), dan sebagainya.

(23)

Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.

(a) (b) (c) (d)

Gambar 2.2 Komposit Serat (fibrous composites ) ; (a) Continous Fiber Composite (b)Woven fiber composite (c) Chopped Fiber Composite (d) Hybrid

Composite

2. Laminated Composites (Komposit Laminat), merupakan jenis

komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.

Gambar 2.3 Komposit Lapis (laminated composite)

3. Particulate Composites (Komposit Partikel), merupakan komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya.

Gambar 2.4 Komposit Partikel

(Porwanto & Lizda, 2010)

(24)

Komposit yang diperkuat dengan serat dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu :

1. Komposit serat pendek (short fiber composite)

Komposit yang diperkuat oleh serat pendek pada umumnya menggunakan resin termoplastik sebagai matriksnya. Adapun pengertian dari serat pendek adalah serat dengan perbandingan antara panjang dan diameternya < 100 ( Sembiring, 2007).

2. Komposit serat panjang (long fiber composite)

Keistimewaan komposit serat panjang adalah lebih mudah diorientasikan, jika dibandingkan dengan serat pendek. Secara teoritis serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan dari suatu titik pemakaiannya. Perbedaan serat panjang dan serat pendek yaitu serat pendek dibebani secara tidak langsung (Hebi, 2011).

2.2 Serat

Serat secara umum terdiri dari dua jenis yaitu serat alam dan serat sintetis. Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh dari alam. Serat atau fiber dalam bahan komposit berperan sebagai bagian utama yang menahan beban, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat tergantung dari kekuatan serat pembentuknya. Semakin kecil bahan (diameter serat mendekati ukuran kristal) maka semakin kuat bahan tersebut, karena minimnya cacat pada material (Oroh dkk, 2013).

Serat merupakan bahan yang kuat, kaku, getas. Karena serat yang terutama menahan gaya luar, ada dua hal yang membuat serat menahan gaya yaitu : perekatan (bonding) antara serat dan matriks (intervarsial bonding) sangat baik dan kuat sehingga tidak mudah lepas dari matriks (debonding), kelangsingan (aspec ratio) yaitu perbandingan antara panjang serat dengan diameter serat cukup besar. Serat dicirikan oleh modulus dan kekuatannya yang sangat tinggi, elongasi (daya rentang yang baik ), stabilitas panas yang baik, kemampuan untuk diubah

(25)

menjadi filamen – filamen dan sejumlah sifat – sifat lain yang bergantung pada pemakaian (Stevens, 2001).

2.2.1 Serat sebagai Penguat

Secara umum dapat dikatakan bahwa fungsi serat adalah sebagai penguat bahan untuk memperkuat komposit sehingga sifat mekaniknya lebih kaku, tangguh dan lebih kokoh dibandingkan dengan tanpa serat penguat, selain itu serat juga menghemat penggunaan resin.

Dalam penggabungan antara serat dan resin, serat akan berfungsi sebagai penguat (reinforcement) yang biasanya mempunyai kekuatan dan kekakuan tinggi, sedangkan resin berfungsi sebagai perekat atau matrik untuk menjaga posisi serat, mentransmisikan gaya geser dan juga berfungsi sebagai pelapis serat. Matriks biasanya mempunyai kekuatan relatif rendah tetapi ulet, karena itu serat secara dominan akan menentukan kekuatan dan kekakuan komposit.

Sifat mekanik komposit sangat dipengaruhi oleh orientasi seratnya, komposit bisa bersifat quasi-isotropic ketika digunakan serat pendek yang diorientasikan secara acak, anisotropic ketika digunakan serat panjang yang diorientasikan pada beberapa arah, atau orthotropic ketika digunakan serat panjang yang diorientasikan terutama pada arah yang saling tegak lurus. Kekuatan komposit sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti jenis, geometri, arah, distribusi, dan kandungan serat ( Jamasri, 2008).

2.2.2 Serat Alam

Serat secara umum terdiri dari dua jenis yaitu serat alam dan serat sintetis. Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh dari alam. Biasanya berupa serat yang dapat langsung diperoleh dari tumbuh-tumbuhan dan binatang. Serat yang banyak digunakan oleh manusia diantaranya adalah kapas, wol, sutera, pelepah

(26)

pisang, sabut kelapa, ijuk, bambu, nanas dan kenaf atau goni. Salah satu serat yang terbaru adalah serat palem saray. Serat alam memiliki kelemahan yaitu ukuran serat yang tidak seragam, kekuatan serat sangat dipengaruhi oleh usia.

Serat sintetis adalah serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik dengan komposisi kimia tertentu. Serat sintetis mempunyai beberapa kelebihan yaitu sifat dan ukurannya yang relatif seragam, kekuatan serat dapat diupayakan sama sepanjang serat. Serat sintetis yang telah banyak digunakan antara lain serat gelas, serat karbon, kevlar, nylon, dan lain-lain.

Tabel 2.1 Perbandingan antara Serat Alami dan Serat Gelas Serat alam Serat sintesis

Massa jenis Rendah 2x serat alami

Biaya Rendah Lebih tinggi dari serat alam

Terbarukan Ya Tidak

Kemampuan didaur ulang Ya Tidak

Konsumsi energi Rendah Tinggi

Distribusi luas Luas Luas

Menetralkan CO2 Ya Tidak

Menyebabkan abrasi Tidak Ya

Resiko kesehatan Tidak Ya

Limbah Biodegradable Tidak Biodegradable (Ristadi, 2011)

2.2.3 Serat Palem Saray ( Caryota mitis )

Indonesia merupakan negara yang kaya dengan berbagai jenis palem, diperkirakan 460 jenis palem yang termasuk dalam 35 genus dan tersebar di seluruh Indonesia (Muhaemin, 2012). Salah satunya jenis palem adalah palem saray, yang merupakan :

Nama umum

Indonesia : palem saray, palem ekor ikan, gandhuru. Inggris : fishtail palm.

(27)

12 Klasifikasi

Kingdom : plantae (tumbuhan). Subkingdom : tracheobionta. Super Divisi : spermatophyta. Divisi : magnoliophyta. Kelas : liliopsida. Sub Kelas : arecidae Ordo : arecales Famili : arecaceae Genus : caryota

Spesies : (caryota mitis lour )

(Plantamor, 2012)

(a) (b)

Gambar 2.5 (a) Pohon Palem Saray, (b) Serat Palem Saray

2.3 Matriks

2.3.1 Defenisi, Fungsi dan Klasifikasi Matriks

Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Syarat pokok matriks yang digunakan dalam komposit adalah matrik harus bisa meneruskan beban, sehingga serat harus bisa melekat pada matrik dan kompatibel antara serat dan matrik, artinya tidak ada reaksi yang

(28)

mengganggu. Umumnya matriks dipilih yang mempunyai ketahanan panas yang tinggi (Jamasri, 2008).

Pada umumnya matriks berfungsi sebagai :

a. Untuk melindungi komposit dari kerusakan baik kerusakan mekanik maupun kimiawi.

b. Untuk mengalihkan / meneruskan beban dari luar kepada serat. c. Sebagai pengikat.

d. mentransfer tegangan ke serat.

e. membentuk ikatan koheren permukaan matrik/serat.

Adapun sifat resin yang harus dimiliki adalah sebagai : 1. Sifat-sifat mekanis yang bagus.

2. Sifat-sifat daya rekat yang bagus. 3. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus.

4. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus .

(Ellyawan,2008)

Secara umum matriks terbagi atas 2 kelompok, yaitu : termoplastik dan Termoset, yaitu :

1. Termoplastik, yaitu polimer yang bisa mencair dan melunak. Hal ini disebabkan karena polimer - polimer tersebut tidak berikatan silang (linier atau bercabang) biasanya bisa larut dalam beberapa pelarut. Termoplastik merupakan bahan yang mudah menjadi lunak kembali apabila dipanaskan dan mengeras apabila didinginkan sehingga pembentukan dapat dilakukan berulang-ulang karena mempunyai struktur yang linier. Keistimewaan dari termoplastik ini adalah bahan-bahan termoplastik yang telah mengeras dapat diolah kembali dengan mudah sedangkan termoset sulit dan bahkan tidak bisa diolah kembali. Contoh termoplastik PVC (poli vinil clorida), FE (polietilen), nilon 66, poliamida, poliasetal dan lain-lain (Hebi, 2011).

(29)

2. Termoset, yaitu polimer yang tidak mau mencair atau meleleh jika dipanaskan. Polimer - polimer termoset tidak bisa dibentuk dan tidak dapat larut karena pengikatan silang, menyebabkan kenaikan berat molekul yang besar (Steven,2001). Beberapa resin termoset yang sangat terkenal sering digunakan oleh masyarakat umum: resin poliester dan epoksi (Beckwith,2012)

2.4 Epoksi

Resin epoksi adalah resin termoseting yang memiliki kekuatan adhesi yang tinggi, bersifat keras, kaku dan getas. Resin epoksi dalam bentuk cair dan agen curing memiliki viskositas rendah sehingga mudah diproses. Epoksi berbeda dengan polyester resin dimana epoksi di curing dengan pengeras (hardener) sedangkan

polyester mengunakan katalis. Epoksi resin mudah dan cepat dicuring pada temperature mulai dari 5oC sampai dengan 150oC, bergantung dengan pemakaian agen curing. Curing merupakan proses antara resin dan hardener (untuk resin epoksi) atau katalis dimana resin akan mulai menjadi lebih kental hingga mencapai keadaan tidak lagi cair akan terus mengeras setelah itu menjadi gel sampai pada beberapa lama kemudian memperoleh kekerasan penuh, reaksi ini sendiri mempercepat reaksi.

Rasio pencampuran antara resin dan pengeras adalah 1:1 atau 2:1. Untuk membantu pencampuran yang akurat antara resin dengan pengeras, produsen biasanya memformulasi komponen–komponen untuk memberikan rasio sederhana dimana dapat mudah dicapai dengan mengukur volume atau berat dari masing– masing komponen (Suwanto, 2012).

Tabel 2.2 Beberapa Sifat Resin Epoksi

No Sifat Resin Epoksi

1 Kerapatan ( gr/cm3) 1,17

2 Modulus Young (GPa) 3 – 6

3 Perbandingan Poisson 0,38 – 0,40

(30)

5 Kekuatan Tekan (MPa) 100 – 200

6 Regangan Maksimum (%) 1 – 6

7 Koefisien Muai Panas (10-6C1) 60 8 Konduktivitas Panas (Wm1oC) 0,1 9 Temperatur Maksimum (oC) 50 – 300

10 Penyusutan (%) 1 – 2

(Sembiring,2007)

2.5 Pengujian Sifat Fisis

2.5.1 Pengujian Densitas ( density )

Densitas merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau banyaknya massa zat per satuan volume.

Persamaan yang digunakan untuk menghitung densitas yaitu :

………. (2.1) dengan:

ρ = densitas atau kerapatan (g/cm3) m = massa komposit (gram)

V = volume komposit (cm3)

2.5.2 Pengujian Daya Serap Air

Pengujian daya serap air dilakukan untuk menentukan besarnya persentase air yang terserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman selama 24 jam. Pengujian daya serap air telah dilakukan terhadap semua persentase serat sampel yang ada. Berikut data hasil penimbangan massa sampel kering dan massa sampel basah.

(31)

Daya serap air dapat dihitung daya dengan persamaan sebagai berikut :

……….. (2.2)

dengan:

Mk = Massa kering komposit (gram) Mb = Massa basah komposit (gram)

2.5.3 Pengujian Kadar Air

Pengujian kadar air dilakukan untuk menentukan besarnya kandungan air di dalam suatu benda dengan memasukkan sampel pada oven suhu 100o C selama 3 jam, Pengujian daya serap air telah dilakukan terhadap semua persentase serat sampel yang ada. Berikut data hasil penimbangan massa sampel awal dan massa sampel air, besar kadar air dinyatakan dalam persen.

Kadar air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

………(2.3) dengan :

m1 = Massa awal komposit (gram)

m2 = Massa akhir komposit (gram) (Ishaq dkk, 2011)

2.6 Pengujian Sifat Mekanik

Untuk mengetahui sifat mekanik suatu material harus dilakukan pengujian . Masing-masing pengujian memiliki cara yang berbeda-beda secara umum dapat dikatakan pembebanan secara statik dan pembebanan secara dinamik.

(32)

17 2.6.1 Pengujian Kekuatan Tarik (Tensile Strength Test)

Pengujian tarik (tensile stength test ) adalah pengujian mekanik secara statis dengan cara sample ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya dimana gaya tarik yang diberikan sebesar F (Newton). Tujuannya untuk mengetahui sifat-sifat mekanik tarik (kekuatan tarik) dari komposit yang diuji diperkuat dengan serat palem saray.

F F

ΔL Lo ΔL

F F

Gambar 2.6 Pengujian kuat tarik ( tensile strength test ) Nilai kekuatan tarik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

σ = …………..……….(2.4)

ε = x 100 % ………(2.5) dengan :

σ = Kuat tarik (Mpa) F = Gaya (N)

Ao = Luas permukaan (mm2) ε = Regangan ( % )

ΔL = Pertambahan panjang (mm) Lo = Panjang mula-mula (mm)

Sesuai dengan hukum Hooke, tegangan adalah sebanding dengan regangan. Kesebandingan tegangan terhadap regangan dinyatakan sebagai perbandingan tegangan satuan terhadap regangan satuan. Pada bahan kaku tetapi

(33)

elastis seperti baja, kita peroleh bahwa tegangan satuan yang diberikan menghasilkan perubahan bentuk satuan yang relatif kecil. Perkembangan hukum Hooke tidak hanya pada hubungan tegangan – regangan saja, tetapi berkembang menjadi modulus young atau modulus elastisitas (E).

………. (2.6) dengan : E : modulus elastisitas (N/m2)

σ : tegangan (N/m2

atau MPa)

ε : regangan

(Prasetyo, 2010)

2.6.2 Pengujian Kekutan Lentur (Ultimate Flexural Strenght )

Pengujian kekuatan lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan komposit terhadap pembebanan pada tiga titik lentur. Di samping itu pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. Pada pengujian ini terhadap sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap arah penguatan serat. Pembebanan yang diberikan yaitu pembebanan dengan tiga titik lentur, dengan titik-titik sebagai bahan penahan berjarak 90 mm dan titik pembebanan diletakkan pada pertengahan panjang sampel.

b P h

(34)

Persamaan berikut digunakan untuk memperoleh nilai kekuatan lentur :

...( 2.7)

dengan : UFS = kekutan lentur (N/m2) P = gaya penekan (N) L = jarak dua penumpu (m) b = lebar sampel (m)

h = tebal sampel uji (m)

2.6.3 Pengujian Impak (Impact Test)

Pengujian impak bertujuan untuk mengukur berapa energi yang dapat diserap suatu material sampai material tersebut patah. Pengujian impak ini merupakan respon terhadap beban yang tiba – tiba yang bertujuan mengetahui ketangguhan suatu bahan terhadap pembebanan dinamis, sehingga dapat diketahui apakah suatu bahan yang diuji rapuh atau kuat. Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi. Semakin banyak energi yang terserap maka akan semakin besar kekuatan impak dari suatu beban.

(35)

Nilai kekuatan Impak dapat dihitung dengan persamaan berikut :

Is = ………(2.8)

dengan :

Is = Kekuatan Impak (J/mm2) Es = Energi serap (J)

A = Luas permukaan (mm2)

(36)

21 BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penelitian dan Pengujian Terpadu (LPPT) UGM, Laboratorium Kimia Polimer Departemen Kimia FMIPA-USU Medan dan Laboratorium Penelitian FMIPA USU Medan. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2013 sampai Juni 2013.

3.2 Peralatan dan Bahan

3.2.1 Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Plat besi ( 2 buah )

Berfungsi sebagai alas dan penutup cetakan.

2. Motor stirrer

Berfungsi sebagai alat untuk mencampurkan epoksi dengan pengeras. 3. Cetakan komposit

Berfungsi sebagai tempat untuk mencetak sampel.

4. Aluminum Foil

Berfungsi untuk melapisi cetakan agar sampel tidak keluar dari cetakan. 5. Neraca Analitik digital

Berfungsi sebagai untuk menimbang atau menentukan jumlah atau massa komposit epoksi dan serat palem saray yang digunakan sesuai dengan persentase serat yang ditetapkan dengan ketelitian 0,01 gram.

(37)

22 6. Beaker Glass 500 ml

Berfungsi sebagai wadah untuk mengukur resin dan hardener yang digunakan.

7. Wadah perendaman

Berfungsi sebagai tempat untuk merendam serat palem saray. 8. Kempa Panas ( Hot Press )

Berfungsi sebagai alat untuk menekan alat cetakan agar didapatkan komposit yang padat sesuai dengan ketebalan.

9. Electronics System Universal Tensile Machine Type SC – 2DE

Berfungsi sebagai alat untuk melakukan pengujian sifat mekanik terutama kekuatan lentur dengan kapasitas beban 100 kgf dan kekuatan tarik dengan kapasitas beban 200 kgf.

10.Impaktor Wolpert

Berfungsi untuk melakukan pengujian kekuatan impak komposit ayang dilengkapi dengan skala.

11.Oven Pengering (Oven Drying)( Tmaks = 100o C )

Berfungsi untuk memanaskan sampel yang akan diuji kadar air. 12.Spatula

Berfungsi sebagai alat untuk mengaduk resin epoksi dengan hardenernya dan meratakan sampel saat dituangkan ke dalam cetakan .

13.Alat – Alat Lain.

Perlengkapan lain yang digunakan pada saat pembuatan komposit, diperlukan juga alat – alat seperti : penggaris, jangka sorong, gunting, pisau, sarung tangan, masker, stopwatch, kuas dan lain-lain.

Gambar alat dapat dilihat dalam lampiran A

3.2.2 Bahan – Bahan

Adapun bahan – bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : 1. Serat Palem Saray ( Caryota mitis ).

(38)

2. Resin epoksi dari PT Justus Kimia Raya cabang Medan.

3. Hardener Versamide 140 dari PT Justus Kimia Raya cabang Medan.

4. Mirror Glaze / MGH no.8 Wax sebagai pelekang alat cetakan dengan komposit yang dicetak.

5. NaOH 5 % sebanyak 200 gram

Berfungsi untuk membersihkan serat . 6. Aquadest 4 liter

Gambar bahan dapat dilihat dalam lampiran A

3.3 Prosedur Percobaan

Prosedur percobaan yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

3.3.1 Perlakuan pada Serat Palem Saray

1. Dipilih serat palem saray dengan diameter yang hampir sama. 2. Direndam serat palem saray dalam air selama 24 jam . 3. Dibersihkan serat palem saray pada air yang mengalir

4. Dikeringkan serat palem saray pada ruang terbuka di bawah sinar matahari. 5. Direndam serat palem saray dengan NaOH 5 % selama 1 jam

6. Dibersihkan serat palem saray dari NaOH 5 % dengan air mengalir.

7. Dikeringkan serat palem saray yang telah direndam dengan NaOH 5 % pada ruang terbuka di bawah sinar matahari.

3.3.2 Prosedur Pembuatan Komposit

1. Ditimbang serat palem saray sesuai persentase serat yang telah ditentukan dengan menggunakan neraca analitik digital.

(39)

3. Dilapisi kedua plat besi dengan aluminum foil untuk bagian alas cetakan dan penutup cetakan.

4. Dioleskan wax terhadap ke dua plat besi dan cetakan juga. 5. Diletakan cetakan pada lempengan besi.

6. Dicampurkan resin epoksi dan Hardener Versamide 140 dengan perbandingan 1:1 dan diaduk dengan motor stirrer sampai merata.

7. Dituangkan campuran epoksi dengan Hardener Versamide 140 pada cetakan dan diratakan dengan spatula.

8. Ditutup cetakan dengan menggunakan lempengan besi yang dilapisi aluminium foil dan diletakkan pada kempa panas (hot press) kemudian ditekan untuk mendapatkan ketebalan komposit yang sesuai dengan cetakan pada suhu 70oC selama 60 menit.

9. Supaya seluruh serat terbasahi oleh resin maka cetakan harus ditekan berulang kali. Proses pencetakan diusahakan secepat mungkin untuk menghindari pengentalan resin sebelum dimasukkan ke dalam cetakan. 10.Dilakukan seperti pembuatan sampel pertama ( tanpa serat ) untuk sampel

2, sampel 3, sampel 4, sampel 5 dan sampel 6 .

11.Untuk sampel 2, sampel 3, sampel 4, sampel 5 dan sampel 6, disusun serat palem saray secara acak sesuai dengan komposisi serat 1 %, 2 %, 3 %, 4 % dan 5 % pada cetakan.

12.Kemudian hasil komposit yang telah terbentuk diuji sifat fisis dan sifat mekaniknya.

(40)

25 3.3 Diagram Alir Penelitian

3.3.1 Penyiapan serat palem saray

Dipilih serat palem saray dengan diameter yang hampir sama.

Direndam serat palem saray dalam air selama 24 jam.

Di bersihkan serat palem saray pada air yang mengalir.

Dikeringkan serat palem saray di bawah sinar matahari.

Direndam serat palem saray dengan NaOH 5 % selama 1 jam.

Dibersihkan serat palem saray dari NaOH 5 % dengan air mengalir. Dikeringkan serat palem saray yang telah direndam dengan NaOH 5 % di bawah sinar matahari.

Uji Sifat Fisis 1. Densitas 2. Kadar air

Hasil Data Serat Serat Palem Saray Serat Palem Saray

(41)

26 3.3.2 Pembuatan Komposit

Diatur serat palem saray secara acak dan merata di dalam cetakan. Dituang resin epoksi yang telah diaduk dengan hardenernya. Dikempa panas (hot press) pada suhu 70o C selama 60 menit. Ditimbang

Cetakan

Sifat Fisis 1. Densitas 2. Daya Serap Air 3. Kadar Air

Sifat Mekanik

1. Uji Kuat Tarik (ASTM D- 638) 2. Uji Kekuatan Lentur

(ASTM D-790)

3. Uji Impak (ASTM D-256)

Analisa Data Kesimpulan

Serat Palem Saray Resin Epoksi dan

hardener Veramida 140

Sampel Uji

(42)

27 BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Sifat Fisis

4.1.1 Pengujian Densitas ( Density )

Densitas merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau banyaknya massa zat per satuan volume.

Data yang diperoleh dari hasil pengujian densitas komposit serat palem saray – epoksi ditampilkan pada Tabel 4.1 sebagai berikut :

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Densitas Komposit Serat Palem Saray-Epoksi(SPS-E) No Komposisi (%)

Panjang (cm) Lebar (cm) Tebal (cm) Volume (cm3)

Massa (g) Densitas komposit serat palem saray (SPS-E) (g/cm3) Serat palem saray ( SPS) % Resin Epoksi (RE)

1 0 100 13 1,5 0,3 5,85 6,862 1,173

2 1 99 13 1,5 0,3 5,85 6,406 1,095

3 2 98 13 1,5 0,3 5,85 6,134 1,045

4 3 97 13 1,5 0,3 5,85 5,224 0,893

5 4 96 13 1,5 0,3 5,85 5,095 0,871

6 5 95 13 1,5 0,3 5,85 5,019 0,858

Dari data di atas ditunjukkan hubungan antara densitas komposit SPS-E dengan variasi komposisi serat palem saray ditampilkan pada Grafik 4.1 berikut:

(43)

Grafik 4.1 Hubungan antara Densitas Komposit SPS-E vs Komposisi SPS

Dari Grafik 4.1 tampak bahwa densitas komposit SPS-E terendah pada komposit dengan komposisi SPS 5% yaitu 0,858 g/cm3 dan yang tertinggi pada komposit tanpa SPS yaitu 1,173 g/cm3. Pada komposit SPS-E terjadi penurunan densitas hal ini disebabkan oleh penggunaan serat yang bertambah. Jika semakin bnayak serat yang digunakan maka matriksnya semakin sedikit. Berkurangnya matriks menyebabkan massa komposit yang dihasilkan semakin kecil. Massa komposit semakin kecil sedangkan volume komposit tetap akan menyebabkan densitas kompositnya menurun. Maka dapat dikatakan bahwa densitas pada komposit SPS-E berbanding terbalik dengan peningkatan banyak penguatnya .

Komposit serat palem saray – epoksi (SPS-E) dapat digunakan untuk Papan Serat sesuai dengan JIS A 5905 : 2003 yang mensyaratkan nilai densitas papan serat yaitu: 0,35g/cm3 sampai dengan 1,3 g/cm3. Jadi semua komposit SPS-E yang dihasilkan telah memenuhi syarat yang ditetapkan.

4.1.2 Pengujian Daya Serap Air (DSA)

Pengujian daya serap air dilakukan untuk menentukan besarnya persentase air yang terserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman selama 24 jam.

(44)

Data hasil penimbangan massa kering dan massa basah komposit serat palem saray-epoksi (SPS-E) ditampilkan seperti pada Tabel 4.2 berikut ini :

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Daya Serap Air (DSA) Komposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPS-E) Komposisi Serat Palem Saray (SPS) (%) Massa Kering Komposit Serat Palem Saray-Epoksi SPS-E( g )

Massa Basah Komposit Serat Palem Saray-Epoksi SPS-E( g)

Daya Serap Air Komposit Serat Palem Saray

(SPS-E) (%)

0 3,98 4,01 0,75

1 4,27 4,34 1,64

2 4,62 4,72 2,16

3 4,91 5,06 3,05

4 5,15 5,35 3,88

5 5,32 5,58 4,89

Dari Tabel 4.2 di atas dapat dibuat grafik hubungan antara daya serap air komposit SPS-E dengan komposisi SPS seperti yang tampak pada Grafik 4.2 berikut ini :

Grafik 4.2 Hubungan antara Daya Serap Komposit SPS-E vs Komposisi SPS Pada Grafik 4.2 di atas ditunjukkan nilai daya serap air terendah untuk komposit tanpa serat palem saray (SPS) dan daya serap air tertinggi untuk komposit dengan komposisi SPS 5 %. Jadi dapat disimpulkan semakin banyak atau semakin besar persentase serat palem saray maka daya serap airnya semakin besar.

(45)

Berdasarkan JIS A 5905 : 2003, Papan Serat, nilai daya serap air sampel maksimum 25 % . Daya serap air komposit SPS-E masing – masing komposisi telah memenuhi syarat yang ditetapkan untuk menjadi Papan Serat.

4.1.3 Pengujian Kadar Air

Data hasil pengujian kadar air komposit serat palem saray – epoksi (SPS-E) dapat ditampilkan pada Tabel 4.3 sebagai berikut :

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kadar Air Komposit Serat Palem Saray-Epoksi(SPS-E) Komposisi Serat Palem Saray (SPS) (%) Massa Awal Komposit Serat Palem Saray-Epoksi SPS-E(g) Massa Akhir Komposit SPS-E (g) Kadar Air Komposit Serat Palem Saray (SPS-E) (%)

0 4,48 4,44 0,89

1 5,04 4,94 1,98

2 5,22 5,08 2,68

3 4,82 4,62 4,15

4 4,8 4,49 6,45

5 4,7 4,28 8,94

Dari data pada Tabel 4.3 dapat ditampilkan hubungan antara kadar air komposit serat palem saray-epoksi (SPS-E) dengan komposisi serat palem saray (SPS) seperti pada Grafik 4.3 di bawah ini :

(46)

Grafik 4.3 Hubungan antara Kadar Air Komposit SPS-E vs Komposisi SPS Dari Grafik 4.3 nilai kadar air komposit serat palem saray – epoksi (SPS-E) terendah adalah komposit tanpa serat palem saray (SPS) dan kadar air tertinggi adalah komposit dengan komposisi SPS 5 %. SPS memiliki kadar air sehingga apabila komposisi SPS yang digunakan dalam pembuatan komposit semakin banyak maka kadar air komposit yang dihasilkan akan semakin bertambah juga. Jadi dapat disimpulkan bahwa semakin banyak persentase serat palem saray yang digunakan maka kadar airnya semakin besar.

Japanese Industrial Standard JIS A 5905 : 2003, Papan Serat, mensyaratkan nilai kadar air papan serat 5% - 13 %. Dari hasil pengujian semua komposit serat palem saray - epoksi memenuhi syarat sebagai Papan Serat.

4.2 Pengujian Sifat Mekanik

4.2.1 Pengujian Kuat Tarik ( Tensile Strength Test )

Pengujian kuat tarik dilakukan untuk mengetahui batas kuat tarik dari benda uji terhadap tarikan dan sejauh mana material tersebut bertambah panjang. Pengujian ini menggunakan standar ASTM 638 D.

(47)

Data yang diperoleh untuk hasil pengujian kuat tarik dapat ditampilkan seperti pada Tabel 4.4 sebagai berikut :

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Tarik Komposit Serat Palem Saray – Epoksi (SPSE) Komposisi serat palem saray SPS(%) Panjang (mm) Lebar (mm) Tebal (mm) Luas (mm2)

Beban (kgf)

Kuat tarik komposit serat palem saray-epoksi (SPS-E) (σ) MPa

0 130 15 3 45 44,12 9,61

1 130 15 3 45 45,63 9,94

2 130 15 3 45 49,18 10,71

3 130 15 3 45 60,35 13,14

4 130 15 3 45 59,28 12,91

5 130 15 3 45 45,31 9,87

Dari Tabel 4.4 di atas maka dapat ditampilkan hubungan antara kuat tarik komposit serat palem saray-epoksi (SPSE) dengan komposisi serat palem saray (SPS) seperti pada Grafik 4.4 berikut ini :

Grafik 4.4 Hubungan antara kekuatan tarik komposit SPS-E vs komposisi SPS Pada Grafik 4.4 tampak bahwa kuat tarik terendah adalah pada komposit tanpa serat palem saray yaitu 9,61MPa dan kuat tarik tertinggi pada komposit SPS-E dengan komposisi SPS 3% yaitu 13,14 MPa. Kuat tarik semakin naik dengan bertambahnya komposisi serat palem saray. Pada komposit SPS-E dengan komposisi SPS 4% dan 5% terjadi penurunan kuat tarik disebabkan oleh pengaturan serat yang tidak merata dan pencampuran yang tidak homogen.

(48)

Berdasarkan Japanese Industrial Standard JIS A 5905 : 2003, Papan Serat mensyaratkan kuat tarik lebih besar dari 0,4 MPa. Masing – masing komposit SPS-E dengan komposisi SPS yang berbeda telah memenuhi standar tersebut.

4.2.2 Pengujian Kuat Lentur (Flexural Strength Test )

Pengujian kuat lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan polimer terhadap pembebanan sesuai standar ASTM D-790. Dalam metode ini yang digunakan adalah metode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. Pada permukaan bagian atas sampel yang dibebani akan terjadi kompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel akan terjadi tarikan. Pada pengujian ini terhadap sampel uji diberikan pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap sampel.

Data – data yang dihasilkan untuk pengujian kuat lentur seperti pada Tabel 4.5 adalah sebagai berikut:

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat Lentur Komposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPS-E) Komposisi serat palem saray SPS(%) Panjang (mm) Lebar (mm) Tebal (mm) Luas (mm2)

Beban (kgf)

Kuat lentur komposit serat palem saray-epoksi (SPS-E) (σ) MPa

0 130 15 3 45 2,16 23,52

1 130 15 3 45 9,63 _72,41

2 130 15 3 45 6,65 _104,85

3 130 15 3 45 6,45 ₇₀

4 130 15 3 45 5,12 _55,74

(49)

Dari Tabel 4.5 di atas maka dapat ditampilkan hubungan antara kuat lentur komposit serat palem saray-epoksi (SPS-E) dengan komposisi serat palem saray (SPS) seperti Grafik 4.5 di bawah ini :

Grafik 4.5 Hubungan antara kuat lentur komposit SPS-E vs komposisi SPS

Dari Grafik 4.5 tampak bahwa kuat lentur maksimum komposit SPS-E terdapat pada komposisi SPS 2 %, yaitu 104,85 MPa dan kuat lentur minimum komposit SPS-E terdapat pada tanpa serat SPS, yaitu 23,52 MPa. Kuat lentur komposit bertambah seiring dengan bertambahnya serat palem saray yang digunakan. Kuat lentur komposit SPS –E pada komposisi SPS 3 % sampai 5 % terjadi penurunan disebabkan oleh pengaturan serat yang tidak merata.

Berdasarkan JIS A 5905 : 2003, komposit SPS-E dengan masing – masing komposisi SPSnya telah memenuhi syarat Papan Serat dengan kuat lentur lebih besar dari 35 MPa. Kuat lentur komposit SPS-E ini juga memenuhi standar bumper mobil dengan kuat lentur ± 32 MPa (Christian, 2010).

4.2.3 Pengujian Kuat Impak (Impact Strength Test )

Pengujian ini menggunakan alat Wolperts Type : CPSA Com. No. 8803104/0000 diberikan perlakuan dengan pemukul (godam) sebesar 4 Joule menggunakan standart ASTM 256 D.

(50)

Data hasil pengujian kuat impak komposit serat palem saray – epoksi ditampilkan pada Tabel 4.6 di bawah ini :

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Impak Komposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPSE) Komposisi serat palem saray (SPS)(%) Panjang (mm) Lebar (mm) Tebal (mm) Luas (mm2)

Energi Serap (J) Kuat Impak komposit serat palem saray-epoksi(SPS-E) (kJ/mm2)

0 100 20 5 100 2,43 24,3

1 100 20 5 100 3,02 30,2

2 100 20 5 100 3,43 34,3

3 100 20 5 100 3,58 35,8

4 100 20 5 100 3,62 36,2

5 100 20 5 100 3,85 38,5

Dari Tabel 4.6 di atas dapat ditampilkan hubungan antara kuat impak komposit SPS-E dengan komposisi serat SPS seperti pada Grafik 4.6 sebagai berikut :

Grafik 4.6 Hubungan antara Kuat Impak Komposit SPS-E vs Komposisi SPS

Dari Grafik 4.6 kuat impak yang paling tinggi yaitu komposit dengan komposisi SPS 5% dan yang terendah pada komposit tanpa serat. Kuat impak komposit semakin meningkat seiring dengan bertambahnya persentase serat yang digunakan. Bertambahnya jumlah serat yang digunakan pada specimen maka kemampuan spesimen dalam menerima gaya yang diberikan semakin besar, dimana serat mampu meneruskan gaya yang diberikan oleh matrik dengan baik.

(51)

36 BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

Dari hasil penelitian komposit serat palem saray –epoksi yang dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Sifat fisis komposit serat palem saray – epoksi yaitu : densitas 0,858 g/cm3 s.d 1,173 g/cm3, kadar air 0,89 s.d 8,94 %, daya serap air 0,75 s.d 4,89 % . Hasil sifat fisis komposit serat palem saray-epoksi sesuai dengan JIS A 5905:2003.

2. Sifat mekanik komposit serat palem saray yaitu : kuat tarik 9,61MPa s.d 13,14 MPa, Kuat lentur 23,52MPa s.d 104,85 MPa dan kuat impak 24,3kJ/mm2 s.d 38,5 kJ/mm2. Hasil sifat mekanik komposit serat palem saray-epoksi sesuai dengan JIS A 5905 : 2003.

3. Sifat fisis serat palem saray yaitu : densitas 1,2833 g/cm3, kadar air 10,58 %.

4. Aplikasi komposit serat palem saray dengan matriks epoksi sebagai bahan pembuatan bumper mobil kekuatan lentur ±32 MPa.

5.2Saran

1. Untuk penelitian selanjutnya agar dibuat komposisi serat palem saray yang lebih bervariasi.

2. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya memperhatikan pengadukan (pencampuran) resin dengan hardener agar homogen.

3. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya peletakkan serat lebih diperhatikan agar tersebar merata.

(52)

DAFTAR PUSTAKA

Beckwith,S.W. 2012. Thermoset Composite Resin Matrices. SAMPE Journal, Vol 48, No. 6. Hal 1

Campbell , F.C. 2010. Structural Composite Materials .ASM International Copyright. Hal 1

Christian,P. 2010. Kajian Kekuatan Komposit Sekam Padi sebagai Bahan Pembuat Bumper Mobil. [Skripsi]. Semarang : Universitas Diponegoro. Hal 35

Ellyawan, 2008. Panduan untuk Komposit.

http://ellyawan.dosen.akprind.ac.id/?p=6 diakses pada 24 April 2013 Hal 3-4

Feldman,D. 1995. Bahan Polimer Konstruksi Bangunan. Jakarta: Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama.

Hebi, A. 2011. Sifat Kelenturan Komposit Hibrid Serat Gelas-Coremat dengan Matriks Poliester 157 BQTN-EX.[Skripsi]. Medan: Universitas Sumatera Utara. Hal 7

Ishaq,dkk. 2011. Pembuatan Partikel Board dengan Substitusi Bhana Matrik Komposit Tumbuhan Purun (Eleocharis dulcis). Program Studi Fisika FMIPA Unlam, Kalimantan Selatan ,Vol 1, Nomor 1. Hal 3-4

(53)

Jamasri,Ir. 2008. Prospek Pengembangan Komposit Serat Alam Komposit di Indonesia. Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar pada Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Hal 4 – 8

JIS. 2003. Japanese Industrial Standard A 5905 : 2003. Japan : Japanese Standard Asosiation. Hal 7, 18 - 19

Lokantara,I.P. 2012. Analisis Kekuatan Impact Komposit Polyester Serat Tapis Kelapa Dengan Variasi Panjang Dan Fraksi Volume Serat Yang Diberi Perlakuan NaOH. Vol 2 No.1. Jurnal Dinamika Teknik Mesin. Hal 1

Muhaemin. 2012. Budidaya Aren (Arenga saccharifera Labill.syn. A.pinnata

(Wurmb.) Merr). (PBT Direktorat Tanaman Tahunan Ditjenbun)

http://ditjenbun.deptan.go.id/budtanan diakses pada 12 April 2013. Hal 8

Nayiroh ,N . 2013. Teknologi Material Komposit.

http://blog.uinmalang.ac.id/nurun/files/2013/03/Material-Komposit.pdf. diakses pada 15 April 2013. Hal 1 - 3

Oroh, J, dkk. 2013. Analisis Sifat Mekanik Material Komposit dari Serat Sabut Kelapa Teknik Mesin, Universitas Sam Ratulangi Manado. Hal 2 - 4

Plantamor, 2013. Klasifikasi Serat Palem Saray.

(http://www.plantamor.com/index.php?plant=281) diakses pada 23 April 2013

Porwanto, D.A dan Johar, L. 2010. Karakterisasi Komposit Berpenguat

Serat Bambu dan Serat Gelas sebagai Bahan Baku Industri. Jurusan Teknik Fisika FTI ITS Surabaya. Hal 2 – 4

(54)

http://himamet.files.wordpress.com/2008/06/materi-fantasy-explosive-2-komposit1.pdf diakses pada 5 Mei 2013. Hal 3-5

Rahman,N.B.M dan Kamiel, P.B. 2011. Pengaruh Fraksi Volume Serat

terhadap Sifat-sifat Tarik Komposit Diperkuat Unidirectional Serat Tebu dengan Matrik Poliester. Vol. 14, No. 2, 133-138. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika. Hal 1

Ristadi, FA. 2011. Studi Mengenai sifat Mekanis Komposit Polylactic Acid (PLA) Diperkuat Serat Rami. [Tesis] .Program Pasca Sarjana Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Hal 1 – 2

Sembiring, A. 2007. Pengaruh Fraksi Volum terhadap Sifat Mekanis Komposit Serat Gelas Acak dengan Matriks Epoksi setelah Dibebani. [Skripsi]. Medan : Universitas Sumatera Utara, Program Sarjana. Hal 5-13,16

Setyawan,P.D dkk. 2012. Pengaruh Orientasi dan Fraksi Volume Serat Daun Nanas (Anans Comous) Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Polyester tak Jenuh (UP). Dinamika Teknik Mesin, Volume 2 No.1, Teknik Mesin Universitas Mataram NTB. Hal 1-2

Stevens,M.P. 2001. Kimia Polimer. Cetakan Pertama. Jakarta : Pradnya Paramita. Hal 35 – 36

Suwanto, B. 2012. Pengaruh Temperatur Post-Curing terhadap Kekuatan

Tarik Komposit Epoksi Resin yang Diperkuat Woven Serat Pisang. E-Jurnal Wahana. Politeknik Negeri Semarang, Semarang. Hal 4 - 6

(55)

40 LAMPIRAN A

ALAT DAN BAHAN

ALAT

1. Plat besi ( 2 buah ) 2.Cetakan komposit

3.Aluminum Foil 4.Neraca Analitik digital

(56)

7.Kempa Panas ( Hot Press ) 8. Electronics System Universal Tensile

Machine Type SC – 2DE

9.Impaktor Wolpert 10. Oven Pengering (Oven Drying) ( Tmaks = 100o C )

(57)

42 BAHAN

1.Serat Palem Saray ( Caryota mitis ) 2.Resin epoksi dan Hardener Versamide 140

dari PT Justus Kimia Raya cabang Medan.

(58)

43 LAMPIRAN B SAMPEL KOMPOSIT

1. Sampel Uji Tarik

Sampel sebelum diuji tarik sampel sesudah diuji tarik

2. Sampel Uji Lentur

Sampel sebelum diuji lentur sampel sesudah uji lentur 3. Sampel Uji Impak

(59)

LAMPIRAN C (PERHITUNGAN DATA PENGUJIAN)

1. Menghitung Densitas Komposit Serat Palem Saray – Epoksi (SPS-E)

Persamaan yang digunakan untuk menghitung densitas yaitu :

ρ =

Dimana :

ρ = densitas atau kerapatan (g/cm3 ) m = massa komposit (gram) V = volume komposit (cm3)

a. Komposisi SPS 0 %

Massa komposit = 6,862 gram Volume komposit = 5,85 cm3

Sehingga :

ρ

=

ρ

= 1,173 g/cm3

b. Komposisi SPS 1 %

Massa komposit = 6,406 gram Volume komposit = 5,85 cm3

Sehingga :

Dimana :

Mk = Massa kering komposit (gram) Mb = Massa basah komposit (gram)

a. Komposisi SPS 0 % Massa kering = 3,98 gram Massa basah = 4,01 gram

(62)

47 Daya serap air (%) = x 100 %

= x 100 %

= 0,75 %

b. Komposisi SPS 1 %

Massa kering = 4,27 gram Massa basah = 4,34 gram

Daya serap air (%) = x 100 %

= x 100 %

= 1,64 %

c. Komposisi SPS 2 %

Massa kering = 4,62 gram Massa basah = 4,72 gram

Daya serap air (%) = x 100 %

= x 100 %

= 2,16 %

d. Komposisi SPS 3 %

Massa kering = 4,91gram Massa basah = 5,01 gram

(63)

48 Daya serap air (%) = x 100 %

= x 100 %

= 3,05 %

e. Komposisi SPS 4 %

Massa kering = 5,15 gram Massa basah = 5,35 gram

Daya serap air (%) = x 100 %

= x 100 %

= 3,88 %

f. Komposisi SPS 5 %

Massa kering = 5,32 gram Massa basah = 5,58 gram

Daya serap air (%) = x 100 %

= x 100 %

= 4,89 %

3. Menghitung Kadar Air Komposit Serat Palem Saray – Epoksi (SPS-E)

Kadar air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

(64)

x 100 %

(66)

4. Menghitung Kekuatan Tarik Komposit Serat Palem Saray – Epoksi (SPS-E)

Nilai kekuatan tarik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

σ

=

Dimana :

σ

= Kuat tarik (Mpa) F = Gaya (N)

A = Luas permukaan (mm2)

a. Komposisi SPS 0 %

Beban sampel = 44,12 kgf Tebal sampel = 3 mm Lebar sampel = 15 mm

Sehingga :

Luas (A) = b x d

= 15 mm x 3 mm = 45 mm2

Load/beban (P) = 44,12 x 9,8 m/s2 = 432,38 N

σ =

= = 9,61 Mpa

b. Komposisi SPS 1 %

(67)

52 Tebal sampel = 3 mm Lebar sampel = 15 mm

Sehingga :

Luas (A) = b x d

= 15 mm x 3 mm = 45 mm2

Load/beban (P) = 45,63 kgf x 9,8 m/s2 = 447,17 N

σ =

=

= 9,94 Mpa

5. Menghitung Kekuatan Lentur Komposit Serat Palem Saray- Epoksi (SPS-E)

Kekuatan lentur dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

UFS= Dimana :

P = Load atau beban (N)

L = Jarak Span (10 cm = 0,1 m) b = Lebar sampel (mm)

h = Tebal sampel (mm)

(70)

55 Load (beban) = P = 2,16 kgf Lebar sampel = b = 15 mm Tebal sampel = h = 3 mm

Jarak Span = L = 0,1 m = 10 cm

Sehingga :

Load/ beban (P) = 2,16 kgf

= 2,16 kgf x 9,8 m/s2 = 21,168 N

3PL = 3 x 21,168 N x 0,1 m = 6,35 Nm

2bh2 = 2 x 15 mm (3 mm)2 = 270 mm3

= 0,27 x 10-6 m3

UFS = =

=

23,52 Mpa

b. Komposisi SPS 1 %

Load (beban) =P = 6,65 kgf Lebar sampel = b = 15 mm Tebal sampel = h = 3 mm

Jarak Span = L = 0,1 m = 10 cm

Sehingga :

Load/ beban (P) = 6,65 kgf

= 6,65 kgf x 9,8 m/s2 = 65,17 N

(71)

56 3PL = 3 x 65,17 N x 0,1 m = 19,55 Nm

2bh2 = 2 x 15 mm (3 mm)2 = 270 mm3

= 0,27 x 10-6 m3

UFS = =

= 72,41 Mpa

c. Komposisi SPS 2 %

Load (beban) = P = 9,63 kgf Lebar sampel = b = 15 mm Tebal sampel = h = 3 mm

Jarak Span = L = 0,1 m = 10 cm Sehingga :

Load/ beban (P) = 9,63 kgf

= 9,63 kgf x 9,8 m/s2 = 94,37 N

3PL = 3 x 94,37 N x 0,1 m = 28,31 Nm

2bh2 = 2 x 15 mm (3 mm)2 = 270 mm3

= 0,27 x 10-6 m3

UFS =

(72)

57 d. Komposisi SPS 3 %

Load (beban) =P = 6,43 kgf Lebar sampel =b = 15 mm Tebal sampel = h = 3 mm

Jarak Span = L = 0,1 m = 10 cm Sehingga :

Load/ beban (P) = 6,43 kgf

= 6,43 kgf x 9,8 m/s2 = 63,01 N

3PL = 3 x 63,01 N x 0,1 m = 18,9 Nm

2bh2 = 2 x 15 mm (3 mm)2 = 270 mm3

= 0,27 x 10-6 m3

UFS = =

= 70 Mpa

e. Komposisi SPS 4 %

Load (beban) = P = 5,12 kgf Lebar sampel = b = 15 mm Tebal sampel = h = 3 mm

Jarak Span = L = 0,1 m =1 0 cm Sehingga :

Load/ beban (P) = 5,12kgf

= 5,12 kgf x 9,8 m/s2 = 50,18 N

(73)

58 = 15,05 Nm

2bh2 = 2 x 15 mm (3 mm)2 =270 mm3

= 0,27 x 10-6 m3

UFS = =

= 55,74Mpa

f. Komposisi SPS 5 %

Load (beban) = P = 3,18 kgf Lebar sampel = b = 15 mm Tebal sampel = h = 3 mm

Jarak Span = L = 0,1 m = 10 cm Sehingga :

Load/ beban (P) = 3,18 kgf

= 3,18 kgf x 9,8 m/s2 = 31,16 N

3PL = 3 x 31,16 N x 0,1 m = 9,35 Nm

2bh2 = 2 x 15 mm (3 mm)2 = 270 mm3

= 0,27 x 10-6 m3 UFS =

(74)

6. Menghitung Kekuatan Impak Komposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPS-E)

Nilai kekuatan Impak dapat dihitung dengan persamaan berikut :

Is

= Dimana :

Is = Kekuatan Impak Es = Energi serap (J) A = Luas permukaan (mm2)

a. Komposisi SPS 0 %

Energi serap = 2,43 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm Sehingga :

A = b x d

= 20 mm x 5 mm = 100 mm2

Is

= =

= 24,3 kJ/m2 b. Komposisi SPS 1 %

Energi serap = 3,02 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm Sehingga :

(75)

60 = 20 mm x 5 mm

= 100 mm2

Is

= =

= 30,2 kJ/m2

c. Komposisi SPS 2 %

Energi serap = 3,43 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm

Sehingga : A = b x d

= 20 mm x 5 mm = 100 mm2

Is

= =

= 34,3 kJ/m2

d. Komposisi SPS 3 %

Energi serap = 3,58 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm Sehingga :

A = b x d

= 20 mm x 5 mm = 100 mm2

(76)

Is

= =

= 35,8 kJ/m2

e. Komposisi SPS 4 %

Energi serap = 3,62 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm Sehingga :

A = b x d

= 20 mm x 5 mm = 100 mm2

Is

= =

= 36,2 kJ/m2

f. Komposisi SPS 5 % Energi serap = 3,85 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm Sehingga :

A = b x d

= 20 mm x 5 mm = 100 mm2

Is

= =

(1)

cannot be determined for those materials that do not break or that do not fail in the outer surface of the test specimen within the 5.0 % strain limit of these test methods. These test methods utilize a three-point loading system applied to a simply supported beam. A four-point loading system method can be found in Test Method D6272.

1.1.1 Procedure A, designed principally for materials that break at comparatively small deflections.

1.1.2 Procedure B, designed particularly for those materials that undergo large deflections during testing.

1.1.3 Procedure A shall be used for measurement of flexural properties, particularly flexural modulus, unless the material specification states otherwise. Procedure B may be used for measurement of flexural strength only. Tangent modulus data obtained by Procedure A tends to exhibit lower standard deviations than comparable data obtained by means of Procedure B.

1.2 Comparative tests may be run in accordance with either procedure, provided that the procedure is found satisfactory for the material being tested.

1.3 The values stated in SI units are to be regarded as the standard. The values provided in parentheses are for information only.

1.4 This standard does not purport to address all of the safety concerns, if any, associated with its use. It is the responsibility of the user of this standard to establish appropriate safety and health practices and determine the applicability of regulatory limitations prior to use.

Note 1—These test methods are not technically equivalent to ISO 178.

2. Referenced Documents (purchase separately). The documents listed below are referenced within the subject standard but are not provided as part of the standard.

ASTM Standards

D618 Practice for Conditioning Plastics for Testing D638 Test Method for Tensile Properties of Plastics D883 Terminology Relating to Plastics

(2)

D4101 Specification for Polypropylene Injection and Extrusion Materials D5947 Test Methods for Physical Dimensions of Solid Plastics Specimens

D6272 Test Method for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials by Four-Point Bending

E4 Practices for Force Verification of Testing Machines

E691 Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method

ISO Standard

ISO 178 Plastics--Determination of Flexural Properties Keywords

flexural properties; plastics; stiffness; strength; Electrical insulating plastics; Flexural testing--electrical insulating materials; Flexural testing--plastics; Reinforced plastics; Stiffness--plastics; Unreinforced plastics ;

ICS Code

ICS Number Code 29.035.20 (Plastic and rubber insulating materials)

ASTM D638

Significance and Use

This test method is designed to produce tensile property data for the control and specification of plastic materials. These data are also useful for qualitative characterization and for research and development. For many materials, there may be a specification that requires the use of this test method, but with some procedural modifications that take precedence when adhering to the specification. Therefore, it is advisable to refer to that material specification before using this test method. Table 1 in Classification D4000 lists the ASTM materials standards that currently exist.

Tensile properties may vary with specimen preparation and with speed and environment of testing. Consequently, where precise comparative results are desired, these factors must be carefully controlled.

It is realized that a material cannot be tested without also testing the method of preparation of that material. Hence, when comparative tests of materials per se are

(3)

desired, the greatest care must be exercised to ensure that all samples are prepared in exactly the same way, unless the test is to include the effects of sample preparation. Similarly, for referee purposes or comparisons within any given series of specimens, care must be taken to secure the maximum degree of uniformity in details of preparation, treatment, and handling.

Tensile properties may provide useful data for plastics engineering design purposes. However, because of the high degree of sensitivity exhibited by many plastics to rate of straining and environmental conditions, data obtained by this test method cannot be considered valid for applications involving load-time scales or environments widely different from those of this test method. In cases of such dissimilarity, no reliable estimation of the limit of usefulness can be made for most plastics. This sensitivity to rate of straining and environment necessitates testing over a broad load-time scale (including impact and creep) and range of environmental conditions if tensile properties are to suffice for engineering design purposes.

Note 5—Since the existence of a true elastic limit in plastics (as in many other organic materials and in many metals) is debatable, the propriety of applying the term “elastic modulus” in its quoted, generally accepted definition to describe the “stiffness” or “rigidity” of a plastic has been seriously questioned. The exact stress-strain characteristics of plastic materials are highly dependent on such factors as rate of application of stress, temperature, previous history of specimen, etc. However, stress-strain curves for plastics, determined as described in this test method, almost always show a linear region at low stresses, and a straight line drawn tangent to this portion of the curve permits calculation of an elastic modulus of the usually defined type. Such a constant is useful if its arbitrary nature and dependence on time, temperature, and similar factors are realized. 1. Scope

1.1 This test method covers the determination of the tensile properties of unreinforced and reinforced plastics in the form of standard dumbbell-shaped test specimens when tested under defined conditions of pretreatment, temperature, humidity, and testing machine speed.

(4)

1.2 This test method can be used for testing materials of any thickness up to 14 mm (0.55 in.). However, for testing specimens in the form of thin sheeting, including film less than 1.0 mm (0.04 in.) in thickness, Test Methods D882 is the preferred test method. Materials with a thickness greater than 14 mm (0.55 in.) must be reduced by machining.

1.3 This test method includes the option of determining Poisson's ratio at room temperature.

Note 1—This test method and ISO 527-1 are technically equivalent.

Note 2—This test method is not intended to cover precise physical procedures. It is recognized that the constant rate of crosshead movement type of test leaves much to be desired from a theoretical standpoint, that wide differences may exist between rate of crosshead movement and rate of strain between gage marks on the specimen, and that the testing speeds specified disguise important effects characteristic of materials in the plastic state. Further, it is realized that variations in the thicknesses of test specimens, which are permitted by these procedures, produce variations in the surface-volume ratios of such specimens, and that these variations may influence the test results. Hence, where directly comparable results are desired, all samples should be of equal thickness. Special additional tests should be used where more precise physical data are needed.

Note 3—This test method may be used for testing phenolic molded resin or laminated materials. However, where these materials are used as electrical insulation, such materials should be tested in accordance with Test Methods D229 and Test Method .

Note 4—For tensile properties of resin-matrix composites reinforced with oriented continuous or discontinuous high modulus >20-GPa [>3.0 × 106-psi) fibers, tests shall be made in accordance with Test Method D3039/D3039M. 1.4 Test data obtained by this test method are relevant and appropriate for use in engineering design.

1.5 The values stated in SI units are to be regarded as standard. The values given in parentheses are for information only.

1.6 This standard does not purport to address all of the safety concerns, if any, associated with its use. It is the responsibility of the user of this standard to

(5)

establish appropriate safety and health practices and determine the applicability of regulatory limitations prior to use.

A3.1.1 This test method covers the determination of Poisson’s ratio obtained from strains resulting from uniaxial stress only.

A3.1.2 Test data obtained by this test method are relevant and appropriate for use in engineering design.

A3.1.3 The values stated in SI units are regarded as the standard. The values given in parentheses are for information only.

Note A3.1—This standard is not equivalent to ISO 527-1.

2. Referenced Documents (purchase separately). The documents listed below are referenced within the subject standard but are not provided as part of the standard.

ASTM Standards

D229 Test Methods for Rigid Sheet and Plate Materials Used for Electrical Insulation

D412 Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers-Tension

D618 Practice for Conditioning Plastics for Testing

D651 Test Method for Test for Tensile Strength of Molded Electrical Insulating Materials

D882 Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting D883 Terminology Relating to Plastics

D1822 Test Method for Tensile-Impact Energy to Break Plastics and Electrical Insulating Materials

D3039/D3039M Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials

D4000 Classification System for Specifying Plastic Materials

D4066 Classification System for Nylon Injection and Extrusion Materials (PA) D5947 Test Methods for Physical Dimensions of Solid Plastics Specimens E4 Practices for Force Verification of Testing Machines

(6)

E132 Test Method for Poissons Ratio at Room Temperature

E691 Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method

E1012 Practice for Verification of Testing Frame and Specimen Alignment Under Tensile and Compressive Axial Force Application

ISO Standard ISO 527-1 Determination of Tensile Properties ISO 527–1 Determination of Tensile Properties

Keywords modulus of elasticity; percent elongation; plastics; tensile properties; tensile strength; Engineering criteria/design; Reinforced plastics; Tensile properties/testing--plastics; Unreinforced plastics;

Pembuatan dan Karakterisasi komposit Serat Palem Saray dengan Matriks Epoksi

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT

SERAT PALEM SARAY DENGAN MATRIKS EPOKSI

SKRIPSI

WENNY YOWERI GULO

090801029

DEPARTEMEN FISIKA

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT

SERAT PALEM SARAY DENGAN MATRIKS EPOKSI

.

Perdinan Sinuhaji, MS

LAMPIRAN C (PERHITUNGAN DATA PENGUJIAN)

ρ =

ρ

=

ρ

ρ

=

ρ

ρ

=

ρ

=

ρ

ρ

=

ρ

=

ρ

ρ

=

ρ

=

ρ

ρ

=

ρ

=

ρ

x 100 %

=

=

=

=

=

=

σ

=

σ

σ =

σ =

=

σ =

=

σ =

σ =

σ =

=

Is

Is

Is

Is

Is

Is

Is

Parts

Dokumen yang terkait

Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Serat Palem Saray dengan Matrik Poliester

Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Serat Palem Saray dengan Matrik Poliester

Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Serat Palem Saray dengan Matrik Poliester

Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Serat Palem Saray dengan Matrik Poliester

Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Serat Palem Saray dengan Matrik Poliester

Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Serat Palem Saray dengan Matrik Poliester

Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Serat Palem Saray dengan Matrik Poliester Appendix

Pembuatan dan Karakterisasi komposit Serat Palem Saray dengan Matriks Epoksi

Pembuatan dan Karakterisasi komposit Serat Palem Saray dengan Matriks Epoksi

Pembuatan dan Karakterisasi komposit Serat Palem Saray dengan Matriks Epoksi

Dokumen yang Anda mencari sudah siap untuk unduhkan