Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Serat Palem Saray dengan Matrik Poliester

LAMPIRAN A

1. GAMBAR ALAT – ALAT PERCOBAAN

CETAKAN KOMPOSIT dan PLAT BESI

BEAKER GLASS 500 ml KEMPA PANAS (hot press)

OVEN NERACA ANALITIK DIGITAL

ALUMINIUM FOIL WADAH PERENDAMAN

ELECTRONIC SYSTEM UNIVERSAL IMPACKTOR WOLPERT

TENSILE MACHINE TYPE SC-2DE

2. GAMBAR BAHAN – BAHAN PERCOBAAN

SERAT PALEM SARAY NaOH dan AQUADEST

LAMPIRAN B

GAMBAR SAMPEL SEBELUM DAN SESUDAH PENGUJIAN

1. Sampel sebelum pengujian kekuatan tarik dengan masing – masing komposisi

2. Sampel setelah pengujian kekuatan tarik dengan masing – masing komposisi

3. Sampel sebelum pengujian kekuatan lentur dengan masing – masing komposisi

4. Sampel setelah pengujian Lentur dengan masing – masing komposisi

5. Sampel sebelum pengujian impak dengan masing – masing komposisi

6. Sampel setelah pengujian impak dengan masing – masing komposisi

LAMPIRAN C (PERHITUNGAN DATA PENGUJIAN)

1. Menghitung Densitas sampel komposit

Persamaan yang digunakan untuk menghitung densitas yaitu :

ρ =

Dengan :

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

V = volume komposit (cm3)

a. Komposisi 0 %

Massa komposit = 7,08 gram Volume komposit = 5,85 cm3

Sehingga :

ρ

=

, ,

ρ

= 1,21 gr/cm3

b. Komposisi 1 %

Massa komposit = 6,14 gram Volume komposit = 5,85 cm3

Sehingga :

ρ

=

ρ

=

,

ρ

= 1,05 gr/cm3

c. Komposisi 2 %

Massa komposit = 5,38 gram Volume komposit = 5,85 cm3

Sehingga :

ρ

=

ρ

=

,

,

ρ

= 0,92 gr/cm3

d. Komposisi 3 %

Massa komposit = 5,21 gram Volume komposit = 5,85 cm3

Sehingga :

ρ

=

ρ

=

,

,

ρ

= 0,89 gr/cm3

e. Komposisi 4 %

Massa komposit = 5,09 gram Volume komposit = 5,85 cm3

Sehingga :

ρ

=

ρ

=

, ,

ρ

= 0,87 gr/cm3

f. Komposisi 5 %

Massa komposit = 4,97 gram Volume komposit = 5,85 cm3

Sehingga :

ρ

=

ρ

=

,

,

ρ

= 0,85 gr/cm3

2. Menghitung Daya serap air sampel komposit

Daya serap air dapat dihitung daya dengan persamaan sebagai berikut :

Daya serap air (%) = x 100 %

Dengan :

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

a. Komposisi 0 %

Massa kering = 4,75 gram Massa basah = 4,81 gram

Daya serap air (%) = x 100 % = , – ,

= 1,26 %

b. Komposisi 1 %

Massa kering = 4,94 gram Massa basah = 4,86 gram

Daya serap air (%) = x 100 % = , – ,

, x 100 %

= 1,64 %

c. Komposisi 2 %

Massa kering = 5,13 gram Massa basah = 5,04 gram

Daya serap air (%) = x 100 % = , – ,

, x 100 %

= 1,78 %

d. Komposisi 3 %

Massa kering = 5,22 gram Massa basah = 5,11 gram

Daya serap air (%) = x 100 % = , – ,

, x 100 %

e. Komposisi 4 %

Massa kering = 5,35 gram Massa basah = 5,19 gram

Daya serap air (%) = x 100 % = , – ,

, x 100 %

= 3,08 %

f. Komposisi 5 %

Massa kering = 5,43 gram Massa basah = 5,25 gram

Daya serap air (%) = x 100 %

= , – ,

, x 100 %

= 3,42 %

3. Menghitung Kadar air sampel komposit

Kadar air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

Kadar air (%) = −

x 100 %

Dengan :

m1= Massa awal komposit (gram) m2= Massa akhir komposit (gram)

a. Komposisi 0 %

Massa awal komposit = 5,01 gram Massa akhir komposit = 4,91 gram

Kadar air (%) = m1_m2−m2

=

, – ,

, x 100 %

= 2,04 %

b. Komposisi 1 %

Massa awal komposit = 5,09 gram Massa akhir komposit = 4,98 gram

Kadar air (%) = m1_m2−m2

=

, – ,

, x 100 %

= 2,21 %

c. Komposisi 2 %

Massa awal komposit = 5,02 gram Massa akhir komposit = 5,18 gram

Kadar air (%) = m1_m2−m2

=

, – ,

, x 100 %

d. Komposisi 3 %

Massa awal komposit = 5,26 gram Massa akhir komposit = 5,05 gram

Kadar air (%) = m1_m2−m2

=

, – ,

, x 100 %

= 4,15 %

e. Komposisi 4 %

Massa awal komposit = 5,37 gram Massa akhir komposit = 5,12 gram

Kadar air (%) = m1_m2−m2

=

, – ,

, x 100 %

= 4,88 %

f. Komposisi 5 %

Massa awal komposit = 5,51 gram Massa akhir komposit = 5,32 gram

Kadar air (%) = m1_m2−m2

=

, – ,

, x 100 %

4. Menghitung Kekuatan lentur sampel komposit

Kekuatan lentur dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

UFS= Dengan :

P = Load atau beban (N) L = Jarak Span (10 cm = 0,1 m) b = Lebar sampel (cm)

h = Tebal sampel (cm)

a. Komposisi 0 %

Load (beban) = 5,96 kgf Lebar sampel = 15 mm Tebal sampel = 3 mm Jarak Span = 0,1 m

Sehingga :

Load/ beban (P) = 5,96 kgf

= 5,96 kgf x 9,8 m/s2 = 58,41 N

3PL = 3 x 58,41 N x 0,1 m = 17,52 Nm

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

= 0,27 x 10-6m3

UFS =

= ,

= 64,89 MPa

b. Komposisi 1 %

Load (beban) = 6,31 kgf Lebar sampel = 15 mm Tebal sampel = 3 mm Jarak Span = 0,1 m

Sehingga :

Load/ beban (P) = 6,31 kgf

= 6,31 kgf x 9,8 m/s2 = 61,84 N

3PL = 3 x 61,84 N x 0,1 m = 18,55 Nm

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

= 0,27 x 10-6m3

UFS =

= ,

,

= 68,7 MPa

c. Komposisi 2 %

Load (beban) = 7,64 kgf Lebar sampel = 15 mm Tebal sampel = 3 mm Jarak Span = 0,1 m

Load/ beban (P) = 7,64 kgf

= 7,64 kgf x 9,8 m/s2 = 74,87 N

3PL = 3 x 74,87 N x 0,1 m = 22,46 Nm

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

= 0,27 x 10-6m3

UFS =

= ,

,

= 83,19 MPa

d. Komposisi 3 %

Load (beban) = 6,98 kgf Lebar sampel = 15 mm Tebal sampel = 3 mm Jarak Span = 0,1 m

Sehingga :

Load/ beban (P) = 6,98 kgf

= 6,98 kgf x 9,8 m/s2 = 68,4 N

3PL = 3 x 68,4 N x 0,1 m = 20,52 Nm

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

UFS =

= ,

, = 76 MPa

e. Komposisi 4 %

Load (beban) = 5,16 kgf Lebar sampel = 15 mm Tebal sampel = 3 mm Jarak Span = 0,1 m

Sehingga :

Load/ beban (P) = 5,16 kgf

= 5,16 kgf x 9,8 m/s2 = 50,57 N

3PL = 3 x 50,57 N x 0,1 m = 15,17Nm

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

= 0,27 x 10-6m3

UFS =

= ,

,

= 56,19 MPa

f. Komposisi 5 %

Load (beban) = 4,71 kgf Lebar sampel = 15 mm

Tebal sampel = 3 mm Jarak Span = 0,1 m

Sehingga :

Load/ beban (P) = 4,71 kgf

= 4,71 kgf x 9,8 m/s2 = 46,16 N

3PL = 3 x 46,16 N x 0,1 m = 13,85 Nm

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

= 0,27 x 10-6m3

UFS =

= ,

,

= 51,3 MPa

5. Menghitung Kekuatan Impak sampel komposit

Nilai kekuatan Impak dapat dihitung dengan persamaan berikut :

Is

= Dengan :

Is = Kekuatan Impak Es = Energi serap (J)

a. Komposisi 0 %

Energi serap = 2,433 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm

Sehingga : A = b x d

= 20 mm x 5 mm = 100 mm2

Is

= = ,

= 24,33 kJ/m2

b. Komposisi 1 %

Energi serap = 2,651 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm

Sehingga : A = b x d

= 20 mm x 5 mm = 100 mm2

Is

= = ,

c. Komposisi 2 %

Energi serap = 3,126 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm

Sehingga : A = b x d

= 20 mm x 5 mm = 100 mm2

Is

= = ,

= 31,26 kJ/m2

d. Komposisi 3 %

Energi serap = 3,347 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm

Sehingga : A = b x d

= 20 mm x 5 mm = 100 mm2

Is

= = ,

= 33,47 kJ/m2

e. Komposisi 4 %

Energi serap = 3,282 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm

Sehingga : A = b x d

= 20 mm x 5 mm = 100 mm2

Is

= = ,

= 32,82 kJ/m2

f. Komposisi 5 %

Energi serap = 3,243 J Lebar sampel = 20 mm Tebal sampel = 5 mm

Sehingga : A = b x d

= 20 mm x 5 mm = 100 mm2

Is

= = ,

= 32,43 kJ/m2

6. Menghitung Kekuatan Tarik sampel komposit

Nilai kekuatan tarik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

σ =

Dengan :

σ

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

A = Luas permukaan (mm2)

a. Komposisi 0 %

Beban sampel = 23,84 kgf Tebal sampel = 3 mm Lebar sampel = 20 mm

Sehingga :

Luas (A) = b x d

= 20 mm x 3 mm = 60 mm2

Load/beban (P) = 23,84 x 9,8 m/s2 = 233,63 N

σ =

=

,

= 3,9 MPa

b. Komposisi 1 %

Beban sampel = 35,45 kgf Tebal sampel = 3 mm Lebar sampel = 20 mm

Sehingga :

Luas (A) = b x d

= 20 mm x 3 mm = 60 mm2

Load/beban (P) = 35,45 kgf x 9,8 m/s2 = 347,41 N

σ =

=

,

= 5,8 MPa

c. Komposisi 2 %

Beban sampel = 37,05 kgf Tebal sampel = 3 mm Lebar sampel = 20 mm

Sehingga :

Luas (A) = b x d

= 20 mm x 3 mm = 60 mm2

Load/beban (P) = 37,05 kgf x 9,8 m/s2 = 363,09 N

σ =

=

,

= 6,05 MPa

d. Komposisi 3 %

Beban sampel = 63,93 kgf Tebal sampel = 3 mm Lebar sampel = 20 mm

Sehingga :

Luas (A) = b x d

= 20 mm x 3 mm = 60 mm2

Load/beban (P) = 63,93 kgf x 9,8 m/s2 = 626,51 N

σ =

=

,

= 10,4 MPa

e. Komposisi 4 %

Beban sampel = 46,76 kgf Tebal sampel = 3 mm Lebar sampel = 20 mm

Sehingga :

= 20 mm x 3 mm = 60 mm2

Load/beban (P) = 46,76 kgf x 9,8 m/s2 = 458,25 N

σ =

=

,

= 7,64 MPa

f. Komposisi 5 %

Beban sampel = 44,47 kgf Tebal sampel = 3 mm Lebar sampel = 20 mm

Sehingga :

Luas (A) = b x d

= 20 mm x 3 mm = 60 mm2

Load/beban (P) = 44,47 kgf x 9,8 m/s2 = 435,81 N

σ =

=

,

= 7,3 MPa

LAMPIRAN D

STANDAR PEMBUATAN SAMPEL

ASTM D256

Significance and Use

Before proceeding with these test methods, reference should be made to the specification of the material being tested. Any test specimen preparation, conditioning, dimensions, and testing parameters covered in the materials specification shall take precedence over those mentioned in these test methods. If there is no material specification, then the default conditions apply.

The pendulum impact test indicates the energy to break standard test specimens of specified size under stipulated parameters of specimen mounting, notching, and pendulum velocity-at-impact.

The energy lost by the pendulum during the breakage of the specimen is the sum of the following:

Energy to initiate fracture of the specimen;

Energy to propagate the fracture across the specimen;

Energy to throw the free end (or ends) of the broken specimen (“toss correction”); Energy to bend the specimen;

Energy to produce vibration in the pendulum arm;

Energy to produce vibration or horizontal movement of the machine frame or base;

Energy to overcome friction in the pendulum bearing and in the indicating mechanism, and to overcome windage (pendulum air drag);

Energy to overcome the friction caused by the rubbing of the striker (or other part of the pendulum) over the face of the bent specimen.

For relatively brittle materials, for which fracture propagation energy is small in comparison with the fracture initiation energy, the indicated impact energy absorbed is, for all practical purposes, the sum of factors 5.3.1 and 5.3.3. The toss correction (see 5.3.3) may represent a very large fraction of the total energy absorbed when testing relatively dense and brittle materials. Test Method C shall be used for materials that have an Izod impact resistance of less than 27 J/m (0.5 ft·lbf/in.). (See Appendix X4 for optional units.) The toss correction obtained in Test Method C is only an approximation of the toss error, since the rotational and rectilinear velocities may not be the same during the re-toss of the specimen as for the original toss, and because stored stresses in the specimen may have been released as kinetic energy during the specimen fracture.

For tough, ductile, fiber filled, or cloth-laminated materials, the fracture propagation energy (see 5.3.2) may be large compared to the fracture initiation energy (see 5.3.1). When testing these materials, factors (see 5.3.2, 5.3.5, and 5.3.9) can become quite significant, even when the specimen is accurately machined and positioned and the machine is in good condition with adequate capacity. (See Note 7.) Bending (see 5.3.4) and indentation losses (see 5.3.8) may be appreciable when testing soft materials.

Note 7—Although the frame and base of the machine should be sufficiently rigid and massive to handle the energies of tough specimens without motion or excessive vibration, the design must ensure that the center of percussion be at the center of strike. Locating the striker precisely at the center of percussion reduces vibration of the pendulum arm when used with brittle specimens. However, some losses due to pendulum arm vibration, the amount varying with the design of the pendulum, will occur with tough specimens, even when the striker is properly positioned.

In a well-designed machine of sufficient rigidity and mass, the losses due to factors 5.3.6 and 5.3.7 should be very small. Vibrational losses (see 5.3.6) can be quite large when wide specimens of tough materials are tested in machines of insufficient mass, not securely fastened to a heavy base.

With some materials, a critical width of specimen may be found below which specimens will appear ductile, as evidenced by considerable drawing or necking down in the region behind the notch and by a relatively high-energy absorption, and above which they will appear brittle as evidenced by little or no drawing down or necking and by a relatively low-energy absorption. Since these methods permit a variation in the width of the specimens, and since the width dictates, for

many materials, whether a brittle, low-energy break or a ductile, high energy break will occur, it is necessary that the width be stated in the specification covering that material and that the width be reported along with the impact resistance. In view of the preceding, one should not make comparisons between data from specimens having widths that differ by more than a few mils.

The type of failure for each specimen shall be recorded as one of the four categories listed as follows:

1. Scope

1.1 These test methods cover the determination of the resistance of plastics to “standardized” (see Note 1) pendulum-type hammers, mounted in “standardized” machines, in breaking standard specimens with one pendulum swing (see Note 2). The standard tests for these test methods require specimens made with a milled notch (see Note 3). In Test Methods A, C, and D, the notch produces a stress concentration that increases the probability of a brittle, rather than a ductile, fracture. In Test Method E, the impact resistance is obtained by reversing the notched specimen 180° in the clamping vise. The results of all test methods are reported in terms of energy absorbed per unit of specimen width or per unit of cross-sectional area under the notch. (See Note 4.)

Note 1—The machines with their pendulum-type hammers have been “standardized” in that they must comply with certain requirements, including a fixed height of hammer fall that results in a substantially fixed velocity of the hammer at the moment of impact. However, hammers of different initial energies (produced by varying their effective weights) are recommended for use with specimens of different impact resistance. Moreover, manufacturers of the equipment are permitted to use different lengths and constructions of pendulums with possible differences in pendulum rigidities resulting. (See Section 5.) Be aware that other differences in machine design may exist. The specimens are “standardized” in that they are required to have one fixed length, one fixed depth, and one particular design of milled notch. The width of the specimens is permitted to vary between limits.

Note 2—Results generated using pendulums that utilize a load cell to record the impact force and thus impact energy, may not be equivalent to results that are generated using manually or digitally encoded testers that measure the energy remaining in the pendulum after impact.

Note 3—The notch in the Izod specimen serves to concentrate the stress, minimize plastic deformation, and direct the fracture to the part of the specimen behind the notch. Scatter in energy-to-break is thus reduced. However, because of

differences in the elastic and viscoelastic properties of plastics, response to a given notch varies among materials. A measure of a plastic's “notch sensitivity” may be obtained with Test Method D by comparing the energies to break specimens having different radii at the base of the notch.

Note 4—Caution must be exercised in interpreting the results of these standard test methods. The following testing parameters may affect test results significantly:

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

D618Practice for Conditioning Plastics for Testing D883Terminology Relating to Plastics

D3641 Practice for Injection Molding Test Specimens of Thermoplastic Molding and Extrusion Materials

D4066Classification System for Nylon Injection and Extrusion Materials (PA) D5947Test Methods for Physical Dimensions of Solid Plastics Specimens

D6110 Test Method for Determining the Charpy Impact Resistance of Notched Specimens of Plastics

E691Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method

ISO Standard

ISO180:1993 Plastics--Determination of Izod Impact Strength of Rigid Materials Available from American National Standards Institute (ANSI), 25 W. 43rd St., 4th Floor, New York, NY 10036, http://www.ansi.org.

Keywords impact resistance; Izod impact; notch sensitivity; notched specimen; reverse notch impact; Pendulum test; Cantilever testing; Charpy impact test; Electrical insulating solids; Impact resistance; Impact resistance--plastics; Impact

testing--Charpy; Impact testing--plastics; Izod impact testing; Loading tests--plastics; Notched plastic specimens; Notch sensitivity;

ICS Code

ICS Number Code 29.035.20 (Plastic and rubber insulating materials)DOI: 10.1520/D0256-10

ASTM International is a member of CrossRef. ASTM D256 Citing ASTM Standards

ASTM D790

Significance and Use

Flexural properties as determined by these test methods are especially useful for quality control and specification purposes.

Materials that do not fail by the maximum strain allowed under these test methods (3-point bend) may be more suited to a 4-point bend test. The basic difference between the two test methods is in the location of the maximum bending moment and maximum axial fiber stresses. The maximum axial fiber stresses occur on a line under the loading nose in 3-point bending and over the area between the loading noses in 4-point bending.

Flexural properties may vary with specimen depth, temperature, atmospheric conditions, and the difference in rate of straining as specified in Procedures A and B (see also Note 7).

Before proceeding with these test methods, reference should be made to the ASTM specification of the material being tested. Any test specimen preparation, conditioning, dimensions, or testing parameters, or combination thereof, covered in the ASTM material specification shall take precedence over those mentioned in these test methods. Table 1 in Classification System D4000 lists the ASTM material specifications that currently exist for plastics.

1. Scope

1.1 These test methods cover the determination of flexural properties of unreinforced and reinforced plastics, including high-modulus composites and electrical insulating materials in the form of rectangular bars molded directly or

cut from sheets, plates, or molded shapes. These test methods are generally applicable to both rigid and semirigid materials. However, flexural strength 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

D4000 Classification System for Specifying Plastic Materials

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)

DOI: 10.1520/D0790-10

ASTM International is a member of CrossRef.

ASTM D790 (Plastics Standards) Citing ASTM Standards

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 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.

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 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

E83 Practice for Verification and Classification of Extensometer Systems 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;

ICS CodeICS Number Code 83.080.01 (Plastics in general)

DOI: 10.1520/D0638-10

ASTM International is a member of CrossRef.

ASTM D638

Citing ASTM Standards

DAFTAR PUSTAKA

Brouwer, W. D. 2000. Natural fibre composites in structural components, alternative for sisal, on the occasion of the joint FAO/CFC Seminar. Rome. Itally.

Bukit, N. 2005. Beberapa Pengujian Sifat Mekanik Dari Komposit Yang Diperkuat Dengan Serat Gelas. [Skripsi]. Universitas Sumatera Utara, Medan.

Chandrabakty, S. 2011. Pengaruh Panjang Serat Tertanam Terhadap Kekuatan Geser Interfacial Komposit Serat Batang Melinjo-Matriks Resin Epoxy.

Jurnal Mekanikal_2.

Christian,Petra. 2010. Kajian Kekuatan Komposit Sekam Padi Sebagai Bahan Pembuat Bumper Mobil. [Skripsi]. Universitas Diponegoro, Semarang. Christiani, E. 2007. Karakterisasi Ijuk Pada Papan Komposit Ijuk Serat Pendek

Sebagai Perisai Radiasi Neutron. [Tesis]. Universitas Sumatera Utara, Medan.

Herbi, Asrima. 2011. Sifat Kelenturan Hibrid Serat Gelas-Coremart Dengan Matriks Poliester 157 BQTN-Ex. [Skripsi]. Universitas Sumatera Utara, Medan.

Jamasri. 2000. The fracture characterization of unidirectional CFRP composites using a numerical technique, First International Seminar NAE. Medan. JIS. 2003. Japanese Industrial Standard A 5905 : 2003. Japanese Standard

Association. Japanese.

Meri D., dan Alimin M. 2013. Pengaruh Penambahan Serat Ijuk Terhadap Sifat Fisis dan Mekanik Papan Semen-Gipsum, Jurnal FMIPA_2.

M. Budi N. R., Bambang R., dan Kuncoro D. 2011. Pengaruh Fraksi Volume Serat dan Lama Perendaman Alkali Terhadap Kekuatan Impak Komposit Serat Aren-Poliester,Jurnal Ilmiah Semesta Teknika_14.

Muhib, Zainuri. 2009. Kekuatan Bahan. Andi Offset. Yogyakarta.

Nasmi H. S., Ahmad T., dan IGNK Yi. 2011. Ketahanan Bending Komposit Hybrid Serat Batang Kelapa/ Serat Gelas Dengan Matrik Urea Formaldehyde,Jurnal Ilmiah Teknik Mesin_5.

Panjaitan, Kristina. 2011. Sifat Kelenturan Komposit Hybrid Serat Gelas – Coremat dengan Resin Epoksi. [Skripsi]. Universitas Sumatera Utara, Medan.

Paryanto Dwi Setyawan, Nasmi Herlina Sari, dan Dewa Gede Pertama Putra. 2012. Pengaruh Orientasi Fraksi Volume Serat Daun Nanas Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Poliester (UP),Jurnal Imliah Teknik Mesin_2. Pratama. 2011. Analisa Sifat Mekanik Komposit Bahan Kampas Rem Dengan

Penguat Fly Ash Batubara, [Skripsi]. Universitas Hasanuddin, Makasar. I Putu. L., Ngakan P.G.S., dan I Made G. K. 2009. Efek Fraksi Volume Serat dan

Penyerapan Air Tawar Terhadap Kekuatan Bending Komposit Tapis Kelapa-Poliester,Jurnal Ilmiah Teknik Mesin_3.

Rangkuti, Zulkarnain. 2011. Pembuatan dan Karakterisasi Papan Partikel Dari Campuran Resin Poliester dan Serat Kulit Jagung. [Tesis]. Universitas Sumatera Utara, Medan.

Sari, Suci W. 2008. Karakteristik Komposit Laminat Kudzu Dengan Matriks Poliester. [Skripsi]. Universitas Sumatera Utara, Medan.

Setiabudy, Rudy. 2007. Material Teknik Listrik. UI-Press. Jakarta.

Stevens, Malcolm P. 2001. Kimia Polimer. PT Pradnya Paramita. Jakarta.

Wicaksono, Arif. 2006. Karakteristik Kekuatan Bending Komposit Berpenguat Kombinasi Serat Kenaf Acak dan Anyam. [Skripsi]. Universitas Negeri Malang, Malang.

Witono, J. R. 2000. Koleksi Palem Kebun Raya Cibodas 11.

Zainuddin. 1996. Komposit Ijuk Serat Panjang Dengan Resin Poliester. [Skripsi]. Universitas Sumatera Utara, Medan.

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian dan Pengujian Terbaru (LPPT) UGM, laboratorium Polimer Kimia FMIPA USU dan laboratorium penelitian FMIPA USU Medan bulan Maret 2013 sampai Juli 2013

3.2. Peralatan dan Bahan 3.2.1. Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Plat besi

Berfungsi sebagai alas dan penutup cetakan 2. Motor stirrer

Berfungsi sebagai alat untuk mencampurkan poliester dengan katalis MEKPO

3. Beaker glass 500 ml

Berfungsi sebagai wadah untuk mengukur dan mencampurkan poliester dengan katalis MEKPO

4. Spatula atau pengaduk batang

Berfungsi sebagai alat untuk meratakan sampel saat dituangkan ke dalam cetakan

5. Kempa panas (Hot Press)

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

6. Cetakan komposit

Berfungsi sebagai tempat untuk mencetak sampel 7. Aluminium foil

8. Neraca Analitik digital

Berfungsi untuk menimbang atau menentukan jumlah atau massa komposit poliester dan serat palem saray yang digunakan sesuai dengan komposisi yang ditetapkan

9. Oven

Berfungsi sebagai tempat untuk menguji kadar air sampel 10. Wadah perendaman

Berfungsi sebagai tempat untuk merendam serat palem saray 11.Electronic System Universal Tensile Machine Type SC-2DE

Alat ini digunakan untuk pengujian sifat mekanis komposit terutama kekuatan lentur dengan kapasitas 200 kgf dan kekutan tarik dengan kapasitas 100 kgf

12. Impacktor Wolpert

Alat ini digunakan untuk pengujian kekuatan impak komposit serat palem saray yang dilengkapi dengan skala.

13. Alat – Alat Lain

Perlengkapan lain yang digunakan pada saat pembuatan komposit, diperlukan juga alat – alat seperti : penggaris, serbet, gunting, pisau, sarung tangan, masker, jangka sorong, stopwach 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)

2. Resin poliester 157 BQTN – Ex dari PT Justus Kimia Raya cabang Medan 3. Katalis metyl etyl keton perioksida(MEKPO) dari PT Justus Kimia Raya

cabang Medan 4. NaOH 5 % 200 gram

Berfungsi untuk menghilangkan peptin dan lignin pada serat 5. Aquadest 4 liter

Berfungsi untuk melarutkan NaOH

3.3 Prosedur Percobaan

Prosedur percobaan yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

3.3.1 Perlakuan pada Serat Palem Saray (Caryota mitis) 1. Dipilih serat palem saray dengan diameter yang hampir sama 2. Direndam serat palem saray dalam air selama 24 jam

3. Di bersihkan 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 Perlakuan pada Poliester

1. Ditimbang Poliester dengan neraca analitik digital sesuai komposisi yang telah ditentukan.

2. Dicampur Poliester dan MEKPO 5% dari jumlah Poliester untuk setiap komposisi.

3. Diaduk campuran Poliester dan MEKPO dengan motor stirrer hingga diperoleh larutan yang merata.

3.3.3 Pembuatan Komposit

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

2. Dibersihkan cetakan agar kotoran tidak melekat pada cetakan.

3. Dilapisi kedua Plat besi dengan aluminium foil untuk bagian alas cetakan dan penutup cetakan.

4. Diletakan cetakan pada lempengan besi.

5. Dicampurkan Resin poliester dan katalis MEKPO 5 % dari jumlah poliester dan diaduk dengan motor stirrer sampai merata.

6. Dituangkan campuran poliester dengan katalis MEKPO pada cetakan dan diratakan dengan spatula.

7. Ditutup cetakan dengan menggunakan lempengan besi yang dilapisi aluminium foil dan diletakkan pada kempa panas (hot press) kemudian ditekan dengan tekanan setara 5 ton untuk mendapatkan ketebalan komposit yang sesuai dengan cetakan pada suhu 50oC selama 20 menit. 8. 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. 9. Dilakukan seperti pembuatan sampel pertama ( tanpa serat ) untuk sampel

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

10. untuk sampel 2, sampel 3, sampel 4, sampel 5 dan sampel 6, disusun serat palem saray secara acak sesuai dengan komposisi serat mulai dari 1 %, 2 %, 3 %, 4 % dan 5 % pada cetakan.

11. Kemudian hasil komposit yang telah terbentuk diuji sifat mekanik dan sifat fisisnya.

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 24 jam dan dibersihkan 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.

Serat Palem Saray (Caryota mitis)

Serat Palem Saray

Sifat Fisis 1. Densitas 2. Kadar air

Hasil Data Serat Palem Saray (Densitas dan Kadar air)

3.3.2. Pembuatan Komposit

Diatur serat palem saray secara acak dan merata di dalam cetakan. Dituang resin poliester yang telah diaduk dengan katalis MEKPO. Diletakkan pada kempa panas (hot press)dengan suhu 50oC selama 20 menit.

Serat Palem Saray

Ditimbang

Resin poliester dan katalis MEKPO

Cetakan

Sampel Uji

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

Sifat Mekanik

1. Uji Impak (ASTM D-256) 2. Uji Kekuatan Lentur

(ASTM D-790)

3. Uji Kuat Tarik (ASTM D- 638)

Data

Analisa Data

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 PENGUJIAN SIFAT FISIS 4.1.1 Pengujian Densitas

Densitas komposit merupakan sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa komposit dengan volume komposit. Besarnya densitas dapat dihitung dengan mengunakan persamaan 2.1.

Data – data hasil pengujian densitas Komposit Serat Palem Saray – Poliester yang diperoleh terlihat pada Tabel 4.1 berikut :

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Densitas Komposit Serat Palem Saray-Poliester

No. Komposisi (%)

Panjang (cm)

Lebar (cm)

Tebal (cm)

Volume (cm3)

Massa (g)

Densitas (g/cm3) Poliester

Serat Palem

Saray

1 100 0 13 1,5 0,3 5,85 7,08 1,21

2 99 1 13 1,5 0,3 5,85 6,14 1,05

3 98 2 13 1,5 0,3 5,85 5,38 0,92

4 97 3 13 1,5 0,3 5,85 5,21 0,89

5 96 4 13 1,5 0,3 5,85 5,09 0,87

6 95 5 13 1,5 0,3 5,85 4,97 0,85

Dari Tabel 4.1 dapat ditunjukkan hubungan antara densitas komposit serat palem saray – poliester dengan komposisi serat palem saray yang ditampilkan pada Grafik 4.1 berikut :

Grafik 4.1 Hubungan antara densitas vs komposisi serat palem saray

Dari Tabel 4.1 menunjukkan densitas komposit yang dihasilkan yaitu 0,85 g/cm3 sampai 1,21 g/cm3. Densitas minimum pada saat komposisi tanpa serat 0 % yaitu 0,85 g/cm3 dan densitas maksimum pada saat komposisi serat palem saray 5 % yaitu 1,21 g/cm3.

Dari Grafik 4.1 dapat dilihat bahwa pengaruh pertambahan serat palem saray pada komposit. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin bertambah serat yang digunakan maka semakin kecil densitasnya. Demikian sebaliknya dengan berkurangnya serat yang digunakan maka semakin besar densitasnya.

Berdasarkan, JIS A5905 – 2003 densitas komposit ini sesuai dengan standar komposit papan serat yaitu 0,8 – 1,3 g/cm3.

4.1.2 Pengujian Daya Serap Air (DSA)

Pengujian daya serap air dilakukan untuk mengetahui besarnya persentase air yang terserap oleh sampel yang direndam selama 24 jam. Pengujian daya serap air telah dilakukan pada semua sampel dengan masing-masing komposisi. Besarnya daya serap air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.2.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

0 1 2 3 4 5 6

D

ens

it

as

(

g

/c

m

3)

Data- data hasil pengujian densitas Komposit Serat Palem Saray – Poliester yang diperoleh terlihat pada Tabel 4.2 berikut :

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Daya serap air Komposit Serat Palem Saray-Poliester

Dari tabel 4.2 dapat ditunjukkan hubungan antara daya serap air komposit serat palem saray – poliester dengan komposisi serat palem saray yang ditampilkan pada Grafik 4.2 berikut:

Grafik 4.2 Hubungan antara daya serap air vs komposisi serat palem saray

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

0 1 2 3 4 5 6

D ay a S er ap A ir ( % )

Komposisi Serat Palem Saray (%)

No. Komposisi (%) Massa

Kering (g) Massa Basah (g) Penyerapan air (%) Poliester Serat Palem Saray

1 100 0 4,75 4,81 1,26

2 99 1 4,86 4,94 1,64

3 98 2 5,04 5,13 1,78

4 97 3 5,11 5,22 2,15

5 96 4 5,19 5,35 3,08

Dari Tabel 4.2 menunjukkan daya serap air yang dihasilkan yaitu 1,26 % sampai 3,42 %. Daya serap air minimum pada saat komposisi tanpa serat 0 % yaitu 1,26 dan Nilai penyerapan air maksimum pada saat komposisi serat palem saray 5 % yaitu 3,42 %.

Dari Grafik 4.2 dapat dilihat pengaruh pertambahan serat palem saray pada komposisi komposit. Berdasarkan JIS A5905 – 2003, daya serap air komposit ini sesuai dengan komposit papan serat yaitu maksimum 25 %. Maka dari semua sampel yang telah diujikan telah memenuhi standar minimum daya serap air.

4.1.3 Pengujian Kadar Air

Kadar air merupakan besarnya kandungan air di dalam suatu komposit yang dinyatakan dalam persen. Besarnya kadar air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.3.

Data – data hasil pengujian kadar air Komposit Serat Palem Saray – Poliester yang diperoleh terlihat pada Tabel 4.3 berikut :

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kadar Air Komposit Serat Palem Saray-Poliester

No. Komposisi (%) Massa

awal sampel (g)

Massa akhir sampel (g)

Kadar air (%) Poliester Serat

Palem Saray

1 100 0 5,01 4,91 2,04

2 99 1 5,09 4,98 2,21

3 98 2 5,18 5,02 3,08

4 97 3 5,26 5,05 4,15

5 96 4 5,37 5,12 4,88

Dari Tabel 4.3 dapat ditunjukkan hubungan antara kadar air komposit serat palem saray – poliester dengan komposisi serat palem saray yang ditampilkan pada Grafik 4.3 berikut :

Grafik 4.3 Hubungan antara kadar air vs komposisi serat palem saray

Dari Tabel 4.3 menunjukkan Kadar air yang dihasilkan yaitu 2,04 % sampai 5,35 %. Kadar air minimum pada saat komposit tanpa serat yaitu 2,04 % dan kadar air maksimum pada saat komposit serat 5 % yaitu 5,35 %.

Dari Grafik 4.3 dapat dilihat pengaruh pertambahan serat palem saray pada komposisi komposit. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin bertambah serat yang digunakan maka semakin besar kadar airnya. Demikian sebaliknya dengan berkurangnya serat yang digunakan maka semakin kecil kadar airnya.

Berdasarkan JIS A5905 – 2003, bahwa kadar air dalam komposit 5 % sampai 13 %. Dari hasil pengujian semua sampel yang dihasilkan sudah mencapai kadar minimum kadar air yang disyaratkan Standar Industri Jepang.

0 1 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4 5 6

K

ada

r

A

ir

(

%

)

4.2 Pengujian Sifat Mekanik

4.2.1 Pengujian Kekuatan Lentur(Flexural strength test)

Sampel uji berbentuk persegi panjang dengan ukuran 130 mm x 15 mm x 3 mm yang disesuaikan dengan standar ASTM D–790. Pengujian kuat lentur menggunakan Electronic System Universal Tensile Machine Type SC-2DE. Pengujian Kuat Lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan komposit terhadap pembebanan pada tiga titik lentur dan juga untuk mengetahui keelastisitasan suatu bahan. Besar kekuatan lentur dapat dihitung dengan menggunkan persamaan 2.4

Data- data hasil pengujian kuat lentur Komposit Serat Palem Saray – Poliester yang diperoleh terlihat pada Tabel 4.4 berikut :

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Lentur Komposit Serat Palem Saray-Poliester

Dari Tabel 4.4 dapat ditunjukkan hubungan antara kuat lentur komposit serat palem saray – poliester dengan komposisi serat palem saray yang ditampilkan pada Grafik 4.4 berikut :

No. Komposisi (%) Panjang

(mm)

Lebar (mm)

Tebal (mm)

Luas (mm2)

Beban (P) UFS

Poliester Serat Palem

Saray

kgf N MPa

1 100 0 130 15 3 45 5,96 58,41 64,89

2 99 1 130 15 3 45 6,31 61,84 68,7

3 98 2 130 15 3 45 7,64 74,87 83,19

4 97 3 130 15 3 45 6,98 68,40 76

5 96 4 130 15 3 45 5,16 50,57 56,19

Grafik 4.4 Hubungan antara kuat lentur vs komposisi serat palem saray

Dari Tabel 4.4 menunjukkan kuat lentur yang dihasilkan yaitu 64,89 MPa sampai 51.3 MPa. Kuat lentur minimum pada komposit serat palem saray 5 % yaitu 51,3 MPa dan kuat lentur pada komposit serat palem saray 2 % yaitu 83,19 MPa.

Berdasarkan Grafik 4.4 dapat dilihat hubungan antara pengaruh pertambahan serat palem saray terhadap kuat lentur komposisi komposit.Dapat disimpulkan bahwa semakin besar serat palem saray yang digunakan maka semakin meningkat kuat lenturnya. Dan sebaliknya semakin berkurang serat palem saray yang digunakan maka semakin menurun kuat lenturnya.

Namun pada penelitian ini pada komposisi serat palem saray 3 % yaitu 56,19 MPa dan komposisi serat palem saray 5 % yaitu 51,3 MPa, kuat lenturnya menurun. Hal ini dikarenakan oleh beberapa faktor yaitu faktor pengempahan berulang, pengaturan serat yang tidak merata dan pencampuran yang tidak homogen sehingga kuat lenturnya menurun. Berdasarkan JIS A5905 – 2003, kuat lentur komposit lebih besar dari 35 MPa sehingga komposit ini telah memenuhi Standar Industri Jepang. Kuat lentur komposit serat palem saray dengan matriks polister juga memenuhi sebagai bahan pembuatan bumper mobil yaitu lebih besar dari 32 MPa (Christian, Petra, 2010).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0 1 2 3 4 5 6

K ua t L ent ur ( M P a)

4.2.2 Pengujian Kekuatan Impak(Impact test)

Sampel uji berbentuk persegi panjang dengan ukuran 100 mm x 20 mm x 5 mm yang disesuaikan dengan standar ASTM D-256. Pengujian kuat lentur menggunakan Impacktor Wolpert. Pengujian kekuatan impak bertujuan untuk mengetahui ketangguhan suatu sampel terhadap pembebanan dinamis sehingga dapat diketahui suatu bahan yang diuji bersifat rapuh atau kuat. Pada pengujian impak ini kedua ujung sampel diletakkan pada penumpu, kemudian dlepaskan dengan beban dinamis secara tiba-tiba dan cepat menuju sampel.Besar kekuatan impak dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.5.

Data-data hasil pengujian kuat impak Komposit Serat Palem Saray – Poliester yang diperoleh terlihat pada Tabel 4.5 berikut :

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat ImpakKomposit Serat Palem Saray-Poliester

No. Komposisi (%) Panjang

(mm)

Lebar (mm)

Tebal (mm)

Luas (mm2)

Es (J)

Is (kJ/m2) Poliester Serat

Palem Saray

1 100 0 100 20 5 100 2.433 24.33

2 99 1 100 20 5 100 2.651 26.51

3 98 2 100 20 5 100 3.126 31.26

4 97 3 100 20 5 100 3.347 33.47

5 96 4 100 20 5 100 3.282 32.82

6 95 5 100 20 5 100 3.243 32.43

Dari Tabel 4.5 dapat ditunjukkan hubungan antara kuat impak komposit serat palem saray – poliester dengan komposisi serat palem saray yang ditampilkan pada Grafik 4.5 berikut :

Grafik 4.5 Hubungan antara kuat impak vs komposisi serat palem saray

Dari Tabel 4.5 menunjukkan kuat impak yang dihasilkan yaitu 24,33 kJ/m2 sampai 32,43 kJ/m2. Kuat impak minimum pada komposit tanpa serat palem saray yaitu 24,33 kJ/m2dan Kuat impak maksimum pada komposit serat palem saray 3 % yaitu 33,47 kJ/m2.

Pada Grafik 4.5 dapat dilihat hubungan antara pengaruh pertambahan serat palem saray terhadap kekuatan lentur komposisi komposit. Dapat disimpulkan bahwa semakin besar serat palem saray yang digunakan maka semakin meningkat kuat impaknya. Dan sebaliknya semakin berkurang serat palem saray yang digunakan maka semakin menurun kuat impaknya.

Tetapi pada hasil penelitian ini komposisi serat palem saray 4 % yaitu 32,82 kJ/m2 dan komposisi serat palem saray 5 % yaitu 32,43 kJ/m2.Hal ini disebabkan oleh pengempahan berulang, pencampuran yang tidak homogen dan pengaturan serat yang tidak merata sehingga kuat impaknya menurun.

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0 1 2 3 4 5 6

K

ekua

ta

n

Im

pa

k

(kJ

/m

2)

4.2.3 Pengujian Kekuatan Tarik(Tensile strength test)

Ukuran sampel uji kuat tarik adalah 115 mm x 20 mm x 3 mm yang disesuaikan dengan standar ASTM D-638.Pengujian kuat tarik menggunakan Electronic System Universal Tensile Machine Type SC-2DE. Pengujian kekuatan tarik adalah pengujian makanis secara statis dengan cara sampel ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari komposit yang diperkuat dengan serat palem saray adalah kekuatan tarik, pertambahan panjang dan kekuatan tarik maksimum. Besar kekuatan tarik dapat dihitung dengan persamaan 2.6.

Data-data hasil pengujian kuat tarik Komposit Serat Palem Saray – Poliester yang diperoleh terlihat pada Tabel 4.6 berikut :

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Tarik Komposit Serat Palem Saray-Poliester

No. Komposisi (%)

Panjang (mm) Lebar (mm) Tebal (mm) Luas (mm) Beban (P) Kuat Tarik Poliester Serat Palem Saray

kgf N MPa

1 100 0 115 20 3 60 23.84 233.63 3,9

2 99 1 115 20 3 60 35.45 347.41 5,8

3 98 2 115 20 3 60 37.05 363.09 6,05

4 97 3 115 20 3 60 63.93 626.51 10,4

5 96 4 115 20 3 60 46.76 458.25 7,64

6 95 5 115 20 3 60 44.47 435.81 7,3

Dari Tabel 4.6 dapat ditunjukkan hubungan antara kuat tarik komposit serat palem saray – poliester dengan komposisi serat palem saray ditampilkan pada Grafik 4.6 berikut :

Grafik 4.6 Hubungan antara kuat tarik vs komposisi serat palem saray

Dari Tabel 4.5 menunjukkan kuat tarik yang dihasilkan yaitu 3,9 MPa sampai 7,3 MPa. Kuat tarik minimum pada komposit tanpa serat palem saray yaitu 3,9 MPa dan kuat tarik maksimum pada komposit serat palem saray 3 % yaitu 10,4 MPa.

Dari Grafik 4.4 dapat dilihat hubungan antara pengaruh pertambahan serat palem saray terhadap kuat tarik komposisi komposit. Dapat disimpulkan bahwa semakin besar serat palem saray yang digunakan maka semakin meningkat kuattariknya. Dan sebaliknya semakin berkurang serat palem saray yang digunakan maka semakin menurun kuat tariknya.

Tetapi pada hasil penelitian ini komposisi serat palem saray 4 % yaitu 7,64 MPa dan komposisi serat palem saray 5 % yaitu 7,3 MPa. Hal ini disebabkan oleh pengempahan berulang, pencampuran yang tidak homogen dan pengaturan serat yang tidak merata sehingga kuat impaknya menurun. Berdasarkan JIS A5905 – 2003, nilai kuat tarik komposit minimal 0,4 MPa sehingga telah memenuhi Standar Industri Jepang.

0 2 4 6 8 10 12

0 1 2 3 4 5 6

K

ekua

ta

n

T

ar

ik

(M

P

a)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian komposit serat palem saray dengan matriks poliester poliester maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Sifat fisis komposit serat palem saray dengan matriks poliester meliputi : densitas 0,85 g/cm3– 1,21 g/cm3, daya serap air 1,26 % - 3,42 % dan kadar air 2,04 % - 5,35 %. Hasil sifat fisis komposit serat palem saray dengan matrik poliester sesuai dengan Standar Industri Jepang (JIS) A5905 – 2003.

2. Sifat mekanik komposit serat palem saray dengan matriks poliester meliputi : kuat lentur 64,89 MPa – 51,3 MPa, kuat impak 24,33 kJ/m2– 32,43 kJ/m2dan kuat tarik 3,9 MPa – 7,3 MPa. Hasil sifat mekanik komposit serat palem saray dengan matrik poliester sesuai dengan Standar Industri Jepang (JIS) A5905 – 2003.

3. Sifat fisis serat palem saray meliput: densitas 1,2833 g/cm3dan kadar air 10,58 %.

4. Aplikasi komposit serat palem saray dengan matriks poliester dapat digunakan sebagai bahan bumper mobil dengan syarat kelenturan lebih besar dari 32 MPa.

5.2 Saran

1. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan menggunakan serat alam yang belum pernah digunakan sebagai penguat komposit.

2. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan komposisi seratnya lebih divariasikan. 3. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan lebih memperhatikan saat pengadukan

resin agar homogen, pengaturan serat yang merata, penghempahan komposit dan suhu saat komposit ditekan dengan kempa panas (hot press).

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit

2.1.1 Defenisi Komposit

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda – beda. Komposit yang dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:

1. Penguat (reinforcement).

2. Matriks, meliputi transfer energi pengikat

Dalam mendesain material komposit harus berdasar pada dua hal pokok pikiran yaitu:

1. Bahan/material yang dibuat harus dipahami sifat mekanisnya, mencakup proses teknologi yang akan digunakan untuk pembuatan material.

2. Harus ada efek sinergetik dari bahan atau material yang akan di buat. Ini berarti penggabungan dari dua bahan/material atau lebih didapatkan material baru yang lebih unggul dari material dasarnya ( Christiani, Evi, 2007).

2.1.2 Kelebihan Komposit

Menurut Nasmi H. S., dkk, bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan bahan konvensional seperti bahan logam. Kelebihan tersebut pada umumnya dapat dilihat dari beberapa sudut yang penting seperti sifat fisis, mudah dalam proses pembentukan, biaya dan sifat mekanik. Seperti yang diuraikan dibawah ini:

a. Sifat fisis

Sifat fisis bahan komposit mempunyai density yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan bahan konvensional. Ini memberikan implikasi yang lebih penting dalam konteks penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional. Implikasi adalah produk komposit akan mempunyai kerut yang lebih rendah dari logam.

b. Mudah dibentuk

Komposit yang mudah dibentuk merupakan suatu kriteria yang peting dalam penggunaan suatu bahan untuk menghasilkan produk. Ini karena dikaitkan dengan produktivitas dan mutu suatu produk. Perbandingan antara produktivitas dan mutu adalah penting dalam konteks pemasaran produk yang berasal dari pabrik. Selain dari itu kemampuan untuk mudah dibentuk juga dikaitkan dengan berbagai teknik pabrikasi yang dapat digunakan untuk memproses suatu produk. Dari hal tersebut jelas bahwa bahan komposit mudah dibentuk dengan berbagai teknik pabrikasi yang merupakan daya tarik yang dapat membuka ruang yang lebih luas bagi penggunaan bahan komposit.

c. Biaya

Faktor biaya juga memberikan peranan yang sangat penting dalam membantu perkembangan industri komposit. Biaya yang berkaitan erat dengan penghasilan suatu produk seharusnya memperhitungkan beberapa aspek seperti biaya, bahan mentah, pemrosesan, tenaga manusia dan sebagainya.

d. Sifat- sifat Mekanik

Matriks dan serat memiliki peranan penting dalam menentukan sifat mekanik dan fisis dari komposit. Sifat mekanik dari komposit antara lain (Muhib Zainuri, 2008) :

1. kekakuan (stiffness), adalah sifat bahan yang mampu renggang pada tegangan tinggi tanpa diikuti regangan yang besar. Ini merupakan ketahanan terhadap deformasi. Kekakuan bahan merupakan fungsi dari modulus elastisitas.

2. Kekuatan( strength), adalah sifat bahan yang ditentukan oleh tegangan paling besar material mampu renggang sebelum rusak (failure). Ini dapat didefeniskan oleh batas proporsional, titik mulur atau tegangan maksimum.

3. Elastisitas (elasticity), adalah sifat material yang dapat kembali kembali ke bentuk awal setelah beban dihilangkan.

4. Keuletan (ductility), adalah sifat bahan yang mampu deformasi terhadap beban tarik sebelum benar-benar patah (rupture).

5. Kegetasan (brittleness), menunjukkan tidak adanya deformasi plastis sebelum rusak. Material yang getas akan tiba-tiba rusak tanpa adanya tanda terlebih dahulu.

6. Kelunakan (malleability), adalah sifat bahan yang mengalami deformasi plastis terhadap beban tekan yang bekerja sebelum benar-benar patah.

7. Ketangguhan (toughness),adalah sifat material yang mampu menahan beban impak tinggi atau beban kejut.

8. Kelenturan (resilience), adalah sifat material yang mampu menerima beban impak tinggi tanpa menimbulkan tegangan lebih pada batas elastis.

2.1.3 Kegunaan Bahan Komposit

Kegunaan bahan komposit yang diperkuat dengan serat antara lain (Zainuddin, 1996) :

1. Industri pesawat terbang seperti sayap, roda pendarat, dan baling-baling helicopter.

2. Industri mobil seperti bagian badan mobil, bumper, lampu mobil, jok mobil, pegas, dan persneling.

3. Industri kapal laut seperti badan kapal, dek, dan tiang kapal. 4. Industri kimia seperti pipa, tangki, dan selang.

5. Industri listrik seperti panel dan bahan isolator.

6. Industri olahraga seperti tangki pancing, pemukul golf, kolam renang, sky, dan sampan.

7. Industri perabot dan perlengkapannya seperti panel, kursi, meja, dan tangga.

2.1.4 Klasifikasi bahan komposit

Secara garis besar ada lima jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakan :

1. Komposit serat (fiber composite)

Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan menggunakan serat penguat. Serat yang digunakan biasanya berupa serat ijuk, serat rami, serat gelas, serat karbon, dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. Gambar komposit serat dapat dilihat pada Gambar 2.1 di bawah ini :

Gambar 2.1 Komposit Serat

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

a. Komposit serat pendek (short fiber composite)

Komposit yang diperkuat dengan serat pendek umumnya sebagai matriknya adalah resin termoset yang amorf atau semikristalin. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu :

1. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek orientasi secara acak (inplane random orientasi). Secara acak biasanya derajat orientasi dapat terjadi dari suatu bagian ke bagian lain. Akibat langsung dari distribusi serat acak ini adalah nilai fraksi volume rendah dalam material yang menyebabkan bagian resin lebih besar. Fraksi berat yang lebih rendah berhubungan dengan ketidakefesienan balutan dan batasan-batasan dalam proses pencetakan.

2. Material komposit yang diperkuat dengan serat pendek yang orientasi atau sejajar satu dengan yang lain.

Tujuan pemakaian serat pendek adalah memungkinkan pengolahan yang mudah, lebih cepat, produksi lebih murah dan lebih beraneka ragam.

b. Komposit serat panjang (long fiber composite)

Keistimewaan komposit serat panjang adalah lebih mudah diorientasikan, jika dibandingkan dengan serat pendek. Walaupun demikian serat pendek memiliki rancangan lebih banyak. Secara teoritis serat panjang dapat menyalurkan pembebanan atau tegangan daru suatu titik serat panjang pemakaiannya. Pada prakteknya, hal ini tidak mungkin memperoleh kekuatan tarik melampaui panjangnya. Perbedaan serat panjang dan serat pendek yaitu serat pendek dibebani secara tidak langsung atau kelemahan matriks akan menentukan sifat dari produk komposit tersebut yakni jauh lebih kecil dibandingkan dengan besaran yang terdapat pada serat panjang. Bentuk serat panjang memiliki kemampuan yang tinggi, disamping itu kita tidak perlu memotong-motong serat. Fungsi penggunaan serat sebagai penguat secara umum adalah sebagai bahan yang dimaksudkan untuk memperkuat komposit, disamping itu penggunaan serat juga mengurangi pemakaian resin sehingga akan diperoleh suatu komposit yang lebih kuat, kokoh dan tangguh jika dibandingkan produk bahan komposit yang tidak menggunakan serat penguat.

2. Komposit laminat (laminated composite)

Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapisan atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisan yang memiliki karakteristik khusus. Komposit laminat ini terdiri dari empat jenis yaitu komposit serat kontinu, komposit serat anyam, komposit serat acak dan komposit serat hibrid. Komposit yang terdiri dari lapisan yang diperkuat oleh matriks sebagai contoh adalah plywood yang sering digunakan bahan bangunan dan kelengkapannya.

Pada umumnya manipulasi makroskopis dilakukan yang tahan terhadap korosi, kuat dan tahan terhadap temperatur.

Gambar komposit laminat dapat dilihat pada Gambar 2.2 di bawah ini :

Gambar 2.2 Komposit laminat

3.Komposit partikel(particulated composite)

Merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks. Komposit yang terdiri dari partikel dan matriks yaitu butiran (batu, pasir) yang diperkuat semen yang kita jumpai sebagai beton, senyawa komplek ke dalam senyawa komplek. Komposit partikel merupakan produk yang dihasilkan dengan menempatkan partikel-partikel dan sekaligus mengikatnya dengan suatu matriks bersama-sama dengan satu atau lebih unsur-unsur perlakuan seperti panas, tekanan, kelembaban, katalisator dan lain-lain. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit serat dipengaruhi oleh tegangan koheren diantara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik.

Gambar komposit partikel dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut :

Gambar 2.3 Komposit Partikel

4. Komposit serpihan (flake composite)

Pengertian dari serpihan adalah partikel kecil yang telah ditentukan sebelumnya yang dihasilkan dalam peralatan yang khusus dengan orientasi serat sejajar

permukaannya. Suatu komposit serpihan terdiri atas serpih-serpih yang saling menahan dengan mengikat permukaan atau dimasukkan ke dalam matriks. Sifat-sifat khusus yang dapat diperoleh dari serpihan adalah bentuknya besar dan datar sehingga dapat disusun dengan rapat untuk menghasilkan suatu bahan penguat yang tinggi untuk luas penamapang lintang tertentu. Pada umumnya serpihan-serpihan saling tumpang tindih pada suatu komposit sehingga dapat membentuk lintasan fluida ataupun uap yang dapat mengurangi kerusakan karena penetrasi atau perembesan.

5. Komposit pengisi (filler composite)

Komposit ini terdiri dari struktur tiga dimensi yang menerobos struktur dimensi atau impregnasi dengan dua fase material pengisi. Pengisi juga mempunyai bentuk tiga dimensi yang ditentukan oleh kekosongan di dalam matriks.

(Panjaitan, Kristina, 2011)

2.3 Serat

. Serat berfungsi sebagai penguat dalam komposit. Serat dicirikan oleh modulus dan kekuatannya sangat tinggi, elongasi (daya rentang) yang baik, stabilitas panas yang baik, spinabilitas (kemampuan untuk diubah menjadi filamen-filamen) dan sejumlah sifat-sifat lain yang bergantung pada pemakaian dalam tekstil, kawat, tali dan kabel, dan lain-lain (Steven Malcolm P., 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. Kaku adalah kemampuan dari suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk jika dibebani dengan gaya tertentu dalam daerah alastis (pada pengujian tarik), tangguh adalah bila pemberian gaya atau beban yang menyebabkan bahan-bahan tersebut menjadi patah (pada pengujian tiga titik lentur) dan kokoh adalah kondisi yang diperoleh akibat benturan atau

pukulan serta proses kerja yang mengubah struktur komposit sehingga menjadi keras (pada pengujian impak). Beberapa syarat untuk dapat memperkuat matriks antara lain ( Bukit N., 1988) :

1. Mempunyai modulus elastisitas yang tinggi 2. Kekuatan lentur yang tinggi

3. Perbedaan kekuatan diameter serat harus relatif sama

4. Mampu menerima perubahan gaya dari matriks dan mampu menerima gaya yang bekerja padanya.

2.2.2 Serat alam

Serat alam adalah serat yang berasal dari alam seperti serat ijuk, serat nenas, serat kelapa, dan lain- lain. Menurut Chandrabakty (2011) terdapat beberapa alasan menggunakan serat alam sebagai penguat komposit sebagai berikut :

a. Lebih ramah lingkungan dan biodegradable dibandingkan dengan serat sintetis

b. Berat jenis serat alam lebih kecil

c. Memiliki rasio berat-modulus lebih baik dari serat E-glass

d. Komposit serat alam memiliki daya redam akustik yang lebih tinggi dibandingkan komposit serat E-glass dan serat karbon

e. Serat alam lebih ekonomis dari serat glass dan serat karbon.

2.2.3 Palem Saray (Caryota mitis)

Klasifikasi dari Serat Palem Saray (Caryota mitis)dapat dilihat di bawah ini :

Kingdom : Plantae(Tumbuhan)

Subkingdom : Tracheobionta(Tumbuhan berpembuluh) Super Divisi : Spermatophyta(Menghasilkan biji) Divisi : Magnoliophyta(Tumbuhan berbunga) Kelas : Liliopsida (Berkeping satu / monokotil) Sub Kelas : Arecidae

Famili : Arecaceae (Suku pinang-pinangan)

Genus : Caryota

Spesis : Caryota mitis

http://www.plantamor.com/index.php. [6 Februari 2013]

Gambar 2.4 Serat Palem Saray

Gambar 2.5 Batang Serat Palem Saray

Nama Indonesia Palem Saray (Caryota mitis) adalah palem ekor ikan dan gandhuru. Tetapi nama Palem Saray (Caryota mitis) di wilayah sumatera yaitu Tanah Karo adalah Riman. Penyebarannya banyak terdapat di Sumatera, Jawa dan Kalimantan.

Ciri-ciri Palem Saray (Caryota mitis) yakni batangnya berumpun, tegak, tinggi 5 – 10 m, diameternya 5 - 15 cm , tajuk hanya terdiri atas beberapa daun tetapi kelihatan tebal dan menyatu ; daun panjangnya 2 – 4 m, pelepah daun sedikit berserat dan susunan helaian daun menyirip ganda; perbungaannya tumbuh dari batang bagian atas kemudian diikuti dengan bagian dibawahnya, berbentuk malai, menggantung dan panjang 2 – 4 cm; bunganya berwarna kemerahan dan kuning muda atau merah dan buahnya memiliki diameter sampai 2 cm, berwarna merah tua dan berbiji satu. Kegunaan dari Palem Saray (Caryota mitis) adalah sebagai tanaman hias di luar ruangan dan tunasnya dapat dimakan setelah direbus. Serat dari Palem Saray (Caryota mitis) masih digunakan sebagai jerat tali. Tetapi Dalam pembuatan komposit serat Palem Saray (Caryota mitis) dapat digunakan sebagai penguat (Witono J. R., 2000).

.

2.3 Polimer

Polimer dihubungkan dengan molekul besar dimana suatu makromolekul yang strukturnya bergantung pada monomer. Karena rantai-rantai polimer mempunyai panjang yang bervariasi (kecuali beberapa polimer alam seperti protein), biasanya dinyatakan dengan derajat polimerisasi rata-rata (Steven, 2001).

Bahan polimer yang mempunyai berat molekul besar dan berikatan kovalen, menunjukkan sifat-sifat yang berbeda dari bahan organik yang mempunyai berat molekul yang rendah. Bahan yang mempunyai berat molekul rendah berubah menjadi cair dengan viskositas rendah atau menguap kalau dipanaskan, sedangkan bahan polimer mencair dengan sangat kental dan tidak menguap.

Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut (Surdia, 2005) :

1) Kemampuan cetaknya baik.

2) Dapat membuat produk yang ringan dan kuat.

3) Banyak di antara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. 4) Baik sekali ketahanannya terhadap air dan zat kimia.

5) Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya.

6) Umumnya bahan polimer lebih murah. 7) Kurang tahan terhadap panas.

8) Kekerasaan permukaan yang sangat kurang. 9) Kurang tahan terhadap pelarut.

10) Mudah termuati listrik secara elektrostatik.

Bahan pengikat atau penyatu antara serat dengan serat, partikel dengan partikel dan seterusnya digunakan matriks. Secara umum matriks dibedakan atas dua kelompok yaitu :

1. Termoset memiliki ikatan primer yang kuat, struktur penyusunnya berupa molekul besar, dan biasanya terbentuk dengan kondensasi. Sifat ini merupakan hasil perubahan kimiawi selama pemrosesan, berupa pemanasan atau adanya pemakaian katalis. Setelah terfiksasi menjadi bentuk yang keras, termoset tidak dapat direnggangkan dan berubah menjadi bentuk semula, karena sebagian molekul banyak terbuang selama proses pengembalian bentuk. Jika panasnya dinaikkan kembali, maka akan berubah menjadi arang, terbakar, dan terurai. Contohnya resin epoksi, poliester, urea formaldehyde, phonol-formaldehyde, melamine formaldehyde dan lain-lain.

2. Termoplastik biasanya berupa plastik, bersifat kenyal atau dapat diregangakan. Sifat ini dapat terbentuk dengan dipanasakan, didinginkan, dapat dilelehkan dan berubah menjadi bentuk berbeda tanpa menubah sifat bahan dari termoplastik. Meskipun panas yang digunakan untuk melelehkan dan membentuk kembali, termoplastik harus secara hati - hati dikontrol atau bahan tersebut akan terdekomposisi atau terurai. Sifat dari bahan termoplastik ditentukan dari metode ikatan antara rantai polimer. Ikatan dari bahan termoplastik sangat lemah dan ikatan sekunder seperti pada gaya van der waals . Dengan pemberian panas dan tekanan, ikatan tersebut melemah, dan bahan dapat terbentuk seperti semula. Pada keadaan panas dan tekanan tertentu, bahan akan menjadi bentuk yang baru. Contohnya PVC (poli vinil clorida), FE (polietilen), nilon 66, poliamida, poliasetal dan lain-lain (Setiabudy, 2007).

2.4 Matriks

2.4.1 Defenisi Fungsi Matriks dan Klasifikasinya

Matriks adalah bahan atau material yang digunakan sebagai pengikat bahan pengisi namun tidak mengalami reaksi kimia dengan bahan pengisi. Secara umum matriks berfungsi sebagai :

1. Untuk melindungi material komposit dari kerusakan-kerusakan secara mekanik maupun kimiawi

2. Untuk mengalihkan atau meneruskan beban dari luar ke serat 3. Sebagai pengikat

4. Memegang dan mempertahankan serat tetap pada posisinya.

2.5 Resin Poliester

Unsaturated Polyester (UP) merupakan jenis resin thermoset. Resin UP memiliki sifat encer dan fluiditasnya baik sehingga dapat diaplikasikan mulai dari proses hand lay up yang sederhana sampai dengan proses yang kompleks. Banyaknya penggunaan resin ini didasarkan pada pertimbangan harga relatif murah, curing cepat, warna jernih, dan mudah penanganannya. Katalis yang sering digunakan sebagai media untuk mempercepat pengerasan cairan resin (curing) adalah hardener metyl etyl keton peroksida (MEKPO). Kadar penggunaan hardener MEKPO adalah 5% pada suhu kamar (Herbi, Asrima, 2011).

Sebelum dicampur dengan bahan pengeras atau katalisnya, resin polyester akan tetap dalam keadaan cair dan akan mengeras setelah beberapa saat dilakukan pencampuran dengan katalisnya, sesuai dengan jenis dan banyaknya katalis yang digunakan dalam campuran. Waktu yang dibutuhkan selama proses perubahan fase resin polyester dari kedaan cair (kental) menjadi keras (padat) setelah dilakukan pencampuran dengan katalisnya disebut waktu pengerasan.

Sifat-sifat dari resin poliester adalah memiliki permukaan yang halus mengkilat, titik leleh yang relatif tinggi, maka bahan ini unggul dalam kestabilan dimensi karena serapan airnya dan koefisien ekspansi termalnya rendah. Bahan polimer yang mempunyai kekakuan tinggi, kekuatan mekanik yang unggul, tinggi dalam : ketahanan impak, ketahanan abrasi, koefisien gesek, ketahanan melar, ketahanan retak tegangan dan ketahanan cuaca juga baik.

Spesifikasi Poliester dapat dilihat pada tabel 2.1 di bawah ini :

Tabel 2.1 Spesifikasi Poliester

Sifat Nilai

Berat jenis 1,215 g/cm3 Kekerasan 40 kgf/mm2 Suhu distorsi panas 70 oC

Penyerapan air 0,188 %

Suhu ruang 0,466 %

Kekuatan Fleksural 9,4 kgf/mm2 Modulus Fleksural 300 kgf/mm2 Daya rentang 5,5 kgf/mm2 Modulus rentang 300 kgf/mm2

Regangan Maksimum

2,1 %

(PT JUSTUS 2001, dalam Zulkarnain, 2011)

2.6 Sifat – sifat Permukaan dan Adhesi

Adhesi terjadi apabila dua substansi yang berbeda melekat sewaktu berkontak yang disebabkan oleh gaya tarik-menarik yang timbul antara kedua benda tersebut. Adhesi adalah gaya tarik-menarik antara dua molekul yang berbeda yang saling bersentuhan. Adhesif adalah bahan yang dipergunakan untuk mendapatkan adhesi, adherand adalah bahan yang dipergunakan bersama adhesive untuk mendapatkan adhesi.

Dalam penelitian ini digunakan resin poliester sebagai bahan adhesif dan serat palem saray sebagai adherand. Dalam kondisi tertentu, bonding (ikatan) yang kuat dapat terjadi apabila cairan mengalir ke rongga atau sel-sel permukaan yang kasar yang dapat terjadi oleh karena mekanisme saling ikat (interloking) yang terjadi sewaktu cairan mengeras. Fenomena ini dihubungkan dengan perlekatan (attachment).

Kebanyakan permukaan serat kasar secara mikrokopis atau makrokopis. Sebagai konsekuensinya adalah terperangkapnya udara antara permukaan adhesif dan permukaan adherand, sehingga mengurangi luas permukaan yang berkontak antara kedua bahan tersebut.

Berikut ini terdapat syarat dari suatu bahan dalam pembahasan suatu permukaan bahan :

1. Bahan adhesif harus dapat membasahi adherand dengan baik.

2. Adhesif harus mempunyai viskositas yang baik sehingga dapat merembes ke seluruh permukaan adherand.

3. Settingbahan adhesif harus berlangsung tanpa disertai perubahan dimensi yang besar, jadi hanya terjadi sedikit ekspansi atau kontraksi.

3. Penting diperhatikan ketebalan lapisan adhesif, lapisan adhesif yang terlalu tebal dapat menyebabkan merosotnya daya rekat.

4. Harus diperhitungkan kekuatan adhesif setelah pengerasan.

Dalam suatu sistem yang sederhana, adanya ikatan pada suatu bidang batas adalah diakibatkan oleh adhesi antara penguat dan matriks. Dalam hal ini adhesi dikaitkan dengan dengan beberapa mekanisme pokok yang terjadi pada bidang batas, baik dengan cara isolasi atau kombinasi untuk menghasilkan ikatan. Beberapa ikatan dapat terjadi secara murni melalui pertautan mekanis antara dua permukaan. Suatu bahan polimer (resin) yang membasahi suatu permukaan bahan lain akan menutupi setiap bagian kecil dari permukaan bahan tersebut, sehingga akan menghasilkan kekuatan bidang batas yang semakin besar.

Dari hal yang mempengaruhi bidang batas antara matriks dengan bahan penguat dapat dikatakan bahwa ikatan fisis yang kuat tidak akan terjadi jika: a. Permukaan bahan penguat tercemar sehingga mempengaruhi energi

permukaan efektif.

b. Adanya gelembung udara dan gas lain yang terperangkap pada bahan penguat. c. Terjadinya penyusutan tegangan yang besar selama proses pengerasan yang

mengakibatkan adanya pergeseran yang tidak dapat pulih.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Grafik xi

Daftar Lampiran xii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 3

1.2 Rumusan Masalah 3

1.3 Batasan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 4

1.5 Manfaat Penelitian 4

1.6 Sistematika Penulisan 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1 Komposit 6

2.1.1 Defenisi Komposit 6

2.1.2 Kelebihan Komposit 6

2.1.3 Kegunaan Bahan Komposit 8

2.1.4 Klasifikasi Bahan Komposit 9

2.2 Serat 12

2.2.1 Serat Sebagai Penguat 12

2.2.2 Serat Alam 13

2.2.3 Palem Saray 13

2.3 Polimer 15

2.4 Matriks 17

2.4.1 Defenisi Matriks 17

2.5 Resin Poliester 17

2.6 Sifat-sifat Permukaan dan Adhesi 18

2.7 Pengujian Sifat Fisis 20

2.7.1 Densitas 20

2.7.2 Daya Serap Air 20

2.7.3 Kadar Air 20

2.8 Pengujian Sifat Mekanik 21

2.81 Kekuatan Lentur 21

2.8.2 Kekuatan Impak 22

2.8.3 Kekuatan Tarik 23

BAB III METODE PENELITIAN 25 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 25 3.2 Peralatan dan Bahan 25

3.2.1 Peralatan dan Bahan 25

3.2.2 Bahan-bahan 26

3.3 Prosedur Percobaan 27

3.3.1 Perlakuan terhadap Serat Palem Saray (Caryota mitis) 27 3.3.2 Perlakuan pada Poliester 27

3.3.3 Pembuatan Komposit 27

3.4 Diagram Alir Penelitian 29

3.4.1 Penyiapan Serat Palem Saray (Caryota mitis) 29

3.4.2 Pembuatan Komposit 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 31

4.1 Pengujian Sifat Fisis 31

4.1.1 Densitas 31

4.1.2 Daya Serap Air 32

4.1.3 Kadar Air 34

4.2 Pengujian Sifat Mekanik 36

4.2.1 Kekuatan Lentur 36

4.2.2 Kekuatan Impak 38

4.2.3 Kekuatan Tarik 40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 42

5.1 Kesimpulan 42

5.2 Saran 42

DAFTAR PUSTAKA 43

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Komposit Serat 9

Gambar 2.2 Komposit Laminat 11

Gambar 2.3 Komposit Patrikel 11

Gambar 2.4 Serat Palem Saray (Caryota mitis) 14

Gambar 2.5 Batang Palem Saray (Caryota mitis) 14

Gambar 2.6 Pengujian Kekuatan Lentur dengan Three Point Bending 21

Gambar 2.7 Pengujian Kekuatan Impak 23

Gambar 2.8 Pengujian Kekuatan Tarik 23

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Spesifikasi Resin Poliester 18 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Densitas Komposit 31

Serat Palem Saray-Poliester

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Daya Serap Air Komposit 33 Serat Palem Saray-Poliester

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kadar Air Komposit 34 Serat Palem Saray-Poliester

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Lentur Komposit 36 Serat Palem Saray-Poliester

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat Impak Komposit 38 Serat Palem Saray-Poliester

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Tarik Komposit 40 Serat Palem Saray-Poliester

DAFTAR GRAFIK

Halaman Grafik 4.1 Hubungan antara Densitas vs Komposisi 32

Serat Palem Saray

Grafik 4.2 Hubungan antara Daya Serap Air vs Komposisi 33 Serat Palem Saray

Grafik 4.3 Hubungan antara Kadar Air vs Komposisi 35 Serat Palem Saray

Grafik 4.4 Hubungan antara Kuat Lentur vs Komposisi 37 Serat Palem Saray

Grafik 4.5 Hubungan antara Kuat Impak vs Komposisi 39 Serat Palem Saray

Grafik 4.6 Hubungan antara Kuat Tarik vs Komposisi 41 Serat Palem Saray

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran A 45

Lampiran B 51

Lampiran C 52

Lampiran D 72