ANALISIS KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT PELEPAH AKAA (CORIPHA) DENGAN PERLAKUAN AWAL ALOE VERA
ANALISIS KEKUATAN TARIK KOMPOSIT SERAT PELEPAH AKAA (CORIPHA) DENGAN PERLAKUAN AWAL ALOE VERA
Ir. H. Ilyas Renreng, MT
Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, Jl. P. Kemerdekaan Km 10 Makassar 90245 e-mail: [email protected]
Abstract— This test is aim to determine how the
karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya. Pada
effect of increasing extracts Aloe Vera to a single Akaa fiber
dasarnya, komposit dapat didefinisikan sebagai campuran
tensile strength and the strength of composite material by
makroskopik dari serat dan matriks. Serat merupakan material
using the Akaa and macro fractures. The specimens is used
yang (umumnya) jauh lebih kuat dari matriks. Sedangkan
in this study is an Akaa fiber sheath and resin matrix with
matriks berfungsi untuk melindungi serat dari efek lingkungan
an elongated fiber directions. The variation treatment for
dan kerusakan akibat benturan.
Aloe Vera is given without treatment, 1 hour treatment, 2 hours treatment, and 3 hours submersion treatment. The
Adapun beberapa aplikasi lain yang menggunakan bahan
composition variants are, 20 % of fiber: 80 % of resin, 30 %
komposit ini ada pada kendaraan yang kita gunakan seperti
of fiber: 70 % of resin, and 40 % of fiber: 60 % of resin.
pada dashboard, bumper, body sepeda motor dan lain
Overall specimens are tested by tensile testing method.
sebagainya. Penciptaan bahan-bahan ini bertujuan untuk menghasilkan suatu bahan dengan karakteristik mekanik yang
The research results have shown, for a single fiber
baik seperti kekuatan, kekakuan, ketahanan terhadap panas,
the best results obtained on specimens with 3 hours Aloe
ketahanan terhadap korosi, lebih ringan dan sifat lainnya yang
Vera treatment, reached 11.65 N tensile loads. As for tensile
dibuat dengan pemrosesan yang mudah, harga yang
testing of composite materials , where each variation tested 3
relatif lebih murah dan bersifat inovatif. Peningkatan
times, the best result obtained on the composite specimens
unjuk kerja bahan merupakan suatu kebutuhan pada
with 40 % fiber composition: 60% resin with 3 hours fiber
rekayasa material teknik.
pre- treatment. Maximum tensile load reaches 5050 N in
Serat merupakan material atau jenis bahan berupa
average. And the observation after tensile testing fracture
potongan-potongan komponen yang mmbentuk jaringan
can be seen that the fault that occurred is pull out shaped.
memanjang yang utuh, berfungsi untuk memberikan kekuatan tarik dan penahan beban yang diterima oleh material komposit, sehingga sifat-sifat mekaniknya lebih kuat, kaku, tangguh dan
Kata Kunci : Akaa Fiber Sheath, Aloe Vera, Tensile Test, Macro
lebih kokoh jika dibandingkan dengan tanpa serat penguat.
Fractures
Banyaknya manfaat yang terkandung dalam Aloe vera membuat penulis tertarik untuk mencoba memanfaatkannya
kedalam penggunaan serat. Apa lagi sampai saat ini belum ada Indonesia termasuk negara yang kaya akan hasil-hasil
I. P ENDAHULUAN
penelitian yang bisa memberikan referensi terhadap manfaat buminya. Daerahnya yang beriklim tropis memungkinkan
kandungan Aloe vera terhadap kekuatan serat. berbagai macam tumbuhan untuk berkembang dengan baik.
Atas dasar inilah penulis tertarik untuk mengkaji Ini menjadikan Indonesia sangat berpotensi untuk membuat
sebagai penelitian tugas akhir dengan judul “Analisis berbagai macam terobosan baru dalam hal pemanfaatan hasil-
kekuatan tarik komposit serat pelepah akaa (Coripha) hasil tumbuhan yang digunakan dalam pengembangan
dengan perlakuan awal Aloe vera”.
teknologi. Salah satu tumbuhan yang banyak terdapat di Indonesia adalah lidah buaya (Aloe Vera). Ini dikarenakan
ETODE II. M P ENELITIAN
banyaknya zat-zat yang terkandung dalam tumbuhan ini yang memungkinkan untuk digunakan.
1. Penyiapan bahan baku
Perkembangan teknologi material telah melahirkan suatu
a. Serat akaa
material jenis baru yang dibangun secara bertumpuk dari Pemilihan serat aka dengan cara direndam selama kurang beberapa lapisan. Material inilah yang disebut material
lebih 1 sampai 3 hari sampai membusuk. Hal ini dilakukan komposit. Material komposit terdiri dari lebih dari satu tipe
untuk memisahkan zat lilin dengan serat. Setelah serat berpisah material dan dirancang untuk mendapatkan kombinasi untuk memisahkan zat lilin dengan serat. Setelah serat berpisah material dan dirancang untuk mendapatkan kombinasi
3. Memasang lensa repro pada kamera dan atur perbesaran alkali selama satu jam untuk mendapatkan serat yang bersih.
yang diinginkan.
b. Ekstrak Aloe Vera
4. Lihat gambar pada “LCD” yaitu pada layar kamera. Pengambilan ekstrak gel Aloe Vera dengan cara memilih
5. Fokuskan gambar.
Aloe Vera yang kemudian dibelah kulit bagian luarnya. Lalu
6. Untuk melakukan pemotretan:
memisahkan ekstrak gel lidah buaya terhadap kulitnya.
a. Dilakukan dengan kamera digital 12 Mega pixel
2. Proses pembuatan cetakan untuk menghasilkan foto makro yang diinginkan. Pembuatan cetakan spesimen dimulai dengan membentuk
b. Tekan “Expose” untuk melakukan pemotretan. kaca 5 mm sebagai cetakan sesuai dengan dimensi spesimen.
7. Melihat hasil pemotretan.
Kemudian kaca dilem dengan lem kaca agar menyatu dan membentuk wadah cetakan yang sesuai dengan dimensi
Perencanaan Pembuatan Spesimen
spesimen.
1. Gambar spesimen uji tarik
3. Metode Kerja Gambar spesimen uji tarik berdasarkan American Society
a. Mempersiapkan bahan penyusun komposit yaitu serat For Testing and Materials (ASTM) D 3039. Dimana dimensi akaa dan resin.
spesimen seperti terlihat pada gambar dibawah ini :
b. Persiapkan serat akaa sesuai dengan panjang dimensi.
c. Membuat cetakan spesimen dari kaca.
d. Rendam serat akaa kedalam larutan alkali selama 1 jam untuk dibersihkan. Kemudian keringkan serat pada suhu kamar selama 3 jam. Lalu rendam serat kedalam ekstrak lidah buaya selama 1 jam, 2 jam, dan
3 jam.
e. Mengukur densitas serat dengan menggunakan gelas ukur dan timbangan digital.
f. Hitung volume spesimen, serat dan matriks.
g. Tuang resin setengah dari total volume keseluruhan resin, kemudian masukkan serat akaa dengan arah lurus dan tuangkan kembali sisa resin keatas serat yang telah dimasukkan sebelumnya. Sebelum resin dituang, terlebih dahulu seluruh permukaan dalam cetakan dilapisi dengan grease agar spesimen mudah dikeluarkan.
h. Susunan bahan komposit terdiri atas resin dan serat akaa. Dimana perbandingan fraksi volume antara resin dengan serat akaa adalah 80% : 20%, 70% : 30%, dan
Pengujian Tarik
60% : 40%. Dimana terdapat variasi perendaman ekstrak lidah buaya yakni 1 jam, 2 jam, dan 3 jam.
1. Uji Tarik Serat Tunggal
i. Setelah spesimen mengering, keluarkan dan bersihkan
unggal dilakukan dengan dari sisa-sisa grease yang menempel. Kemudian
menggunakan mesin uji tarik khusus serat tunggal yaitu lakukan perbaikan pada spesimen jika bentuk spesimen Material Testing Machine LR 10 K Plus. belum rata seutuhnya dengan menggunakan amplas.
j. Melakukan uji tarik untuk semua spesimen, dilakukan di Laboratorium jurusan Mesin Akademi Teknik Industri Makassar (ATIM).
k. Melakukan pengambilan foto makro pada spesimen yang telah melalui pengujian tarik untuk mengetahui tipe patahan yang terjadi.
4. Foto Patahan Mikro Pengambilan foto makro bertujuan untuk mengetahui
jenis/bentuk patahan dan pola kegagalan yang terjadi pada spesimen komposit akibat pengujian tarik dan bending. Objek yang diambil dari penampang patahan dan dari samping untuk pengujian tarik dan bending.Adapun langkah-langkah pengambilan foto patahan makro adalah sebagai berikut:
1. Nyalakan lampu sebagai sumber cahaya. Prosedur pengambilan data serat tunggal adalah sebagai
2. Letakkan spesimen pada “Stage Plate”.atau meja objek.
berikut : berikut :
b. Hidupkan mesin.
c. Pasang specimen serat pada pencekam.
d. Operasikan mesin.
e. Lihat kondisi specimen . Jika sudah putus matikan mesin dan lepaskan specimen dari pencekam.
f. Ulangi prosedur c – e pada specimen yang lainnya.
2. Pengujian Tarik Material Komposit Pengujian tarik dilakukan dengan menggunakan mesin uji tarik. Adapun mesin uji tarik yang digunakan adalah Universal Testing Machine Type Hydrolic WS 100 KN / 10 ton
2. Hasil Pengujian Tari Material Resin
Berikut perhitungan untuk menentukan tegangan dan Prosedur pengambilan data uji tarik adalah sebagai berikut :
regangan tarik resin dengan beban 2150 N.
a. Siapkan spesimen dengan bentuk yang sudah disesuaikan dengan dimensi yang ditentukan.
b. Berikan label pada tiap spesimen agar pengambilan data bisa terstruktur dengan baik.
c. Hidupkan mesin uji tarik.
d. Pasang spesimen pada pencekam kemudian kunci pencekam.
e. Memilih kecepatan
f. Catat besarnya beban yang ada hingga spesimen patah.
g. Setelah spesimen patah, lepaskan spesimen dari pencekam.
h. Ulangi prosedur d – g untuk spesimen dengan komposisi yang berbeda.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian
1. Hasil uji Tarik Serat Tunggal akaa Dengan Perlakuan awal Aloe Vera
3. Hasil Pengujian Tarik Material komposit Berikut contoh perhitungan untuk menentukan tegangan
dan regangan tarik komposit serat akaa 40% dengan beban 5440 N.
Luas penampang : A = W x T (mm2)
= 29 (mm) x 7 (mm) = 203 (mm2)
Tabel 8. Perbandingan kekuatan tarik dengan komposisi 40% serat : 60% resin dengan variasi perlakuan aloe vera Dimana , W = Lebar penampang melintang (mm)
Dimana,
F = beban yang diperoleh pada saat pengujian
Pembahasan
Tabel 7. Perbandingan kekuatan tarik dalam variasi komposisi TABEL 9. Hasil perbandingan serat tunggal Akaa dengan perlakuan Aloe Vera 3 jam
Dari tabel 9 diatas dapat dilihat bahwa perendaman serat kedalam ekstrak Aloe Vera sangat besar. Ini terbukti dari hasil pengujian tarik serat tunggal akaa dimana pada specimen 1, serat yang diberikan perlakuan awal Aloe Vera selama 1 jam mempunyai beban tarik sebesar 5,88 N. ini lebih kecil dibanding kekuatan tarik serat tunggal specimen 2 yang mencapai 10,08 N. Dan pada specimen 3 dimana serat diberikan perlakuan awal perendaman selama 3 jam memiliki beban tarik paling besar dengan nilai 11,65 N. Ini membuktikan bahwa adanya pengaruh ekstrak Aloe Vera pada peningkatan kekuatan tarik serat dimana semakin lama perendaman maka kekuatan tariknya juga semakin besar pula.
a. Menganalisa Kekuatan Tarik Komposit Dalam pengujian tarik untuk material komposit sifat dan
karakteristik dapat dilihat pada grafik berikut ini :
Pada grafik 1 di atas dapat dilihat tegangan tarik material komposit serat akaa dengan variasi perlakuan dengan lama perendaman 3 jam serta dengan komposisi serat masing- masing 20 %: 80 %, 30 % : 70 %, dan 40 % : 60 %. Dimana masing-masing komposisi dilakukan pengambilan data sebanyak 3 kali. Setelah keseluruhan pengambilan data, dapat dilihat rata-rata kekuatan komposit tiap variasi komposisi. Pada material komposit tanpa perlakuan dengan komposisi 40 % : 60 %, terlihat tegangan tarik yang dicapai sebesar 14,71 MPa dengan panjang regangan tarik mencapai 0,008 mm pada beban tarik rata-rata 2986,6 N. Pada material komposit dengan perlakuan Aloe Vera dimana komposisinya 20 % : 80 %, tegangan tarik yang didapat sebesar 22,578 MPa dengan panjang regangan tarik mencapai 0,022 mm pada beban rata- rata 4583,3 N. Pada material komposit komposisi 30 % : 70 %, tegangan tarik yang diperoleh sebesar 23,76 MPa dengan panjang regangan 0,0216 mm pada beban rata-rata 4823,3 N. Dan pada komposisi 40 % : 60 %, tegangan tarik yang didapat mencapai 24,87 dengan panjang regangan tarik rata-rata sebesar 0,0223 pada beban tarik rata-rata 5050 N. Hasil diatas menunjukkan bahwa penambahan serat akaa pada serat komposit dengan perlakuan Aloe Vera memberikan dampak yang baik pada kekuatan tarik komposit. Semakin lama perendaman dilakukan, maka kekuatan tarik serat semakin besar pula. Dimana pada komposisi 40 % : 60 % dengan perlakuan selama 3 jam, menjadi serat komposit yang paling besar kekuatan tariknya.
b. Analisa patahan material komposit dengan menggunakan foto makro Serat yang tampak setelah patah (pull out)
Pada pengamatan patahan setelah pengujian tarik dapat di lihat bahwa patahan yang terjadi berbentuk pull out (patahan akibat penarikan dimana tampak serabut serat). Karena pada umumnya serat komposit secara praktis elastis terpengaruh oleh tarikan. Yang menyebabkan terjadinya pull out pada matriks komposit adalah apabila pada interface antara matriks dan serat memiliki nilai tegangan geser yang kecil. Arah dari perambatan retak adalah tegak lurus dengan arah tegangan tarik yang bekerja dan menghasilkan permukaan yang relatif rata. Cacat lubang yang terlihat pada gambar diatas disebabkan karena adanya sejumlah udara yang terperangkap pada saat pembuatan spesimen,cacat seperti ini dapat mempengaruhi kekuatan dari suatu material.
IV. KESIMPULAN
1. Dari pengujian awal serat tunggal akaa dapat dilihat bahwa adanya pengaruh yang diberikan oleh ekstrak Aloe Vera yang diberikan pada serat tunggal. Dimana semakin lama perendaman dilakukan maka semakin besar pula kekuatan tarik serat. Dengan perbandingan kekuatan serat yang direndam selama 3 jam kedalam Aloe Vera lebih kuat dibanding yang direndam selama 1 dan 2 jam. Pada perendaman 1 jam beban tariknya sebesar 5,88 N. Sedangkan pada perendaman 2 jam beban tariknya bernilai 10,08 N. Dan pada perendaman 3 jam beban tarik serat tunggal akaa mencapai 11,65 N.
2. Pada hasil pengujian tarik serat komposit akaa dengan variasi perendaman Aloe Vera dapat dilihat bahwa, semakin lama perlakuan diberikan maka semakin bertambah pula kekuatan tarik material komposit. Ini terbukti dimana kekuatan tarik material dengan perlakuan awal serat perendaman Aloe Vera selama 3 jam memiliki kekuatan tarik terbesar dibanding yang tanpa perlakuan, 1 jam perendaman maupun 2 jam perendaman. Pada material dengan lama perendaman 3 jam dengan komposisi 40 % : 60 %, beban tarik maksimumnya rata- rata mencapai 5050 N dengan tegangan tarik rata-rata 24,87 MPa dan regangan tarik rata-ratanya 0,0223 mm. Nilai ini lebih kuat dibanding dengan specimen lain dengan perlakuan yang lebih cepat. Ini membuktikan bahwa, penambahan serat akaa yang disertai dengan perlakuan awal Aloe Vera yang paling lama memberikan kekuatan tarik yang lebih baik bagi material komposit.
3. Pada pengamatan patahan setelah pengujian tarik dapat di lihat bahwa patahan yang terjadi berbentuk pull out (patahan akibat penarikan dimana tampak serabut serat).