KAJIAN KEKUATAN TARIK DAN KETAHANAN BAKAR KOMPOSIT GEOPOLIMER MONMORRILONIT−PHENOLYC−SERAT KARBON
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KAJIAN KEKUATAN TARIK DAN KETAHANAN BAKAR
KOMPOSIT GEOPOLIMER
MONMORRILONIT−PHENOLYC−SERAT KARBON
TESIS
Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister
Program Studi Teknik Mesin
Oleh
Sutrisno
S951108014
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit
to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KAJIAN KEKUATAN TARIK DAN KETAHANAN BAKAR
KOMPOSIT GEOPOLIMER
MONMORRILONIT−PHENOLYC−SERAT KARBON
TESIS
Oleh
Sutrisno
S951108014
Komisi
Pembimbing
Nama
Tanda Tangan
Tanggal
Pembimbing I
Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T. ………….……. 2013
NIP 19710103 199702 1 001
Pembimbing II
Dr. Triyono, S.T., M.T.
NIP 19740625 199903 1 002
…………...…… 2013
Telah dinyatakan memenuhi syarat
Pada tanggal .......................... 2013
Ketua Program Studi Teknik Mesin
Program Pascasarjana UNS
Dr. Techn. Suyitno, S.T., M.T.
NIP 19740902
200112
commit to
user 1 002
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KAJIAN KEKUATAN TARIK DAN KETAHANAN BAKAR
KOMPOSIT GEOPOLIMER
MONMORRILONIT−PHENOLYC−SERAT KARBON
TESIS
Oleh
Sutrisno
S951108014
Jabatan
Nama
Tanda Tangan
Tanggal
Ketua
Prof. Dra. Neng Sri S., M.Sc., Ph.D.
NIP 194908161981032001
…………
………… 2013
Sekretaris
Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T.
NIP 197403262000031001
…………
………… 2013
Anggota
Penguji
Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T.
NIP 197101031997021001
…………
………… 2013
Dr. Triyono, S.T., M.T.
NIP 197406251999021001
…………
…............ 2013
Telah dipertahankan di depan penguji
Dinyatakan telah memenuhi syarat
Pada tanggal ......................... 2013
Direktur Program Pascasarjana UNS
Prof. Dr. Ahmad Yunus, M.S.
NIP 196107171986011001
Ketua Program Studi Teknik Mesin
commit to user
iii
Dr. Techn. Suyitno, S.T., M.T.
NIP 197409022001121002
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Sutrisno. 2013. Kajian Kekuatan Tarik dan Ketahanan Bakar Komposit
Geopolimer Monmorrilonit−Phenolyc−Serat Karbon. TESIS. Pembimbing I:
Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T. II: Dr. Triyono, S.T., M.T. Program Studi
Teknik Mesin, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
ABSTRAK
Serbuk genteng Sokka merupakan limbah industri genteng, selama ini belum
dimanfaatkan secara maksimal. Serbuk genteng Sokka dapat dimanfaatkan
sebagai bahan komposit geopolimer karena mempunyai kekuatan dan kekakuan
yang tinggi serta tahan terhadap temperatur tinggi. Untuk membuat komposit
yang kuat dan tahan bakar diperlukan resin Phenolyc dan serat karbon. Penelitian
ini membahas pengaruh fraksi volume serat karbon dan fraksi volume serbuk
genteng Sokka/lempung MMt terhadap kekuatan tarik dan ketahanan bakar
komposit geopolimer.
Genteng Sokka dihancurkan dan diayak sehingga didapatkan ukuran partikel
+200, di oven selama 1 jam dengan suhu 100 °C, selanjutnya dicetak secara hand
lay up dengan dengan matrik resin phenolyc LP 1Q EX + serat karbon. Variasi
yang dipakai yaitu variasi orientasi serat 0/90° dan 45/45° dengan variasi peubah
fraksi volume (serbuk genteng Sokka + serat karbon = 40%) sedang fraksi volume
resin phenolyc tetap (60%). Hasil cetakan difinishing sesuai ukuran standard
ASTM. Pengujian tarik sesuai ASTM D 638, ketahanan bakar sesuai ASTM D
635, dan massa jenis sesuai ASTM D 792-98.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa tegangan tarik dan modulus elastisitas
tertinggi adalah komposisi orientasi serat 0/90° pada variasi 10 laminat dengan
tegangan tarik sebesar 434,95 MPa dan modulus elastisitas 7,66 GPa. Ketahanan
bakar tertinggi pada variasi 10 laminat dengan waktu penyalaan 28,39 detik dan
kecepatan bakar 8,13 mm/menit. Massa jenis paling rendah terjadi pada variasi 10
laminat yaitu 1,344 g/cm3. Foto SEM menunjukkan bahwa variasi 10 laminat
mempunyai ikatan antara serat, matrik, dan serbuk lebih baik daripada variasi
yang lain. Komposit geopolimer sangat baik digunakan untuk komponen industri
khususnya otomotif karena mempunyai sifat kekuatan tarik baik, ketahanan bakar
baik, dan densitas material tergolong rendah.
Kata kunci: komposit geopolimer, laminat, serat karbon, phenolyc, ketahanan
bakar.
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Sutrisno. 2013. A Study of Tensile Strength and Fire Resistance of the
Monmorrilonit−Phenolyc−Carbon Fiber Geopolymer Composites. Thesis:
Principal Advisor: Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T., Co-advisor: Dr.
Triyono, S.T., M.T. Thesis: The Graduate Program in Mecahnical Eningeering,
Sebelas Maret University, Surakarta 2013.
ABSTRACT
The roof tile dusts derived from the waste of roof tile industry have not been
utilized in technical field. The Sokka roof tile dusts are potential as geopolymer
composite material for they have a high strength, a high hardness, and a hightemperature resistance. To produce strong and fire-resistance composites,
phenolyc resin and carbon fiber are required. This research discusses the effect of
the carbon fiber volume fraction and the Sokka roof tile dust/MMt clay volume
fraction on the tensile strength and the fire resistance of the geopolymer
composites.
The Sokka roof tiles were respectively crushed, sieved to obtain particles with the
size +200, heated in an oven with the temperature of 100 °C for an hour, and
molded with hand lay-up technique with the matrix of phenolyc resin of LP1Q EX
+ carbon fibers. The variations employed were fiber orientation variations of
0/90° and 45/45° with the variables of volume fraction (Sokka roof tile dusts +
carbon fibers = 40%) and with the fixed phenolyc resin volume fraction (60%).
Then they were then exposed to final touch according to standardized sizes for
ASTM testing. The tensile strength, the fire resistance, and the density were based
on ASTM D 638, ASTM D 635, and ASTM D 792-98 respectively.
The result of the research shows that the fiber orientation composition of 0/90° at
a 10-laminate variation has the tensile stress of 434.95 MPa and the elasticity
modulus of 7.66 GPa. The highest fire resistance is at the 10-laminate variation
with the burning time of 28.39 seconds and the burning rate of 8.13 mm/min. The
lowest density takes place at the 10-laminate variation, that is, 1.344 g/cm3. The
SEM photograph shows that the 10-laminate variation has better inter-fiber
bonding, matrix, and dusts than those at other variations. The geopolymer
composites are very good to be used as industrial components particularly for
automotive industry as they have a good tensile strength, a good fire resistance,
and a low material density.
Keywords: Geopolymer composites, laminate, carbon fiber, phenolyc, and fire
resistance.
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul
ˮKajian Kekuatan Tarik dan Ketahanan Bakar Komposit Geopolimer
Monmorrilonit−Phenolyc−Serat Karbonˮ. Adapun tujuan penulisan Tesis ini
adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Magister
Teknik di Prodi Pasca Sarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sangat mendalam kepada
semua pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan Tesis ini,
khususnya kepada:
1. Allah SWT yang telah melimpahkan rahmad dan hidayah-Nya, sehingga atas
bimbingan dan ridho-Nya dapat menyelesaikan Tesis ini.
2. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T. selaku pembimbing I dan Bapak
Dr. Triyono, S.T., M.T. selaku selaku pembimbing II yang dengan sabar dan
penuh pengertian telah memberikan banyak bantuan, motivasi serta dukungan
dalam penelitian dan penulisan Tesis ini.
3. Bapak Dr. Techn. Suyitno, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Magister
Teknik Mesin UNS dan Bapak Zainal Arifin, S.T., M.T. Selaku Pembimbing
Akademik yang selalu
memberikan
motivasi dan
semangat
dalam
mengerjakan Tesis.
4. Bapak Ibu Dosen Program Studi Magister Teknik Mesin UNS.
5. Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, M.T. selaku Ketua Laboratorium Material
jurusan Teknik Mesin UNS dan mas Maruto yang telah membantu penulis
dalam pembuatan spesimen.
6. Bapak Ibu tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moril
maupun materil.
7. Istriku Diana dan ketiga anakku (Ibam, Dero, dan Puput)
yang selalu
memberi motifasi dan semangat.
8. Bapak Wahyu yang selalu menemani, memberi motifasi, dan semangat selama
2 tahun di Pucang Sawit.
9. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas bantuan dan
commit to user
dorongan semangat serta do’anya, terima kasih.
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Penulis menyadari, bahwa dalam Tesis ini masih terdapat banyak
kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi, dan kritik demi
kesempurnaan Tesis ini, akan penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan
terima kasih.
Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap Tesis ini dapat
digunakan sebagaimana mestinya.
Surakarta, 26 Juni 2013
Sutrisno
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL……………………………………………………..
i
HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING……………………….
ii
HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI……..……………………….
iii
KATA PENGANTAR…………………………………………………….
iv
PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS……..
vi
ABSTRAK…………………………………………………………………
vii
ABSTRACT………………………………………………………………….
viii
DAFTAR ISI ................................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR...................................................................................
xi
DAFTAR TABEL…………………………………………………………
xii
DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………
xiii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................
1
1.1 Latar Belakang Masalah.....................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ..............................................................................
2
1.3 Tujuan Penelitian ...............................................................................
3
1.4 Manfaat Penelitian ..............................................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...................................................................
4
2.1 Kajian Teori........................................................................................
4
2.2 Kerangka Pikir ...................................................................................
12
2.3 Hipotesis ............................................................................................
12
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................
13
3.1 Tempat Penelitian..…………………………………………………..
13
3.2 Alat dan Bahan.. ...............................................................................
13
3.3 Prosedur Pelaksanaan.........................................................................
15
3.4 Variabel Sampel ...............................................................................
15
3.5 Jenis Pengujian………………………….. ........................................
16
3.6 Diagram Alir Penelitian.......................................................................
19
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN...........................
20
4.1 Massa Jenis Komposit………………………………………………….. 20
commit to user
4.2 Kekuatan Tarik………………………………………………………. 21
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4.3 Ketahanan Bakar……………………………………………………..
31
4.3 Pengujian TGA/DTA…………………………….…………………...
35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN…………………………...……….
39
5.1 Kesimpulan……………………………………………….................
39
5.2 Saran…………………………………………………………………
39
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................
40
LAMPIRAN ...................................................................................................
43
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Skema klasifikasi komposit…………………………..…………
4
Gambar 2.2 Hasil SEM serbuk genteng Sokka ……………………………… 5
Gambar 2.3 Hasil SEM montmorrilonite…………………………………….. 6
Gambar 2.3 Grafik tegangan-regangan ……………………………..……….
10
Gambar 3.1 Serat karbon……………………………………………..………
14
Gambar 3.2 Gambar specimen uji tarik………………………………….…..
17
Gambar 3.3 Skema uji bakar sesuai ASTM D 635…..………………………
17
Gambar 3.4 Alat uji bakar …………………………………………………..
18
Gambar 4.1 Kurva massa jenis variasi orientasi serat 45/45° dan orientasi
serat 0/90°.....................................................................................
20
Gambar 4.1 Hubungan variasi jumlah laminat, orientasi, dan Tegangan
Tarik .............................................................................................. 21
Gambar 4.3 Orientasi serat................................................................................. 22
Gambar 4.4 Hubungan variasi jumlah laminat, orientasi, dan modulus
elastisis........................................................................................... 23
Gambar 4.5 Hubungan variasi jumlah laminat, orientasi, dan regangan........... 24
Gambar 4.6 Perbandingan SEM penampang patah komposit 6 laminat…….. 25
Gambar 4.7 Perbandingan SEM penampang patah komposit 10 laminat……. 26
Gambar 4.8 Bentuk permukaan patahan uji tarik (0/90°)……………………... 28
Gambar 4.9 Bentuk permukaan patahan uji tarik (45/45°) …………………… 30
Gambar 4.10 Hubungan variasi jumlah laminat, orientasi serat, dan waktu
penyalaan …………….…….…………….……………………. 31
Gambar 4.11 Hubungan variasi jumlah laminat, orientasi serat, dan kecepatan
bakar…………………………………………………………… 32
Gambar 4.12 Perbandingan SEM penampang patah komposit dengan variasi
6 laminat ……........................................................................... 32
Gambar 4.13 Perbandingan SEM penampang patah komposit dengan variasi
10 laminat ……............................................................................ 33
Gambar 4.14 Hasil uji TGA variasi 4, 6, dan 8 Laminat………………..…… 35
commit to user
Gambar 4.15 Hasil uji DTA variasi 4, 6, dan 8 laminat……………………… 37
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Kandungan unsur utama serbuk genteng Sokka berdasarkan hasil
uji XRF…………………………………………………………....
9
Tabel 3.1 Tempat kegiatan penelitian……………………………………....... 13
Tabel 3.2 Data perbandingan serat, phenolyc, dan serbuk genteng Sokka…… 16
Tabel 4.1 Hasil pengujian massa jenis orientasi 0/90° dan 45/45°……..……...
20
Tabel 4.2 Hasil pengujian kekuatan tarik…………………………………….. 21
Tabel 4.3 Hasil pengujian ketahanan bakar…………………………….…….
31
Tabel 4.4 Perubahan temperatur pada proses eksotermis dan endotermis…… 37
commit to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Biodata……………….………………………………..………… . 43
Lampiran 2. Data uji tarik orientasi 0/90°……………………………………
44
Lampiran 3. Data uji tarik orientasi 45/45° …………………….…………….
45
Lampiran 4. Data uji bakar orientasi 0/90°…………………………………..
46
Lampiran 5. Data uji bakar orientasi 45/45°………………………. …………
47
Lampiran 6. Data uji massa jenis 0/90° …………………………...........…….. 48
Lampiran 7. Data uji massa jenis 45/45° …………..…………………….……. 49
commit to user
xiii
digilib.uns.ac.id
KAJIAN KEKUATAN TARIK DAN KETAHANAN BAKAR
KOMPOSIT GEOPOLIMER
MONMORRILONIT−PHENOLYC−SERAT KARBON
TESIS
Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister
Program Studi Teknik Mesin
Oleh
Sutrisno
S951108014
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit
to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KAJIAN KEKUATAN TARIK DAN KETAHANAN BAKAR
KOMPOSIT GEOPOLIMER
MONMORRILONIT−PHENOLYC−SERAT KARBON
TESIS
Oleh
Sutrisno
S951108014
Komisi
Pembimbing
Nama
Tanda Tangan
Tanggal
Pembimbing I
Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T. ………….……. 2013
NIP 19710103 199702 1 001
Pembimbing II
Dr. Triyono, S.T., M.T.
NIP 19740625 199903 1 002
…………...…… 2013
Telah dinyatakan memenuhi syarat
Pada tanggal .......................... 2013
Ketua Program Studi Teknik Mesin
Program Pascasarjana UNS
Dr. Techn. Suyitno, S.T., M.T.
NIP 19740902
200112
commit to
user 1 002
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KAJIAN KEKUATAN TARIK DAN KETAHANAN BAKAR
KOMPOSIT GEOPOLIMER
MONMORRILONIT−PHENOLYC−SERAT KARBON
TESIS
Oleh
Sutrisno
S951108014
Jabatan
Nama
Tanda Tangan
Tanggal
Ketua
Prof. Dra. Neng Sri S., M.Sc., Ph.D.
NIP 194908161981032001
…………
………… 2013
Sekretaris
Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T.
NIP 197403262000031001
…………
………… 2013
Anggota
Penguji
Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T.
NIP 197101031997021001
…………
………… 2013
Dr. Triyono, S.T., M.T.
NIP 197406251999021001
…………
…............ 2013
Telah dipertahankan di depan penguji
Dinyatakan telah memenuhi syarat
Pada tanggal ......................... 2013
Direktur Program Pascasarjana UNS
Prof. Dr. Ahmad Yunus, M.S.
NIP 196107171986011001
Ketua Program Studi Teknik Mesin
commit to user
iii
Dr. Techn. Suyitno, S.T., M.T.
NIP 197409022001121002
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Sutrisno. 2013. Kajian Kekuatan Tarik dan Ketahanan Bakar Komposit
Geopolimer Monmorrilonit−Phenolyc−Serat Karbon. TESIS. Pembimbing I:
Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T. II: Dr. Triyono, S.T., M.T. Program Studi
Teknik Mesin, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
ABSTRAK
Serbuk genteng Sokka merupakan limbah industri genteng, selama ini belum
dimanfaatkan secara maksimal. Serbuk genteng Sokka dapat dimanfaatkan
sebagai bahan komposit geopolimer karena mempunyai kekuatan dan kekakuan
yang tinggi serta tahan terhadap temperatur tinggi. Untuk membuat komposit
yang kuat dan tahan bakar diperlukan resin Phenolyc dan serat karbon. Penelitian
ini membahas pengaruh fraksi volume serat karbon dan fraksi volume serbuk
genteng Sokka/lempung MMt terhadap kekuatan tarik dan ketahanan bakar
komposit geopolimer.
Genteng Sokka dihancurkan dan diayak sehingga didapatkan ukuran partikel
+200, di oven selama 1 jam dengan suhu 100 °C, selanjutnya dicetak secara hand
lay up dengan dengan matrik resin phenolyc LP 1Q EX + serat karbon. Variasi
yang dipakai yaitu variasi orientasi serat 0/90° dan 45/45° dengan variasi peubah
fraksi volume (serbuk genteng Sokka + serat karbon = 40%) sedang fraksi volume
resin phenolyc tetap (60%). Hasil cetakan difinishing sesuai ukuran standard
ASTM. Pengujian tarik sesuai ASTM D 638, ketahanan bakar sesuai ASTM D
635, dan massa jenis sesuai ASTM D 792-98.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa tegangan tarik dan modulus elastisitas
tertinggi adalah komposisi orientasi serat 0/90° pada variasi 10 laminat dengan
tegangan tarik sebesar 434,95 MPa dan modulus elastisitas 7,66 GPa. Ketahanan
bakar tertinggi pada variasi 10 laminat dengan waktu penyalaan 28,39 detik dan
kecepatan bakar 8,13 mm/menit. Massa jenis paling rendah terjadi pada variasi 10
laminat yaitu 1,344 g/cm3. Foto SEM menunjukkan bahwa variasi 10 laminat
mempunyai ikatan antara serat, matrik, dan serbuk lebih baik daripada variasi
yang lain. Komposit geopolimer sangat baik digunakan untuk komponen industri
khususnya otomotif karena mempunyai sifat kekuatan tarik baik, ketahanan bakar
baik, dan densitas material tergolong rendah.
Kata kunci: komposit geopolimer, laminat, serat karbon, phenolyc, ketahanan
bakar.
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Sutrisno. 2013. A Study of Tensile Strength and Fire Resistance of the
Monmorrilonit−Phenolyc−Carbon Fiber Geopolymer Composites. Thesis:
Principal Advisor: Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T., Co-advisor: Dr.
Triyono, S.T., M.T. Thesis: The Graduate Program in Mecahnical Eningeering,
Sebelas Maret University, Surakarta 2013.
ABSTRACT
The roof tile dusts derived from the waste of roof tile industry have not been
utilized in technical field. The Sokka roof tile dusts are potential as geopolymer
composite material for they have a high strength, a high hardness, and a hightemperature resistance. To produce strong and fire-resistance composites,
phenolyc resin and carbon fiber are required. This research discusses the effect of
the carbon fiber volume fraction and the Sokka roof tile dust/MMt clay volume
fraction on the tensile strength and the fire resistance of the geopolymer
composites.
The Sokka roof tiles were respectively crushed, sieved to obtain particles with the
size +200, heated in an oven with the temperature of 100 °C for an hour, and
molded with hand lay-up technique with the matrix of phenolyc resin of LP1Q EX
+ carbon fibers. The variations employed were fiber orientation variations of
0/90° and 45/45° with the variables of volume fraction (Sokka roof tile dusts +
carbon fibers = 40%) and with the fixed phenolyc resin volume fraction (60%).
Then they were then exposed to final touch according to standardized sizes for
ASTM testing. The tensile strength, the fire resistance, and the density were based
on ASTM D 638, ASTM D 635, and ASTM D 792-98 respectively.
The result of the research shows that the fiber orientation composition of 0/90° at
a 10-laminate variation has the tensile stress of 434.95 MPa and the elasticity
modulus of 7.66 GPa. The highest fire resistance is at the 10-laminate variation
with the burning time of 28.39 seconds and the burning rate of 8.13 mm/min. The
lowest density takes place at the 10-laminate variation, that is, 1.344 g/cm3. The
SEM photograph shows that the 10-laminate variation has better inter-fiber
bonding, matrix, and dusts than those at other variations. The geopolymer
composites are very good to be used as industrial components particularly for
automotive industry as they have a good tensile strength, a good fire resistance,
and a low material density.
Keywords: Geopolymer composites, laminate, carbon fiber, phenolyc, and fire
resistance.
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul
ˮKajian Kekuatan Tarik dan Ketahanan Bakar Komposit Geopolimer
Monmorrilonit−Phenolyc−Serat Karbonˮ. Adapun tujuan penulisan Tesis ini
adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Magister
Teknik di Prodi Pasca Sarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sangat mendalam kepada
semua pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan Tesis ini,
khususnya kepada:
1. Allah SWT yang telah melimpahkan rahmad dan hidayah-Nya, sehingga atas
bimbingan dan ridho-Nya dapat menyelesaikan Tesis ini.
2. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T. selaku pembimbing I dan Bapak
Dr. Triyono, S.T., M.T. selaku selaku pembimbing II yang dengan sabar dan
penuh pengertian telah memberikan banyak bantuan, motivasi serta dukungan
dalam penelitian dan penulisan Tesis ini.
3. Bapak Dr. Techn. Suyitno, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Magister
Teknik Mesin UNS dan Bapak Zainal Arifin, S.T., M.T. Selaku Pembimbing
Akademik yang selalu
memberikan
motivasi dan
semangat
dalam
mengerjakan Tesis.
4. Bapak Ibu Dosen Program Studi Magister Teknik Mesin UNS.
5. Bapak Ir. Wijang Wisnu Raharjo, M.T. selaku Ketua Laboratorium Material
jurusan Teknik Mesin UNS dan mas Maruto yang telah membantu penulis
dalam pembuatan spesimen.
6. Bapak Ibu tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moril
maupun materil.
7. Istriku Diana dan ketiga anakku (Ibam, Dero, dan Puput)
yang selalu
memberi motifasi dan semangat.
8. Bapak Wahyu yang selalu menemani, memberi motifasi, dan semangat selama
2 tahun di Pucang Sawit.
9. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas bantuan dan
commit to user
dorongan semangat serta do’anya, terima kasih.
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Penulis menyadari, bahwa dalam Tesis ini masih terdapat banyak
kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi, dan kritik demi
kesempurnaan Tesis ini, akan penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan
terima kasih.
Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap Tesis ini dapat
digunakan sebagaimana mestinya.
Surakarta, 26 Juni 2013
Sutrisno
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL……………………………………………………..
i
HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING……………………….
ii
HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI……..……………………….
iii
KATA PENGANTAR…………………………………………………….
iv
PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS……..
vi
ABSTRAK…………………………………………………………………
vii
ABSTRACT………………………………………………………………….
viii
DAFTAR ISI ................................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR...................................................................................
xi
DAFTAR TABEL…………………………………………………………
xii
DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………
xiii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................
1
1.1 Latar Belakang Masalah.....................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ..............................................................................
2
1.3 Tujuan Penelitian ...............................................................................
3
1.4 Manfaat Penelitian ..............................................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...................................................................
4
2.1 Kajian Teori........................................................................................
4
2.2 Kerangka Pikir ...................................................................................
12
2.3 Hipotesis ............................................................................................
12
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................
13
3.1 Tempat Penelitian..…………………………………………………..
13
3.2 Alat dan Bahan.. ...............................................................................
13
3.3 Prosedur Pelaksanaan.........................................................................
15
3.4 Variabel Sampel ...............................................................................
15
3.5 Jenis Pengujian………………………….. ........................................
16
3.6 Diagram Alir Penelitian.......................................................................
19
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN...........................
20
4.1 Massa Jenis Komposit………………………………………………….. 20
commit to user
4.2 Kekuatan Tarik………………………………………………………. 21
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4.3 Ketahanan Bakar……………………………………………………..
31
4.3 Pengujian TGA/DTA…………………………….…………………...
35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN…………………………...……….
39
5.1 Kesimpulan……………………………………………….................
39
5.2 Saran…………………………………………………………………
39
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................
40
LAMPIRAN ...................................................................................................
43
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Skema klasifikasi komposit…………………………..…………
4
Gambar 2.2 Hasil SEM serbuk genteng Sokka ……………………………… 5
Gambar 2.3 Hasil SEM montmorrilonite…………………………………….. 6
Gambar 2.3 Grafik tegangan-regangan ……………………………..……….
10
Gambar 3.1 Serat karbon……………………………………………..………
14
Gambar 3.2 Gambar specimen uji tarik………………………………….…..
17
Gambar 3.3 Skema uji bakar sesuai ASTM D 635…..………………………
17
Gambar 3.4 Alat uji bakar …………………………………………………..
18
Gambar 4.1 Kurva massa jenis variasi orientasi serat 45/45° dan orientasi
serat 0/90°.....................................................................................
20
Gambar 4.1 Hubungan variasi jumlah laminat, orientasi, dan Tegangan
Tarik .............................................................................................. 21
Gambar 4.3 Orientasi serat................................................................................. 22
Gambar 4.4 Hubungan variasi jumlah laminat, orientasi, dan modulus
elastisis........................................................................................... 23
Gambar 4.5 Hubungan variasi jumlah laminat, orientasi, dan regangan........... 24
Gambar 4.6 Perbandingan SEM penampang patah komposit 6 laminat…….. 25
Gambar 4.7 Perbandingan SEM penampang patah komposit 10 laminat……. 26
Gambar 4.8 Bentuk permukaan patahan uji tarik (0/90°)……………………... 28
Gambar 4.9 Bentuk permukaan patahan uji tarik (45/45°) …………………… 30
Gambar 4.10 Hubungan variasi jumlah laminat, orientasi serat, dan waktu
penyalaan …………….…….…………….……………………. 31
Gambar 4.11 Hubungan variasi jumlah laminat, orientasi serat, dan kecepatan
bakar…………………………………………………………… 32
Gambar 4.12 Perbandingan SEM penampang patah komposit dengan variasi
6 laminat ……........................................................................... 32
Gambar 4.13 Perbandingan SEM penampang patah komposit dengan variasi
10 laminat ……............................................................................ 33
Gambar 4.14 Hasil uji TGA variasi 4, 6, dan 8 Laminat………………..…… 35
commit to user
Gambar 4.15 Hasil uji DTA variasi 4, 6, dan 8 laminat……………………… 37
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Kandungan unsur utama serbuk genteng Sokka berdasarkan hasil
uji XRF…………………………………………………………....
9
Tabel 3.1 Tempat kegiatan penelitian……………………………………....... 13
Tabel 3.2 Data perbandingan serat, phenolyc, dan serbuk genteng Sokka…… 16
Tabel 4.1 Hasil pengujian massa jenis orientasi 0/90° dan 45/45°……..……...
20
Tabel 4.2 Hasil pengujian kekuatan tarik…………………………………….. 21
Tabel 4.3 Hasil pengujian ketahanan bakar…………………………….…….
31
Tabel 4.4 Perubahan temperatur pada proses eksotermis dan endotermis…… 37
commit to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Biodata……………….………………………………..………… . 43
Lampiran 2. Data uji tarik orientasi 0/90°……………………………………
44
Lampiran 3. Data uji tarik orientasi 45/45° …………………….…………….
45
Lampiran 4. Data uji bakar orientasi 0/90°…………………………………..
46
Lampiran 5. Data uji bakar orientasi 45/45°………………………. …………
47
Lampiran 6. Data uji massa jenis 0/90° …………………………...........…….. 48
Lampiran 7. Data uji massa jenis 45/45° …………..…………………….……. 49
commit to user
xiii