commit to user
Gambar 3.6. alat-alat pembuat spesimen
3.2. Pelaksanaan Penelitian 3.2.1
Persiapan alat dan bahan
Alat-alat dan bahan yang akan digunakan dalam pembuatan komposit disiapkan seperti serat rami, resin, katalis, larutan NaOH dan peralatan yang
menunjang lainnya dalam pembuatan spesimen.
3.2.2. Pengolahan Serat Rami
a. Pencucian serat rami
Serat rami dicuci dengan menggunakan air bersih untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang masih menempel. Pencucian dilakukan dengan cara
perendaman dan dilanjutkan penyemprotan dengan menggunakan air. b.
Perlakuan alkali serat rami Untuk melakukan perlakuan alkali serat, perlu dipersiapkan larutan alkali 5
NaOH. Pebandingan volume serat dengan larutan alkali adalah 1 : 15. Perlakuan dilakukan dengan perendaman alkali di dalam bak. Perendaman serat di dalam
larutan alkali divariasi selama 2 jam, 4 jam, 6 jam, dan 8 jam. Selanjutnya, serat dinetralkan dari efek NaOH dengan direndam dalam air bersih yang diganti secara
perodik hingga pH 7. Serat ditiriskan kembali hingga kering, pengeringan tersebut dilakukan tanpa terkena sinar matahari. Setelah itu, serat tersebut siap diproses
commit to user
lebih lanjut, baik untuk diuji maupun maupun dibuat menjadi mat serat komposit.
Gambar 3.7. Perlakuan alkali serat. c.
Pengeringan Serat Setelah serat rami dilakukan pencucian air untuk menghilangkan kotoran dan
perlakuan alkali telah dilakukan maka proses selanjutnya adalah pengeringan serat. Serat dikeringkan pada suhu kamar selama 48 jam. Tahap preparasi serat
selanjutnya sebelum dilakukan pencetakan adalah menyelidiki karakteristik pengeringan serat kadar air yang terkandung di dalam serat. Serat dikontrol
kadar airnya dengan menggunakan alat moisture analyser yang berada pada laboratorium perpindahan panas jurusan teknik mesin universitas sebelas maret
surakarta. Serat dengan berat awal 9,79 gram kemudian dikeringkan pada suhu 105
C sampai kering kadar air 0 d.
Pelurusan dan pemotongan serat rami Setelah serat rami dibersihkan dan dilakukan perlakuan alkali kemudian
serat yang masih kasar disisir menggunakan sisir baja. Setelah mendapatkan serat yang cukup, serat rami dipotong 2,5 cm untuk mendapatkan hasil yang merata
pada komposit untuk masing-masing variasi.
Gambar 3.8. Proses pelurusan dan pemotongan serat rami
commit to user
3.2.3. Pencetakan komposit
Proses pencetakan yang dilakukan adalah sebagai berikut : a.
Cetakan yang digunakan untuk membuat spesimen dipersiapkan terlebih dahulu. Cetakan dibuat dengan panjang 180 mm, lebar 10 mm, dan
tebal 3 mm. b.
Pelapisan seluruh permukaan cetakan yang akan bersentuhan dengan komposit menggunakan mika agar permukaan spesimen yang terbentuk menjadi halus
dan rata. c.
Pengolesan
relea ser
pada permukaan mika untuk mempermudah pengambilan komposit dari cetakan.
d. Pemasangan
stopper
pada kedua ujung cetakan. Fungsi
stopper
ini selain untuk pembatas panjang juga berfungsi sebagai pemberi batas tebal panel
komposit yang akan dibuat.
e.
Pemanasan serat rami pada suhu 105 C selama ± 20 menit, kemudian
dilanjutkan penyimpanan serat dalam kantok plastik yang sudah diberi
silica gea l
untuk menjaga kelembaban. f.
Penghitungan kebutuhan serat, matrik, dan katalis untuk masing-masing variasi pembuatan komposit skin.
g. Setelah cetakan, matrik dan serat siap, proses pencetakan komposit dimulai
dengan memberikan matrik secara merata di dalam cetakan dan dilanjutkan dengan pemberian serat rami. Pemberian matrik dilakukan harus merata pada
seluruh bagian. Proses ini dilakukan berurutan mulai dari fraksi volume 20, 30, 40, dan 50.
h. Setelah semua bahan dimasukkan ke dalam cetakan maka segera dilakukan
proses penekanan cetakan dengan menggunakan dongkrak hidrolik manual gambar 3.8.
i. Setelah itu proses pengeringan di ruang terbuka
curing
sekitar 4-6 jam, komposit dapat dikeluarkan dari cetakan kemudian dilanjutkan dengan
postcure
pada suhu 60 C selama 4 jam.
j. Komposit yang telah di
postcure
kemudian dilakukan pengecekan fraksi volume pada masing-masing variasi.
commit to user
PRESS MOLD
Papan
Mat Serat
Papan Orientasi acak mat
Mat Serat Ramie
Gambar 3.9. Pembuatan Mat Serat Rami.
3.2.4.
Perhitungan Kebutuhan Serat, Matrik, dan Katalis
Untuk memperoleh komposisi serat, matrik dan katalis yang digunakan dalam pembuatan komposit skin, maka terlebih dahulu dilakukan perhitungan
untuk masing-masing variasi. Cara perhitungan adalah sebagai berikut : a.
Menentukan luasan komposit
skin
yang akan dibuat, dimensi komposit
skin
yang dibuat untuk satu kali cetak seperti pada gambar 3.9.
Gambar 3.10. Dimensi komposit
skin
serat Rami Maka volume komposit
skin
Vc = 180x100x3 mm = 54000 mm
3
. b.
Menentukan kebutuhan serat, matrik, dan katalis pada fraksi volume 20. Volume serat = v
f
x Vc = 20 x 54000 mm
3
= 10800 mm
3
= 10,8 cm
3
. Sehingga kebutuhan massa serat m
f
= volume serat x massa jenis serat = 10,8 cm
3
x 1.5 grcm
3
= 16,2 gram. Volume matrik = v
m
x Vc = 80 x 54000 mm
3
= 43200 mm
3
= 43.2 cm
3
. Sehingga kebutuhan massa matrik = volume matrik x massa jenis matrik
= 43.2 cm
3
x 1,215 grcm
3
= 52,488 gram.
3 mm
100 mm 180 mm
commit to user
Volume katalis = 1 x Vm = 1 x 43.2 cm
3
= 0,432 cm
3
= 0,432 mL. c.
Menentukan kebutuhan serat, matrik, dan katalis pada fraksi volume 30. Volume serat = v
f
x Vc = 30 x 54 cm
3
= 16,2 cm
3
. Sehingga kebutuhan massa serat = 16,2 cm
3
x 1,5 grcm
3
= 24,3 gram. Volume matrik = 70 x 54 cm
3
= 37,8 cm
3
. Sehingga kebutuhan massa matrik = 37,8 cm
3
x 1.215 grcm
3
= 45,927 gram. Volume katalis = 1 x 37,8 cm
3
= 0,378 cm
3
= 0,378 mL. d.
Menentukan kebutuhan serat, matrik, dan katalis pada fraksi volume 40. Volume serat = v
f
x Vc = 40 x 54 cm
3
= 21,6 cm
3
. Sehingga kebutuhan massa serat = 21,6 cm
3
x 1,5 grcm
3
= 32,4 gram. Volume matrik = 60 x 54 cm
3
= 32,4 cm
3
. Sehingga kebutuhan massa matrik = 32,4 cm
3
x 1,215 grcm
3
= 39,366 gram. Volume katalis = 1 x 32,4 cm
3
= 0,324 cm
3
= 0,324 mL. e.
Menentukan kebutuhan serat, matrik, dan katalis pada fraksi volume 50. Volume serat = 50 x 54 cm
3
= 27 cm
3
. Sehingga kebutuhan massa serat = 27 cm
3
x 1,5 grcm
3
= 40,5 gram. Volume matrik = 50 x 54 cm
3
= 27 cm
3
. Sehingga kebutuhan matrik = 27 cm
3
x 1,215 grcm
3
= 32,805 gram. Volume katalis = 1 x 27 cm
3
= 0,27 cm
3
= 0,27 mL. Setelah spesimen komposit
skin
telah dibuat, maka kemudian dilakukan pengecekan fraksi volume pada masing-masing spesimen yang telah jadi.
Pengecekannya dengan cara menimbang berat spesimen komposit
skin
yang telah terbentuk. Contoh perhitungannya adalah sebagai berikut :
Massa komposit skin = 69,1 gram Massa serat
= 16,2 gram Massa matrik
= massa komposit – massa serat = 69,1 gram – 16,2 gram
= 52,9 gram Dengan menggunakan rumus 2.3, diperoleh :
commit to user
Volume serat = 19,87
Tabel 3.1. Data spesimen komposit
skin
yang telah dibuat. Fraksi volume
serat Massa serat
gram Massa komposit
gram Massa matrik
gram Fraksi volume
serat real 20
16,2 69,1
52,9 19,87
30 24,3
71 46,7
29,66 40
32,4 72,3
39,9 39,68
50 40,5
76,2 35,7
47,89
3.2.5. Pembuatan Spesimen Uji Tarik Komposit
Proses pembuatan spesimen dilakukan dengan proses permesinan yaitu dengan gerinda yang mengacu pada standar uji yang digunakan yaitu bentuk
spesimen uji tarik berdasarkan standar ASTM D 638. Setiap spesimen diberi label dengan catatan jenis variasi untu menghindari kesalahan pembacaan.
Gambar 3.11. Bentuk spesimen uji tarik berdasar ASTM D-638 Keterangan gambar :
A. LO - length overall 165 mm
commit to user
B. WO- width overall 19 mm
C. L - length of narrow section 57 mm
D. Wc - width of narrow section 13 mm
E. R - radius of fillet 76 mm
F. T - thickness 3 mm
G. G - gage length 50 mm
H. D - distance between grips 115 mm
Pengujian tarik dilakukan dengan mesin UTM
Universa l Testing Ma chine
di laboratorium teknik mesin FT Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta
Gambar 3.12. a. Mesin Uji Tarik UTM b. Spesimen Uji Tarik Komposit
3.2.6. Variasi Penelitian
Dalam pengujian tarik ini, variasi penelitian yang digunakan adalah variasi fraksi volume serat V
f
adalah 20, 30, dan 40. Dan variasi perendaman NaOH selama 2 jam, 4 jam, 6 jam, dan 8 jam untuk optimasi fraksi volume serat.
A B
commit to user
3.2.7. Diagram Alir Penelitian
Tahapan proses penelitian dari awal sampai akhir dapat dilihat pada gambar 3.13.
MULAI PENGADAAN MATERIAL
serat rami,
polyester
, hardener, dan peralatan yang digunakan
PERLAKUAN 5 NaOH SERAT RAMI perendaman selama 2, 4, 6, dan 8 jam
SERAT RAMI NON PERLAKUAN pencucian serat , pengeringan, dan
pengujian kadar air
Data Hasil Pengujian PENGUJIAN TARIK KOMPOSIT
pembuatan spesimen uji tarik ASTM D- 638,
post cure
suhu 60 selama 4 jam,
dan pengujian di Lab. Teknik Mesin Sanata Dharma Yogyakarta
PEMBUATAN KOMPOSIT
SKIN
variasi fraksi volume serat 20, 30, 40, dan 50
PEMBUATAN KOMPOSIT
SKIN
Optimasi fraksi volume serat V
f
max Variasi perendaman 5 NaOH selama 2 jam, 4 jam, 6 jam dan 8 jam
A
Resin
Unsaturated Polyester
Yukalac 157 BTQN- EX +
Katalis MEKPO
commit to user
Pengolahan Dan Analisa Data
KESIMPULAN
SELESAI PENGUJIAN TARIK KOMPOSIT
pembuatan spesimen uji tarik ASTM D- 638,
post cure
suhu 60 selama 4 jam,
dan pengujian di Lab. Teknik Mesin Sanata Dharma Yogyakarta
Data Hasil Pengujian
A
Gambar 3.13. Diagram alir penelitian.
commit to user
35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
