BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan di Laboratorium
Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara .
3.2 Peralatan dan Bahan
3.2.1 Peralatan
Alat – alat yang digunakan untuk pembuatan sampel komposit plastik
yaitu: 1.
Neraca analitik digital Berfungsi untuk menimbang serat rami dan poliester yang dibutuhkan
sesuai dengan komposisi yang telah ditentukan. 2.
1 set motor stirrer berfungsi sebagai pengaduk poliester dengan katalis 3.
Plat besi Berfungsi sebagai alas dan penutup cetakan.
4. Cetakan spesimen
Berfungsi untuk mencetak sampel uji dengan bentuk yang diinginkan sesuai dengan standar yang dibutuhkan.
5. Alumunium foil
Berfungsi untuk melapisi plat besi agar sampel tidak keluar dari cetakan. 6.
Kempa panas hot press Berfungsi untuk menekan alat cetakan agar diperoleh sampel uji yang
padat sesuai dengan ketebalan cetakan. 7.
Spatula Berfungsi untuk memindahkan perekat saat menimbang dan meratakan
perekat saat pencampuran dengan serat kulit rotan. 8.
MElectronics System Universal Tensile Machine Type GOTECH AL-7000
25
Universitas Sumatera Utara
Berfungsi sebagai alat untuk melakukan pengujian sifat mekanik terutama kekuatan lentur dengan kapasitas beban 100 kgf dan kekuatan tarik dengan
kapasitas beban 200 kgf. 9.
Impaktor Wolpert Berfungsi untuk melakukan pengujian kekuatan impak komposit ayang
dilengkapi dengan skala. 10.
Oven Pengering Oven Drying Tmaks = 100
o
C Berfungsi untuk memanaskan sampel yang akan diuji kadar air.
11. Alat-alat lain
Perlengkapan lain yang digunakan antara lain: penggaris, serbet, gunting, pisau, sarung tangan, masker, plastik, kertas label dan lain-lain.
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan untuk pembuatan komposit plastik : 1.
Serat rami filler dari tanaman rami : sebagai bahan utama pembuatan papan komposit berbasis serat alam.
2. Resin poliester 157 BQTN – Ex produk PT.Justun Kimia Raya sebagai
penguat berfungsi untuk merekatkan serat rami dengan perbandingan komposisi tertentu.
3. Handneer metyl etyl keton perioksida
MEKPO Produk PT. Justun
Kimia raya cabang medan. 4.
Mirror glaze MGH no 8 Wax produk PT. Justun-Kimia Raya cabang Medan 5.
NaOH 5 sebanyak 200 gram produk Kimia Organo. 6.
Aquadest 4 liter produk Kimia Organo.
Universitas Sumatera Utara
3.2.3 Prosedur Percobaan
1. Disediakan semua bahan dan peralatan yang diperlukan.
2. Dipilih serat rami dengan diameter yang sama dan potong-potong dengan
variasi 0,5 cm ; 1 cm ; 1,5 cm ; 2cm ; 2,5 cm dan 3 cm . 3.
Ditimbang resin poliester dengan dan Serat dengan ukuran 4.
Dicampurkan resin poliester dan Mekspo dengan perbandingan 100:1 dan diaduk dengan motor stirer sampai merata.
5. Disediakan papan cetakan
6. Dihidupkan kempa panas dan diatur suhunya pada 50
C. 7.
Dilapisi kedua plat yang telah dibasahi dengan air menggunakan alumunium foil untuk bagian alas dan penutup cetakan
8. Diletakkan cetakan di atas plat alas yang sudah dilapisi alumunium foil
dan diolesi wax mgh 9.
Didistribusikan serat rami dalam cetakan secara merata dengan metode acak.
10. Dituang Poliester dan katalis di atas serat dan diratakan menggunakan
spatula ke segala arah 11.
Ditutup cetakan dengan plat penutup yang telah dilapisi alumunium foil 12.
Diletakkan cetakan pada kempa panas dengan suhu 50
o
C kemudian ditekan secara berulang-ulang untuk mendapatkan ketebalan yang sesuai
dengan cetakan selama 20 menit 13.
Dikeluarkan cetakan dari kempa dan dibiarkan selama 10 menit 14.
Dikeluarkan sampel dari cetakan dengan cara melepaskan plat besi dari alumunium foil kemudian alumunium foil ditarik secara perlahan dari
cetakan. 15.
Dilakukan pembuatan sampel pertama tanpa serat, untuk sampel 2,sampel 3, sampel 4, Sampel 5,sampel 6 dan sampel 7 masing-masing
dengan variasi panjang 0,5 cm sampai 3 cm. 16.
Sampel yang dihasilkan kemudian diuji sifat mekanik dan sifat fisisnya.
Universitas Sumatera Utara
3.4 Tahapan penelitian
Persiapan Sampel
Resi poliester+ Mekspo
Serat Rami
PENCETAKAN METODE ACAKRANDOM
PENGEMPAAN PRESS50 ºC , 20 menit
PENGKONDISIAN 1 X 24 JAM
PAPAN KOMPOSIT
DATA
HASIL DAN PEMBAHASAN
KESIMPULAN SELESAI
Dibersihkan seratnya
Dipotong serat dengan variasi masing-masing
0.5 cm, 1 cm, 1.5 cm, 2 cm, 2.5 cm, 3 cm
UJI TARIKASTM D-
638-08 UJI
IMPAKASTM D-256
UJI KUAT LENTURASTM
D-790 UJI
KERAPATAN UJI DAYA
SERAP AIR
Diaduk sampai homogen
ANALISA DATA Ditimbang serat sesuai
persentasi yang ditentukan
Gambar 3.1 Tahapan Penelitian pembuatan papan komposit serat rami dan resin poliester.
Universitas Sumatera Utara
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian fisis 4.1.1 Pengujian Densitas
Densitas atau kerapatan merupakan salah satu sifat fisis yang menunjukkan perbandingan antara massa benda terhadap volumenya atau
banyaknya massa zat per satuan volume. Massa serat sebagai penguat dalam komposit ini dibuat tetap 0,2 gram,
tetapi untuk massa tetap 0,2 gram divariasikan dengan panjang serat 0,5 cm ; 1 cm ; 1,5 cm ; 2 cm ; 2,5 cm ; 3cm hanya menambah jumlahkuantitas fiber yang tidak
akan mempengaruhi densitas komposit. Nilai densitas maksimum pada komposit tanpa serat sebesar 1,2969 gcm
3
dan densitas minimum pada komposit panjang serat 2,5 cm yaitu 1,1948 gcm
3
.
4.1.2 Pengujian Daya Serap Air DSA
Pengujian daya serap air dilakukan untuk menentukan besarnya persentase air yang terserap oleh sampel yang direndam dengan perendaman selama 24 jam.
Data hasil penimbangan massa kering dan massa basah komposit serat rami- poliester SR-P ditampilkan seperti pada Tabel 4.2 berikut ini :
Tabel 4.2 Hasil Uji Daya Serap Air Komposit Serat Rami dengan Resin Poliester, dengan Massa Serat 0,2 gram
No. Sampel Panjang cm
Massa kering gr
Massa basah gr
Daya Serap Air
1 5,98
6,02 0,66
2 0,5
5,8 5,89
0,85 3
1 5,81
5,86 0,86
4 1,5
5,68 5,78
0,88 5
2 5,62
5,57 0,89
6 2,5
5,21 5,26
0,95 7
3 5,26
5,31 0,95
29
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel 4.2 di atas dapat dibuat grafik hubungan antara daya serap air komposit SR-P vs Variasi panjang serat rami seperti yang tampak pada Grafik 4.2
berikut ini :
Grafik 4.2 Hubungan antara Panjang Serat Rami dengan Daya Serap Air Komposit
Pada Grafik 4.2 di, dapat dilihat nilai daya serap air minimum untuk komposit tanpa serat rami yaitu 0,66 dan daya serap air maksimum untuk
komposit dengan panjang serat 2,5 cm yaitu 0,95 . Berdasarkan JIS A 5905 : 2003, nilai daya serap air sampel papan serat maksimum adalah 25 . Daya serap
air komposit serat rami dengan resin poliester masing –masing komposisi telah
memenuhi syarat yang ditetapkan untuk menjadi Papan Serat.
4.2 Pengujian Sifat Mekanik 4.2.1 Pengujian Kuat Tarik Tensile Strength Test
Uji tarik adalah uji stress-strain mekanik yang bertujuan mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Dengan melakukan uji tarik kita mengetahui
bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material bertambah panjang. Pengujian ini menggunakan standar ASTM
638 D. Data hasil pengujian kuat tarik komposit SR-P dapat dilihat pada tabel berikut ini:
0.2 0.4
0.6 0.8
1
0.5 1
1.5 2
2.5 3
Da y
a Sera
p a ir
Panjang serat rami cm
Grafik hubungan antara Panjang serat rami dengan Daya serap air komposit
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3 Hasil Uji Kuat Tarik Komposit Serat Rami dengan Resin Poliester dengan Massa Serat 0,2 gram
No Sampel
Panjang serat rami cm
Panjang mm
Lebar mm
Tebal mm
Kuat Tarik MPa
1
114 7
2,32 14,859
2
0,5 114
7 2,46
24,158
3
1 114
7 2,23
29,556
4
1,5 114
7 2,59
32,884
5
2 114
7 2,34
39,165
6
2,5 114
7 2,64
53,010
7
3 114
7 2,88
46,178
Dari Tabel 4.3 di atas, maka dapat ditampilkan hubungan antara Panjang serat rami dengan Kuat Tarik komposit seperti pada Grafik 4.3 berikut ini:
Grafik 4.3 Hubungan antara Panjang Serat Rami dengan Kuat Tarik Komposit
Pada Grafik 4.3, tampak bahwa kuat tarik minimum adalah pada komposit tanpa serat yaitu 14,859 MPa, dan kuat tarik maksimum pada komposit SR-P
dengan panjang serat 2,5 cm yaitu 53,01 MPa. Berdasarkan Japanese Industrial Standard JIS A 5905 : 2003, Papan Serat mensyaratkan kuat tarik harus lebih
besar dari 0,4 MPa. Masing – masing komposit SR-P dengan Variasi panjang
serat rami yang berbeda telah memenuhi standar tersebut.
10 20
30 40
50 60
0.5 1
1.5 2
2.5 3
K ua
t T
a rik
K o
m po
sit M
P a
Panjang serat rami cm
Grafik hubungan antara Panjang serat rami dengan Kuat tarik Komposit
Universitas Sumatera Utara
4.2.2 Pengujian Kuat Impak Impact Strength Test
Pengujian ini menggunakan alat Wolperts Type : CPSA Com. No. 88031040000 diberikan perlakuan dengan pemukul godam sebesar 4 Joule
menggunakan standart ASTM 256 D. Setelah dilakukan uji impak pada masing masing sampel, didapat hasilnya sebagai berikut:
Tabel 4.4 Hasil Uji Kuat Impak Komposit Serat Rami dengan Resin Poliester dengan Massa Serat 0,2 gram
No Sampel
Panjang serat cm
Panjang mm
Lebar mm
Tebal mm
Kuat Impak Jm
2
1 130
15 3,01
6248,8 2
0,5 130
15 3,03
7139,2 3
1 130
15 3,3
7848,6 4
1,5 130
15 2,96
10587,9 5
2 130
15 3,22
11600,6 6
2,5 130
15 2,68
13623,2 7
3 130
15 3,05
11927,9 Data hasil pengujian kuat impak komposit serat rami dengan poliester di
atas, maka dapat dibuat grafik hubungan antara Panjang serat rami dengan Kuat Impak komposit SR-P sebagai berikut:
Grafik 4.4 Hubungan antara Panjang Serat Rami dengan Kuat Impak Komposit
Dari Grafik 4.4 di atas, kuat impak maksimum yaitu komposit dengan
2000 4000
6000 8000
10000 12000
14000 16000
0.5 1
1.5 2
2.5 3
K ua
t Im
pa k
K o
m po
sit J
m
2
Panjang serat rami cm
Grafik hubungan antara Panjang serat rami dengan Kuat impak Komposit
Universitas Sumatera Utara
panjangserat 2,5 cm dengan massa serat 0,2 gram yaitu sebesar 13623,2 Jm
2
dan kuat impak minimum pada komposit tanpa serat yaitu sebesar 6248,8 Jm
2
. Kuat impak komposit semakin meningkat seiring dengan bertambahnya panjang serat
yang digunakan. Bertambahnya panjang serat yang digunakan pada sampel, maka kemampuan sampel dalam menerima gaya yang diberikan semakin besar, dimana
serat mampu meneruskan gaya yang diberikan oleh matrik dengan baik.
4.2.3 Pengujian Kuat Lentur Flexural Strength Test
Pengujian kuat lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan komposit polimer terhadap pembebanan sesuai standar ASTM D-790. Dalam metode ini
yang digunakan adalah metode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. Pada permukaan bagian atas sampel
yang dibebani akan terjadi kompresi, sedangkan pada permukaan bawah sampel akan terjadi tarikan. Pada pengujian ini terhadap sampel uji diberikan
pembebanan yang arahnya tegak lurus terhadap sampel.
Data –data yang dihasilkan untuk pengujian kuat lentur komposit serat
Rami dengan resin poliester adalah sebagai berikut:
Tabel 4.5 Hasil Uji Kuat Lentur Komposit Serat Rami dengan Resin Poliester dengan Massa Serat 0,2 gram
No Sampel
Panjang seratcm
Panjang mm
Lebar mm
Tebal mm
Kuat lentur MPa
1 130
15 3,01
31,514 2
0,5 130
15 2,75
37,152 3
1 130
15 2,97
43,621 4
1,5 130
15 2,81
46,439 5
2 130
15 3,09
48,272 6
2,5 130
15 2,85
52,280 7
3 130
15 2,98
51,405
Dari Tabel 4.5 di atas, maka dapat ditampilkan hubungan antara kuat lentur komposit serat rami-poliester SR-P dengan Variasi panjang serat seperti
Grafik 4.5 di bawah ini :
Universitas Sumatera Utara
Grafik 4.5 Hubungan antara Panjang serat rami dengan Kuat Lentur Komposit
Dari Grafik 4.5 tampak bahwa kuat lentur maksimum komposit SR-P terdapat pada panjang serat 2,5 cm, yaitu sebesar 52,280 MPa dan kuat lentur minimum
komposit SR-P terdapat pada komposit tanpa serat yaitu sebesar
31,514
MPa.
4.2.4 Pengujian Sifat Mekanik Untuk Sampel Tanpa Serat V
f
= 0
Pengujian sifat mekanik untuk sampel tanpa serat V
f
= 0 dapat dilihat pada table berikut ini:
Tabel 4.6 Hasil Uji Sifat Mekanik Sampel Tanpa Serat V
f
=0
No Pengujian
Panjang mm lebar mm
Tebal mm
Hasil Uji
1 Uji Tarik
114 7
2,32 14,859 MPa
2 Uji Lentur
130 15
3,01 31,514 MPa
3 Uji Impak
130 15
3,01 6248,8 Jm
2
10 20
30 40
50 60
0.5 1
1.5 2
2.5 3
K ua
t L
ent ur
K o
m po
sit M
P a
Panjang Serat rami cm
Grafik hubungan antara Kuat Lentur Komposit dengan Panjang Serat rami
Universitas Sumatera Utara
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari data dan hasil uji penelitian komposit serat rami dan resin poliester yang dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Nilai densitas maksimum pada sampel tanpa serat yaitu sebesar 1,2969
grcm
3
dan nilai densitas minimum pada sampel dengan panjang serat 2,5 cm sebesar 1,1948 grcm
3
. Daya serap air DSA komposit sebesar 0,66 - 0,95 . Daya serap maksimum pada sampel panjang serat 2,5 cm sebesar
0,95 dan minimum pada komposit tanpa serat sebesar 0,66 . 2.
Besar Kuat Tarik maksimum pada sampel panjang serat 2,5 cm sebesar 53,01 MPa, dan minimum pada sampel tanpa serat sebesar 14,859 MPa.
Kuat Lentur maksimum pada sampel panjang serat 2,5 cm sebesar 52,280 MPa, dan minimum pada sampel tanpa serat sebesar 31,514 MPa. Nilai
Kuat Impak maksimum pada sampel panjang serat 2,5 cm sebesar 13623,2
J.m
-2
, dan nilai minimum pada sampel tanpa serat sebesar 6248,8 J.m
-2
. 3.
Komposit Serat Rami dengan resin Poliester ini dapat dimanfaatkan untuk bahan pembuatan bumper mobil kekuatan lentur ±32 MPa, hasil uji kuat
lentur 52,280 MPa dan Bahan pembuatan helm anti peluru kuat tarik ± 52 MPa, hasil pengujian kuat tarik 53,010 MPa.
5.2 Saran
1. Sebaiknya peneliti selanjutnya dapat menambahkan variasi komposisi
antara matriks dan serat yang digunakan. 2.
Sebaiknya peneliti selanjutnya memperhatikan peletakan dan pendistribusian serat pada metode acak.
3. Sebaiknya peneliti selanjutnya lebih memvariasikan metode penelitian
yang akan digunakan.
35
Universitas Sumatera Utara
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Komposit
Beberapa faktor kunci yang berpengaruh terhadap kualitas papan komposit antara jenis kayu, bentuk partikel, kerapatan papan, profil kerapatan
papan, jenis dan kadar serta distribusi perekat, kondisi pengempaan suhu, tekanan, dan waktu, kadar air adonan, kontruksi papan, particle alignment,
dan kadar air partikel Maloney 1993. Dalam proses pembuatan papan komposit, semakin tinggi suhu kempa
yang digunakan, maka pengembangan tebal dan daya serap air semakin rendah, keteguhan lentur dan kekuatan tarik sejajar permukaan semakin tinggi.
Semakin tinggi kadar perekat yang digunakan maka kualitas papan komposit yang dihasilkan semakin baik. Namun karena pertimbangan biaya produksi,
biasanya kadar perekat yang digunakan pada industri papan komposit tidak lebih dari 12 .
2.2 Material Komposit