PENGARUH PERLAKUAN KIMIA SERAT PANDAN ALAS ( PANDANUS DUBIUS) TERHADAP KEKUATAN MEKANIS KOMPOSIT DENGAN MATRIK EPOXY TUGAS AKHIR - Pengaruh perlakuan kimia serat pandan alas (Pandanus dubius) terhadap kekuatan mekanis komposit dengan matrik epoxy - USD Re

  

PENGARUH PERLAKUAN KIMIA

SERAT PANDAN ALAS ( PANDANUS DUBIUS )

TERHADAP KEKUATAN MEKANIS KOMPOSIT

DENGAN MATRIK EPOXY

TUGAS AKHIR

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Jurusan Teknik Mesin Disusun oleh :

  

WAHYU BRAFIANTO

NIM : 025214103

  

THE EFFECTS OF CHEMICAL TREATMENT

ON PANDAN ALAS (Pandanus dubius) FIBER

TO THE MECHANICAL PROPERTIES

OF THE FIBER COMPOSITE WITH EPOXY RESIN

A FINAL PROJECT

  Submitted for The Partial Fulfillment of The Requirements for The Degree of Mechanical Engineering of Mechanical Engineering Study Program

  

By :

WAHYU BRAFIANTO

HALAMAN PERSEMBAHAN

  

Intisari

  Teknologi material komposit saat ini mengalami perkembangan ke penggunaan bahan alam sebagai komponen pembentuknya terutama penggunaan serat alam sebagai pengganti serat sintetis yang selama ini dipakai. Salah satu alasannya karena polusi yang disebabkan oleh material sintetis yang pada umumnya sulit didaur ulang dan juga serat alam memiliki ketersediaan yang melimpah,serat tersebut pada umumnya ramah lingkungan karena dapat terurai. Pohon pandan alas (pandanus dubius) merupakan tumbuhan yang banyak terdapat di daerah-daerah di Indonesia. Namun demikian pemanfaatannya masih sangat terbatas dan belum memberikan nilai ekonomis yang berarti bagi masyarakat, padahal didalamnya tersimpan potensi yang sangat besar salah satunya sebagai bahan komposit.

  Penelitian yang dilakukan menggunakan serat pandan alas sebagai penguat dan resin epoxy sebagai matriknya. Sebelum pembuatan komposit, serat pandan alas direndam dalam larutan NaOH selama 3 jam lalu direndam dengan larutan

  

o

  NaCl selama 2 jam pada temperatur 70 C yang bertujuan untuk membersihkan serat dari lemak dan kotoran serta menghilangkan bakteri atau mikroorganisme sehingga diharapkan dapat menguatkan ikatan serat dengan matrik karena serat tidak mengalami kerusakan. Konsentrasi NaOH dan NaCl yang digunakan adalah 2.5%, 5%, 7,5% dan Tanpa Perendaman NaOH dan NaCl. Faktor orientasi serat dalam pembuatan komposit ini adalah serat acak. Adapun pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik pada komposit serat pandan alas (ASTM A 370) dan matrik (ASTM D 638) untuk memperoleh nilai kekuatan tarik dan regangan komposit dan pengujian impak (ASTM A 370) untuk mengetahui ketahanan patah dan keuletan komposit serta melakukan observasi terhadap struktur mikro dan bentuk patahannya.

  Pengaruh perlakuan kimia NaOH dan NaCl serat pandan alas adalah turunnya kekuatan tarik setelah di lakukan perlakuan kimia NaCl dan NaOH,

  2

  penurunan terbesar pada konsentrasi 5% yaitu 2,414 kg/mm . Regangan semakin bertambah besar setelah perlakuan kimia NaCl dan NaOH pada setiap konsentrasi. Kenaikan regangan tertinggi pada saat konsentari 2.5 % yaitu 3,904 % dan penurunan paling besar adalah pada konsentrasi 5 % yaitu 3,716 %.

  Pengaruh perlakuan kimia serat dengan NaOH dan NaCl adalah naiknya tenaga patah dan keuletan pada setiap konsentrasi perendaman. kenaikan tenaga

KATA PENGANTAR

  Syukur kepada Tuhan yang telah melimpahkan rahmat serta kasih-Nya kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak mungkin dapat terselesaikan dengan baik tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih kepada:

  1. Dr. Ir.P.Wiryono P.,S.J, Rektor Universitas Sanata Dharma.

  2. Ir. Greg Heliarko, SJ., SS.,B.ST., MA., M.Sc., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  3. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T., Wakil Dekan I Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma dan Dosen Pembimbing Akademik.

  4. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Ketua Program Studi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Drama.

  5. Bapak I Gusti Ketut Puja S.T, M.T. atas bimbingan dan nasehatnya selama penyusunan Tugas Akhir ini.

  6. Pak Martono, Pak Intan dan Pak Ronny yang telah membantu dalam penelitian Tugas Akhir ini.

  9. Pak Rory, Pimpinan Bintang Akuarium yang telah membantu dalam penyediaan cetakan kaca.

  10. Orangtuaku Bapak Musa Wahono dan Ibu Lidya Sri Rahayu atas doa, semangat dan materi yang sudah diberikan.

  11. Teman-teman kelompok Tugas Akhir : Lambang, Budi, Lukas, Kirun, Sigit, Wibi, Beny, Angga dan Donny atas kerjasamanya selama penyusunan Tugas Akhir ini.

  Tugas Akhir ini baru permulaan dan sekiranya ada kekurangannya, Penulis mohon saran dan kritik yang membangun untuk Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dan berguna bagi para pembacanya.

  Yogyakarta, 30 September 2008 Penulis

  Wahyu Brafianto

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL ………………………………………………………………i HALAMAN JUDUL (INGGRIS)........................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN................................................................................ iv HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................. v HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................... vi HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ........................... vii

  INTI SARI............................................................................................................ viii KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix DAFTAR ISI......................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xv DAFTAR TABEL.............................................................................................. xviii

  BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

  1.1. Latar Belakang .................................................................................. 1

  1.2. Tujuan Penelitian ............................................................................. 4

  2.2. Penggolongan Komposit ................................................................... 7

  2.7. Uji Impak / Kejut ........................................................................... 18

  3.2.3. Perlakuan Serat Pandan Alas .............................................. 30

  3.2.2. Preparasi Serat Pandan Alas................................................ 26

  3.2.1. Bahan dan Alat.................................................................... 23

  3.2. Persiapan Benda Uji........................................................................ 23

  3.1. Skema Penelitian............................................................................. 22

  BAB III METODE PENELITIAN ....................................................................... 22

  2.6. Pengujian Tarik ............................................................................... 17

  2.3. Komponen Bahan Komposit ..... ……………………………………9

  2.5. Fraksi Volume................................................................................. 15

  2.4.5. Faktor Bahan-bahan Tambahan...........................................15

  2.4.4. Faktor Orientasi Serat..........................................................14

  2.4.3. Faktor Komposisi dan Bentuk Serat ................................... 13

  2.4.2 Faktor Serat .......................................................................... 12

  2.4.1. Faktor Matrik ...................................................................... 10

  2.4. Komposit Serat.................................. …………………………….10

  3.3. Pembuatan Cetakan .........................................................................35

  3.4.1.1. Benda Uji Matrik untuk Pengujian Tarik.....................41

  3.4.1.2. Benda Uji Matrik untuk Pengujian Impak...................43

  3.4.2. Benda Uji Komposit............................................................45

  3.4.2.1. Benda Uji Komposit Tanpa/Dengan Perendaman........47

  3.4.2.2. Mencetak Komposit Tanpa/Dengan Perendaman..........48

  3.5. Metode Pengujian............................................................................50

  3.5.1. Metode Pengujian Tarik......................................................50

  3.5.2. Pengujian Impak/Kejut........................................................51

  3.6. Standard dan Ukuran.......................................................................53

  3.6.1. Standard dan Ukuran untuk Pengujian Tarik.......................53

  3.6.1.1. Benda Uji Matrik.........................................................53

  3.6.1.2. Benda Uji Komposit....................................................54

  3.6.2. Standard dan Ukuran untuk Pengujian Impak......................54

  3.6.2.1. Benda Uji Matrik..........................................................54

  3.6.2.2. Benda Uji Komposit.....................................................55

  BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 56

  4.1. Hasil Pengujian Impak..................................................................... 56

  4.2. Hasil Pengujian Tarik...................................................................... 65

  BAB V KESIMPULAN........................................................................................ 84 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................85 LAMPIRAN ..........................................................................................................86

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.6 Daun yang sebagian gajih sudah dibersihkan ………………….27Gambar 3.15 Cetakan matrik dan Komposit……………….…………..............37Gambar 3.14 Serat Direndam NaOH dan NaCl dan yang tidak Direndam.........35Gambar 3.13 Serat dimasukkan kedalam larutan NaOH dan aquades................34Gambar 3.12 Serat dipotong ± 30 cm…………………………………………..33Gambar 3.11 Akuarium sebagai tempat perendaman serat................................ 33Gambar 3.10 NaOH pro analisis ........................................................................30Gambar 3.9 Serat pandan yang telah dikeringkan…………………………….29Gambar 3.8 Serat basah yang sudah dibersihkan dari gajih..............................29Gambar 3.7 Daun yang setiap bagian telah dibersihkan ………………….... ..28Gambar 3.5 Daun dipukul dengan palu…………………………………….…27Gambar 1.1 Grafik Kekuatan Tarik Komposit dan Komponennya....................2Gambar 3.4 Realese Agent (MAA)...................................................................26Gambar 3.3 Tumbuhan Pandan Alas................ ................................................25Gambar 3.2 Resin dan Hardener Epoxy............................................................24Gambar 3.1 Skema Penelitian ..........................................................................22Gambar 2.6 Bentuk Patahan .............................................................................21Gambar 2.5 Prinsip Pengujian Impak...............................................................19Gambar 2.4 Alat Uji Impak Charpy .................................................................19Gambar 2.3 Mesin Uji Tarik ............................................................................17Gambar 2.2 Jenis-Jenis Orientasi Serat ............................................................14Gambar 2.1 Bentuk-Bentuk Reinforcement Agent ..........................................10Gambar 3.16 Cetakan matrik dan komposit untuk pengujian impak …….……39Gambar 4.1 Grafik Tenaga Patah Rata-rata Benda Uji Komposit semua konsentrasi, Resin, dan Tanpa Perlakuan ....................................................................59Gambar 4.2 Grafik Tenaga Patah Rata-rata Benda Uji Komposit Konsentrasi perendaman 2,5% …………………………………………………………….…… ..59Gambar 4.3 Grafik Tenaga Patah Rata-rata Benda Uji Komposit Konsentrasi perendaman 5% ………………………………………………………………..…. 60Gambar 4.4 Grafik Tenaga Patah Rata-rata Benda Uji Komposit Konsentrasi perendaman 7,5% …………… ……………………………………………......…… 60Gambar 4.5 Grafik Keuletan Rata-rata Benda Uji Komposit Konsentrasi

  Perendaman 2,5% ………………………………………………………………..…. 61

Gambar 4.6 Grafik Keuletan Rata-rata Benda Uji Komposit Konsentrasi

  Perendaman 5% ……………………………………………………………..……….61

Gambar 4.7 Grafik Keuletan Rata-rata Benda Uji Komposit Konsentrasi

  Perendaman 7,5% ……………………………………………………………...…….62

Gambar 4.8 Patahan pada matrik ......................................................................64Gambar 4.9 Patahan pada komposit (tanpa perendaman) .................................64Gambar 4.10 Patahan pada komposit (2,5%NaOH dan NaCl) ...........................64Gambar 4.11 Patahan pada komposit (5%NaOH dan NaCl) ..............................65Gambar 4.12 Patahan pada komposit (7,5%NaOH dan NaCl) ...........................65Gambar 4.13. Patah pada matrik ..........................................................................67Gambar 4.14. Sifat Mekanis Matrik Epoxy .........................................................67Gambar 4.15. Grafik Kekuatan Tarik (

  σ) Rata-rata Benda Uji Komposit semua konsentrasi, Resin, dan Tanpa Perlakuan ....................................................................70

Gambar 4.16. Grafik Kekuatan Tarik (

  σ) Rata-rata Benda Uji Komposit Konsentrasi 2,5% ........................................................................................................70

Gambar 4.17. Grafik Kekuatan Tarik (

  σ) Rata-rata Benda Uji Komposit

  Konsentrasi 5% ...........................................................................................................72 Gambar 4. 21. Grafik Regangan (

  ε) Rata-rata Benda Uji Komposit Konsentrasi 7,5% ........................................................................................................73

Gambar 4.22. Void pada Komposit .....................................................................75Gambar 4.23. Patahan pada komposit (tanpa perendaman) .................................76Gambar 4.24. Patahan pada komposit (2,5%NaOH,NaCl) ..................................76Gambar 4.25. Patahan pada komposit (5%NaOH) ..............................................76Gambar 4.26. Patahan pada komposit (7,5%NaOH) ...........................................77Gambar 4.27. Foto matrik epoxy .........................................................................78Gambar 4.28. Foto Mikro Komposit Tanpa Perendaman Serat............................79Gambar 4.29. Foto Mikro Komposit

  Perendaman Serat (2,5% NaOH dan NaCl) ................................................................79

Gambar 4.30. Foto Mikro Komposit

  Perendaman Serat (5 % NaOH dan NaCl) ..................................................................80

Gambar 4.31. Foto Mikro Komposit

  Perendaman Serat (7,5 % NaOH dan NaCl) ...............................................................80

Gambar 4.32. Foto Mikro Retak / Crack Pada Komposit ………………………81Gambar 4.33. Foto Mikro Kawat Tembaga .........................................................81

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.10. Sifat Mekanik Komposit Tanpa Perendaman Serat..............................67Tabel 4.16. Kekuatan Tarik dan Regangan Rata-Rata

  Komposit Serat Perendaman ........................................................................................69

Tabel 4.15. Kekuatan Tarik dan Regangan Rata-RataTabel 4.14. Kekuatan Tarik dan Regangan Rata-Rata Bahan dan Perlakuan ........69Tabel 4.13. Sifat Mekanik Komposit Perendaman Serat (7,5%NaOH,NaCl).........68Tabel 4.12. Sifat Mekanik Komposit Perendaman Serat (5%NaOH,NaCl)............68Tabel 4.11. Sifat Mekanik Komposit Perendaman Serat (2,5%NaOH,NaCl).........68Tabel 4.9. Sifat Mekanik Matrik Epoxy................................................................66Tabel 4.1 Hasil Pengujian Impak Resin epoxy.....................................................56Tabel 4.8. Tenaga Patah Rata-rata dan Keuletan Rata-rata NaOH.......................58Tabel 4.7. Tenaga Patah Rata-rata dan Keuletan Rata-rata NaOH,NaCl..............58Tabel 4.6. Energi Patah Rata-rata dan Keuletan Rata-rata Bahan dan Perlakuan.58Tabel 4.5 Hasil Pengujian Impak Komposit Serat (7,5% NaOH,NaCl)...............57Tabel 4.4. Hasil Pengujian Impak Komposit Serat (5% NaOH,NaCl)..................57Tabel 4.3. Hasil Pengujian Impak Komposit Serat (2,5% NaOH,NaCl)...............57Tabel 4.2. Hasil Pengujian Impak Komposit Tanpa Perendaman Serat................57

  Komposit Serat Perendaman NaOH ............................................................................69

BAB I PENDAHULUAN Latar belakang

1.1 Dalam memproduksi suatu barang, bahan adalah komponen yang

  sangat penting diantara komponen penting lainnya. Logam adalah bahan yang paling banyak digunakan untuk aplikasi peralatan sehari-hari. Bahan logam berasal dari sumber daya mineral yang ada di bumi ini, sumber daya mineral dapat habis sehingga sehingga dicari bahan yang dapat menggantikan bahan utama logam. Material komposit saat ini sudah banyak dikembangkan sebagai bahan alternatif pengganti bahan utama logam. Komposit dibuat sebagai alternative bahan penggati logam yang mempunyai banyak kelebihan dibandingkan logam.

  Konsep bahan komposit sudah ada sejak zaman dulu kala yaitu untuk mengkombinasikan bahan-bahan yang berbeda untuk menghasilkan bahan baru yang lebih baik dari sebelumnya. Pada umumnya bahan komposit adalah kombinasi antara dua bahan atau lebih dari tiga bahan yang memiliki sejumlah sifat yang tidak mungkin dimiliki oleh masing-masing

  2. Sifat kekakuan dan kekerasan yang baik.

  3. Dapat dirancang sedemikian rupa sehingga terhindar dari korosi.

  4. Daya redam bunyi yang baik

  5. Bahan komposit dapat memberikan penampilan dan permukaan yang lebih baik.

  Komposit serat merupakan perpaduan antara serat sebagai komponen penguat dan matrik sebagai komponen penguat serat. Serat biasanya mempunyai kekuatan dan kekakuan yang lebih besar dari pada matrik dan pada umumnya bersifat ortotropik. Pada saat serat dan matrik dipadukan menjadi komposit, sifat yang dimiliki kedua komponen masih di pertahankan. Sehingga akan berpengaruh terhadap sifat komposit yang dihasilkan. Dapat dikatakan nilai kekakuan dan kekuatan komposit terletak diantara kekakuan dan kekuatan serat dan matrik yang dipergunakan. Dalam artian bahwa kemampuan komposit terdapat diantara kemampuan serat dan marik pengikatnya serta memiliki sifat-sifat dari bahan yang menjadi komponen penyusunnya. Dapat dilihat pada gambar 1.1 Pada komposit serat, serat berfungsi sebagai bahan reinforcing. Penampangnya dapat berbentuk bulat, segitoga atau heksagonal. Pada umumnya dibedakan menjadi dua:

  1. Serat sintetik 2. Serat organik.

  Serat sintetik adalah serat yang terbuat dari bahan-bahan anorganik, Seperti serat kaca, serat carbon,serat boron, serat keramik dan lain-lain.

  Keuntungan serat sintetis mempunyai kekuatan yang tinggi, penghantar listrik yang baik, homogen. Untuk kekurangan dari serat sintetik tidak dapat didaur ulang, pada serbuk atau debu dari serat kaca dapat menjadi racun apabila terserap masuk kedalam tubuh kita. Serat alami yaitu serat yang terbuat dari bahan organik seperti serat kelapa, serat rami, serat nanas, serat pandan alas dan serat alam lainnnya. Kelebihan serat alam mudah diperoleh dan merupakan sumber daya alam yang dapat diolah kembali, harganya relatif murah, dan komposit berpenguat serat alam lebih ramah lingkungan serta komponen yang dihasilkan lebih ringan.

  Kekurangan serat alam struktur serat tidak homogen, kekuatan serat tidak merata dan tidak tahan terhadap suhu tinggi.

  Hampir semua serat yang dipakai sebagai bahan dasar pembuatan komposit serat alam dapat ditemukan di Indonesia. Sehungga komposit serat alam wilayah DI Yogyakarta mempunyai persediaan pohon pandan alas yang sangat melimpah. Sampai saat ini pandan alas sebagian besar digunakan sebagai bahan tikar dan cambuk. Apabila dikelola dengan sentuhan teknologi maka barang yang dapat diproduksi dari serat alam tersebut mempunyai nilai jual yang lebih tinggi.

  Saat ini pandan alas biasanya digunakan sebagai tanaman hias, bahan pembuat pecut, bahan kerajinan tangan dan masih tersebar sebagai tanaman liar.

  Pandan alas apabila diolah dengan sentuhan teknologi dapat dimanfaatkan menjadi bahan komoditi yang mempunyai nilai jual yang tinggi. Untuk membuat serat dari pandan alas bagian yang diambil sebagai serat adalah bagian daunnya.

   Tujuan Penelitian

1.1 Penelitian ini mempunyai tujuan untuk mengetahui :

  1. Pengaruh perlakuan kimia pada serat pandan alas terhadap kekuatan tarik dan regangan pada pengujian tarik komposit serat.

  2. Pengaruh perlakuan kimia pada serat pandan alas terhadap tenaga patah dan keuletan pada pengujian impak.

  3. Bentuk patahan bahan komposit yang telah dilakukan pengujian tarik dan impak

  1. Pengujian yang dilakukan pada komposit adalah pengujian tarik dan pengujian impak.

  2. Matrik sebagai bahan pengikat yang digunakan adalah resin epoxy dengan merk DYNASTI.

  3. Perlakuan kimia yang dilakukan pada serat pandan alas adalah perendaman serat dengan NaOH selama 3 jam lalu direndam dengan NaCl selama 2 jam pada suhu 70° Celcius.

  4. Menggunakan orientasi serat acak.

  5. Fraksi volume serat 5%.

1.4 Metodologi Penulisan

  Pada BAB I ini, penulis membahas latar belakang, tujuan, batasan masalah serta sistematika penulisan selanjutnya pada BAB II akan diuraikan tentang pengertian komposit dan jenis–jenis komposit, khususnya komposit serat, bahan penguat dan matrik penggikat dimana bahan-bahan ini adalah bagian-bagian dari komposit. Urutan tentang proses pembuatan spesimen beserta penggujian fisik dan mekaniknya akan diuraikan pada BAB III, data dan pembahasan tentang hasil pengujian akan dibahas pada BAB IV, kemudian kesimpulan akan dibahas pada BAB V.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Pengertian Komposit

  Komposit didefinisikan sebagai penggabungan dua macam bahan atau lebih dengan fase yang berbeda. Fase pertama disebut matrik yang berfungsi sebagai pengikat dan fase kedua disebut penguat (reinforcement) yang berfungsi sebagai penguat bahan komposit secara keseluruhan. Unsur utama komposit adalah serat. Serat inilah yang merupakan unsur yang menentukan karakteristik komposit, seperti kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanis yang lainnya. Serat juga yang menahan sebagian besar gaya-gaya yang bekerja pada komposit. Sedangkan matrik berfungsi untuk melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik (Hadi, B.K, 2000).

  Komposit serat dapat diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis tergantung pada geometri dan jenis seratnya. Hal ini dapat dipahami karena serat merupakan unsur utama dalam komposit tersebut. Banyaknya serat dan ukurannya menentukan kemampuan komposit dalam menahan gaya-gaya yang bekerja.

  Semakin panjang ukuran serat, semakin efisien pula dalam menahan gaya yang serat tanpa matrik tidak dapat menahan gaya dalam arah tekan dan transversal. Matrik juga berguna untuk meneruskan gaya dari satu serat ke serat lain.

2.2. Penggolongan Komposit

  Penggolongan bahan komposit sangat luas, jenis komposit sering dibedakan menurut bentuk dan bahan matriks pengikat sebagai bahan penguatnya. Secara umum komposit dapat dikelompokkan kedalam tiga jenis (Jones, R.M ,1975) : 1.

   Fibrous composites

  Pada komposit ini bahan penguat yang digunakan adalah serat (dapat berupa serat organik atau serat sintetik) yang memiliki kekuatan dan kekakuan lebih besar bila dibandingkan dengan bahan pengikat atau matriks. Bahan pengikat yang digunakan dapat berupa polymer, logam maupun keramik.

  Agar dapat membentuk produk yang efektif dan baik maka komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matriknya selain itu juga harus ada ikatan permukaan antara komponen pengguat dan matriks (Van Vlack, 1985).

2. Laminated composites

  Komposit ini terdiri dari dua atau lebih material yang disusun berlapis-

3. Particulated composites

  Particulated composites terdiri dari partikel-partikel yang ada dalam matriks. Material partikel bisa dibuat dari satu jenis ataupun lebih dari satu jenis material dan biasanya material partikel ini terbuat dari bahan metal atau dari bahan non-metal.

  Jenis-jenis Particulated composites:

• Partikel komposit organik
• Partikel komposit non organik Sedangkan untuk komposit menurut jenis matrik yang digunakan dapat dapat dibedakan menjadi :

  1. Komposit Matrik Logam (Metal Matriks Composite) Pada komposit ini matriks yang digunakan adalah logam sedangkan bahan penguatnya dapat berupa parikel keramik atau fiber yang dapat terdiri dari logam, keramik, karbon dan boron.

  Cermet merupakan salah satu tipe paling umum dari komposit matrik

  logam. Cermet merupakan suatu bahan komposit matrik logam dengan reinforcing agent berupa keramik. matriks keramik sangat sulit dan memerlukan biaya yang mahal. Metode yang biasa digunakan adalah metode metalurgi serbuk.sebagai matrik dapat digunakan : Alumina (Al O ), Karbida boron (B

  C),

  2

  3

  4 Nitrid boron (BN), Karbida silicon (SiC), Nitrid silicon (Si

  3 N 4 ),

  Karbida titanium (TiC). Sebagai fibernya dapat digunakan karbon, SiC dan Al

2 O 3 .

  3. Komposit Matriks Polimer ( Polimer Matriks Composite) Komposit jenis ini adalah jenis yang paling banyak digunakan karena mudah dalam proses pembuatannya dan murah. Bahan pengguat dari komposit ini dapat berupa fiber, partikel dan flake, yang masing- masing dibedakan lagi menjadi bahan penguat organik dan metal.

2.3 Komponen Bahan Komposit

  Bahan komposit merupakan penggabungan dua macam bahan atau lebih yaitu matrik dan reinforcement agent atau penguat. Matrik dalam komposit memiliki gaya adhesif yang cukup kuat. Matrik bahan komposit dapat berupa logam, keramik dan polimer. Sedangkan fase kedua atau sering disebut renforcing agent berfungsi untuk memperkuat bahan komposit secara keseluruhan.

Gambar 2.1 Bentuk-Bentuk Reinforcement Agent

2.4 Komposit Serat

  Komposit serat merupakan suatu bahan yang terbentuk dari susunan serat yang tersebar didalam matriks pengikat. Komposit serat dapat dibuat dari serat dan matriks logam maupun non logam atau kombinasi dan keduanya.

2.4.1. Faktor Matrik

  Matrik merupakan komponen penyusun komposit dengan jenis yang bermacam-macam. Dari berbagai macam jenis yang ada, matrik tersebut mempunyai fungsi yang sama yaitu:

  1. Sebagai transfer beban, yaitu mendistribusikan beban kepada serat yang memiliki modulus kekuatan yang lebih tinggi,

  2. Sebagai pengikat fase serat pada posisinya, pada proses pembuatan komposit fiber-reinforced plastic, matrik harus mempunyai system adhesi yang baik terhadap serat untuk menghasilkan struktur komposit

  3. Menjaga serat terdispersi dan tidak terpisah (tidak ada perambatan retakan atau kegagalan).

  Fungsi matrik terutama sebagai pemegang serat agar tidak bergeser, pelindung filament terhadap keausan, goresan, dan zat kimia ganas, serta sebagai pelintas (transfer) tegangan ke serat. Matrik untuk komposit polimer dapat berupa resin polyester unsaturated dan resin epoxy.

  Bahan matriks jenis polimer dibagi menjadi dua jenis : 1.

   Polimer Termoset

  Adalah bahan matrik yang dapat menerima suhu tinggi atau tidak berubah karena panas. Contohnya : Poliimid, Poliimid Amid dan

  Polidifenileter.

2. Polimer termoplastik

  Adalah bahan matrik yang tidak dapat menerima suhu tinggi atau akan berubah karena panas. Contohnya : PEEK (Poly-Ether-Ether-Ketone),

  PEI(Poly-Ether-Imide), Nilon, dll.

  Epoxy adalah bahan yang terdiri dari dua komponen yaitu resin dan hardener, bila dicampur dengan perbandingan yang tepat akan menghasilkan tahan benturan. Jenis epoxy ini dapat diperkuat dengan logam, keramik, bermacam-macam serat sehingga jauh menguntungkan bila hanya menggunakan epoxy atau serat saja.

  Kekerasan dan keuletan dapat ditentukan dengan mengatur perbandingan antara resin dan hardener dan proses pengeringannya (dingin-panas), epoxy kebanyakan dipakai untuk perbaikan peralatan dari logam, perawatan mesin, perekat bagi logam yang tidak boleh dilas. Keistimewaan lain yaitu mempunyai sifat susut muai yang sangat rendah, tahan tekanan, erosi dan abrasi.

  Resin polyester relatif lebih murah jika dibanding epoxy, tetapi tidak sekuat epoxy. Resin polyester banyak digunakan sebagai matrik pada fiber-

  reinforced plastic.

2.4.2. Faktor Serat

  Serat digunakan sebagai bahan penguat komposit. Kekuatan komposit dapat diatur dari persentase jumlah serat, pada umumnya semakin banyak jumlah serat maka kekuatan komposit akan bertambah. Serat organik adalah salah satu bahan yang biasa digunakan dalam pembuatan komposit yaitu serat yang berasal dari alam, misalnya tumbuhan pandan alas.

  Untuk mendapatkan komposit yang baik diperlukan syarat khusus dari

  Secara garis besar komposit serat terbagi menjadi dua macam, yaitu serat kontinyu (continous) dan serat tidak kontinyu (discontinous). Berdasarkan ukuran panjang, serat dibagi menjadi serat kontinu (continue) dan serat tidak kontinu (discontinue). Ciri-ciri serat yang baik adalah luas dan diameter seragam. Secara teori, serat panjang akan lebih efektif dalam hal transmisi beban. Namun pada kenyataannya, prasyarat di atas sulit terwujud pada aplikasinya, mengingat faktor manufaktur yang tidak memungkinkan dihasilkannya kekuatan optimum pada tiap panjang serat pada proses pembuatan komposit, karena pada aplikasinya terdapat ketidaksamaan penerimaan beban pada serat. Sehingga pada proses pembebanan yang mendekati kekuatan patahnya, sebagian serat akan patah mendahului bagian yang lain.

2.4.3. Faktor komposisi dan bentuk serat

  Berdasarkan bentuk, secara umum serat penguat mempunyai penampang lingkaran dan beberapa bentuk lain, misalnya bujur sangkar. Kekuatan serat dapat juga dilihat dari diameter serat, diameter serat yang semakin kecil maka kekuatannya akan semakin besar, sebaliknya jika diameter semakin besar maka kekuatan akan berkurang.

  Berdasar komposisinya, serat yang digunakan sebagai bahan penguat

  2. Serat anorganik: yaitu serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik, misalnya glass dan keramik. Adapun serat yang mempunyai kekuatan tinggi dan tahan panas (hybrid fibre).

2.4.4. Faktor Orientasi serat Orientasi serat dapat menentukan kekuatan suatu bahan komposit.

  Secara umum penyusunan serat pada komposit dapat dibedakan menjadi:

  1. Unidirectional: serat disusun secara searah parallel satu sama lain, sehingga didapat kekakuan dan kekuatan optimal pada searah serat sedangkan kekuatan paling kecil terjadi pada arah tegak lurus serat.

  2. Bidirectional: serat disusun secara tegak lurus satu sama lain (orthogonal). Pada susunan ini kekuatan tertinggi terdapat pada arah pemasangan serat.

  3. Isotropic: penyusunan serat dilakukan secara acak, sifat dari susunan ini adalah isotropic, yaitu kekuatan pada satu titik pengujian mempunyai kekuatan yang sama.

2.4.5. Faktor Bahan-bahan tambahan

  Katalis adalah bahan pemicu (initiator) yang berfungsi untuk

  mempersingkat proses curing pada temperatur ruang. Komposisi katalis pada komposit harus sangat diperhatikan. Komposit dengan kadar katalis yang terlalu sedikit akan mengakibatkan proses curing yang terlalu lama. Dan apabila pada proses pembuatan terjadi kelebihan katalis, maka akan menimbulkan panas yang berlebihan sehingga akan merusak produk. Tetapi di dalam resin epoxy, katalisnya biasa disebut sebagai hardener. Sedangkan komposisi pencampuran antara resin dan hardener adalah 1 : 1 atau 2 : 1.

  Karena proses pembuatan akan mengakibatkan lengketnya produk dengan cetakan, maka untuk menghindari itu harus diadakan proses pelapisan terhadap cetakan yaitu dengan mengunakan release agent. Release agent atau zat pelapis yang berfungsi untuk mencegah lengketnya produk pada cetakan saat proses pembuatan. Pelapisan dilakukan sebelum proses pembuatan dilakukan. Release agent yang biasa digunakan antara lain waxes (semir), MAA, mirror glass,

  vasielin, polyvinyl alcohol, film forming, dan oli.

2.5 Fraksi Volume

  V f = volume serat ρ m = massa jenis matrik Sehingga fraksi volume serat dapat diketahui dari persamaan: (Hadi, B.K, 2000).

  ρ − ρ _{c m} V f = ……………………………………………..

  2.6 −

  ρ ρ _{f m} Dengan mengetahui besar massa jenis total komposit dan komponen penyusunnya maka fraksi volume serat akan dapat diketahui.

  Fraksi volume serat dalam komposit merupakan parameter penting dalam mengatur sifat mekanik komposit lamina yang dihasilkan. Pada umumnya besar fraksi volume bahan komposit berkisar 20% sampai 65%. Terdapat berbagai macam cara untuk mengetahui basarnya fraksi volume komposit, salah satunya adalah dengan menimbang bobot total komposit dan komponen-komponen penyusunnya untuk menghitung massa jenisnya kemudian diselesaikan dengan persamaan di atas

  Pada bahan komposit jumlah fraksi volume komponen penyusunnya harus sama dengan satu, dengan mengasumsikan tidak adanya void: V + V = 1 ..........................................................................

  2.1

  f m

  Dengan V f = fraksi volume serat V = fraksi volume matrik

  m Massa jenis total komposit merupakan gabungan dari massa jenis komponen penyusunnya: =

  V V ................................................................. 2.3 ρ c ρ

• f f ρ m m

  Dengan ρ c = massa jenis komposit ρ f = massa jenis serat

2.6 Pengujian Tarik

  Pengujian tarik yang dilakukan adalah untuk mengetahui kekuatan tarik dan regangan dari matrik, maupun komposit serat. Metode yang digunakan adalah benda uji dijepit pada mesin uji dengan pembebanan perlahan-lahan meningkat sampai suatu beban tertentu dan akhirnya benda uji patah. Beban tarik yang bekerja pada benda uji akan menimbulkan pertambahan panjang disertai pengecilan diameter benda uji. Perbandingan antara pertambahan panjang ( ∆L) dengan panjang awal benda uji (L) disebut regangan. Pengujian tarik ini dilakukan di Laboratorium Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma.

  Untuk mengetahui kekuatan tarik dan regangan dari matrik, maupun komposit serat diperlukan suatu perhitungan. Rumus dari kekuatan tarik adalah sebagai berikut:

  P σ =

  A dengan σ : kekuatan tarik P : beban maksimal A : luas penampang pengujian.

  Dan untuk menghitung regangan, dipergunakan rumus sebagai berikut: ΔL

  = × 100 % ε

  L dengan ε : regangan ΔL : pertambahan panjang L : panjang mula-mula

  2.7 Uji Impak / Kejut Prinsip dasar pengujian ini adalah ayunan beban yang dikenakan pada benda uji (spesimen). Energi yang diperlukan untuk mematahkan spesimen dihitung langsung dari perbedaan energi potensial pendulum pada awal

Gambar 2.4 alat uji impak Charpy Adapun persamaan yang digunakan untuk mengetahui sifat getas / liat bahan ataupun harga keuletan dari matrik, maupun komposit serat adalah : Tenaga patah = G . R . (cos ß – cos

  α) ………………………. (Joule) Harga Keuletan =

  

LuasPenamp angPatahan

TenagaPata h

  ………………… Joule/mm² Dengan:

  W = Tenaga patah (joule) α = Besar sudut pada saat palu akan dilepaskan tanpa benda uji β = Sudut yang dibentuk palu setelah mematahkan benda uji G = Berat pendulum / massa dikali dengan percepatan grafitasi(N) R = Jarak titik putar palu sampai titik berat palu = 0,3948 m

  Harga keliatan suatu bahan dapat dicari dengan menggunakan rumus: Keliatan =

  A W

  (kJ/m

  2 ) ……………………………………..

  2.10 Dengan:

  W

  = tenaga patah (kJ)

  A = luas patahan benda uji (m

  2

  )

  3. Dapat juga digunakan untuk perbandingan pengaruh paduan dan perlakuan panas pada ketangguhan takik Disamping beberapa keuntungan diatas pada metode ini, terdapat juga kerugian yang terjadi, diantaranya:

  1. Hasil uji impak tidak bisa dimanfaatkan dalam perancangan, karena uji ini bersifat merusak.

  2. Tidak terdapat hubungan antara data uji impak dengan ukuran cacat.

2.1 Bentuk-Bentuk Patahan

  Getas Liat Campuran

Gambar 2.6. Bentuk Patahan

  Patahan benda uji impak berbeda-beda, ini dipengaruhi oleh kandungan serat dan void. Patahan getas adalah patahan pada benda uji yang rata dan mempunyai permukaan yang mengkilap. Bentuk Patahan liat adalah

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Skema Penelitian

  Agar lebih sistematis dalam penelitian, maka dibuat alur jalannya penelitian seperti gambar 3.1 di bawah ini.

  Persiapan

Bahan-bahan

  Serat Alam Resin Epoxy (Serat Pandan DYNASTI Pembuatan benda uji:

  1. Resin Perendaman Serat :

  2. Komposit tanpa

  1. NaOH perlakuan

  2. NaCl

  3. Komposit dengan

  3. Thermostatic kadar perendaman NaOH dan NaCl 2.5%, 5% dan

&.7.5%.

  

Pengujian:

  

1. Pengujian tarik

  2. Pengujian impak

  3. Foto bentuk patah Hasil penelitian Analisis

3.1 Persiapan Benda Uji

3.2.1 Bahan dan alat

  Pada dasarnya untuk membuat suatu komposit diperlukan serat sebagai penguat, dan matrik yang berfungsi mengikat serat satu sama lain. Pada pembuatan komposit ini digunakan serat Pandan Alas dengan jenis susunan acak. Sebagai matrik, digunakan resin Epoxy. Sebagai pemacu proses curing, digunakan katalis yang disebut hardener. Dan untuk cetakan, dibuat cetakan dari kaca.

  Proses pembuatan komposit ini diperlukan beberapa alat yang digunakan selama proses pembuatan dan finishing. Alat yang digunakan adalah:

  1. Timbangan digital, yang digunakan untuk menimbang massa serat yang akan digunakan.

  2. Cetakan, yang terbuat dari kaca.

  3. Gelas ukur, untuk mendapatkan volume resin yang akan dipakai dan mencampur resin dengan katalis / hardener.

  4. Meteran, untuk mengukur luasan serat sesuai luasan cetakan.

  5. Gunting, untuk memotong serat sesuai dengan luasan cetakan.

  6. Vaselin atau MAA, digunakan sebagai pelapis pada kaca yang berfungsi agar komposit yang telah mengering mudah dilepas dari cetakan.

  8. Pengaduk kaca, untuk mengaduk campuran resin dan katalis / hardener sebelum dituang pada cetakan. Dipilih bahan kaca, supaya mudah dibersihkan dari sisa resin yang mengering.

  9. Sekrap, untuk melepaskan komposit yang sudah kering dari cetakan, juga untuk membersihkan cetakan dari sisa resin.

  Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat komposit serat organik (serat

  pandan alas ) adalah sebagai berikut :

1. Resin

  Resin yang digunakan dalam penelitian ini adalah Resin Epoxy dengan merk DYNASTY. Dengan ciri-ciri resin ini berwarna putih (bening). Resin epoxy ini disertai katalis atau biasa disebut hardener (berwarna kuning) dengan perbandingan pencampuran antara resin dengan hardenernya adalah 1 : 1 atau 2 : 1 .

2. Serat

  Dalam penelitian ini serat yang digunakan adalah serat organik yaitu serat pandan alas (Pandanus dubius). Bahan serat ini diambil dari daerah Kulon Progo, Unggaran dan Pakem, Sleman.

Gambar 3.3. Tumbuhan Pandan Alas

3. Release Agent

  Karena proses pembuatan akan mengakibatkan lengketnya produk dengan cetakan, maka untuk menghindari itu harus diadakan proses pelapisan terhadap cetakan yaitu dengan mengunakan release agent. Release agent atau zat pelapis yang berfungsi untuk mencegah lengketnya produk pada cetakan saat proses pembuatan. dipisahkan. Release agent yang biasa digunakan antara lain MAA, waxes (semir), mirror glass, vasielin, polyvinyl alcohol, film forming, dan oli.

Gambar 3.4. Release Agent ( MAA )

3.2.2. Preparasi serat pandan alas

  Untuk mendapatkan serat daun pandan alas seperti yang diinginkan, maka diperlukan langkah-langkah yang tepat sehingga diperoleh serat yang panjang dengan kekuatan yang optimal. Adapun langkah-langkah untuk mendapatkan serat daun pandan alas adalah sebagai berikut : a)

  Daun pandan alas yang sudah cukup tua dipotong sepanjang ujung sampai pangkal daun, kemudian dijemur hingga layu selama 6-10 jam.

  b) Daun yang sudah layu dipotong di bagian ujung daun (yang berduri) c) Daun yang sudah layu tadi dipukul-pukul dengan menggunakan palu sampai daun memar agar proses pembersihan dapat dilakukan dengan mudah. Seperti dapat dilihat pada gambar 3.6 di bawah ini.

Gambar 3.5. Daun dipukul dengan palu

  d) Setelah daun sudah memar, Daun bagian atas dikerjakan lebih lanjut, dengan menggunakan bagian yang tumpul dari pisau. Gajih daun dikerok hingga terkelupas sehingga diperoleh serat daun yang terpisah sebagian dari gajih daun. Seperti dapat dilihat pada gambar 3.7 di bawah ini. e) Setelah bagian atas daun sudah dikerok sampai bersih, proses selanjutnya adalah membersihkan bagian bawah yang masih ada sisa gajih. Prosesnya adalah dengan cara membalik daun tersebut. Sekarang, setelah daun terbalik maka bagian yang ada sisa gajih berada di atas.

  Lalu bersihkan gajih daun dengan cara dikerok dengan menggunakan bagian yang tumpul dari pisau hingga terkelupas dan didapat hasil berupa serat yang masih basah. Seperti dilihat pada gambar 3.8 di bawah ini.

Gambar 3.7. Daun yang setiap bagian telah dibersihkan

  f) Setelah didapatkan serat yang masih basah, maka serat harus dibersihkan dari sisa gajih daun yang masih menempel. Seperti ditunjukkan pada

gambar 3.8 di bawah ini.Gambar 3.8. Serat basah yang sudah dibersihkan dari gajih g) Kemudian serat dikeringkan dengan diangin-anginkan hingga kering.

  Hal ini bertujuan untuk menurunkan kadar air pada serat, sebelum disimpan agar tahan lama. Dan didapatlah serat pandan yang sudah kering. Seperti ditunjukkan pada gambar 3.9 di bawah ini.

Gambar 3.9. Serat pandan yang telah dikeringkan

3.2.3 Perlakuan Serat pandan alas

  Perlakuan serat pandan alas dimaksudkan untuk mempersiapkan serat yang tahan terhadap serangan bakteri / mikroorganisme dan membersihkan serat dari minyak atau kotoran-kotoran yang melekat. Perlakuan serat yang dilakukan adalah perendaman dengan menggunakan NaOH (natrium

  hidroksida) selama 3 jam setelah itu dilakukan perendaman dengan NaCl (sodium chlorite) selama 2 jam pada temperatur 70 Celcius.