Pembuatan dan Karakterisasi Kanvas Rem Berbasis Komposit Serat Rami dan Serat Buah Pinang Dengan Resin Epoxy Sebagai Perekat
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KANVAS REM
BERBASIS KOMPOSIT SERAT RAMI DAN SERAT BUAH PINANG
DENGAN RESIN EPOXY SEBAGAI PEREKAT
SKRIPSI
Diajukan Oleh :
BEWAMATI GEA
100801076
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KANVAS REM
BERBASIS KOMPOSIT SERAT RAMI DAN SERAT BUAH PINANG
DENGAN RESIN EPOXY SEBAGAI PEREKAT
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
BEWAMATI GEA
100801076
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
ii
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Pembuatan Dan Karakterisasi Kanvas Rem Berbasis
Komposit Serat Rami Dan Serat Buah Pinang Dengan
Resin Epoxy Sebagai Perekat
Kategori
: Skripsi
Nama
: Bewamati Gea
Nomor Induk Mahasiswa
: 100801076
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 22 Juli 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc
NIP. 196506171993031003
Pembimbing 1,
Dr. Kerista Sebayang, MS
NIP. 195806231986011001
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031
iii
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KANVAS REM
BERBASIS KOMPOSIT SERAT RAMI DAN SERAT BUAH PINANG
DENGAN RESIN EPOXY SEBAGAI PEREKAT
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 22 Juli 2016
BEWAMATI GEA
100801076
iv
Universitas Sumatera Utara
PERHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala
anugrah dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul “Pembuatan dan Karakterisasi Kanvas Rem Berbasis Komposit Serat
Rami dan Serat Buah Pinang Dengan Resin Epoxy Sebagai Perekat”.
Tugas akhir ini disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi
program sarjana (S1) Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara, Medan.
Rasa hormat dan terimakasih penulis ucapkan kepada kedua orang tua tercinta
penulis : Tuho’aro Gea (ayah) dan Kanali Zalukhu (ibu) atas kasih sayang dan doa
serta dukungan baik moral dan materi yang diberikan kepada penulis. Penulis juga
mengucapkan terimakasih kepada saudara penulis : Pintalina Gea (kakak) dan
Inisiatif Gea (kakak) atas doa dan dukungannya kepada penulis. Pada kesempatan
ini penulis juga menyampaikan rasa terimakasih dan perhargaan yang setinggitingginya kepada Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS dan Bapak Drs. Syahrul
Humaidi, M.Sc selaku dosen pembimbing, disela-sela rutinitasnya namun tetap
meluangkan waktu untuk memberikan petunjuk, dorongan, saran dan arahan
selama penulis mengerjakan penelitian serta dalam pelaksanaan penelitian dan
penulisan tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan bimbingan dan pengarahan,
saran, bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis dengan segala
hormat dan kerendahan hati ingin mengucapkan terimakasih yang sebesarbesarnya kepada :
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku dekat Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
2.
Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua jurusan Fisika S1.
3. Seluruh pegawai dan staff yang mengajar di Fisika S1.
4. Sahabat-sahabat penulis physic inside : Eka, Faisal, Layla, Aini, Tulus,
Mentari, Antoni, Tere, Nasrul, Niar, Usi, Ikhwan, Citra, Frans, Riki,
Maizal, Esna, Amin, Jekson, Sri, Rahel, Roulina, Baik, Lia, Edi, Emi,
Ririn, Lamhot, Roni, Sarah, Desi, Juan, Baginda, Ronal, Rika, Mini, Jejen,
v
Universitas Sumatera Utara
Samuel, Wiharja, Anto, Mini, Sarah, Taoko, Pet, Riadi, Ita, Tiber, Ataran,
Juli, Marisa,Gunawan, Desmar, Irman, dan Ricky D.
5. Suci Wulan Sari yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada
penulis saat mengerjakan tugas akhir ini.
6. Alumni dan senior-senior Fisika USU serta adik-adik stambuk 2011, 2012,
2013, 2014 dan 2015.
7. Keluarga besar Dobo dan anak komplek Perumahan Waikiki yang
senantiasa menemani dan memberikan semangat.
Semoga segala kebaikan yang pernah mereka berikan kepada penulis, Tuhan
membalas dan memberikan rejeki kepada mereka. Penulis juga menyadari bahwa
dalam tugas akhir ini masih banyak kekurangan. Oleh sebab itu, penulis memohon
maaf apabila terdapat kesalahan baik sengaja maupun tidak sengaja. Penulis juga
memohon maaf atas kekurangan dalam penulisan tugas akhir ini. Penulis berharap
semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan pikiran kepada Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dan Universitas Sumatera Utara. Akhir
kata penulis mengucapkan banyak terimakasih dan semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi kita semua.
Medan, 22 Juli 2016
Penulis
Bewamati Gea
NIM 100801076
vi
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KANVAS REM
BERBASIS KOMPOSIT SERAT RAMI DAN SERAT BUAH PINANG
DENGAN RESIN EPOXY SEBAGAI PEREKAT
ABSTRAK
Telah dibuat kanvas rem dari campuran bahan baku : serat rami, serat buah
pinang, karbon aktif sebagai filler dan resin epoksi sebagai matriks melalui teknik
konvensional cetak dan tekan dengan variasi komposisi serat rami : serat buah
pinang : karbon aktif : resin epoksi 50% : 10% : 10% : 30%, 55% : 10% : 10% :
25%, 60% : 10% : 10% : 20%, 65% : 10% : 10% : 15% dan 70% : 10% : 10% :
10%. Pembuatan sampel dilakukan dua tahap. Tahap pertama serat dipotong
dengan ukuran acak ±0,5 cm kemudian serat tersebut dicampur dengan resin
epoksi sampai homogen selama 5 menit dengan metode pencampuran kering.
Tahap kedua serat yang telah tercampur homogen dicetak dengan tekanan 7 ton
ditahan selama 10 menit. Masing-masing sampel yang telah siap dikarakterisasi
yang meliputi : sifat fisis (densitas, porositas dan daya serap air), sifat mekanik
(kekerasan dan kekuatan gesek/aus) dan sifat thermal titik leleh dengan DTA
(Differential Thermal Analysis). Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa serat
rami : serat buah pinang : karbon aktif : resin epoksi yang optimum yaitu 50% :
10% : 10% : 30% memiliki nilai densitas tertinggi sebesar 2,348 x 103 kg/m3, nilai
porositas 0,75%, nilai daya serap air 0,26%, nilai kekerasan 100,252 x 103N/m,
laju keausan 9,259 x 10 -3 kg/m2.det dan titik leleh sebesar 410oC. Hasil dari
komposit serat rami dan serat buah pinang dapat diaplikasikan sebagai kanvas rem
pada rem cakram pengganti kanvas rem konvensional.
Kata Kunci : Kanvas Rem, Resin Epoksi, Serat Hybrid
vii
Universitas Sumatera Utara
FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF BRAKE PADS
BASED ON RAMIE FIBERS AND ARECA FIBERS REINFORCED
EPOXY RESIN COMPOSITE
ABSTRACT
The brake pads have been done by using mixture of material : ramie fibers, areca
fiber, activated carbon as filler and epoxy resin as matrix through a dry
compression moulding technique with variation of composition ramie fibers :
areca fibers : activated carbon : epoxy resin 50% : 10% : 10% : 30%, 55% : 10% :
10% : 25%, 60% : 10% : 10% : 20%, 65% : 10% : 10% : 15% and 70% : 10% :
10% : 10%. The sample fabrication was done in two step. The first step, fibers
cutted by random of size ±0,5 cm. Then, fibers is mixed with epoxy resin until
homogenous about 5 minutes with dry mixing method. Second step, the fibers was
homogenized then it moulded with pressure 7 ton with holding time about 10
minutes. The moulded sampel were characterized such as : physical properties
(density, porosity and water absorption), mechanical properties (hardness strength
and wear rate) and thermal properties melting point by DTA (Differential Thermal
Analysis). The characterization result show that the optimum composition of
ramie fibers : areca fibers : activated carbon : epoxy resin was 50% : 10% : 10% :
30%, had the highest density 2,348 x 103 kg/m3, porosity 0,75%, water absorption
0,26%, hardness strength 100,252 x 103N/m, wear rate 9,259 x 10-3 kg/m2. sec and
melting point 410oC. The result of ramie fibers and areca fibers composite can
applied as replacement brake pads in market.
Keywords: Brake Pads, Epoxy Resin, Hybrid Fibers.
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
iii
iv
v
vii
viii
ix
xi
xii
xiii
Persetujuan
Pernyataan
Kata Pengantar
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
BAB 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumuan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Sistematika Penulisan
1
1
3
3
4
5
5
BAB 2. Tinjauan Pustaka
2.1 Material Komposit
2.2 Ikatan Antar Muka
2.3 Material Penyusun Komposit
2.3.1 Serat Rami
2.3.2 Serat Buah Pinang
2.3.3 Resin Epoksi
2.3.4 Karbon Aktif
2.4 Aplikasi KMP (Komposit Matriks Polimer)
2.4.1 Rem
2.4.2 Rem Cakram
2.4.2.1 Kampas Rem Cakram
2.5 Karakterisasi Komposit Matriks Polimer
2.5.1 Karakterisasi Sifat Fisis
2.5.2 Karakterisasi Sifat Mekanik
2.5.3 Karakterisasi Sifat Thermal
6
6
9
10
10
13
14
15
16
16
17
18
22
22
24
25
BAB 3. Metode Penelitian
3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
3.1.2 Waktu Penelitian
3.2 Peralatan dan Bahan
3.2.1 Peralatan
3.2.2 Bahan
28
28
28
28
28
28
29
ix
Universitas Sumatera Utara
3.3 Variabel Penelitian
3.4 Prosedur Penelitian
3.5 Tahapan Penelitian
29
30
31
BAB 4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Material Komposit Matriks Polimer Sebagai Kanvas Rem
4.2 Karakteristik Sifat Fisis Kanvas Rem
4.2.1 Densitas (Massa Jenis)
4.2.2 Porositas
4.2.3 Daya Serap Air
4.3 Karakteristik Sifat Mekanik
4.3.1 Kekerasan
4.3.2 Kekuatan Gesek (Laju Keausan)
4.4 Karakteristik Sifat Thermal
4.4.1 DTA (Differential Thermal Analysis)
32
32
32
32
34
35
36
36
37
38
38
BAB 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
41
41
41
Daftar Pustaka
42
Lampiran
Lampiran A (Contoh Perhitungan)
Lampiran B (Tabel Perhitungan)
Lampiran C (Gambar Dokumentasi Penelitian)
45
45
48
53
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
2.1
2.2
2.3
2.4
3.1
B.1
B.2
B.3
B.4
B.5
Judul
Halaman
Kelebihan Dan Kekurangan Dari Bahan Komposit
Perbandingan Sifat Serat Rami Dengan Berbagai Jenis
Serat Lainnya
Sifat Fisik Dan Kimia Serat Rami
SAE (Society of Automotive Engineering) J661
Presentase Komposit yang Diperkuat Serat Rami
dan serat buah pinang dengan perekat resin epoksi
sebagai aplikasi kanvas rem
Data Hasil Pengukuran Densitas Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Porositas Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Daya Serap Air Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Kekerasan Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Laju Keausan Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
8
12
13
22
29
48
49
50
51
52
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
3.1
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
Judul
Halaman
Ilustrasi Komposit Berdasarkan Penguatnya
Bentuk Daun Rami
Bentuk Serat Rami yang Kering
Struktur Ikatan Kimia Resin Epoksi
Kanvas Rem Cakram
Metode Pengujian Kekerasan Brinell
Krusibel DTA
Interprestasi Kurva DTA
Diagram Alir Penelitian
Grafik Hubungan Densitas Dengan Variasi Komposisi
Pada Material Kanvas Rem
Grafik Hubungan Porositas Dengan Variasi Komposisi
Pada Material Kanvas Rem
Grafik Hubungan Daya Serap Air Dengan Variasi
Komposisi Pada Material Kanvas Rem
Grafik Hubungan Kekerasan Dengan Variasi
Komposisi Pada Material Kanvas Rem
Grafik Hubungan Laju Keausan Dengan Variasi
Komposisi Pada Material Kanvas Rem
Grafik DTA Kanvas Rem Pada Komposisi Serat
Rami, Serat Pinang, Karbon Aktif dan Resin Epoksi
50 : 10 : 10 : 30
Grafik DTA Kanvas Rem Pada Komposisi Serat
Rami, Serat Pinang, Karbon Aktif dan Resin Epoksi
60 : 10 : 10 : 20
Grafik DTA Kanvas Rem Pada Komposisi Serat
Rami, Serat Pinang, Karbon Aktif dan Resin Epoksi
70 : 10 : 10 : 10
9
11
12
15
19
24
25
26
31
33
34
35
36
37
38
39
40
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Tabel
A.1
A.2
B.1
B.2
B.3
B.4
B.5
Judul
Halaman
Perhitungan Sifat Fisis (Densitas, Porositas dan
Daya Serap Air) Material Kanvas Rem Berbasis
Serat Rami dan Serat Buah Pinang dengan Resin
Epoksi Sebagai Perekat
Perhitungan Sifat Mekanik (Kekerasan dan Laju
Keausan) Material Kanvas Rem Berbasis Serat Rami
dan Serat Buah Pinang Dengan Resin Epoksi Sebagai
Perekat
Data Hasil Pengukuran Densitas Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Porositas Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Daya Serap Air Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Kekerasan Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Laju Keausan Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
45
46
48
49
50
51
52
xiii
Universitas Sumatera Utara
BERBASIS KOMPOSIT SERAT RAMI DAN SERAT BUAH PINANG
DENGAN RESIN EPOXY SEBAGAI PEREKAT
SKRIPSI
Diajukan Oleh :
BEWAMATI GEA
100801076
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KANVAS REM
BERBASIS KOMPOSIT SERAT RAMI DAN SERAT BUAH PINANG
DENGAN RESIN EPOXY SEBAGAI PEREKAT
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
BEWAMATI GEA
100801076
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
ii
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Pembuatan Dan Karakterisasi Kanvas Rem Berbasis
Komposit Serat Rami Dan Serat Buah Pinang Dengan
Resin Epoxy Sebagai Perekat
Kategori
: Skripsi
Nama
: Bewamati Gea
Nomor Induk Mahasiswa
: 100801076
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 22 Juli 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc
NIP. 196506171993031003
Pembimbing 1,
Dr. Kerista Sebayang, MS
NIP. 195806231986011001
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang
NIP. 195510301980031
iii
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KANVAS REM
BERBASIS KOMPOSIT SERAT RAMI DAN SERAT BUAH PINANG
DENGAN RESIN EPOXY SEBAGAI PEREKAT
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 22 Juli 2016
BEWAMATI GEA
100801076
iv
Universitas Sumatera Utara
PERHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala
anugrah dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul “Pembuatan dan Karakterisasi Kanvas Rem Berbasis Komposit Serat
Rami dan Serat Buah Pinang Dengan Resin Epoxy Sebagai Perekat”.
Tugas akhir ini disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi
program sarjana (S1) Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara, Medan.
Rasa hormat dan terimakasih penulis ucapkan kepada kedua orang tua tercinta
penulis : Tuho’aro Gea (ayah) dan Kanali Zalukhu (ibu) atas kasih sayang dan doa
serta dukungan baik moral dan materi yang diberikan kepada penulis. Penulis juga
mengucapkan terimakasih kepada saudara penulis : Pintalina Gea (kakak) dan
Inisiatif Gea (kakak) atas doa dan dukungannya kepada penulis. Pada kesempatan
ini penulis juga menyampaikan rasa terimakasih dan perhargaan yang setinggitingginya kepada Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS dan Bapak Drs. Syahrul
Humaidi, M.Sc selaku dosen pembimbing, disela-sela rutinitasnya namun tetap
meluangkan waktu untuk memberikan petunjuk, dorongan, saran dan arahan
selama penulis mengerjakan penelitian serta dalam pelaksanaan penelitian dan
penulisan tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan bimbingan dan pengarahan,
saran, bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis dengan segala
hormat dan kerendahan hati ingin mengucapkan terimakasih yang sebesarbesarnya kepada :
1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku dekat Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
2.
Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua jurusan Fisika S1.
3. Seluruh pegawai dan staff yang mengajar di Fisika S1.
4. Sahabat-sahabat penulis physic inside : Eka, Faisal, Layla, Aini, Tulus,
Mentari, Antoni, Tere, Nasrul, Niar, Usi, Ikhwan, Citra, Frans, Riki,
Maizal, Esna, Amin, Jekson, Sri, Rahel, Roulina, Baik, Lia, Edi, Emi,
Ririn, Lamhot, Roni, Sarah, Desi, Juan, Baginda, Ronal, Rika, Mini, Jejen,
v
Universitas Sumatera Utara
Samuel, Wiharja, Anto, Mini, Sarah, Taoko, Pet, Riadi, Ita, Tiber, Ataran,
Juli, Marisa,Gunawan, Desmar, Irman, dan Ricky D.
5. Suci Wulan Sari yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada
penulis saat mengerjakan tugas akhir ini.
6. Alumni dan senior-senior Fisika USU serta adik-adik stambuk 2011, 2012,
2013, 2014 dan 2015.
7. Keluarga besar Dobo dan anak komplek Perumahan Waikiki yang
senantiasa menemani dan memberikan semangat.
Semoga segala kebaikan yang pernah mereka berikan kepada penulis, Tuhan
membalas dan memberikan rejeki kepada mereka. Penulis juga menyadari bahwa
dalam tugas akhir ini masih banyak kekurangan. Oleh sebab itu, penulis memohon
maaf apabila terdapat kesalahan baik sengaja maupun tidak sengaja. Penulis juga
memohon maaf atas kekurangan dalam penulisan tugas akhir ini. Penulis berharap
semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan pikiran kepada Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dan Universitas Sumatera Utara. Akhir
kata penulis mengucapkan banyak terimakasih dan semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi kita semua.
Medan, 22 Juli 2016
Penulis
Bewamati Gea
NIM 100801076
vi
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KANVAS REM
BERBASIS KOMPOSIT SERAT RAMI DAN SERAT BUAH PINANG
DENGAN RESIN EPOXY SEBAGAI PEREKAT
ABSTRAK
Telah dibuat kanvas rem dari campuran bahan baku : serat rami, serat buah
pinang, karbon aktif sebagai filler dan resin epoksi sebagai matriks melalui teknik
konvensional cetak dan tekan dengan variasi komposisi serat rami : serat buah
pinang : karbon aktif : resin epoksi 50% : 10% : 10% : 30%, 55% : 10% : 10% :
25%, 60% : 10% : 10% : 20%, 65% : 10% : 10% : 15% dan 70% : 10% : 10% :
10%. Pembuatan sampel dilakukan dua tahap. Tahap pertama serat dipotong
dengan ukuran acak ±0,5 cm kemudian serat tersebut dicampur dengan resin
epoksi sampai homogen selama 5 menit dengan metode pencampuran kering.
Tahap kedua serat yang telah tercampur homogen dicetak dengan tekanan 7 ton
ditahan selama 10 menit. Masing-masing sampel yang telah siap dikarakterisasi
yang meliputi : sifat fisis (densitas, porositas dan daya serap air), sifat mekanik
(kekerasan dan kekuatan gesek/aus) dan sifat thermal titik leleh dengan DTA
(Differential Thermal Analysis). Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa serat
rami : serat buah pinang : karbon aktif : resin epoksi yang optimum yaitu 50% :
10% : 10% : 30% memiliki nilai densitas tertinggi sebesar 2,348 x 103 kg/m3, nilai
porositas 0,75%, nilai daya serap air 0,26%, nilai kekerasan 100,252 x 103N/m,
laju keausan 9,259 x 10 -3 kg/m2.det dan titik leleh sebesar 410oC. Hasil dari
komposit serat rami dan serat buah pinang dapat diaplikasikan sebagai kanvas rem
pada rem cakram pengganti kanvas rem konvensional.
Kata Kunci : Kanvas Rem, Resin Epoksi, Serat Hybrid
vii
Universitas Sumatera Utara
FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF BRAKE PADS
BASED ON RAMIE FIBERS AND ARECA FIBERS REINFORCED
EPOXY RESIN COMPOSITE
ABSTRACT
The brake pads have been done by using mixture of material : ramie fibers, areca
fiber, activated carbon as filler and epoxy resin as matrix through a dry
compression moulding technique with variation of composition ramie fibers :
areca fibers : activated carbon : epoxy resin 50% : 10% : 10% : 30%, 55% : 10% :
10% : 25%, 60% : 10% : 10% : 20%, 65% : 10% : 10% : 15% and 70% : 10% :
10% : 10%. The sample fabrication was done in two step. The first step, fibers
cutted by random of size ±0,5 cm. Then, fibers is mixed with epoxy resin until
homogenous about 5 minutes with dry mixing method. Second step, the fibers was
homogenized then it moulded with pressure 7 ton with holding time about 10
minutes. The moulded sampel were characterized such as : physical properties
(density, porosity and water absorption), mechanical properties (hardness strength
and wear rate) and thermal properties melting point by DTA (Differential Thermal
Analysis). The characterization result show that the optimum composition of
ramie fibers : areca fibers : activated carbon : epoxy resin was 50% : 10% : 10% :
30%, had the highest density 2,348 x 103 kg/m3, porosity 0,75%, water absorption
0,26%, hardness strength 100,252 x 103N/m, wear rate 9,259 x 10-3 kg/m2. sec and
melting point 410oC. The result of ramie fibers and areca fibers composite can
applied as replacement brake pads in market.
Keywords: Brake Pads, Epoxy Resin, Hybrid Fibers.
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
iii
iv
v
vii
viii
ix
xi
xii
xiii
Persetujuan
Pernyataan
Kata Pengantar
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
BAB 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumuan Masalah
1.3 Batasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Sistematika Penulisan
1
1
3
3
4
5
5
BAB 2. Tinjauan Pustaka
2.1 Material Komposit
2.2 Ikatan Antar Muka
2.3 Material Penyusun Komposit
2.3.1 Serat Rami
2.3.2 Serat Buah Pinang
2.3.3 Resin Epoksi
2.3.4 Karbon Aktif
2.4 Aplikasi KMP (Komposit Matriks Polimer)
2.4.1 Rem
2.4.2 Rem Cakram
2.4.2.1 Kampas Rem Cakram
2.5 Karakterisasi Komposit Matriks Polimer
2.5.1 Karakterisasi Sifat Fisis
2.5.2 Karakterisasi Sifat Mekanik
2.5.3 Karakterisasi Sifat Thermal
6
6
9
10
10
13
14
15
16
16
17
18
22
22
24
25
BAB 3. Metode Penelitian
3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
3.1.2 Waktu Penelitian
3.2 Peralatan dan Bahan
3.2.1 Peralatan
3.2.2 Bahan
28
28
28
28
28
28
29
ix
Universitas Sumatera Utara
3.3 Variabel Penelitian
3.4 Prosedur Penelitian
3.5 Tahapan Penelitian
29
30
31
BAB 4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Material Komposit Matriks Polimer Sebagai Kanvas Rem
4.2 Karakteristik Sifat Fisis Kanvas Rem
4.2.1 Densitas (Massa Jenis)
4.2.2 Porositas
4.2.3 Daya Serap Air
4.3 Karakteristik Sifat Mekanik
4.3.1 Kekerasan
4.3.2 Kekuatan Gesek (Laju Keausan)
4.4 Karakteristik Sifat Thermal
4.4.1 DTA (Differential Thermal Analysis)
32
32
32
32
34
35
36
36
37
38
38
BAB 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
41
41
41
Daftar Pustaka
42
Lampiran
Lampiran A (Contoh Perhitungan)
Lampiran B (Tabel Perhitungan)
Lampiran C (Gambar Dokumentasi Penelitian)
45
45
48
53
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
2.1
2.2
2.3
2.4
3.1
B.1
B.2
B.3
B.4
B.5
Judul
Halaman
Kelebihan Dan Kekurangan Dari Bahan Komposit
Perbandingan Sifat Serat Rami Dengan Berbagai Jenis
Serat Lainnya
Sifat Fisik Dan Kimia Serat Rami
SAE (Society of Automotive Engineering) J661
Presentase Komposit yang Diperkuat Serat Rami
dan serat buah pinang dengan perekat resin epoksi
sebagai aplikasi kanvas rem
Data Hasil Pengukuran Densitas Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Porositas Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Daya Serap Air Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Kekerasan Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Laju Keausan Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
8
12
13
22
29
48
49
50
51
52
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
3.1
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
Judul
Halaman
Ilustrasi Komposit Berdasarkan Penguatnya
Bentuk Daun Rami
Bentuk Serat Rami yang Kering
Struktur Ikatan Kimia Resin Epoksi
Kanvas Rem Cakram
Metode Pengujian Kekerasan Brinell
Krusibel DTA
Interprestasi Kurva DTA
Diagram Alir Penelitian
Grafik Hubungan Densitas Dengan Variasi Komposisi
Pada Material Kanvas Rem
Grafik Hubungan Porositas Dengan Variasi Komposisi
Pada Material Kanvas Rem
Grafik Hubungan Daya Serap Air Dengan Variasi
Komposisi Pada Material Kanvas Rem
Grafik Hubungan Kekerasan Dengan Variasi
Komposisi Pada Material Kanvas Rem
Grafik Hubungan Laju Keausan Dengan Variasi
Komposisi Pada Material Kanvas Rem
Grafik DTA Kanvas Rem Pada Komposisi Serat
Rami, Serat Pinang, Karbon Aktif dan Resin Epoksi
50 : 10 : 10 : 30
Grafik DTA Kanvas Rem Pada Komposisi Serat
Rami, Serat Pinang, Karbon Aktif dan Resin Epoksi
60 : 10 : 10 : 20
Grafik DTA Kanvas Rem Pada Komposisi Serat
Rami, Serat Pinang, Karbon Aktif dan Resin Epoksi
70 : 10 : 10 : 10
9
11
12
15
19
24
25
26
31
33
34
35
36
37
38
39
40
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Tabel
A.1
A.2
B.1
B.2
B.3
B.4
B.5
Judul
Halaman
Perhitungan Sifat Fisis (Densitas, Porositas dan
Daya Serap Air) Material Kanvas Rem Berbasis
Serat Rami dan Serat Buah Pinang dengan Resin
Epoksi Sebagai Perekat
Perhitungan Sifat Mekanik (Kekerasan dan Laju
Keausan) Material Kanvas Rem Berbasis Serat Rami
dan Serat Buah Pinang Dengan Resin Epoksi Sebagai
Perekat
Data Hasil Pengukuran Densitas Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Porositas Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Daya Serap Air Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Kekerasan Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
Data Hasil Pengukuran Laju Keausan Kanvas Rem
Berbasis Serat Rami dan Serat Buah Pinang
dengan resin epoksi sebagai perekat
45
46
48
49
50
51
52
xiii
Universitas Sumatera Utara