Pembuatan dan Karakterisasi komposit Serat Palem Saray dengan Matriks Epoksi
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT
SERAT PALEM SARAY DENGAN MATRIKS EPOKSI
SKRIPSI
WENNY YOWERI GULO
090801029
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT
SERAT PALEM SARAY DENGAN MATRIKS EPOKSI
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
WENNY YOWERI GULO
090801029
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
PERSETUJUAN
Judul : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI
KOMPOSIT SERAT PALEM SARAY DENGAN MATRIKS EPOKSI
Kategori : SKRIPSI Nama : WENNY YOWERI GULO Nomor Induk Mahasiswa : 090801029 Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, 20 Agustus 2013
Komisi Pembimbing Pembimbing I Pembimbing II Dr .
Perdinan Sinuhaji, MS Prof. H. M. Syukur, MS NIP. 195903101987031002 NIP. 194704141974121001
Diketahui Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua Dr. Marhaposan Situmorang
NIP: 195510301980031003 i
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas segala anugerah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pembuatan dan Karakterisasi komposit Serat Palem Saray
dengan Matriks Epoksi ”. Skripsi ini disusun sebagai syarat akademis dalam
menyelesaikan studi program Sarjana (S1) Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.
Penulis menyadari bahwa selama proses hingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya atas segala bantuan, dukungan serta saran yang telah diberikan. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, sebagai Dosen Pembimbing yang dengan sabar dan bijaksana memberikan bimbingan serta saran sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
2. Bapak Prof. H. M. Syukur, MS, sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis untuk menyempurnakan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS, sebagai dosen wali yang telah banyak membantu penulis selama menempuh pendidikan di Fakultas.
4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, sebagai Ketua Jurusan Fisika FMIPA USU.
5. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M. Sc, sebagai Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA USU.
6. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh Bapak / Ibu staff pengajar Fisika USU serta para pegawai administrasi.
8. Kedua orang tua tercinta Ibu Nutiara Simanjuntak dan Bapak Alm.Tiare Gulo, kedua adik tersayang Jul Artha Rina Konnie Gulo dan Indra Ebtanas ii iii Gulo, sepupu saya Herman Pasaribu yang telah banyak membantu dan memberikan dukungan penuh kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara ini.
9. Kekasih hatiku tersayang Bani Nugraha Sitorus yang selalu mendoakan, memberikan semangat, dan mendukung penulis sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini .
10. Sahabat-sahabat seperjuangan Fisika angkatan 2009 : Agus Ningsih, Fitri Yuniati, Arvilla Mikartini, Sabam Simbolon, Sukria Novianti, Monora Panca, Herdiana Purba, Zainaluddin Rambe, Sony, Ade Irma, Agus P, Nurzannah, Ferdy Aulia, Masria Pane, Sally Irvina, Valentina Ginting, Eldo Jones, Yosua Pinem, Esrawati Siregar, Septiana Xaveria, Andico Sihaloho, Andrian Anshari, Helen Manurung, Yenny Toguan, Resdina Silalahi, Emy Alemmita, Stevani Sigiro, Enra Tambunan, Silviana Simbolon, Kalam Siregar, Istas Manalu, Rieni Kalesta, Suhartina Malau, Natanael Saragih, Timbul Mulya dan Poltak Simarmata yang telah memberikan kesan dan kenangan manis dan pahit bagi penulis selama masa perkuliahan.
11. Teman – teman kos Sarman No.18 terkhusus Mona Meliala yang telah memberi dukungan kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mohon maaf apabila terdapat banyak kekurangan dan kesalahan. Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis maupun orang lain yang membacanya. Amin.
Penulis, (Wenny Yoweri Gulo)
NIM : 090801029 iv
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT SERAT PALEM
SARAY DENGAN MATRIKS EPOKSI
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian mengenai pembuatan dan karakterisasi komposit serat palem saray dengan matriks epoksi dengan metode Chopped Strand Mat. Komposisi serat dibuat dengan variasi 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5% terhadap massa matriks. Pembuatan komposit SPS-E yaitu, serat direndam dengan NaOH selama 1 jam, dibilas dengan air bersih dan dikeringkan, kemudian ditimbang. Epoksi dan
o
selama 60 menit pada suhu 70
C. Tujuan dari penelitian komposit SPS-E ini adalah untuk mengetahui sifat fisis dan mekanik komposit. Nilai densitas
3
3
0,858g/cm sampai 1,173g/cm , nilai daya serap air 0,75 % sampai 4,89 %, nilai kadar air 0,89% sampai 8,94 %, nilai kuat tarik 9,61 MPa sampai 13,14 MPa.
2
nilai kuat lentur 23,52 MPa sampai 104,85Mpa, nilai kuat impak 24,3 kJ/m
2
sampai 38,5kJ/m . Komposit telah memenuhi syarat JIS A 5905:2003. Komposit serat palem saray dengan matriks epoksi dapat digunakan sebagai bahan pembuat bumper mobil. Kata Kunci : epoksi, komposit, serat palem saray , sifat fisis, sifat mekanik. v
ABSTRACT
Has been done the research about synthesis and characterization of composite saray palm fiber with epoxy matrix with Chopped Strand Mat method. Composition saray palm fiber has made with variation 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5% to total mass of matrix and which epoxy was used as matrix. Manufacture of composite SPS-E was, fibers soaked with NaOH for 1 hour, rinsed with clean water and dried, and then weighed. Epoxy mixed with its hardener by the motor
o
stirrer then poured into molds and pressed 60 minutes at a temperature 70
C. The aim of this research is to obtain physical and mechanical properties. Value of
3
3
density is 0,858 g/cm to 1,173 g/cm , value of water absorption is 0,75 % to 4,89 %, value of water content is 0,89% to 8,94 %, value of tensile strength is 9,61 MPa to13,14 MPa, value of flexural strength is 23,52 MPa to 104,85MPa and value of impact is 24,3 kJ/m to 38,5kJ/m . Composites are qualified Japanese Industrial Standard JIS A 5905: 2003. Composite of saray palm fiber with epoxy matrix can be used as material for car bumper.
Key Words : epoxy, composite, saray palem fiber , physical properties, mechanical properties. vi
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan i Pernyataan ii Perhargaan iii Abstrak v Abstract vi Daftar isi vii Daftar Tabel ix Daftar Gambar x Daftar Grafik xi Daftar Lampiran xiiBAB 1 PENDAHULUAN
1.1
1 Latar Belakang
1.2
2 Rumusan Masalah
1.3
3 Batasan Masalah
1.4
3 Tujuan
1.5
3 Manfaat
1.6
4 Sistematika Penulisan
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Komposit
5
2.1.1 Kegunaan Bahan Komposit
6
2.1.2 Klasifikasi Komposit
7
2.2 Serat
9
2.2.1 Serat Sebagai Penguat
10
2.2.2 Serat Alam
10
2.2.3 Serat Palem Saray
11
2.3 Matriks Epoksi
12
2.3.1 Defenisi Fungsi Matriks Epoksi dan Klasifikasinya
12
2.4 Epoksi
14
2.5 Pengujian Sifat Fisis
15
2.5.1 Pengujian Densitas (Density)
15
2.5.2 Pengujian Daya Serap Air
15
2.5.3 Pengujian Kadar Air
16
2.6 Pengujian Sifat Mekanik
16
2.6.1 Pengujian Kuat Tarik (Tensile Strength Test)
17
2.6.2 Pengujian Kuat Lentur (Flexural Strength Test)
18
2.6.3 Pengujian Kuat Impak
(Impact Strength Test)
4.2 Pengujian Sifat Mekanik
27
4.1.1 Pengujian Densitas (Density)
27
4.1.2 Pengujian Daya Serap Air
28
4.1.3 Pengujian Kadar Air
30
31
26 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2.1 Pengujian Kuat Tarik (Tensile Strength Test )
31
4.2.2 Pengujian Kuat Lentur (Flexural Strength Test )
33
4.2.3 Pengujian Kuat Impak (Impact Strength Test )
34 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
36
4.1 Pengujian Sifat Fisis
3.4.2 Pembuatan Komposit
19 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
22
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
21
3.2 Peralatan dan Bahan
21
3.2.1 Peralatan
21
3.2.2 Bahan
3.3 Prosedur Percobaan
25
23
3.3.1 Perlakuan pada Serat Palem Saray
23
3.3.2 Prosedur Pembuatan Komposit
23
3.4 Diagram Alir Penelitian
25
3.4.1 Penyiapan Serat Palem Saray
5.2 Saran 36 vii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan antara Serat Alam dan Serat Sintesis11 Tabel 2.2 Beberapa Sifat Resin
14 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Densitas KompositSerat Palem Saray-Epoksi(SPS-E)
27 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Daya Serap Air (DSA) Komposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPS-E)
29 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kadar Air Komposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPS-E)
30 Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kuat Tarik
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kuat LenturKomposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPS-E)
33 Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kuat Impak Komposit Serat Palem Saray-Epoksi (SPSE)
34 viii ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Klasifikasi Bahan Komposit7 Gambar 2.2 Komposit Serat (fibrous composites ): (a) Continous Fiber Composite
8 (b) Woven fiber composite
8 (c) Chopped Fiber Composite
8 (d) Hybrid Composite
8 Gambar 2.3 Komposit Lapis (laminated composite)
8 Gambar 2.4 Komposit Partikel
8 Gambar 2.5 Palem Saray (a) Pohon Palem Saray
12 (b) Serat Palem Saray
12 Gambar 2.6 Pengujian kuat tarik ( tensile strength test )
17 Gambar 2.7 Pengujian Kuat Lentur (flexural strength test)
18 Gambar 2.8 Pengujian Kuat Impak
19
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Hubungan antara Densitas Komposit SPS-E vs Komposisi SPS
28 Grafik 4.2 Hubungan antara Daya Serap Komposit SPS-E vs Komposisi SPS
29 Grafik 4.3 Hubungan antara Kadar Air Komposit SPS-E vs Komposisi SPS
31 Grafik 4.4 Hubungan antara Kekuatan Tarik Komposit SPS-E vs Komposisi SPS
32 Grafik 4.5 Hubungan antara Kuat Lentur Grafik 4.6 Hubungan antara Kuat Impak
Komposit SPS-E vs Komposisi SPS
35 x