PENGARUH PERLAKUAN KIMIA PADA SERAT PANDAN ALAS (Pandanus dubius) TERHADAP SIFAT MEKANIS KOMPOSIT SERAT DENGAN MATRIK POLYESTER TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

  

PENGARUH PERLAKUAN KIMIA

PADA SERAT PANDAN ALAS (Pandanus dubius)

TERHADAP SIFAT MEKANIS KOMPOSIT SERAT

DENGAN MATRIK POLYESTER

TUGAS AKHIR

  

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

  

Disusun Oleh :

BUDIANTO

NIM : 025214112

  

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

  

THE EFFECTS OF CHEMICAL TREATMENT

ON PANDAN ALAS (Pandanus dubius) FIBER

TO THE MECHANICAL PROPERTIES

OF THE FIBER COMPOSITE WITH POLYESTER MATRIX

FINAL PROJECT

  

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

  

By :

BUDIANTO

Student Number : 025214112

  

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

  

HALAMAN PERSEMBAHAN

Ku Persembahkan Buat..

  SWT ALM. BAPAK AND MY MOM SERTA MY BROTHER, MY SISTERs

  I LOVE YOU…

Terima kasih buat keluargaku : Alm bapak Mulyono,Ibu Sukarti,Bapak H. M Usak, Mas Eko Wijatmoko,Mbak Dwi Sri

Mulyaningsih,Mbak Tri Ari Septiwati , Mbah Karyo Pawiro,Pakdhe Wigyo Sudarmo,Mas Jumartono,Mbak Yani,Mas

Margun,Paklek Tukiyo,Alm Bulik Sur,Alm Dian,Iksan Affandi,Mbak Tri,Mas Kelik,Paklek Tukimin,Mbak Tik,Kurnia Ika

Pratiwi ,Wahyu Adi Tama, Lek Lilla,Mas Dibyo, dan semua keluargaku yang mugkin tidak tertulis diatas....

  Terima kasih buat Teman2ku : Anak-anak Komposit.. Beni tung2, Ary lambang,Andre kiR_,Raden Mas Agit,Lukas lxz,Wahyu Bobby,Diah Webee ,doni,angga,...Anton Plankton,Hb Tri Adi Sarno,Ige Bagass,Danang Marbone,Rhino Penthong,Welly Wedus,Yohan Squidwerd,Pajar Mr Crap ,Cebe,Dwi Simbah,Freddy Kampred,Landung,Andi,Bowo Gojog,Ucok,Alam,Giarno,Kabul,Atenk,Tomo,Prono dan Teman2 Yang Lain

Terima kasih buat Offisial kampus: Mas Tri,Mas Martono,Mas Intan,Bapak Budi Setyahandana, ST.,M.T.Bapak Budi

  

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu

perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara

tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 1 Oktober 2007 Penulis Budianto

KATA PENGANTAR

  Assalamu’alaikum Wr.Wb Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga dengan kemurahan-Nya Tugas

  Akhir ini dapat terselesaikan.

  Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan Strata-1 di Universitas Sanata Dharma. Penulis mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak atas bantuan, bimbingan dan nasihat yang diberikan. Ucapan terima kasih penulis tujukan kepada :

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

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

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

  4. Bapak I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T., Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

  5. Bapak Tri, Staff Sekretariat Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  6. Bapak Martono, Laboran Laboratorium Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma.

  7. Dan kepada semua pihak yang telah membantu baik moral maupun materi sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

  Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan guna penyempurnaan Tugas Akhir ini.

  Wassalamu’alaikum Wr.Wb

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i HALAMAN JUDUL (INGGRIS) ............................................................................ ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ...................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................. iv HALAMAN PERSEMBAHAN .............................................................................. v PERNYATAAN........................................................................................................ vi KATA PENGANTAR ............................................................................................. vii DAFTAR ISI ............................................................................................................ vii DAFTAR TABEL .................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN............................................................................................. xiv

  8 2.2.2 Matrik .............................................................................

  2.4 Pengujian Tarik .............................................................................. 18

  2.3 Larutan Kimia ................................................................................ 15

  14

  13 2.2.5 Mekanika Komposit ........................................................

  2.2.3 Bahan-Baahan Tambahan Lain ...................................... 12 2.2.4 Fraksi Volume Serat........................................................

  9

  2.2 Komposit Serat............................................................................... 7 2.2.1 Serat ................................................................................

  INTISARI ................................................................................................................. xv

  2.1 Pengertian Komposit .................................................................... 6

  BAB II DASAR TEORI ....................................................................................... 6

  1.3 Batasan Masalah .......................................................................... 4

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

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

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

  2.5 Pengujian Impak............................................................................. 18

  

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................................ 23

  3.4.1.1 Pembuatan Matrik ............................................ 37

  3.6.2 Pengujian Tarik Benda Uji Matrik.................................. 46

  3.6.1 Pengujian Tarik Benda Uji Komposit ............................. 45

  3.6 Metode Pengujian ........................................................................ 45

  3.5.2 Uji Impak ........................................................................ 45

  3.5.1.2 Benda Uji Komposit ....................................... 44

  3.5.1.1 Benda Uji Matrik ............................................ 44

  3.5.1 Uji Tarik .......................................................................... 44

  3.5 Bentuk dan Dimensi Benda Uji .................................................... 44

  3.4.2.2 Pembuatan Komposit ....................................... 42

  3.4.2.1 Pembuatan Matrik ............................................ 40

  3.4.2 Uji Impak ........................................................................ 40

  3.4.1.2 Pembuatan Komposit ....................................... 39

  3.4.1 Uji Tarik .......................................................................... 37

  3.1 Skema Jalan Penelitian ................................................................. 23

  3.4 Pembuatan Komposit ..................................................................... 37

  3.3.2 Cetakan Uji Impak ........................................................ 36

  3.3.1 Cetakan Uji Tarik .......................................................... 34

  3.3 Pembuatan Cetakan ...................................................................... 34

  3.2.3 Perlakuan Serat Pandan Alas .......................................... 29

  3.2.2.4 Release Agent ................................................ 28

  3.2.2.3 Katalis ............................................................ 27

  3.2.2.2 Serat ............................................................... 25

  3.2.2.1 Resin................................................................. 25

  3.2.2 Bahan Yang Digunkan .................................................... 25

  3.2.1 Alat Yang Digunakan...................................................... 24

  3.2 Persiapan Benda Uji ..................................................................... 24

  3.6.3 Pengujian Imapak............................................................ 47

  4.1 Hasil Pengujian Tarik ................................................................... 50

  4.1.1 Hasil Pengujian Tarik Matrik Polyester Resin Bening Super .........................................................................................

  50

  4.1.2 Hasil Pengujian Tarik Komposit..................................... 51

  4.2 Hasil Pengujian Impak ................................................................. 60

  4.3 Foto Bentuk Patah .......................................................................... 67 4.3.1 Foto Makro......................................................................

  67 4.3.2 Foto Mikro ......................................................................

  69 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 73

  5.1 Kesimpulan .................................................................................. 73

  5.2 Saran ............................................................................................. 73 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Dimensi Hasil Cetakan Matrik ……………………………………. 38Tabel 3.2. Dimensi Hasil Cetakan impak pada Matrik ………………………. 41Tabel 4.1. Hasil Pengujian Tarik Matrik Polyester Resin Bening Super ……... 51Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tarik Komposit Pandan Alas Tanpa Perendaman… 52Tabel 4.3. Hasil Pengujian Tarik Komposit Serat Pandan Alas Perendaman 2,5%NaOH,NaCl ……………………………………………………………… 52Tabel 4.4. Hasil Pengujian Tarik Komposit Serat Pandan Alas Perendaman 5%NaOH,NaCl ……………………………………………………………....... 53Tabel 4.5. Hasil Pengujian Tarik Komposit Serat Pandan Alas Perendaman 2,5%NaOH,NaCl …………………………………………………………….... 53Tabel 4.6. Kekuatan Tarik dan Regangan Rata-Rata Komposit Serat Perendaman NaOH,NaCl…………………….........................................…….. 54Tabel 4.7 Kekuatan Tarik dan Regangan Rata-Rata Komposit Serat Perendaman NaOH. …………………………………………………………………………. 54Tabel 4.8 Hasil Pengujian Impak Matrik Polyester …………………………… 60Tabel 4.9 Hasil Pengujian Impak Komposit Tanpa Perendaman Serat ……….. 61Tabel 4.10 Hasil Pengujian Impak Komposit Serat Pandan Alas Perendaman 2,5%NaOH,NaCl ……………………………………………………………… 61Tabel 4.11 Hasil Pengujian Impak Komposit Serat Pandan Alas Perendaman 5%NaOH,NaCl ……………………………………………………………….. 61Tabel 4.12 Hasil Pengujian Impak Komposit Serat Pandan Alas Perendaman 7,5%NaOH,NaCl ……………………………………………………………… 62Tabel 4.13 Tenaga Patah Rata-rata dan Keuletan Rata-rata Komposit Serat Perendaman NaOH,NaCl …………………………………………………....... 62Tabel 4.14 Tenaga Patah Rata-rata dan Keuletan Rata-rata Komposit Serat Perendaman NaOH ……………………………………………………………. 63

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Grafik Kekuatan Tarik Komposit dan Komponen Penyusunnya….2Gambar 2.1. Diagram Klasifikasi Komposit Serat………………………………8Gambar 2.2. Prinsip Pengujian Impak ……………………………………….....19Gambar 2.3. Bentuk Patahan Getas …………………………………………… 21Gambar 2.4. Bentuk Patahan Liat…………………………………….…………21Gambar 2.5. Bentuk Patahan Campuran ………………………………………. 22Gambar 3.1. Skema Jalan Penelitian ………………………………………… 23Gambar 3.2. Mememarkan Daun Pandan Alas ……………………………… 26Gambar 3.3. Serat Terpisah Dengan Gajih Daun. ……………………………. 26Gambar 3.4. Serat Dikeringkan ……………………………………………... 27Gambar 3.5. Serat Yang Sudah Kering ……………………………………… 27Gambar 3.6. MAA Sebagai Bahan Release Agent ……………......................... 29Gambar 3.7. Akuarium Sebagai Tempat Perendaman Serat ………………… 31Gambar 3.8. Serat Dipotong ± 30 cm ……………………………………….. 32Gambar 3.9. Serat Dimasukkan Kedalam Larutan NaOH dan Aquades ……. 33 Gambar 3.10.Perbedaan Serat Direndam NaOH,NaCl Dengan Yang tidak

  

Direndam………………………………………………………………………. 34

Gambar 3.11.Cetakan Komposit Untuk Uji Tarik …………………………….. 35

Gambar 3.12.Cetakan Untuk Uji Impak ………………………………………. 36

Gambar 3.13.Hasil Cetakan Matrik …………………………………………… 38

Gambar 3.14.Hasil Cetakan Impak Pada Matrik ……………………………… 42

Gambar 3.15.Bentuk Dan Geometri Benda Uji Tarik Matrik ………………. 44

Gambar 3.16.Bentuk Dan Geometri Benda Uji Tarik Komposit……………… 44

Gambar 3.17.Bentuk Dan Geometri Benda Uji Impak ……………………… 47

Gambar 3.19.Mesin Uji Impak Charpy ……………………………………….. 48

Gambar 4.1.Udara Yang Terperangkap (void) ……………………………….. 58

Gambar 4.4. Foto Bentuk Patah Komposit Perendaman Serat 2,5%NaOH,NaCl. ……………………………………………………………. 67Gambar 4.5. Foto Bentuk Patah Komposit Perendaman Serat 5%NaOH,NaCl…………………………………………………… 68Gambar 4.6. Foto Bentuk Patah Komposit Perendaman Serat 7,5%NaOH,NaCl.…………………………………………………………….. 68Gambar 4.7. Foto Struktur Mikro Matrik Polyester ………………………… 69Gambar 4.8. Foto Struktur Mikro Komposit Tanpa Perendaman Serat …….. 69Gambar 4.9. Foto Struktur Mikro Komposit Perendaman Serat 2,5 %NaOH,NaCl …………………………………………………………….. 70

  Ganbar 4.10. Foto Struktur Mikro Komposit Perendaman Serat 5 % NaOH,NaCl ………………………………………………………………. 70

Gambar 4.11. Foto Struktur Mikro Komposit Perendaman Serat 7,5% NaOH,NaCl ………………………………………………………………71Gambar 4.12. Foto Mikro Kawat Tembaga …………………………………… 71

DAFTAR LAMPIRAN

  Tabel 1. Perhitungan Massa Jenis Serat Pandan Alas

Gambar 1. Kurva Beban dan Pertambahan Panjang Hasil Pengujian Tarik Matrik

Polyester Gambar 2. Kurva Beban dan Pertambahan Panjang Hasil Pengujian Tarik Komposit Tanpa Perendaman Serat Gambar 3. Kurva Beban dan Pertambahan Panjang Hasil Pengujian Tarik Komposit dengan Perendaman Serat 2,5% NaOH,NaCl Gambar 4. Kurva Beban dan Pertambahan Panjang Hasil Pengujian Tarik Komposit dengan Perendaman Serat 5% NaOH,NaCl Gambar 5. Kurva Beban dan Pertambahan Panjang Hasil Pengujian Tarik Komposit dengan Perendaman Serat 7,5% NaOH,NaCl

INTI SARI

  Penelitian yang dilakukan menggunakan serat pandan alas (Pandanus

dubius) sebagai penguat dan resin polyester sebagai matriknya. Sebelum

pembuatan komposit, serat pandan alas direndam dalam larutan NaOH selama 3

o

jam lalu direndam dengan larutan NaCl selama 2 jam pada temperatur 70 Celcius

yang bertujuan untuk membersihkan serat dari minyak dan kotoran serta

menghilangkan bakteri/mikroorganisme sehungga diharapkan dapat menguatkan

ikatan serat dengan matrik. Konsentrasi NaOH dan NaCl yang digunakan adalah

tanpa perendaman, 2.5%, 5% dan 7,5%. Faktor orientasi serat dalam pembuatan

komposit ini adalah serat acakAdapun 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.

  Dari hasil pengujian tarik didapat harga kekuatan tarik rata-rata pada

komposit serat pandan perendaman 7,5% yang mempunyai harga tertinggi 3,40

  2

kg/mm dengan regangan 1,18%. Serta perlakuan perendaman serat dengan NaCl

yang dilakukan setelah merendam serat dengan NaOH cenderung meningkatkan

kekuatan tariknya. Pada pengujian impak pada komposit tanpa perendaman

  2

mempunyai harga tenaga patah dan keuletan tertinggi 0,99 joule dan 11,85 kJ/m .

  

Jenis patahan yang terjadi pada komposit adalah patahan campuran karena

sebagian permukaan patahan komposit mengkilat dan ada yang tidak.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  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 guna menghasilkan bahan baru dengan tampilan yang lebih baik. 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 komponennya.

  Keunggulan komposit dibandingkan dengan bahan logam {Jones, R.M, 1975) : 1.

  Dapat dirancang dengan kekuatan dan kekakuan tinggi, sehingga dapat memberikan kekuatan dan kekakuan spesifik yang melebihi sifat logam.

  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 pengikat 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 gambar1.1

Gambar 1.1. Grafik Kekuatan Tarik Komposit dan Komponen Penyusunnya

  Pada komposit serat, serat berfungsi sebagai bahan reinforcing. Penampangnya dapat berbentuk bulat, segitiga atau heksagonal. Pada umumnya dibedakan menjadi dua:

1. Serat sintetik 2.

  Serat organik. Serat sintetik adalah serat yang terbuat dari bahan_bahan an organik, 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 organic 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. Sehingga komposit serat alam adalah material yang memiliki potensi yang baik untuk dikembangkan di Indonesia. Salah satunya adalah serat pandan alas, serat ini bayak dijumpai di lingkungan sekitar kita. 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.

  1.2 Tujuan Penelitian

  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 ketahanan patah dan keuletan pada pengujian impak.

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

  1.3 Batasan Masalah

  Pada komposit serat sangat dipengaruhi oleh sifat dan senis bahan penyusunnya. Penulis membatasi masalah pada :

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

  2. Pada penelitian komposit menggunakan serat pandan alas sebagai penguat sedangkan untuk pengikat menggunakan resin polyester Justus 108 (bening super) yang diproduksi oleh PT. JUSTUS SAKTI RAYA CORPORATION, Semarang.

  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 derajat Celcius.

  4. Menggunakan orientasi serat acak.

5. Fraksi volume serat 10%.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Pengertian Komposit

  Komposit diartiakan sebagai penggabungan dua bahan atau lebih yang memiliki phase berbeda. Penggabungan ini ditujukan untuk mendapatkan bahan komposit yang lebih baik dibandingkan material penyusunnya. Phase pertama adalah matrik dapat berupa logam, keramik dan polymer.sedang phase kedua terdapat atau disisipkan kedalam phase yang pertama dapat berupa serat, flake dan partikel. Phase yang kedua sering disebut dengan reinforcing agent karena dia berfungsi memperkuat bahan komposit secara keseluruhan. Phase reinforcing ini pada komposit serat adalah fiber (serat). Serat sebagai penguat (reinforcement), yang mempunyai sifat kurang ductile tetapi lebih rigid serta lebih kuat. Seratlah yang menahan sebagian besar gaya-gaya yang bekerja pada komposit sedang matrik bertugas melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik (Hadi, B.K, 2000)

  Dalam pemilihan bahan komposit haruslah dipilih kombinasi optimum dari sifat masing-masing bahan penyusunnya. Sifat komposit ditentukan oleh tiga faktor antara lain: 1. Phase matrik dan phase reinforcing sebagai penyusun komposit.

  2. Bentuk geometri dari penyusunan komposit.

  3. Interaksi antar penyusun komposit

  Berdasarkan phase matriknya, komposit dapat diklasifikasikan menjadi beberapa macam, yaitu :

  1. Komposit matrik logam (Metal Matrix Composite, MMC): yang merupakan campuran logam dan keramik seperti karbida wolfram (Wolfram Carbide).

  2. Komposit matrik keramik (Ceramic Matrix Composite, CMC): Oksida alumunium, karbida silikon dan fiber dapat digunakan sebagai reinforcing agents untuk meningkatkan sifat- sifatnya, khususnya untuk pemakain pada suhu tinggi.

  3. Komposit matrik polimer (Polymer Matrix Composite, PMC): Matriknya dapat berupa resin thermosetting epoxy dan polyesther dengan reinforcing agents berupa fiber. Misalnya: Phenolik dipadukan dengan serbuk kayu, Thermoplastik dipadukan dengan serbuk dan bahan elastomer atau grafit, dsb.

2.2 Komposit Serat

  Komposit serat adalah salah satu jenis dari komposit matrik polimer atau Polymer Matrix Composites (PMC). Serat yang berfungsi sebagai penguat atau reinforcement agents, dan polymer yang berfungsi sebagai matrik atau pengikatnya. Klasifikasi komposit serat secara garis besar terbagi menjadi dua macam yaitu serat kontinyu (continous) dan serat kontinyu (discontinous). Dapat dilihat pada gambar 2.1.

  Dapat dilihat pada serat tidak kontinnyu biasanya mempunyai panjang sekitar 100 kali diameter serat. Serat kontinyu dapat berupa serat satu arah atau dua arah, untuk serat tidak kontinyu adalah serat dengan susunan acak baik acak teratur atau tidak teratur.

  Komposit Serat

  Serat multi lapis

  Serat satu lapis Laminat Hibrid

  Serat kontinu Serat tidak kontinu Serat satu arah Serat dua arah Arah acak Arah teratur

Gambar 2.1. Diagram Klasifikasi Komposit Serat (Sumber : Hadi B.K, 2000)

2.2.1 Serat

  Serat merupakan filament dari bahan reinforcing. Jenis serat yang biasa dipakai bisa serat anorganik (seperti: serat gelas, serat karbon, serat boron, Kevlar- 49, keramik, logam), ataupun serat organik (seperti: grafit dan serat- serat yang berasal dari tumbuhan). Serat tumbuhan yang bisa dipakai antara lain: pandan, katun, kapas, rami, sutra, serabut kelapa, serabut kelapa sawit, serat nanas, serat enceng gondok, dan sebagainya.

  Serat organik adalah salah satu jenis serat yang digunakan dalam pembuatan komposit yaitu serat yang berasal dari alam. Penampang serat dapat berbentuk bulat, segitiga atau heksagonal. Diameter serat, tergantung pada bahannya, dapat bervariasi dari 0,0025 mm sampai 0,13 mm.

  Kekuatan tarik komposit akan menurun apabila diameter fiber yang digunakan meningkat. Semakin panjang ukuran serat, semakin efisien pula dalam menahan gaya yang bekerja pada arah serat. Serat yang panjang tersebut juga menghilangkan kemungkinan terjadinya retak sepanjang batas pertemuan antara serat dan matrik. Karenanya komposit serat kontinyu sangat kuat dan liat dibandingkan serat yang tidak kontinu.

2.2.2 Matrik

  Secara garis besar ada dua jenis polimer yang bisa dipakai dalam pembuatan komposit polimer, yaitu polimer thermosetting (unsaturated

  

polyesther atau epoxy) dan polimer thermoplastic (nilon, polycarbonate,

polystyrene , polyvinyl chloride).

  Adapun peranan matrik dalam komposit adalah sebagai berikut:

  1. Sebagai transfer dari beban, yaitu mendistribusikan beban ke serat sebagai bahan yang mempunyai modulus kekuatan tinggi.

  2. Sebagai pengikat fase serat pada posisinya, pada proses pembuatan bahan komposit yang diperkuat serat dan diikat oleh matrik, matrik harus mempunyai sifat adhesi yang baik terhadap serat untuk menghasilkan struktur komposit yang sempurna karena hal ini berhubungan erat dengan transfer beban. Jika matrik mempunyai sifat

  adhesi yang kurang baik maka transfer beban tidak sempurna dan

  menyebabkan kegagalan berupa lepasnya ikatan antara matrik dengan serat (debounding failure). Secara garis besar kualitas matrik ditentukan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah kemampuan membasahi serat, banyak tidaknya rongga (void) saat dituang, temperatur atau tekanan curing, dan kekentalan.

  3. Melindungi permukaan serat penguat dari abrasi yang diakibatkan oleh perlakuan secara mekanik misalnya gesekan antar serat.

  Bahan yang biasa digunakan sebagai matrik dalam pembuatan komposit polimer adalah polimer poliester dan epoksi dalam bentuk resin.

  Resin epoksi umumnya dipakai sebagai matrik pada komposit polimer dengan serat karbon atau serat aramid. Sedangkan resin poliester lebih sering digunakan untuk jenis- jenis serat yang lain. Dari segi kekuatannya dan penyusutan setelah mengalami proses curing, resin epoksi memang lebih unggul dibandingkan resin poliester. Akan tetapi yang menjadi alasan mengapa resin poliester lebih sering digunakan adalah karena harganya lebih murah.

  Adapun beberapa keunggulan poliester sebagai matrik adalah sebagai berikut:

  1. Tahan terhadap panas.

  2. Resin ini mempunyai berbagai variasi dalam pasaran, tergantung dalam aplikasi pengggunaanya. Karakteristik klasifikasi bahan resin, viskositas mengalami sifat gel (gel time) pada suhu 25

  C, dapat bereaksi pada suhu

  80 C, perubahan bentuk bahan dapat dipertahankan sampai pada suhu

  70 C.

  3. Bahan ini mempunyai kemampuan tahan terhadap pengaruh korosi bahan-bahan kimia. Dibandingkan dengan bahan logam besi gord dan baja, poliester mempunyai keunggulan terhadap korosi air laut, hydrochloric acid , weak acid, dan alcohol.

  4. Kemampuan bahan terhadap beban kejut dan tidak abrasive.

  Poliester tak jenuh diperoleh dengan cara mereaksikan asam basa dengan alkohol dihidrat. Adanya reaksi kimia antara keduanya menghasilkan ikatan tak jenuh pada rantai utama polimer kemudian dengan mereaksikan 30% styrene debagai monomer termasuk vinil tolvone, methyl

  

methacrylite dan ally alcohol derivates dengan poliester sehingga berkaitan

dengan gugus tak jenuh saat pencetakan.

2.2.3 Bahan-Bahan Tambahan Lain

  Bahan sebagai pemicu (initiator) yang berfungsi untuk memulai dan mempersingakat reaksi curing pada temperatur ruang adalah katalis.

  Kelebihan katalis akan menimbulkan panas saat curing dan hal ini bisa merusak produk yang dibuat. Katalis yang diganakan sebagai curing dalam pembuatan FRP berasal dari organik peroxide seperti methylethly katone peroxide dan acetone peroxide.

  Akselerator adalah suatu bahan yang sangat lazim yang digunakan dalam upaya mempercepat proses curing pada pembuatan FRP. Akselerator yang bereaksi dengan katalis, didalam resin polyester akan memberikan reaksi exoterm antara suhu 80 C sampai 120

  C. Cobalt, amine, vanadium adalah akselerator yang biasa digunakan dalam pembuatan FRP. Pada proses curing perbandingan komposisi yang dipergunakan sebagai campuran untuk cobalt akselerator sekitar 1% volume resin.

  Karena proses pembuatan akan mengakibatkan lengketnya produk dengan cetakan maka untuk menghindari itu harus diadakan proses pelapisan terhadap cetakan dengan realese agent sebelum dilakukan pembuatan. Dalam pembuatan FRP pelapisan realese agent sangat penting sebelum pembuatan proses pencetakan dilakukan. Realese agent yang sering digunakan berupa waxes (semir), mirror glass, polyvinyl alcohol, ascralon, dan bahan lain yang berfungsi melapisi.

2.2.4 Fraksi Volume Serat

  Komponen penyusun bahan komposit mempunyai pengaruh terhadap sifat mekanik akhir bahan komposit. Besar pengaruh terhadap sifat mekanik akhir bahan komposit dapat ditinjau dari seberapa banyak komponen tersebut terdapat dalam bahan komposit. Dalam analisa sifat mekanik bahan komposit persamaan-persamaan yang digunakan menggunakan komponen fraksi volume, namun dalam kenyataannya pengukuran dapat dilakukan berdasarkan fraksi berat. Fraksi volume merupakan rasio antara volume komponen penyusun dengan volume total komposit.

  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 = fraksi volume serat

  f

  V = fraksi volume matrik

  m

  Sedangkan fraksi berat dapat ditulis sebagai berikut: W + W = 1 ......................................................................... 2.2

  f m

  Dengan W = fraksi berat serat

  f

  W = fraksi berat matriks

  m

  Massa jenis total komposit merupakan gabungan dari massa jenis komponen penyusunnya:  =  V +  V ................................................................. 2.3

  c f f m m

  Dengan  = massa jenis komposit

  c

   = massa jenis serat

  f

• 

  ............................................................. 2.5 Sehingga fraksi volume serat dapat diketahui dari persamaan:

  = (

  f

  m

  )V

  f

  m

  V

  ) ............................................................. 2.4 

  f

  = _{m f} ^{m c}    

   

  …………………………………………….. 2.6 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.

  Sifat mekanik bahan komposit berbeda dengan bahan konvensional lainnya. Tidak seperti bahan teknik lainnya yang pada umumnya bersifat homogen dan isotropic. Sifat heterogen bahan komposit terjadi karena bahan

  c

  f

  m

  

  m

  f

  V

  f

  = 

  c

  = volume matrik Persamaan diatas dapat ditulis sebagai berikut: 

  (1-V

  V

  = volume serat

  f

  V

  = massa jenis matrik

  m

• 
• 

2.2.5 Mekanika komposit

  komposit tersusun atas dua atau lebih bahan yang mempunyai sifat-sifat mekanis yang berbeda sehingga analisis mekanik komposit berbeda dengan bahan teknik konvensional. Sifat mekanik bahan komposit merupakan fungsi dari:

  1. Sifat mekanis komponen penyusunnya

  2. Geometri susunan masing-masing komponen

  3. Ikatan antara komponen Mekanika komposit dapat dianalisa dari dua sudut pandang yaitu dengan analisa mikro dan analisis makromekanik. Dimana analisa mikro bahan komposit dengan memperlihatkan sifat-sifat mekanik bahan penyusunnya, hubungan antara komponen penyusun tersebut dan sifat- sifat akhir dari komposit yang dihasilkan. Sedangkan analisis makromekanik memperlihatkan sifat-sifat bahan komposit secara umum tanpa memperhatikan sifat maupun hubungan antara komponen penyusunnya (Jones, R.M, 1975)

2.3 Larutan Kimia

  Dalam hal ini larutan kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah larutan NaOH dan NaCl. Dalam larutan suatu zat di dalam zat lain, zat yang dilarutkan disebut zat terlarut atau solut (solute). Zat yang melarutkan zat terlarut itu disebut pelarut atau solven (solvent). Bila suatu zat terdapat dalam jumlah yang relati lebih banyak dari yang lain, maka zat itulah yang biasanya dianggap sebagai pelarut. Zat terlarut maupun pelarut dapat berupa zat padat, zat cair dan gas.

  Konsentrasi dinyatakan dalam satuan fisika

• Bila kita menggunakan satuan fisika, konsentrasi larutan dapat dinyatakan dengan salah satu dari cara-cara berikut : 1) Dengan massa zat terlarut per satuan volume larutan. 2) Dengan persen komposisi, atau jumlah satuan massa telarut per 100 satuan massa larutan.

  Contoh : larutan 10% NaCl dalam air mengandung 10 g NaCl

  dalam 100 g larutan. 10 g NaCl dilarutakan dalam 90 g air untuk mendapatkan 100 g larutan.

  NaOH dan NaCl

  Na termasuk logam alkali yaitu logam golongan IA. Golongan IA terdiri dari Litium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Sesium

  

(Cs), Fransium (Fr). Logam alkali mempunyai sifat mudah larut dalam air

  dan merupakan logam pembentuk basa kuat. Diantaranya adalah NaOH

• termasuk basa kuat. Basa adalah zat yang menaikkan konsentrasi ion
• di dalam larutan. Seperti pada NaOH yang terionisasi menjadi Na + OH .

  Basa dapat terjadi bila oksida logam direaksikan dengan air : Oksida logam + Air Basa Pada NaOH Na O + H O NaOH

  2

2 Natrium oksida Air Natrium hidroksida

  Ciri-ciri larutan basa :

  Rasanya pahit dan dapat merusak kulit - Terasa licin di tangan (seperti merasakan larutan sabun) - Di dalam larutan membentuk ion logam atau gugus (kumpulan atom) - lain yang bermuatan positif dan ion hidroksil (OH) yang bermuatan negatif. Larutannya bersifat elektrolit -

  NaOH (Natrium hidroksina) biasanya banyak digunakan di industri tekstil, plastik, dan pemurnian minyak bumi.

  Pada NaCl ikatan yang terjadi adalah ikatan ion. Yang dimaksud Ikatan Ion adalah ikatan kimia yang terbentuk akibat tarik-menarik elektrostatik antara ion positif (kation) dan ion negatif. ₊ Untuk NaCl :

• – Na + Cl → NaCl

  Sifat larutan ion adalah keras tapi getas, titik leleh/didih tinggi, padatannya tidak menghantarkan listrik (tetapi larutannya dan lelehannya menghantarkan listrik), umumnya warna putih. NaCl (Natrium klorida) umumnya digunakan sebagai garam dapur, mengawetkan berbagai jenis makanan dan dapat mencairkan salju

  2.4 Pengujian Tarik