Variabel Penelitian Sifat Mekanik Bahan Komposit

47 c. Bentuk Spesimen Pengujian Kekuatan Impak. 100 mm 10 mm 10 mm Gambar 3.3 Bentuk Sampel Pengujian Impak dengan Standar ASTM D-259

3.4. Variabel Penelitian

1. Variabel Bebas : - Resin Polyester YUCOLAX 157 EX series dan Catalis Mekpo - Selanjut persentase berat serat adalah 10, 15, 20, 25, 30. 2. Variabel Terikat : - Nilai pengujian kekuatan tarik, kekuatan kelenturan dan kekuatan impak, analisa DTA, analisa SEM dan Uji Nyala Api. Universitas Sumatera Utara 48

3.5. Diagram Alir Penelitian

Direndam selama 3 hari diaduk dengan stiren Diurai dan dibersihkan atau mixer ± 5 menit Dikeringkan ke matahari Dituang ke dalam cetakan Serat sabut kelapa di susun sandwich Dipress menggunakan hotpress ±30–60mnt Dilepas dari cetakan Dipotong sesuai kebutuhan Gambar.3.4. Diagram Alir Penelitian Sabut Kelapa Poliester Katalis 10 Serat Sabut Kelapa Campuran Homogen Matriks Poliester dengan Serat Hasil Sampel Matriks U.Impak U.Nyala Api U.Kelenturan U.Tarik Pengambilan Data Hasil dan Pembahasan Kesimpulan Selesai DTA SEM Universitas Sumatera Utara 49

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Sifat Mekanik Bahan Komposit

Hasil proses perlakuan merupakan produk papan komposit. Papan komposit yang dihasilkan terlihat menyatu dan mempunyai ikatan yang cukup kuat. Hasil papan komposit ini merupakan spesimen yang siap untuk dilakukan pengujian. Adapun pengujian adalah uji mekanik untuk mengetahui sifat-sifat mekanik suatu bahan komposit. Uji mekanik yang dilakukan adalah pengujian kekuatan tarik, kekuatan lentur, dan kekuatan impak. Hasil pengujian kekuatan tarik dan kekuatan lentur merupakan stress dan strain. Harga stress menunjukkan tegangan dalam satuan kg.f dan strain menunjukkan regangan dalam satuan mmmenit. Sedangkan untuk uji kekuatan impak yang dihasilkan merupakan kekuatan impak dalam satuan Joule. Selanjutnya dilakukan pengujian ketahanan nyala api, DTA untuk analisa termal, dan analisa SEM untuk melihat bentuk dan perubahan permukaan suatu spesimen. Tampilan komposit polyester dan serat sabut kelapa dilihat pada Gambar 4.1 dibawah ini : Gambar 4.1 Papan Komposit Polyester dan Serat Sabut Kelapa Untuk mengetahui secara empiris sifat mekanik yang dimiliki papan komposit, berikut ini disajikan hasil uji karakteristik mekanik berdasarkan variasi bentuk susunan serat dan persentase berat serat sesuai dalam rancangan penelitian. Universitas Sumatera Utara 50

4.1.1. Hasil Pengujian Kekuatan Tarik Polyester dan Serat Sabut Kelapa

Pengujian tarik dilakukan menggunakan alat uji Electronic System Universal Testing Machine Type SC-2DE MFG No.6079. Cap 20 kN dalam pengujian tarik spesimen yang dilakukan alat dikondisikan pada beban 2 kN dan kecepatan 20 mmmenit. Hasil pengujian kekuatan tarik komposit polyester dan serat sabut kelapa ditunjukkan pada Lampiran A. Gambar 4.2 menunjukkan kekuatan tarik bahan poliyester murni tanpa serat dibandingkan dengan bahan komposit polyester berserat sabut kelapa pada variasi berat serat 10, 15, 20, 25 dan 30 menghasilkan kekuatan tarik yang tidak sama. Kekuatan tarik yang digambarkan pada grafik adalah rata-rata kekuatan tarik pada masing-masing variasi sampel. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kondisi bahan paling optimal adalah pada susunan serat searah dengan variasi berat serat 20 rata-rata kekuatan tarik nya 275,3 kg.fcm 2 . Untuk variasi berat serat 15 rata-rata kekuatan tarik nya 176,4 kg.fcm 2 dan variasi berat serat 25 rata-rata kekuatan tarik nya 212,9 kg.fcm 2 . Sedangkan papan komposit dengan susunan serat silang kondisi bahan optimal pada variasi berat serat 25 rata-rata kekuatan tariknya 202,8 kg.fcm 2 . Untuk variasi berat serat 20 rata-rata kekuatan tariknya 187,8 kg.fcm 2 dan variasi berat serat 30 rata-rata kekuatan tariknya 171,3 kg.fcm 2 . Pada papan komposit dengan serat disusun acak kondisi bahan optimal pada variasi berat serat 25 rata-rata kekuatan tariknya 174,4 kg.fcm 2 . Dan untuk variasi berat serat 20 rata- rata kekuatan tariknya 116,8 kg.fcm 2 dan variasi berat serat 30 rata-rata kekuatan tariknya 170,7 kg.fcm 2 . Universitas Sumatera Utara 51 Gambar 4.2 Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Papan Komposit terhadap Persentase Berat Serat Maka hasil pengujian tarik bahan yang paling optimal adalah papan komposit polyester dengan susunan serat lurus pada variasi serat 20 yang memiliki kekuatan tarik 275,3 kg.fcm 2 . Nilai tersebut jika dibandingkan dengan yang disyaratkan pada Surdia, T. dan Saito, S 1984 bahwa kekuatan tarik bahan polimer polyester dengan bahan pengisi serat adalah minimal 4,2 x 10 2 kg.fcm 2 . Nilai kekuatan tarik papan komposit hasil penelitian masih jauh dari standar yang disyaratkan. Hal ini diduga karena kurang sempurnanya pencampuran resin polyester dengan serat sabut kelapa. Selain itu pemberian katalis 10, padahal disarankan penggunaan katalis mekpo adalah 1 PT.Justus Raya sehingga sifat kekuatan tarik hanya terdapat pada beberapa bagian bahan polimer saja. Menurut Maloney 1993, menyatakan bahwa nilai MOE dipengaruhi oleh kandungan dan jenis bahan perekat yang digunakan, daya ikat perekat dan termasuk panjang serat. Hasil pengujian digambarkan dalam sumbu horizontal yang menunjukkan strain regangan dan sumbu vertikal menunjukkan stress tegangan. Variasi Persentase Berat Serat Universitas Sumatera Utara 52 σ Tegangan Regangan Gambar 4.3. Grafik Pengujian Tarik Polyester Murni 100 Gambar 4.3. adalah analisa grafik resin polyester tanpa serat sabut kelapa. Pada gambar tersebut polyester membawa beban dari titik A hingga mencapai beban maksimal pada puncak dititik B. Setelah spesimen berada pada beban puncak, maka spesimen langsung terputus dan beban turun menjadi nol. Proses tersebut digambarkan dari titik B ke titik C. Beban perpindahan kurva dari polimer resin polyester dan serat sabut kelapa sebagai kondisi paling maksimal yaitu serat yang disusun searah dengan variasi berat serat 20 diilustrasikan pada Gambar 4.4. Jika dibandingkan dengan grafik polyester murni tanpa serat, jelas terlihat bahwa pengisian serat sabut kelapa sebagai pengisi komposit polyester dapat mengoptimalkan kekuatan tarik dari spesimen. Ketika pada spesimen dilakukan pengujian terus menerus, maka polyester dan serat membawa beban bersama dari titik A hingga mencapai beban maksimal pada puncak dititik B karena terjadi ikatan yang kuat antara matrik dengan serat, sehingga komposit polyester dengan serat sabut kelapa persentase serat 20 tidak langsung terputus melainkan masih terdapat kekuatan tariknya. A B C Ket : 1 mm : 1kg.f 1 2 Universitas Sumatera Utara 53 σ Tegangan Regangan Gambar 4.4. Grafik Pengujian Tarik Komposit Serat Sabut Kelapa Susun Searah pada Persentase Berat Serat 20 Setelah spesimen berada pada beban maksimal maka stress akan turun dan berusaha menahan beban pada titik C menuju ke titik D, yang akhirnya kekuatan tariknya menjadi nol titik E. Artinya jika suatu spesimen dibebani, mula-mula spesimen tersebut akan melentur secara elastis, dan pelenturan akan menghilang bila beban ditiadakan. Suatu beban yang berlebih akan memberi kerusakan pada spesimen dimana tegangan melampaui kekuatan luluh dari spesimen. Beban puncak sampai spesimen mengalami kerusakan terjadi pada kondisi rata-rata kekuatan tariknya 275,3 kg.fcm 2 . σ Tegangan Regangan Gambar 4.5. Grafik Pengujian Tarik Komposit Serat Sabut Kelapa Susun Silang pada Persentase Berat Serat 10 B C D A C B E Ket : 1 mm : 1kg.f Ket : 1 mm : 1kg.f A 1 2 2 1 Universitas Sumatera Utara 54 Beban tarik polyester serat sabut kelapa susun silang persentase serat 10 adalah beban tarik pada kondisi yang paling kurang baik diantara semua spesimen yang dibuat. Jika dibandingkan dengan kondisi paling optimal yaitu polyester serat yang disusun searah pada persentase serat 20 maka terdapat perbedaan pada beban tarik yang dihasilkan. Kondisi yang paling kurang maksimal terdapat beban tarik yang kecil, selain itu pada salah satu pengujian spesimen langsung putus.

4.1.2. Hasil Pengujian Lentur Resin Polyester dan Serat Sabut Kelapa

Perlakuan perbedaan berat serat sabut kelapa dilakukan untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan kekuatan mekanik dari bahan komposit yang dihasilkan. Dalam perlakuan ini sebagai variabel tetap adalah tekanan dengan beban 2 kN. Kemudian susunan serat searah, susunan silang dan susunan acak dengan variasi berat serat sabut kelapa 10, 15, 20, 25, dan 30. Pengujian dilakukan dengan alat Electronic System Uniersal Testing Machine Type SC-2DE MFG No.6079. Cap 2000 kg.f. Jarak tumpu yang digunakan adalah 8 cm dengan kecepatan 50 mmmenit. Hasil pengujian beban maksimal W maks dan tegangan lentur maksimum K maks komposit polyester ditunjukkan pada Lampiran B. Gambar 4.6 Grafik Hubungan Kekuatan Lentur Papan Komposit terhadap Persentase Berat Serat Universitas Sumatera Utara 55 Gambar 4.6 menunjukkan perbedaan berat serat sabut kelapa berpengaruh terhadap kuat lentur spesimen. Polyester tanpa serat kekuatan lentur menunjukkan 286,8 kg.fcm 2 . Pada susunan serat lurus searah kondisi maksimal pada berat serat sabut kelapa 20 rata-rata kuat lentur K maks komposit sebesar 556,4 kg.fcm 2 . Untuk variasi berat serat 15 rata-rata kekuatan lenturnya sebesar 384 kg.fcm 2 dan variasi berat serat 25 rata-rata kekuatan lenturnya 512,8 kg.fcm 2 . Sedangkan pada serat susunan silang kondisi maksimal pada berat serat sabut kelapa 20 rata-rata kuat lentur σ maks komposit sebesar 471,6 kg.fcm 2 . Untuk variasi berat serat 15 rata-rata kekuatan lenturnya sebesar 312,8 kg.fcm 2 dan variasi berat serat 25 rata-rata kekuatan lenturnya 408,4 kg.fcm 2 . Pada papan komposit dengan serat disusun acak kondisi bahan yang optimal didapat dengan variasi berat serat 25 dengan rata-rata kekuatan lenturnya 326,4 kg.fcm 2 . Untuk variasi berat serat 20 rata-rata kekuatan lenturnya 116,8 kg.fcm 2 dan variasi berat serat 30 rata-rata kekuatan lenturnya 170,7 kg.fcm 2 . Hasil pengujian kuat lentur bahan yang paling optimal adalah komposit polyester dengan susunan serat searah pada variasi serat 20 yang memiliki kekuatan lentur 556,4 kg.fcm 2 . Nilai tersebut jika dibandingkan dengan yang disyaratkan oleh Surdia, T. dan Saito, S 1984 bahwa kekuatan lentur bahan polimer resin polyester dengan bahan pengisi serat adalah minimal 5,9 x 10 2 kg.fcm 2 . Maka nilai kekuatan lentur papan komposit yang diperoleh dari hasil pengujian mendekati standar yang disyaratkan. Gambar 4.7 adalah analisa grafik dari resin polyester tanpa serat sabut kelapa. Pada gambar tersebut polyester membawa beban dari titik A hingga mencapai beban maksimal pada puncak dititik B. Setelah spesimen berada pada beban puncak, maka spesimen langsung terputus dan beban menjadi nol. Proses tersebut digambarkan dari titik B ke titik C. Universitas Sumatera Utara 56 σ Tegangan Regangan Gambar 4.7 Grafik Pengujian Kelenturan Polyester Murni 100 Grafik polyester murni berbeda dengan grafik polyester yang berserat sabut kelapa. Pada Gambar 4.8 diilustrasikan grafik komposit polyester dengan serat sabut kelapa disusun searah dengan variasi persentase sabut kelapa 20 yang berada pada kondisi paling maksimal. Komposit polyester dan serat membawa beban bersama dari titik A hingga mencapai beban maksimal pada puncak dititik B karena terjadi ikatan yang kuat antara matrik dengan serat. Setelah spesimen berada pada beban maksimal maka stress akan kembali berkurang dan berusaha menahan beban, yang akhirnya lama kelamaan stress menjadi nol. Artinya spesimen mengalami kerusakan dan spesimen tanpa beban lagi. Beban puncak itu terjadi pada kondisi rata-rata kekuatan kelenturannya 556,4 kg.fcm 2 . σ Tegangan Regangan Gambar 4.8 Grafik Pengujian Kelenturan Polyester Serat Sabut Kelapa Susun Searah pada Persentase Berat Serat 20 A B C Ket : 1 mm : 1kg.f Ket : 1 mm : 1kg.f 1 2 2 1 Universitas Sumatera Utara 57 Ketika spesimen dilakukan pengujian terus menerus dengan memberi beban, maka mula-mula spesimen akan melentur secara elastis. Pelenturan akan hilang bila beban ditiadakan. Dan suatu beban yang berlebih akan membengkokkan spesimen secara permanen pada tempat dimana tegangan melebihi kekuatan luluhnya. Sehingga spesimen yang telah bengkok telah gagal tetapi belum patah. σ Tegangan Regangan Gambar 4.9 Grafik Pengujian Kelenturan Polyester Serat Sabut Kelapa Susun Silang pada Persentase Berat Serat 10 Kuat lentur polyester serat sabut kelapa susun silang persentase serat 10 adalah beban lentur pada kondisi yang paling kurang baik diantara semua spesimen yang dibuat. Jika dibandingkan dengan kondisi paling optimal yaitu polyester serat yang disusun searah pada persentase serat 20 maka terdapat perbedaan bentuk grafik yang kurang maksimal pada beban tarik yang dihasilkan.

4.1.3. Hasil Pengujian Impak Resin Polyester dan Serat Sabut Kelapa

Pengujian ini menggunakan alat Wolperts Type : CPSA Com. No.88031040000 diberikan perlakuan dengan pemukul godam sebesar 4 Joule. Adapun hasil pengujian impak ditunjukkan pada Lampiran C. Perlakuan perbedaan serat sabut kelapa dilakukan untuk mengetahui perbedaan kekuatan impak dari komposit polyester dan serat sabut kelapa. Dari grafik Ket : 1 mm : 1kg.f 2 1 Universitas Sumatera Utara 58 dibawah menunjukkan bahwa harga impak rata-rata yang maksimal adalah komposit serat sabut kelapa disusun silang pada variasi serat 20 dengan nilai sebesar 3,86 Joulemm 2 . Komposit serat sabut kelapa disusun silang pada variasi serat 15 menunjukkan nilai sebesar 3,65 Joulemm 2 , dan komposit serat sabut kelapa disusun silang pada variasi serat 25 menujukkan nilai sebesar 3,75 Joulemm 2 . Sedangkan komposit serat sabut kelapa disusun acak kekuatan impak yang maksimal adalah pada variasi serat 25 dengan nilai sebesar 3,79 Joulemm 2 . Untuk variasi serat 20 mencapai nilai sebesar 2,11 Joulemm 2 dan variasi serat 30 hampir sama nilai nya dengan variasi 25 dengan nilai sebesar 3,78 Joulemm 2 . Gambar 4.10 Grafik Hubungan Kekuatan Impak Papan Komposit terhadap Persentase Berat Serat Dari gambar 4.10, kekuatan impak polyester tanpa serat sangat kecil sebesar 0,61 Jmm 2 . Setelah penambahan serat maka kekuatan impak bertambah besar. Perbedaan kekuatan impak yang dihasilkan dipengaruhi oleh variasi serat yang berbeda-beda dan susunan serat yang berbeda-beda pula. Perbedaan kekuatan impak rata-rata dari satu spesimen yang sama variasi seratnya dan susunan serat yang sama dapat disebabkan oleh beberapa sebab diantaranya adalah kekuatan komposit yang kurang merata disetiap tempat dan distribusi serat yang kurang Universitas Sumatera Utara 59 merata sehingga energi yang diserap menjadi lebih kecil. Kekuatan impak yang paling maksimal didapat pada serat yang disusun silang dengan variasi serat sabut kelapa 25 sebesar 3,86 Joulemm 2 . Sedangkan hasil pengujian impak yang didapat menunjukkan bahwa ikatan antara molekul antara serat dan poyester kuat, hal ini diperlihatkan dari spesimen yang diuji tidak mengalami patahan melainkan hanya sekedar bengkok saja. Sehingga spesimen yang dihasilkan polyester dan serat sabut kelapa dapat dikatakan bersifat kuat elastis.

4.2. Analisa Termal Sampel Polyester dengan Serat Sabut Kelapa