Sifat komposit berpenguat serat buah pinang dengan variasi fraksi volume 3%, 5%, 7% dan 9%

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

SIFAT KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT BUAH PINANG
DENGAN VARIASI FRAKSI VOLUME 3%, 5%, 7%, DAN 9%
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai Sarjana Teknik Mesin

Oleh:
JUNIOR RIDO FREDRIK DOODOH KAMAGI
NIM: 135214003

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

SIFAT KOMPOSIT BERPENGUAT SERAT BUAH PINANG
DENGAN VARIASI FRAKSI VOLUME 3%, 5%, 7%, DAN 9%
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai Sarjana Teknik Mesin

Oleh:
JUNIOR RIDO FREDRIK DOODOH KAMAGI
NIM: 135214003

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2017

i

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PROPERTIES OF BETEL NUT FIBER REINFORCED
COMPOSITE WITH VOLUME FRACTION
3%, 5%, 7% AND 9%
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering

By:
JUNIOR RIDO FREDRIK DOODOH KAMAGI
Student Number: 135214003

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2017

ii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

AI

'C'rld ''eg :We1417g

t"rfl

srrrrErlc u1uue5 suusre^Jutl

rEo1ou4e1ury sqcs mrlrup{

LltZ $at,t 1'u1ru:p,6oa

elo8iluv

r3etue;1

qoru

rype{C opig .q$nf :Brrr?N

r,pro qtrqp wp rmldurusdrg

"/o6

NYo' i/oi,L' yog'9rrg u{ftToA r$[\ilr.{ rsyruv^

NvgNtc

ONVNId HYNfl IYUf,S IYNONITdUflg IISO{IATOX IV.ilS
ISdIf,,TS

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PERI\TYATAAI\I

Dengan

ini penulis menyatakan bahwa dalam slaipsi ini tidak tedapat karya yang

pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan

di suahr Pergunran Tinggi,

dan sepanjang pengetatruan penulis juga tidak terdapat kr5ra atatr pendapat yaug
pernah ditutis atau diterbitkan oleh orang tain, kecuali yang sccara terttrtis diacu
dalam naskatr ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Iunior Rido Fredrik Doodoh-&magi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

INTISARI
Komposit merupakan material yang terbentuk dari kombinasi dua atau
lebih bahan utama yang terdiri dari bahan pengikat dan bahan penguat. Pada
komposit agar mendapat sifat yang baik, maka perlu memperhatikan beberapa

faktor seperti orientasi susunan arah serat dan jumlah presentase fraksi volume
antara matriks dan serat penguatnya. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui
nilai kekuatan tarik, regangan dan modulus elastisitas dari variasi fraksi volume
komposit berpenguat serat buah pinang.
Penelitian ini menggunakan serat buah pinang yang telah diberikan
perlakuan alkali sebanyak 5% dengan waktu perendaman selama 2 jam dengan
panjang rata-rata 3,5 cm dan orientasi serat disusun secara acak, resin yang
digunakan adalah resin epoxy dan epoxy hardener dengan perbandingan 1:1.
Komposit dibuat dengan variasi fraksi volume serat terhadap matrik 3%, 5%, 7%
dan 9%, diatas cetakan kaca berukuran 20 cm x 30 cm x 0,5 cm. Cara
pengambilan data adalah dengan melakukan pengujian tarik pada setiap spesimen
benda uji komposit.
Dari penelitian ini nilai kekuatan tarik rata-rata terbesar terdapat pada
komposit dengan presentasi volume serat 3% dengan nilai 5,614 kg/mm2 atau
40,705 MPa dan yang terkecil pada presentasi volume 7% dengan nilai 3,636
kg/mm2. Nilai regangan rata-rata terbesar terdapat pada komposit dengan
presentasi volume serat 3% dengan nilai 2,48% dan yang terkecil pada presentasi
volume 7% dengan nilai 2,0%. Nilai modulus elastisitas rata-rata terbesar terdapat
pada komposit berpenguat serat pinang 7% dengan nilai 18,265 MPa dan terkecil
pada komposit berpenguat serat pinang 9% dengan nilai 14,548 MPa jika

dibandingkan dengan komposit berpenguat serat pinang dengan fraksi volume
lainnya.

Kata kunci: komposit, serat, kekuatan tarik, regangan, modulus elastisitas

vi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRACT
Composite is combined of two or more material that consist of matrix
material and reinforcement material. Composite need to get the good properties,
that require of several factors like fibers orientation and presentation of fraction
volume between fibers reinforcement and matrix. The purpose of this research
was to determine the value of tensile strength, strain and modulus of elasticity
from betel nut fiber reinforcement composite by fraction volume.
This research used betel nut (Areca Catechu Linnaeus) fiber with random
orientation that have been giving 5% NaOH or alkaline treatment for two hours
submerged with 3.5 cm length, an epoxy as a resin and epoxy hardener with 1:1
ratio. Composites made by variation of fibers volume fraction by 3%, 5%, 7% and

9% of the matrix, on the glass mold dimension 20 cm x 30 cm x 0.5 cm. The
collection data method is by doing tensile tests to each composite specimens.
From this research, the highest average tensile strength value found in the
presentation of 3% fiber volume is 5.614 kg/mm2 or 40.705 MPa and the lowest
value found in the presentation of 7% fiber volume is 3.636 kg/mm2. The highest
average strain value found in the presentation of 3% fiber volume is 2.48% and
the lowest value found in the presentation of 7% fiber volume is 2.0%. The
highest average modulus elasticity value found in the presentation of 7% betel nut
fiber volume is 18.265 MPa and the lowest average modulus elasticity value
found in the presentation of 9% betel nut fiber volume is 14.548 MPa, if to be
compare to the other volume fraction of betel nut fiber reinforced composite.

Keywords: composite, fiber, tensile strength, strain, modulus of elasticity

vii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

LEMBAR PER}IYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH T]NTT]K KEPENTINGAN

AKADEIVflS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya matrasiswa Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta:

Nama : Junior Rido Fredrik Doodoh Kamagi

NIM

: 135214003

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta slaipsi saya yang berjudul:

STFAT KOMFOSIT BERPENGUAT SERAT BUAII PINANG DBNGAN

VARIASI FRAKSMLUMB

3Vo, 5?o ,7 ?o

DltN

99o

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media
lain, mengelolahnya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa

perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada sayi\elama
tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuatdi Yogyakarta
Pada

tanggal

13

Juli 2017

Yangmen

(Junior Rido

viii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, atas segala
berkat dan kasih karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Selama melakukan penelitian ini, penulis telah menerima banyak bantuan,
masukan, perhatian dari banyak pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali ini
penulis menyampaikan rasa penghargaan dan terima kasih yang dalam kepada:

1.

Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2.

Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

3.

Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi, terima
kasih buat bimbingan dan cara berpikir yang dicontohkan selama ini.

4.

Raden

Benedictus

Dwiseno

Wihadi

S.T., M.Si.,

selaku

Dosen

Pembimbing Akademik.
5.

Josias Kamagi dan Reike Anneke Ratulangi selaku orang tua dari penulis.

6.

Renaldo Rizky Kamagi, Jessica Priscilia Kamagi dan Eclesia Feodora
Kamagi selaku adik-adik dari penulis yang selalu memberikan semangat
dan dukungan.

7.

Keluarga besar Kamagi-Ratulangi yang selalu memberikan semangat dan
dukungan.

ix

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

8.

Albernrs Gilang Kristian, Edwardo M.Y.F. Lamalo, Emanlel Roberto,

Eric M. Siagian, Fernando Y. Pandita, Fernando Mantik R. Inggamer,
Hendrike F.C. Sumarauw, Hermens Hein Daime, Ismail Syaifudin, Musa

A. Situmorang,

Ekaputra H.B. Wahab, Raimond W. tatumanusaite dan

Weru Werinussa selaku sahabat dan kerabat penulis selama di Yogyakarta,
terima kasih atas dukungan selama penulis berkuliah.

9.

Teman-teman Teknik Mesin USD Angkatan 2012, Angkatan 2013 dan
Angkatan 14 yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

10.

Teman- teman mahasiswa dan matrasiswi Universitas Sanata Dharma
selaku teman dekat penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

11.

Seluruh staff prlrgajar, Kepala Lab dan laboran Program Studi Teknik
Mesin, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telatr mendidik dan
memberikan ilmu pengetatruan kepada penulis.

12.

Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangdtnyang
perlu diperbaiki dalam skripsi ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan

kritik,

serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga skripsi

ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.

Yogyakarta, 13 Juli 2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR ISI

Hal
HALAMAN JUDUL ...................................................................................

i

...............................................................................................

ii

HALAMAN PERSETUJUAN ....................................................................

iii

HALAMAN PENGESAHAN

....................................................................

iv

HALAMAN PERNYATAAN

....................................................................

v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA .....

vi

TITLE PAGE

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
INTISARI

..................................................................................................

vii

ABSTRACT ..................................................................................................

viii

KATA PENGANTAR

................................................................................

ix

DAFTAR ISI ...............................................................................................

xi

DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
BAB I

......................................................................................

xiv

.................................................................................

xvi

PENDAHULUAN

..................................................................

1

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

1

1.2 Rumusan Masalah

..............................................................

3

1.3 Tujuan Penelitian

…………………………………….......

4

1.4 Batasan Masalah

.................................................................

4

..............................................................

5

1.5 Manfaat Penelitian

xi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

....................

6

………………………………………………

6

…………………………………………….

6

2.1.1.1 Klasifikasi Komposit ……………………………

8

………

10

………...

11

2.1.1.1.3 Ceramic Matrix Composites (CMC) ………

12

……………………

14

………

16

…..

16

2.1.1.2.3 Komposit Serat Putus-putus dan …………..

16

2.1 Dasar Teori
2.1.1 Komposit

2.1.1.1.1 Polymer Matrix Composites (PMC)
2.1.1.1.2 Metal Matrix Composites (MMC)

2.1.1.2 Komposit Berpenguat Serat

2.1.1.2.1 Komposit Serat Panjang dan Sejajar

2.1.1.2.2 Komposit Serat Sejajar dan Putus-putus

Orientasi Secara Acak
………………………………………………

18

2.1.2.1 Polimer Termoset dan Termoplastik ……………

20

………………

21

………………………………...

23

……………………………

24

………

25

…………………………..

28

….

29

……

30

………………

30

…………………………….

31

2.1.2 Polimer

2.1.2.2 Resin Poliester dan Resin Epoksi
2.1.3 Mekanika Komposit

2.1.4 Fraksi Volume Komposit

2.1.5 Rumus Perhitungan Tegangan dan Regangan
2.1.6 Kerusakan Pada Komposit

2.1.6.1 Kerusakan Akibat Beban Tarik Longitudinal
2.1.6.2 Kerusakan Akibat Beban Tarik Transversal
2.1.6.3 Kerusakan Internal Mikroskopik
2.1.7 Bahan-bahan Tambahan

xii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB III

2.1.8 Tumbuhan Pinang ……………………………………

32

2.2 Tinjauan Pustaka ………………………………………….

33

……………………………………

36

3.1 Skema Penelitian ………………………………………….

36

……………………………………...

37

…………………………..

37

…………..

38

………………………..

40

………….

42

……………………...

44

………………………..

45

3.6 Cara Penelitian

……………………………………………

46

3.6.1 Uji Tarik

…………………………………………….

46

……………………………...

47

…………………………………………..

47

………………

47

………………………………………………

62

……………………………………………………

65

………………………………………………

65

……………………………………………………...

66

……………………………………………………

68

…………………………………………………………….

70

METODE PENELITIAN

3.2 Persiapan Penelitian

3.2.1 Alat-alat Yang Digunakan

3.2.2 Bahan-bahan Komposit Berpenguat Serat
3.3 Perhitungan Komposisi Komposit

3.4 Proses Pembuatan Komposit Berpenguat Serat
3.5 Standar Uji dan Dimensi Benda Uji
3.5.1 Benda Uji Serat Buah Pinang

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian

4.1.1 Hasil Pengujian Benda Uji Komposit
4.2 Pembahasan
BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xiii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR TABEL

Hal
Tabel 2.1

Efisiensi bahan penguat dari komposit berpenguat …….

17

serat untuk beberapa orientasi serat dan pada
beberapa variasi arah dari penerapan tegangan
Tabel 2.2

Stabilitas termal dari beberapa bahan pengikat …….

19

polimer
…………..

21

………………………….

32

Hasil perhitungan pendekatan massa jenis serat …….

41

Tabel 2.3

Perbedaan antara Thermoplastic dan Thermoset

Tabel 2.4

Kandungan dan sifat serat pinang

Tabel 3.1

pinang
Tabel 3.2

Dimensi spesimen menurut ASTM D638-14 ………………

44

Tabel 4.1

Kekuatan serat buah pinang

………………………………..

48

Tabel 4.2

Dimensi resin epoxy tanpa bahan penguat

………………….

48

Tabel 4.3

Kekuatan tarik resin epoxy tanpa bahan penguat

…………..

49

Tabel 4.4

Regangan dan modulus elastisitas resin epoxy tanpa …….

49

bahan penguat
Tabel 4.5

Dimensi komposit berpenguat serat pinang 3%

……………

49

Tabel 4.6

Kekuatan komposit berpenguat serat pinang 3%

…………..

50

Tabel 4.7

Regangan

komposit …….

50

dan

modulus

berpenguat serat pinang 3%

xiv

elastisitas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel 4.8

Dimensi komposit berpenguat serat pinang 5%

……………

50

Tabel 4.9

Kekuatan komposit berpenguat serat pinang 5%

…………..

51

Tabel 4.10

Regangan

komposit …….

51

dan

modulus

elastisitas

berpenguat serat pinang 5%
Tabel 4.11

Dimensi komposit berpenguat serat pinang 7%

……………

51

Tabel 4.12

Kekuatan komposit berpenguat serat pinang 7%

…………..

52

Tabel 4.13

Regangan

komposit …….

52

……………

52

…………

53

………………

53

dan

modulus

elastisitas

berpenguat serat pinang 7%
Tabel 4.14

Dimensi komposit berpenguat serat pinang 9%

Tabel 4.15

Kekuatan komposit berpenguat serat pinang 9%

Tabel 4.16

Regangan dan modulus elastisitas komposit
berpenguat serat pinang 9%

xv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Hal
Gambar 2.1

Skematik repersentase ukuran dan kareakteristik …….

7

ruang dari partikel pada fase yang terberai yang
dapat mempengaruhi sifat dari komposit (a)
konsentrasi, (b) ukuran, (c) bentuk, (d) distribusi,
(e) orientasi
Gambar 2.2

Klasifikasi skema struktur komposit

……………………

8

Gambar 2.3

Komposit berdasarkan bentuk bahan penguat. (a) …….

9

komposit

berpenguat

partikel,

(b)

komposit

berpenguat serpihan, (c) komposit berpenguat
serat
Gambar 2.4

Skematik dari orientasi komposit berpenguat serat …….
secara

15

(a) sejajar dan panjang, (b) sejajar dan

putus-putus, (c) acak dan putus-putus
Gambar 2.5

Formasi dari pra-polimer epoksi ………………………...

22

Gambar 2.6

Kerusakan pada komposit akibat beban tarik …….

29

longitudinal
Gambar 2.7

Kerusakan pada komposit akibat beban tarik …….

30

transversal
Gambar 3.1

Skema Jalannya Penelitian ………………………………

36

Gambar 3.2

Alat-alat yang digunakan

………………………………

38

xvi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

………………………………………

39

……………..

39

…………………………………………..

40

…………………………..

40

Sketsa spesimen benda uji tarik menurut ASTM …….

45

Gambar 3.3

Serat Buah Pinang

Gambar 3.4

Epoxy Resin (A) dan Epoxy Hardener (B)

Gambar 3.5

Alkali (NaOH)

Gambar 3.6

Release Agent (Mirror Glaze)

Gambar 3.7

D638-14
Gambar 3.8

Contoh benda uji tarik serat buah pinang

………………

45

Gambar 4.1

Grafik kekuatan tarik serat ………………………………

53

Gambar 4.2

Grafik nilai kekuatan tarik bahan resin

………………….

54

Gambar 4.3

Grafik nilai regangan bahan resin

………………………

54

Gambar 4.4

Grafik nilai modulus elastisitas bahan resin

…………….

55

Gambar 4.5

Grafik nilai kekuatan tarik komposit berpenguat …….

55

serat pinang 3%
Gambar 4.6

Grafik nilai regangan komposit berpenguat serat …….

56

pinang 3%
Gambar 4.7

komposit …….

56

Grafik nilai kekuatan tarik komposit berpenguat …….

57

Grafik

nilai

modulus

elastisitas

berpenguat serat pinang 3%
Gambar 4.8

serat pinang 5%
Gambar 4.9

Grafik nilai regangan komposit berpenguat serat …….

57

pinang 5%
Gambar 4.10

Grafik

nilai

modulus

berpenguat serat pinang 5%

xvii

elastisitas

komposit …….

58

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 4.11

Grafik nilai kekuatan tarik komposit berpenguat …….

58

serat pinang 7%
Gambar 4.12

Grafik nilai regangan komposit berpenguat serat …….

59

pinang 7%
Gambar 4.13

komposit …….

59

Grafik nilai kekuatan tarik komposit berpenguat …….

60

Grafik

nilai

modulus

elastisitas

berpenguat serat pinang 7%
Gambar 4.14

serat pinang 9%
Gambar 4.15

Grafik nilai regangan komposit berpenguat serat …….

60

pinang 9%
Gambar 4.16

komposit …….

61

Grafik kekuatan tarik rata-rata bahan resin dan …….

61

Grafik

nilai

modulus

elastisitas

berpenguat serat pinang 9%
Gambar 4.17

variasi komposit berpenguat serat pinang
Gambar 4.18

Grafik

regangan rata-rata bahan resin dan …….

62

komposit berpenguat serat pinang
Gambar 4.19

Grafik nilai modulus elastisitas rata-rata bahan …….
resin dan komposit berpenguat serat pinang

xviii

62

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Dunia teknologi masa kini telah berkembang begitu pesat dan luas.

Teknologi yang efisien, efektif dan ramah lingkungan pun menjadi tuntutan yang
tak dapat dihindari. Berangkat dari masalah tersebut maka teknologi pengelolaan
energi yang modern dibutuhkan untuk menyesuaikan dengan kriteria tersebut.
Energi terbarukan adalah salah satu contoh teknologi yang sesuai dengan
kebutuhan penerapan teknologi modern masa kini.
Energi angin menjadi salah satu alternatif yang menjadi ketertarikan bagi
perkembangan teknologi merupakan salah satu sumber energi potensial yang
murah dan ramah lingkungan yang sangat berguna dan cukup mudah ditemukan
bagi masyarakat luas ketika bahan bakar tradisional dari fosil semakin menipis
dan biaya penanganan terhadap polusi pada lingkungan semakin bertambah.
Dengan pemakaian energi angin ini maka harapan masyarakat untuk tidak
bergantung pada bahan bakar fosil bisa diatasi dan dapat mengurangi tingkat
polusi, efek negatif hingga limbah dan zat yang berbahaya bagi masyarakat yang
dihasilkan oleh bahan bakar itu sendiri.
Sistem pemanfaatan energi di masa depan akan dimulai oleh isu
lingkungan, perkembangan ekonomi, pelaksanaan pembangunan dan kebutuhan
pasar. Sejalan dengan hal tersebut maka diperlukan rancangan suatu kincir angin
sederhana yang lebih efisien dan lebih ekonomis. Pemanfaatan energi tersebut

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2

haruslah didukung dengan penggunaan material yang sesuai dengan kebutuhan
dan tuntutan tersebut, salah satu diantaranya ialah bahan komposit.
Komposit didefinisikan sebagai penggabungan dua macam material atau
lebih dengan fase yang berbeda. Penggabungan di dalam komposit ini adalah
penggabungan antara bahan matriks atau pengikat dan reinforcement atau bahan
penguat. Dari dua bahan atau lebih yang digabungkan dalam satu bahan komposit
ini akan menghasilkan sifat-sifat dari bahan baru yang lebih baik dari yang
dimiliki oleh salah satu bahan penyusunnya jika dibandingkan dengan bahan
konvensional. Sifat-sifat tersebut yang dapat dikembangkan dari pembuatan bahan
komposit antara lain: kekuatan, kekakuan, ketahanan lelah, ketahanan pakai,
ketahanan korosi, berat dan lain-lain.
Komposit memiliki beberapa jenis bahan penguat. Salah satunya adalah
bahan komposit berpenguat serat (fiber-reinforced composite). Serat yang
digunakan sebagai bahan penguat pada komposit terbagi menjadi serat alami dan
serat buatan. Serat alami merupakan serat yang mudah didapatkan dan murah
dibandingkan dengan serat buatan (sintetis).
Serat pinang merupakan salah satu serat alami dalam pembuatan komposit
secara ilmiah, pemanfaatannya masih dikembangkan karena belum ditemukan
material komposit yang menggunakan serat pinang. Serat pinang banyak
digunakan dalam industri-industri mebel dan kerajinan rumah tangga serta bahan
obat tradisional karena mudah didapat, murah, dapat mengurangi polusi
lingkungan (bio-degradability) sehingga komposit ini mampu mengatasi
permasalahan lingkungan, serta tidak membahayakan kesehatan. Pengembangan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3

serat pinang sebagai material komposit ini sangat dimaklumi mengingat dari segi
ketersediaan bahan baku yang cukup melimpah (Olanda dan Mahyudin, 2013).
Buah pinang merupakan buah yang cukup melimpah di Indonesia. Buah
pinang juga kaya akan serat di dalamnya. Banyak dari masyarakat luas kurang
memperhatikan dan memanfaatkan buah pinang tersebut untuk menunjang suatu
teknologi terkhusus bagi teknologi energi terbarukan sebagai material atau bahan
pendukungnya. Dengan melimpahnya buah pinang dan minimnya pengetahuan
akan manfaat buah pinang bagi teknologi maka dalam penelitian ini bertujuan
untuk meneliti sifat komposit dengan bahan penguat dari serat buah pinang
tersebut.

1.2

Rumusan Masalah
Komposit merupakan material yang sangat dipengaruhi oleh sifat dan jenis

dari bahan yang menjadi penyusun. Bahan utama dari komposit adalah matriks
sebagai pengikat dan serat sebagai penguat. Dalam penelitian ini matriks yang
digunakan adalah resin epoxy dan serat alam buah pinang. Agar mendapat sifat
yang baik dari komposit, maka perlu memperhatikan beberapa faktor, salah
satunya adalah orientasi susunan arah serat dan jumlah persentase fraksi volume
antara matriks dan serat penguatnya. Oleh karena itu masalah yang akan diteliti
dalam skripsi ini adalah bagaimana pengaruh variasi fraksi volume serat dengan
orientasi arah serat disusun secara acak dalam matriks epoksi?

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4

1.3

Tujuan Penelitian
Penelitian dalam skripsi ini mempunyai tujuan yaitu untuk mengetahui:

a.

Kekuatan tarik dari komposit berpenguat serat buah pinang dengan
persentase volume serat 3%, 5%, 7% dan 9%.

b.

Regangan dari komposit berpenguat serat buah pinang dengan persentase
volume serat 3%, 5%, 7% dan 9%.

c.

Modulus elastisitas dari komposit berpenguat serat buah pinang dengan
persentase volume serat 3%, 5%, 7% dan 9%.

d.

Perbandingan sifat antara komposit berpenguat serat dan bahan matriks
epoksi.

1.4

Batasan Masalah
Batasan masalah yang diambil dalam penelitian skripsi ini adalah:

a.

Pengujian yang dilakukan pada komposit adalah uji tarik.

b.

Bahan pengikat seratnya adalah komposit resin epoxy dan resin hardener
dengan perbandingan 1:1.

c.

Serat yang digunakan adalah serat buah pinang dengan panjang rata-rata
35 mm.

d.

Serat diberikan perlakuan alkali 5% dengan waktu perendaman selama 2
jam dan pengeringan di bawah sinar matahari selama 3 jam.

e.

Komposit berpenguat serat buah pinang disusun secara acak dengan
persentase volume serat 3%, 5%, 7% dan 9% terhadap volume komposit.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5

f.

Cetakan yang dipakai adalah cetakan kaca berukuran 200 mm x 300 mm x
5 mm.

1.5

Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian tentang komposit ini adalah :

a.

Bagi penulis, dapat menambah wawasan pengetahuan tentang material,
terutama tentang komposit.

b.

Hasil penelitian dapat dijadikan referensi bagi para pembuat dan para
peneliti kincir angin mengenai ketahanan bahan-bahan yang dapat
digunakan sebagai sudu kincir angin maupun dapat digunakan sebagai
alternative bahan pembuatan bagian interior maupun eksterior pada
otomotif.

c.

Hasil penelitian bisa dikembangkan lebih lanjut bagi adik-adik kelas.

d.

Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk menambah kasanah ilmu
pengetahuan yang dapat ditempatkan di perpustakaan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Dasar Teori

2.1.1

Komposit
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau

lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat
mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya.
Pada dasarnya komposit dipertimbangkan untuk menjadi bahan multi-fase
yang menunjukan proporsi yang signifikan dari sifat kedua unsur fase yang
memiliki gabungan sifat. Menurut prinsip penggabungan tersebut, kombinasi sifat
yang lebih baik diciptakan dari kombinasi yang tepat dari dua atau lebih bahan
yang berbeda.
Komposit secara singkat telah didiskusikan termasuk dengan logam
campuran dengan multi-fase, keramik, dan komposit. Komposit pada konteks saat
ini, adalah bahan yang dibuat dengan multi-fase, sebagai pengganti untuk bahan
yang terjadi atau terbentuk secara alami. Sebagai tambahan, fase pokok harus
secara kimiawi tidak sama dan secara terpisah dari alat penghubung yang berbeda.
Pada perancangan bahan komposit, para peneliti dan insinyur dapat
menggabungkan beberapa logam, keramik, dan polimer untuk untuk membuat
sebuah generasi baru dari bahan-bahan yang luar biasa. Kebanyakan komposit
telah dibuat untuk meningkatkan kombinasi dari karakteristik mekanis seperti
kekakuan, kekerasan, ramah lingkungan dan tahan pada temperatur tinggi.

6

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7

Banyak bahan komposit tersusun hanya dari dua fase yaitu yang pertama
disebut dengan matriks, yang mana menyambung dan mengelilingi fase yang lain,
biasa disebut dengan fase terberai. Sifat dari komposit adalah fungsi dari sifat fase
unsur pokok, dari jumlah yang relatif, dan ukuran dari fase yang terberai. Ukuran
fase yang terberai pada konteks ini dimaksudkan adalah bentuk dari partikelpartikel, ukuran partikel, distribusi dan orientasi, karakteristiknya di tunjukan
pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Skematik repersentase ukuran dan kareakteristik ruang dari partikel
pada fase yang terberai yang dapat mempengaruhi sifat dari komposit (a)
konsentrasi, (b) ukuran, (c) bentuk, (d) distribusi, (e) orientasi.
(Flinn dan Trojan, 1990).
Satu skema sederhana klasifikasi dari bahan-bahan komposit ditunjukan
pada Gambar 2.2, yang terdiri dari empat divisi utama: berpenguat partikel,
berpenguat serat, secara struktur dan komposit nano. Fase terberai untuk komposit
berpenguat partikel adalah dimensi yang sama pada semua arah (dengan contoh,
dimensi partikel kurang lebih adalah sama pada seluruh arah); untuk komposit
berpenguat serat, fase terberai sesuai dengan ukuran dari serat (contohnya, ukuran
perbandingan panjang dan diameter serat). Komposit secara struktur adalah
beberapa lapisan dan dirancang untuk memiliki massa jenis yang rendah dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8

ketangguhan struktur yang tinggi. Untuk dimensi fase terberai partikel komposit
nano adalah sesuai dengan ukuran nano (Callister dan Rethwisch, 2014).

Gambar 2.2 Klasifikasi skema struktur komposit (Callister, 2007)
Pada komposit, bahan yang dikombinasikan adalah untuk memungkinkan
kita untuk membuat sifat yang lebih baik ketika mengurangi efek luas dari
kekurangan. Dari proses yang matang ini dapat menghasilkan perancang dari
hubungan yang mendesak dengan pemilihan dan pembuatan bahan konvensional.
Dapat membuat bahan yang lebih keras dan ringan, dengan sifat yang dapat
digabungkan untuk pas dengan permintaan perancangan tertentu. Dan karena
mudah dibentuk dengan bentuk yang sulit, ide yang lengkap dari rancangan yang
matang pada komposit biasanya merujuk kepada solusi yang lebih baik dan murah
(Harris, 1999).

2.1.1.1 Klasifikasi Komposit
Komposit diklasifikasikan berdasarkan dari ukuran bahan penguatnya,
partikel, serpihan dan serat, atau melalui tipe dari bahan pengikatnya, polimer,
metal, keramik dan karbon.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9

(a)
(b)
(c)
Gambar 2.3 Komposit berdasarkan bentuk bahan penguat. (a) komposit
berpenguat partikel, (b) komposit berpenguat serpihan, (c) komposit berpenguat
serat (Kaw, 2006).
a.

Komposit partikel terdiri dari partikel-partikel yang dimasukkan kedalam
bahan pengikat seperti campuran dan keramik. Biasanya berbentuk
isotropis karena partikel ditambahkan secara acak. Komposit partikel
memiliki keuntungan seperti meningkatkan kekuatan, menambahkan
ketahanan temperature, tahan terhadap oksidasi, dan lain-lain. Contoh dari
komposit ini termasuk seperti partikel aluminium pada karet; partikel
silicon karbida pada aluminium; dan kerikil, pasir dan semen untuk
membuat beton.

b.

Komposit serpihan terdiri dari bahan penguat datar pada pengikat. Bahan
material serpihan seperti kaca, mika, aluminium, dan perak. Komposit
serpihan memiliki keuntuntungan seperti kelendutan yang tinggi, kekuatan
yang tinggi dan biaya yang murah. Bagaimanapun, serpihan tidak dapat
diorientasikan dengan mudah dan hanya beberapa bahan yang tersedia
untuk digunakan.

c.

Komposit serat terdiri dari pengikat yang diberikan bahan penguat serat
pendek (putus-putus) atau serat panjang (menyambung). Serat pada
dasarnya tidak bersifat isotropic seperti karbon dan aramid. Contoh bahan
pengikatnya seperti epoksi, bahan logam seperti aluminium, dan keramik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10

seperti silikat kalsium-alumino. Bentuk dasar dari komposit pengikat serat
panjang adalah sejajar atau pelat tipis dari serat yang dianyam. Pelat tipis
ditumpuk pada pelat lainnya dari berbagai sudut untuk membentuk lapisan
dengan banyak arah.

2.1.1.1.1

Polymer Matrix Composites (PMC)

Komposit yang paling berkembang adalah komposit berpengikat polimer
yang terdiri dari polimer (contohnya epoksi dan polyester) ditambahkan dengan
penguat dari serat berdiameter kecil (seperti grafit, aramid dan boron). Sebagai
contoh, komposit epoksi grafit kurang lebih lima kali lebih kuat dari baja pada
berat yang sama. Alasan mengapa menjadi komposit pada umumnya karena biaya
rendah, kekuatan tinggi dan prinsip pembuatan yang mudah (Kaw, 2006).
Komposit berpengikat polimer telah ditetapkan sebagai struktur bahan
teknik. Bukan hanya keingintahuan secara laboratorium atau bahan yang murah
untuk membuat kursi dan meja. Hal ini muncul bukan untuk memperkenalkan
serat berperforma tinggi seperti karbon, boron dan aramid tetapi juga karena
beberapa bahan pengikat yang ditingkatkan dan baru. Namun, polimer berpenguat
serat gelas mewakili kelas komposit berpengikat polimer terkuat. Komposit
berpengikat polimer dengan penguat serat karbon mungkin adalah komposit yang
paling penting, terkhusus bagi bidang udara atau angkasa (Chawla, 2011).
Lingkupan yang luas dari proses untuk membuat bahan plastik berpenguat
merupakan hal yang baru dan secara terpisah pembuatan bahan polimer biasa
adalah metode yang mapan. Cara penggabungan serat dan pengikat pada bahan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11

komposit tergantung secara khusus pada kebutuhan dan ukuran dari struktur yang
akan dibuat (Harris, 1999).

2.1.1.1.2

Metal Matrix Composites (MMC)

Komposit berpengikat logam terdiri dari sebuah logam atau campuran
sebagai pengikat yang bersambungan dan penguatnya dapat berupa partikel, serat
pendek atau serat panjang (Chawla, 2011).
Atribut dasar dari bahan logam dengan penguat partikel keramik keras
atau serat untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan, meningkatkan ketahanan
terhadap kelelahan dan mulur, dan meningkatkan kekerasan, tahan terhadap
pemakaian dan abrasi, digabungkan dengan kemungkinan untuk bekerja pada
temperature yang lebih tinggi dari pada logam tanpa penguat (atau dibandingkan
dengan plastik berpenguat). Sifat ini menawarkan potensi untuk pengembangan
penerapan pompa dan mesin, termasuk badan kompresor, baling-baling dan rotor,
lengan piston dan rangkaiannya, dan banyak lagi (Harris, 1999).
Komposit berpengikat logam, seperti namanya maka bahan pengikatnya
adalah logam. Contoh bahan pengikat pada komposit seperti aluminium,
magnesium, dan titanium. Serat khusus seperti karbon dan silicon karbida. Logam
pada dasarnya diberikan penguat untuk menambah atau mengurangi sifatnya
untuk disesuaikan dengan kebutuhan rancangan. Contohnya, kekakuan yang
cukup elastic dan kekuatan dari logam dapat ditingkatkan dan ekspansi koefisien
temperature yang besar dan konduktivitas temperature dan listrik dari logam dapat
dikurangi, dengan menambahkan serat seperti silikon karbida (Kaw, 2006).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12

Pada komposit berpengikat logam, bahan pengikatnya adalah logam ulet.
Bahan ini dapat digunakan pada temperature tinggi daripada dasar bahan yang
sama. Lebih jauh lagi, bahan penguat dapat meningkatkan kekakuan lebih
spesifik, kekuatan lebih spesifik, tahan terhadap abrasi, tahan terhadap laju mulur,
koduktivitas termal, dan ukuran yang stabil. Beberapa keuntungan yang melebihi
komposit berpengikat polimer termasuk penggunaan pada temperature yang
tinggi, tak mudah terbakar, dan lebih tahan terhadap degradasi yang terjadi oleh
cairan organic. Komposit berpengikat logam jauh lebih mahal dari komposit
berpengikat polimer dan dengan alasan tersebut maka penggunaan komposit
berpengikat logam menjadi terbatas (Callister dan Rethwisch, 2014).

2.1.1.1.3

Ceramic Matrix Composites (CMC)

Bahan keramik ulet untuk teroksidasi dan merosot pada temperature yang
tidak stabil, yang mana tidak dapat retak karena getas, beberapa dari bahan ini
dapat menjadi kandidat ideal untuk penggunaan di temperature tinggi dan
ketegangan berat, secara spesifik untuk komponen kendaraan mobil dan turbin
mesin pesawat (Callister dan Rethwisch, 2014) .
Proses fabrikasi begitu rumit dan harus dengan hati-hati karena sensitifitas
yang tak dapat dihindari dari sifat bahan pada mikrostrukturnya yang dikontrol
dari kondisi dan interaksi pengerjaan. Banyak dari pekerjaan komposit
berpengikat keramik terbaru di Amerika Serikat, Jepang dan Eropa dengan besar
diikuti rute yang relative terkenal untuk mencoba untuk member penguatan pada
kaca-kaca dan keramik kaca. Peningkatan substansial pada sifat mekanis telah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13

tercapai dengan membandingankan komposit serat karbon atau kaca diawal
(Harris, 1999).
Penting untuk menandai usaha pengembangan pada bidang komposit
berpengikat keramik adalah paling sering dibutuhkan untuk penggunaan pada
temperature tinggi pada industri penerbangan, ada banyak cabang keteknikan
seperti otomotif, kimia, kelautan, dan pada teknik umumnya sebagai contoh
dimana dibutuhkan komponen ekonomis memiliki sifat mekanis yang baik dan
tahan aus dan korosi, pada penggabungan kejut yang memadai dan tahan terhadap
kejut termal pada sedikit kenaikan atau temperature normal (Floyd dkk, 1993).
Bahan keramik pada umumnya memiliki paket sifat yang menarik:
kekuatan tinggi dan kekakuan tinggi pada temperature yang sangat tinggi, reaksi
kimia yang lambat, densitas yang rendah dan masih banyak lagi. Paket menarik
ini dirusak oleh satu kekurangan yang mematikan yaitu ketangguhan yang kacau
balau. Baham ini mudah terjadi kegagalan yang besar dengan kehadiran
kekurangan tersebut (dari permukaan maupun dari dalam). Bahan ini

secara

ekstrim dapat dengan mudah terkena kejutan termal dan dengan mudah rusak saat
pembuatannya dan atau pelayanannya. Untuk itu dapat dimengerti atas banyak
pertimbangan pada komposit berpengikat keramik ini untuk mentangguhkan
keramik dengan menggabungkan serat kedalamnya dan juga mencari kekuatan
pada temperature yang tinggi dan tahanan terhadap kondisi lingkungan dari
keramik tanpa meresikokan kegagalan yang besar (Chawla, 2011).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14

2.1.1.2 Komposit Berpenguat Serat
Serat adalah unsur utama pada bahan komposit berpenguat serat. Serat
menempati fraksi volume terbesar pada lapisan komposit dan membagi porsi yang
besar dari beban pada struktur komposit. Menurut Mallick (2007) Pemilihan yang
tepat dari serat, tipe, volume fraksi serat, panjang serat dan orientasi serat
sangatlah penting, sejak serat mempengaruhi beberapa karakteristik dari lapisan
komposit seperti:
a.

Densitas

b.

Kekuatan dan modulus tarik

c.

Kekuatan dan modulus tekan

d.

Kekuatan terhadap kegagalan oleh kelelahan yang baik

e.

Konduktivitas termal dan listrik

f.

Biaya.
Serat mempunyai panjang yang signifikan, sehingga serat dapat dengan

mudah disejajarkan pada satu arah untuk menyediakan penguatan yang selektif
pada bahan yang lain. Serat mengandung banyak bentuk panjang, dan oleh karena
itu serat memiliki kemungkinan ketidaksempurnaan. Sifat kekuatan serat adalah
variabel yang acak. Menguji 10,000 serat dapat menghasilkan 10,000 nilai
kekuatan yang berbeda. Data kekuatan yang tidak seragam untuk membentuk
kemungkinan pendistribusian kekuatan tersebut. Kekuatan rata-rata dan menyebar
(bervariasi) menjadi jumlah yang penting dalam menentukan sifat dari suatu serat.
Karena kekuatan serat yang acak secara alami, banyak penelitian mencoba metode
kemungkinan untuk mempelajari kekuatan bahan komposit tersebut (Hyer, 1998).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15

Secara teknologi, komposit yang paling penting adalah fase terurai dalam
bentuk serat. Tujuan perancangan dari komposit berpenguat serat sering kali
termasuk dengan kekuatan dan atau kekakuan yang tinggi berdasarkan beratnya.
Karakteristik ini menunjukan istilah dari parameter kekuatan spesifik dan modulus
spesifik, yang mana cocok secara berturut-turut pada perbandingan kekuatan tarik
dan modulus elastisitas dengan gtavitasi spesifik. Komposit berpenguat serat
dengan pengecualian kekuatan dan modulus spesifik tinggi telah diproduksi
dengan serat densitas rendah dan bahan pengikat.
Karakteristik mekanis dari komposit berpenguat serat bergantung tidak
hanya pada sifat dari serat tersebut, tetapi juga pada sudut yang menerima
pembebanan diteruskan ke serat melalui fase pengikat. Penting untuk memperluas
penerusan beban tersebut adalah jarak dari penghubungan antara fase serat dan
pengikat. Dibawah pengaruh ketegangan, ikatan serat dan matriks ini berhenti
diujung serat, keluluhan pola deformasi pengikat dalam kata lain tidak ada beban
yang diteruskan dari pengikat ke setiap serat secara drastis.

(a)
(b)
(c)
Gambar 2.4 Skematik dari orientasi komposit berpenguat serat secara (a) sejajar
dan panjang, (b) sejajar dan putus-putus, (c) acak dan putus-putus
(Callister dan Rethwisch, 2014).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16

Susunan atau orientasi dari serat relatif terhadap satu sama lain,
konsentrasi serat dan distribusi semuanya memiliki pengaruh yang signifikan pada
kekuatan dan sifat yang lain dari komposit berpenguat serat. Dengan contoh
skematik dari orientasi komposit berpenguat serat ditunjukan pada Gambar 2.4.

2.1.1.2.1

Komposit Serat Panjang dan Sejajar

Respon mekanis dari komposit tipe ini bergantung pada beberapa faktor
dan termasuk dalam kelakuan tegang dan renggang dari fase serat dan pengikat,
fase fraksi volume dan arah dimana tegangan dan beban terjadi. Lebih jauh lagi,
sifat dari komposit memiliki serat yang sejajar merupakan anisotropis yang tinggi,
maka dari itu serat bergantung pada orientasi dimana mereka diukur.

2.1.1.2.2

Komposit Serat Sejajar dan Putus-putus

Meskipun efisiensi bahan penguat lebih rendah untuk serat putus-putus
dibandingan dengan serat panjang, komposit serat sejajar dan putus-putus
berkembang menjadi lebih penting pada pasar komersial. Serat gelas putus-putus
adalah yang paling dikembangkan, walaupun serat putus-pututs karbon dan
aramid tetap digunakan. Komposit serat pendek tersebut dapat diproduksi dengan
modulus elastisitas mendekati 90% dan kekuatan tarik yang mendekati 50% dari
serat panjang dengan bahan yang sama.

2.1.1.2.3

Komposit Serat Putus-putus dan Orientasi Secara Acak

Secara normal, ketika serat diorientasikan secara acak, pendek dan serat
putus-putus digunakan, bahan penguat pada tipe ini secara skematis ditunjukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17

pada Gambar 2.4(c). Untuk bahan penguat serat secara acak (dengan penguat
orientasi penguat serat secara acak), modulus bertambah dengan bertambahnya
fraksi volume serat. Jenis komposit ini yang akan dibahas dalam skripsi ini.
Tabel 2.1 Efisiensi bahan penguat dari komposit berpenguat serat untuk beberapa
orientasi serat dan pada beberapa variasi arah dari penerapan tegangan
(Krenchel, 1964).
Efisiensi
Orientasi Serat

Arah Tegangan

bahan
Penguat

Parallel pada serat,
Seluruh serat secara parallel

Tegak lurus pada
serat

Serat secara acak dan seragam

Arah manapun

didistribusikan pada bidang yang

pada bidang dari

spesifik

serat

1
0

3/8

Serat secara acak dan seragam
didistribusikan pada bidang tiga

Arah manapun

1/5

dimensi

Kesimpulannya, dapat dikatakan bahwa komposit dengan serat sejajar
tidak dapat dipisahkan dengan bentuk anisotropis pada kekuatan dan penguatan
maksimal didapatkan dari arah yang sejajar membujur (longitudinal). Pada arah
melintang (transverse), penguatan oleh serat sebenarnya tidak ada, kegagalan
biasanya terjadi pada tegangan tarik yang relatif rendah. Untuk orientasi tegangan
yang lain pada beberapa situasi ditunjukan pada Tabel 2.1.
Ketika tegangan dari berbagai arah dikenakan pada sebuah bidang, lapisan
sejajar yang disambungkan bersama diatas lapisan yang lain pada orientasi yang
berbeda seringkali digunakan. Penerapan yang melibatkan beberapa arah secara

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18

total dimana tegangan diterapkan biasanya menggunakan serat yang putus-putus,
yang mana orientasinya secara acak pada bahan pengikat.
Pertimbangan dari orientasi dan panjang serat untuk komposit tertentu
bergantung pada level dan penerapan tegangan alami sesuai dengan biaya
pembuatan. Laju produksi untuk komposit serat pendek (orientasi secara sejajar
maupun acak) begitu cepat, dan bentuk yang rumit dapat dibentuk dibandingkan
dengan bahan penguat serat lurus panjang (Callister dan Rethwisch, 2014).

2.1.2

Polimer
Polimer

didefinisikan

sebagai

rangkaian

panjang

molekul

yang

mengandung satu atau lebih dari pengulangan atom-atom, digabungkan bersama
oleh ikatan kovalen yang kuat. Bahan polimer (biasanya disebut plastik) adalah
kumpulan dari banyaknya molekul-molekul polimer dengan struktur kimia yang
sama (tapi tidak sama panjang). Dalam bentuk padat, molekul-molekul ini
membeku, juga pada penampilan acak dalam polimer tak berbentuk atau dalam
campuran tampilan dan tampilan campur (rangkaian berlipat) pada polimer semi
Kristal. Bagaimanapun, pada skala submikroskopik, beberapa segmen pada
molekul polimer dapat berbentuk eksitasi acak. Frekuensi, intensitas dan jumlah
gerakan bagian bertambah dengan bertambahnya temperature, memberikan
kenaikan berdasarkan sifat kebergantungan temperature dari polimer padat
(Mallick, 2007).
Polimer secara struktur jauh lebih rumit dibandingkan dengan logam dan
keramik. Polimer biayanya murah dan mudah dibentuk. Tetapi, polimer memiliki

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19

kekuatan dan modulus yang rendah dan penggunaan dibatasi pada temperature
rendah. Polimer secara umum lebih tahan terhadap reaksi kimia dibandingkan
dengan logam. Proses pembentukan molekul besar dari yang kecil disebut
polimerisasi, yang adalah proses dari penggabungan banyak monomer-monomer,
membentuk blok kemudian terbentuk polimer (Chawla, 2011).
Tabel 2.2 Stabilitas termal dari beberapa bahan pengikat polimer (Harris, 1999).

Beberapa polimer stabil secara termal jika dibandingkan dengan logam
atau keramik bahkan menjadi yang paling stabil, contohnya seperti polyimides,
atau

poly-ether-ether-ketone

(dikenal

sebagai

PEEK)

terdegradasi

oleh

temperature diatas 300OC, seperti yang diilustrasikan pada Tabel 2.2. tidak ada
satupun bahan penguat yang dapat melawan degradasi secara kimia, tetapi
penghubungan jatuh pada kekuatan dan bertambahnya deformasi ketergantungan
waktu (mulur atau laju elastis), fitur yang biasanya terdapat pada semua polimer,
resin dengan sistem rangkaian silang lebih rendah dari termoplastik yang dapat di
kurangi dengan bahan penguat serat. Masalah yang lebih serius dari polimer
adalah kekuatan dan kekakuan mekanis yang sangat rendah dalam bentuk pejal,

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20

dan seperti logam kelemahan plastik yaitu keuletan tetapi kelebihan terdapat pada
kegetasan (Harris, 1999).

2.1.2.1 Polimer Termoset dan Termoplastik
Polimer yang sering dipakai adalah polimer yang sering disebut dengan
plastik. Plastik dibagi dalam dua kategori menurut sifat-sifatnya terhadap suhu,
yaitu:
a.

Thermosetting
Polimer kategori termoset ini adalah polimer yang dapat menerima suhu

tinggi dan tidak berubah karena panas, atau molekul-molekul yang secara kimiawi
digabungkan dengan sambungan silang menjadi bentuk yang kaku dan struktur
jaringan tiga dimensi. Resin thermosetting tidak meleleh karena panas tetapi
menjadi hancur. contohnya: poliamid, polidifenileter, unsaturated polyester,
melamines, silicon, epoksi.
b.

Thermoplastic
Polimer termoplastik adalah polimer yang tidak dapat menerima suhu

tinggi dan dapat dikatakan berubah karena panas, atau molekul individu yang
tidak digabungkan bersama secara kimiawi ditempati oleh ikatan sekunder yang
lemah. Termoplastik adalah polimer yang dapat meleleh karena panas, mudah
dibentuk dan dapat kembali menjadi padat ketika dingin. Pada penerapan panas
ikatan sekunder dalam bentuk termoplastik padat dapat rusak sementara dan
molekulnya dapat dipindahkan relative ke satu sama lain atau aliran konfigurasi
baru dialirkan jika tekanan diterapkan.

contohnya: polyether-Ether-Ketone,

polyphenylene sulfide, polysulfone, polycarbonates, thermoplastic polymides.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21

Tabel 2.3 Perbedaan antara Thermoplastic dan Thermoset (Kaw, 2006).

2.1.2.2 Resin Poliester dan Resin Epoksi
Dalam pembuatan komposit, resin yang banyak digunakan adalah dari
jenis polimer termoset yang terdiri dari:
a.

Resin Poliester
Polyester membentuk kelas yang besar dari polimer penting secara

komersial. Poliester yang khas adalah poly-ehtylene-terephthalate (atau PETP),
yang adalah serat sintetis bervolume besar. PETP juga biasa digunakan sebagai
lapisan dan diterapkan pada botol (Ebewele, 2000).
Resin poliester dapat diformulakan dalam berbagai sifat mulai dari keras
dan getas ke lunak dan fleksibel. Keuntungannya adalah kekentalan yang rendah,
waktu yang cepat untuk mongering, dan harga yang murah. Pada umumnya
sifatnya lebih rendah dari epoksi. Kekurangan utamanya dibanding dengan epoksi
adalah penyusutan volume yang besar. Oleh karena itu, poliester dapat dengan
mudah dilepaskan dari cetakan (Mallick, 2007).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22

b.

Resin Epoksi
Resin epoksi adalah pilihan utama bagi pasar bahan komposit maju.

Epoksi popular karena sifat mekanisnya yang sangat baik, sifat tahan terhadap
penggunaan di lingkungan yang panas dan lembab, serta ketahanan yang baik
pada reaksi kimia. Juga memiliki stabilitas ukuran, mudah dibuat, biaya murah,
dan menunjukan kerekatan yang baik pada beberapa serat (Hyer, 1998).

Gambar 2.5 Formasi dari pra-polimer epoksi (Akay, 2015).

Resin epoksi disiapkan dari molekul oligomer ringan yang mengandung
dua atau lebih grup molekul epoksi. Oligomer yang paling sering adalah
diglycidyl ethers, atau secara khusus diglycidyl ethers dari bisphenol A (DGEBA).
DGEBA adalah produk dari reaksi kondensasi antara epichlorohydrin dan
bisphenol A (lihat Gambar 2.5). dibandingkan dengan poliester, resin epoksi tidak
sensitif untuk menyerap kelembaban dan menunjukan performa mekanis dan
termal yang unggul, tetapi pembuatan dan pengeringan dari epoksi lebih lambat
dan harga dari resin lebih mahal daripada poliester (Akay, 2015).
Menurut Kaw (2006) meskipun epoksi lebih mahal dibandingkan dengan
bahan pengikat polimer lainnya, tapi epoksi adalah komposit berpengikat polimer

PLAG