PENGARUH KOMPOSISI CAMPURAN FILLER TERHADAP KEKUATAN BENDING KOMPOSIT AMPAS TEBU - SERBUK KAYU DALAM MATRIK POLYESTER SKRIPSI

Oleh: YANU RIANTO K 2507008

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011 PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011

PENGARUH KOMPOSISI CAMPURAN FILLER TERHADAP KEKUATAN BENDING KOMPOSIT AMPAS TEBU - SERBUK KAYU DALAM MATRIK POLYESTER SKRIPSI

Oleh: YANU RIANTO K 2507008

Skripsi

Ditulis dan diajukan untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan Program Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011

HALAMAN PERSETUJUAN

Skripsi ini disetujui untuk dipertahankan di hadapan tim penguji skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

SURAT PERNYATAAN

Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam penulisan skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi dan menurut sepengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis mengacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, Desember 2011 Penulis

PENGESAHAN

Skripsi ini telah dipertahankan dihadapan tim penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memperoleh persyaratan gelar Sarjana Pendidikan.

Pada hari

: Selasa

Tanggal

: 20 Desember 2011

ABSTRAK

Yanu Rianto. PENGARUH KOMPOSISI CAMPURAN FILLER TERHADAP KEKUATAN BENDING KOMPOSIT AMPAS TEBU -

SERBUK KAYU DALAM MATRIK POLYESTER. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret Surakarta, Desember 2011.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk ; (1) Mengetahui pengaruh komposisi campuran filler terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu- serbuk kayu dalam matrik polyester, (2) Mengetahui komposisi campuran filler yang mempunyai kekuatan bending paling besar pada komposit ampas tebu- serbuk kayu dalam matrik polyester.

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Material Fakultas Teknik UNS Surakarta dengan menggunakan alat uji Universal Testing Machine (UTM) dengan standar ASTM D 790. Pengujian dilakukan pada tiga variasi campuran ampas tebu – serbuk kayu yaitu 10% : 30%, 20% : 20%, dan 30% : 10%. Komposit dibuat dengan cara hand lay-up dengan perbandingan fraksi volume antara matrik dan filler sebesar 60% : 40%.

Hasil penelitian ini adalah ; (1) Ada pengaruh yang signifikan komposisi campuran filler terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu-serbuk kayu dalam matrik polyester, (2) Kekuatan bending tertinggi diperoleh pada komposisi campuran filler 20% ampas tebu dan 20% serbuk kayu yaitu sebesar

46.19 MPa.

Kata kunci : ampas tebu, serbuk kayu, hand lay-up ,uji bending , ASTM D 790.

vii

ABSTRACT

Yanu Rianto. THE INFLUENCE OF FILLER MIXED COMPOSITION TO

THE BENDING STRENGTH OF CANE DREGS – WOOD DUST FILLER

WITHIN POLYESTER MATRIX COMPOSITE. Research Paper, Surakarta: The Faculty of Teacher Training and Education. Sebelas Maret University of Surakarta, December 2011.

The purpose of this research were; (1) to determine the influence of filler mixed composition to the bending strength of cane dregs – wood dust filler within polyester matrix composite, (2) to find out the filler mixed composition which resulting the higgest bending strength of cane dregs – wood dust filler within polyester matrix composite.

This research was conducted at the Material Laboratory of the Engineering Faculty of Sebelas Maret University of Surakarta. The speciments tested using a Universal Testing Machine (UTM) based on ASTM D 790. There were three variations of cane dregs – wood dust filler mixed composition tested; they are 10% : 30%, 20% : 20%, and 30% : 10%. The composite was made using hand lay-up method with the volume fraction between matrix and filler of 60% : 40%. The matrix used was polyester BQTN 157 with addition of 1% MEXPO catalyst.

The result of this research show that; (1) there was significant influence in filler mixed composition to the bending strength of cane dregs – wood dust filler within polyester matrix composite, (2) the highest bending strength gained at the composition of 20% cane dregs and 20% wood dust which give a tensile bending strength of 46.19 MPa.

Key words : cane dregs, wood dust, hand lay-up, bending test, ASTM D 790.

viii

MOTTO

“Tantangan Dan Masalah Merupakan Tanda Bahwa Kita Masih Hidup.” “Kekuatan Terbesar Untuk Menyelesaikan Pekerjaan Adalah Pada Saat Kita Berani Untuk

Memulainya. ” Ω Parlindungan Marpaung Ω

“Daripada Mengutuki Kegelapan Lebih Baik Ambil Sebatang Lilin Dan Nyalakan.” Ω Stephen Covey Ω

“Bersyukurlah Karena Engkau Tidak Memiliki Semua Yang Diinginkan, Jika Kamu Memiliki Semuanya, Apalagi Yang Hendak Kau Cari”

“Bersyukurlah Atas Setiap Tantangan Baru, Karena Hal Itu Akan Membangun Kekuatan

Dan Karaktermu” Ω Syeikh Irfan El Hakeem Ω

PERSEMBAHAN

Skripsi ini saya persembahkan untuk :

Ayah dan ibuku Kakak dan adikku Keluarga bahagiaku Kekasih sejatiku Mahasiswa PTM 2007 Dosen-Dosen PTM Almamaterku

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan kepada kita nikmat, taufiq, rahmat, hidayah serta inayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini yang berjudul “Pengaruh Komposisi Campuran Filler Terhadap Kekuatan Bending Komposit Ampas Tebu-Serbuk Kayu Dalam Matrik Polyester ”.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini banyak menghadapi hambatan dan kesulitan. Namun dengan bantuan dari berbagai pihak hambatan dan kesulitan tersebut dapat teratasi. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan memberi dukungan moral, maupun spiritual kepada penulis, antara lain :

1. ALLAH SWT atas segala kenikmatan yang telah diberikan.

2. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta

3. Bapak Drs. Sutrisno, S.T., M.Pd. selaku Ketua Jurusan Pendidikan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Bapak Yuyun Estriyanto, S.T., M.T, selaku Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta, sekaligus sebagai dosen pembimbing II, yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun skripsi.

5. Bapak Budi Harjanto S.T., M. Eng, selaku Koordinator Skripsi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

6. Bapak Drs. Suwachid, M.T., M.Pd, selaku Dosen pembimbing I, yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun skripsi.

7. Bapak Herman Saputro, M.T., M.Pd selaku pembimbing akademis yang telah membantu dan membimbing penulis selama studi di PTM JPTK.

8. Segenap dosen Program Studi Pendidikan Teknik Mesin yang telah bersedia dengan ikhlas berbagi ilmu dengan penulis.

9. Segenap karyawan Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS.

10. Bapak, Ibu, keluarga tercinta, dan kekasih sejatiku yang telah memberikan kasih sayang, semangat, dan dukungan.

11. Teman-teman seperjuangan di Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, mahasiswa PTM 2007 yang „JOSS Tenan‟ yang telah memberikan kontribusi dalam menyelesaikan skripsi ini.

12. Kepada seluruh pihak yang telah memberikan bantuan moral dan spiritual hingga terselesainya skripsi ini. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna. Untuk itu kritik maupun saran yang sifatnya membangun demi kebaikan skripsi ini sangat penulis harapkan.

Akhir kata penulis berharap bahwa skripsi ini dapat bermanfaat bagi setiap orang yang membaca dan merupakan suatu referensi yang dapat dipertimbangkan. Semoga Allah SWT senantiasa memberikan berkah maghfirah bagi kita semua. Amin.

Surakarta, Desember 2011

Penulis

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Indonesia merupakan negara agraris yang kaya akan tanaman penghasil kayu, yang banyak digunakan untuk berbagai keperluan. Tidak diketahui secara pasti jumlah dan potensi keanekaragaman jenis-jenis kayu di Indonesia saat ini mengingat semakin maraknya penebangan liar.

Indonesia yang terletak di kawasan tropis dengan sebagian penduduknya masih bercocok tanam, merupakan salah satu negara penghasil tebu terbesar. Dengan luas lahan mencapai 373.816 Ton/ha pada tahun 2005 dapat menghasilkan tebu sebanyak 84,91 Ton/ha dimana dari proses pengolahan keseluruhan tebu tersebut menjadi gula dihasilkan 90 % ampas tebu. Selama ini pemanfaatan ampas tebu yang dihasilkan masih terbatas sebagai pakan ternak, bahan baku pembuatan pupuk, pulp, Particle Board, dan bahan bakar boiler di pabrik gula. Di samping terbatas, nilai ekonomi yang diperoleh juga belum begitu tinggi, oleh karena itu diperlukan adanya proses teknologi sehingga terjadi disversifikasi pemanfaatan lahan pertanian yang ada, salah satunya dengan pembuatan komposit serat tebu.

(a) (b) Gambar 1. (a) Limbah Ampas Tebu , (b) limbah serbuk kayu jati

Selain ampas tebu, limbah yang belum termanfaatkan secara optimal ialah serbuk kayu. Keberadaan limbah serbuk kayu di kota Surakarta dan Selain ampas tebu, limbah yang belum termanfaatkan secara optimal ialah serbuk kayu. Keberadaan limbah serbuk kayu di kota Surakarta dan

Peningkatan kebutuhan untuk memproduksi furniture yang bahan baku utamanya terbuat dari kayu mengakibatkan banyak produksi kayu yang akan berkurang seiring berkurangnya lahan penanaman yang digunakan penduduk untuk tempat tinggal. Oleh karena itu dibutuhkan suatu inovasi dalam pembuatan furniture yang memiliki kelebihan terutama dalam hal mereduksi penggunaan kayu baru.

Untuk menyiasati hal tersebut telah banyak dilakukan penelitian- penelitian untuk memperoleh bahan yang berkualitas, ekonomis dan ramah lingkungan (mudah didaur ulang) yang mungkin bisa menggantikan bahan furniture atau logam yang semakin mahal. Material komposit yang diharapkan mampu memenuhi hal tersebut adalah material komposit dengan material pengisi (filler) serbuk kayu (grajen). Keunggulan yang dimiliki oleh serbuk kayu dibandingkan dengan material buatan adalah mudah ditemukan, ramah lingkungan, tidak beracun, dan murah harganya yang sekaligus dapat menarik perhatian khusus dari para ahli. Penggunaan serbuk kayu sebagai filler dalam komposit tersebut mempunyai tujuan utama untuk mengurangi biaya bahan baku dan memperoleh material alternatif yang lebih bagus dan bisa bermanfaat bagi kehidupan manusia.

Komposit sebenarnya telah dikenal sejak dulu, tetapi baru tahun 1960-an komposit mendapatkan perhatian dari dunia industri. Dalam industri manufaktur dibutuhkan material yang memiliki sifat-sifat istimewa yang sulit didapat dari logam. Komposit merupakan material alternatif yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan tersebut.

Penelitian mengenai pemanfaatan limbah serbuk kayu (grajen) sebagai material komposit telah dilakukan, hanya saja bahan bakunya berupa serbuk arang tempurung dan serbuk gergaji. Oleh karena itu penelitian ini akan menggunakan serbuk kayu (grajen) yang dikombinasikan dengan ampas tebu, dalam bentuk partikel sebagai bahan penguat komposit. Dengan berbagai pertimbangan dalam memilih bahan yaitu bahwa limbah serbuk kayu (grajen) dan ampas tebu relatif Penelitian mengenai pemanfaatan limbah serbuk kayu (grajen) sebagai material komposit telah dilakukan, hanya saja bahan bakunya berupa serbuk arang tempurung dan serbuk gergaji. Oleh karena itu penelitian ini akan menggunakan serbuk kayu (grajen) yang dikombinasikan dengan ampas tebu, dalam bentuk partikel sebagai bahan penguat komposit. Dengan berbagai pertimbangan dalam memilih bahan yaitu bahwa limbah serbuk kayu (grajen) dan ampas tebu relatif

Melihat permasalahan tersebut di atas melatar belakangi penulis untuk membuat terobosan baru dalam memanfaatkan limbah serbuk kayu dan ampas tebu yang dikombinasikan dengan matrik polyester sehingga bisa bermanfaat bagi kehidupan manusia. Dengan pertimbangan tersebut, maka dalam penelitian ini perlu dilakukan pengujian bending terhadap komposit yang berbahan utama filler dari ampas tebu dan serbuk kayu, dan penelitian ini penulis memberi judul “Pengaruh Komposisi Campuran Filler Terhadap Kekuatan Bending

Komposit Ampas Tebu-Serbuk Kayu Dalam Matrik Polyester .”

B. Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah di kemukakan di atas, maka didapatkan beberapa permasalahan. Untuk itu perlu suatu identifikasi terhadap permasalahan yang ada sebagai berikut:

1. Pemanfaatan limbah ampas tebu dan serbuk kayu yang belum optimal.

2. Dibutuhkan suatu inovasi dalam pembuatan furniture yang memiliki kelebihan terutama dalam hal mereduksi penggunaan kayu baru.

3. Material komposit berbahan serbuk kayu masih perlu dikembangkan.

C. Pembatasan Masalah

Agar penelitian yang dilakukan lebih mengarah dan tidak menyimpang dari permasalahan yang diteliti, maka penelitian ini membatasi permasalahannya pada:

1. Filler yang digunakan adalah ampas tebu dan serbuk kayu jati.

2. Perbandingan volume antara matrik dengan filler sebesar 60% : 40%.

3. Variasi komposisi campuran filler berdasar fraksi volume.

4. Pengujian komposit berupa uji kekuatan bending dengan menggunakan Standar ASTM D 790.

D. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan identifikasi masalah tersebut di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:

1. Adakah pengaruh komposisi campuran filler terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu-serbuk kayu dengan matrik polyester?

2. Manakah komposisi campuran filler yang mempunyai kekuatan bending paling besar pada komposit ampas tebu-serbuk kayu dengan matrik polyester?

E. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui pengaruh komposisi campuran filler terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu-serbuk kayu dengan matrik polyester.

2. Mengetahui komposisi campuran filler yang mempunyai kekuatan bending paling besar pada komposit ampas tebu-serbuk kayu dengan matrik polyester.

F. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat, sebagai berikut:

1. Manfaat Teoretis

a. Sebagai bahan masukan atau referensi untuk penelitian selanjutnya.

b. Sebagai bahan pustaka di lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta khususnya di Program Pendidikan Teknik Mesin.

c. Membangkitkan minat mahasiswa untuk melanjutkan penelitian tentang komposit.

2. Manfaat Praktis

a. Memberikan alternatif solusi untuk memanfaatkan limbah ampas tebu dan serbuk kayu.

b. Dapat digunakan sebagai acuan bagi masyarakat dalam upaya meningkatkan industri furniture berbahan komposit.

BAB II KAJIAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Komposit

a. Pengertian Komposit

Kata komposit (composite) berasal dari kata "to compose" yang berarti menyusun atau menggabung. Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda-beda (Jones, 1975). Karena bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro, maka bahan komposit dapat didefinisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun dari campuran/kombinasi dua atau lebih unsur-unsur utama yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau komposisi material yang pada dasarnya tidak dapat dipisahkan (Schwartz, 1984).

Penggabungan material yang berbeda bertujuan untuk menemukan material baru yang mempunyai sifat antara (intermediate) material penyusunnya yang tidak akan diperoleh jika material penyusunnya berdiri sendiri. Sifat material hasil penggabungan ini diharapkan saling memperbaiki kelemahan dan kekurangan material penyusunnya. Sifat-sifat yang dapat diperbaiki : kekuatan, kekakuan, ketahanan bending, berat jenis, pengaruh terhadap temperatur, isolasi termal, dan isolasi akustik (Jones, 1975).

b. Bahan Penyusun Komposit

Pada umumnya material komposit terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) dan bahan pengikat serat-serat tersebut yang disebut matrik.

1) Serat Serat berperan sebagai penyangga kekuatan dari struktur komposit, beban yang awalnya diterima oleh matrik kemudian diteruskan ke serat oleh karena itu serat harus mempunyai kekuatan tarik dan elastisitas yang 1) Serat Serat berperan sebagai penyangga kekuatan dari struktur komposit, beban yang awalnya diterima oleh matrik kemudian diteruskan ke serat oleh karena itu serat harus mempunyai kekuatan tarik dan elastisitas yang

Serat alam adalah serat yang dapat langsung diperoleh dari alam. Biasanya berupa serat yang dapat langsung diperoleh dari tumbuh- tumbuhan dan binatang. Serat ini telah banyak digunakan oleh manusia diantaranya adalah kapas, wol, sutera, pelepah pisang, sabut kelapa, ijuk, bambu, nanas dan kenaf atau goni. Keunggulan serat alam sebagai filler komposit dibandingkan dengan serat sintetis sudah dapat diterima dan mendapat perhatian khusus dari para ahli material di dunia. Keunggulan tersebut antara lain densitas rendah, harga lebih murah, ramah lingkungan, dan tidak beracun. Serat alam memiliki kelemahan yaitu ukuran serat yang tidak seragam, kekuatan serat sangat dipengaruhi oleh usia.

Serat sintetis adalah serat yang dibuat dari bahan-bahan anorganik dengan komposisi kimia tertentu. Serat sintetis mempunyai beberapa kelebihan yaitu sifat dan ukurannya yang relatif seragam, kekuatan serat dapat diupayakan sama sepanjang serat. Serat sintetis yang telah banyak digunakan antara lain serat gelas, serat karbon, kevlar, nylon, dan lain-lain (Schwartz, 1984).

2) Matrik Menurut Gibson (1994), bahwa matrik dalam struktur komposit dapat berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Syarat utama yang harus dimiliki oleh bahan matrik adalah bahan matrik tersebut harus dapat meneruskan beban, sehingga serat harus bisa melekat pada matrik dan kompatibel antara serat dan matrik. Umumnya matrik yang dipilih adalah matrik yang memiliki ketahanan panas yang tinggi.

Matrik sebagai pengisi ruang komposit memegang peranan penting dalam mentransfer tegangan, melindungi serat dari lingkungan dan menjaga permukaan serat dari pengikisan. Matrik harus memiliki kompatibilitas yang baik dengan serat. Gibson (1994) menyatakan bahwa Matrik sebagai pengisi ruang komposit memegang peranan penting dalam mentransfer tegangan, melindungi serat dari lingkungan dan menjaga permukaan serat dari pengikisan. Matrik harus memiliki kompatibilitas yang baik dengan serat. Gibson (1994) menyatakan bahwa

a) Mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur.

b) Melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan.

c) Mentransfer dan mendistribusikan beban ke filler.

d) Menyumbangkan beberapa sifat seperti: kekakuan, ketangguhan, dan tahanan listrik. Dalam proses pembuatan material komposit, matrik harus memiliki kemampuan meregang yang lebih tinggi dibandingkan dengan serat. Apabila tidak demikian, maka material komposit tersebut akan mengalami patah pada bagian matriknya terlebih dahulu. Akan tetapi apabila hal itu dipenuhi, maka material komposit tersebut akan patah secara alami bersamaan antara serat dan matrik.

Berdasarkan bahan penyusunnya matrik terbagi atas matrik organik dan inorganik. Matrik organik adalah matrik yang terbuat dari bahan- bahan organik. Matrik ini banyak digunakan karena proses penggunaannya menjadi komposit cepat dan mudah serta dengan biaya yang rendah. Salah satu contoh matrik organik adalah resin polyester. Sedangkan matrik inorganik adalah matrik yang terbentuk dari bahan logam yang pada umumnya memiliki berat dan kekuatan tinggi.

c. Jenis-Jenis Komposit

1) Menurut struktur dari penyusunnya Komposit dibedakan menjadi 5 kelompok menurut bentuk struktur dari penyusunnya (Schwartz, 1984), yaitu:

a) Komposit serat (Fiber composite) Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai bahan penguatnya. Dalam pembuatan komposit, serat dapat diatur memanjang (unidirectional composites) atau dapat dipotong kemudian disusun secara acak (random fibers) serta juga a) Komposit serat (Fiber composite) Komposit serat merupakan jenis komposit yang menggunakan serat sebagai bahan penguatnya. Dalam pembuatan komposit, serat dapat diatur memanjang (unidirectional composites) atau dapat dipotong kemudian disusun secara acak (random fibers) serta juga

a. unidirectional fiber composite

b. random fiber composite

Gambar 2. Komposit Serat

(http: //www.onkian.com/2009/10/skripsi-pengaruh-lebar-spesimen-

pada_6420.html)

b) Komposit Serpih (flake composite) Flake Composites adalah komposit dengan penambahan material berupa serpih kedalam matriksnya. Flake dapat berupa serpihan mika, glass dan metal (Schwartz, 1984).

Gambar 3. Komposit serpih

(http: //www.onkian.com/2009/10/skripsi-pengaruh-lebar-spesimen-

pada_6420.html)

c) Komposit butir (particulate composite) Particulate composites adalah salah satu jenis komposit di mana dalam matrik ditambahkan material lain berupa serbuk/butir. Perbedaan dengan flake dan fiber composites terletak pada distribusi c) Komposit butir (particulate composite) Particulate composites adalah salah satu jenis komposit di mana dalam matrik ditambahkan material lain berupa serbuk/butir. Perbedaan dengan flake dan fiber composites terletak pada distribusi

Gambar 4. Komposit partikel

(http: //www.onkian.com/2009/10/skripsi-pengaruh-lebar-spesimen-

pada_6420.html)

d) Komposit isian (filled composite) Filled composites adalah komposit dengan penambahan material ke dalam matriks dengan struktur tiga dimensi dan biasanya filler juga dalam bentuk tiga dimensi (Schwartz, 1984).

Gambar 5. Filled (skeletal) composites (http: //www.onkian.com/2009/10/skripsi-pengaruh-lebar-spesimen-

pada_6420.html)

e) Komposit lapisan (laminar composite) Laminar composites adalah komposit dengan susunan dua atau lebih layer, dimana masing – masing layer dapat berbeda – beda dalam hal material, bentuk, dan orientasi penguatannya (Schwartz, 1984).

Gambar 6. Laminar composites

(http: //www.onkian.com/2009/10/skripsi-pengaruh-lebar-spesimen-

pada_6420.html)

2) Berdasarkan Matriknya Berdasarkan bentuk dari matriksnya komposit dapat dibedakan menjadi sebagai berikut (Gibson, 1994):

a) Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC)

Komposit jenis ini terdiri dari polimer sebagai matriks baik itu thermoplastic maupun jenis thermosetting. Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle) dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic akan meleleh pada suhu tertentu, serta melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat kembali (reversibel) kepada sifat aslinya, yaitu kembali mengeras bila didinginkan. Thermoplastic yang lazim dipergunakan sebagai matriks misalnya polyolefin (polyethylene, polypropylene), vinylic (polyvinylchloride, polystyrene, polytetrafluorethylene), nylon, polyacetal, polycarbonate, dan polyfenylene.

Thermosets tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel) . Bila sekali pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan termoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Thermosets yang banyak digunakan saat

ini adalah epoxy dan polyester tak jenuh. Resin polyester tak jenuh adalah matrik thermosetting yang paling banyak dipakai untuk pembuatan komposit. Resin jenis ini digunakan pada proses pembuatan dengan metode hand lay-up.

b) Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC) Metal Matrix composites adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matrik logam. Komposit ini menggunakan suatu logam seperti alumunium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida . Material MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Komposit MMC berkembang pada industri otomotif digunakan sebagai bahan untuk pembuatan komponen otomotif seperti blok silinder mesin, pully, poros, dan gardan.

c) Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC)

CMC merupakan material 2 fasa dengan 1 fasa berfungsi sebagai reinforcement dan 1 fasa sebagai matriks, dimana matriksnya terbuat dari keramik. Reinforcement yang umum digunakan pada CMC adalah oksida, carbide, dan nitrid. Salah satu proses pembuatan dari CMC yaitu dengan proses DIMOX, yaitu proses pembentukan komposit dengan reaksi oksidasi leburan logam untuk pertumbuhan matriks keramik di sekeliling daerah filler (penguat).

3) Berdasarkan Strukturnya

a) Struktur laminate Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.

b) Struktur sandwich Komposit sandwich merupakan gabungan dua lembar skin yang disusun pada dua sisi material ringan ( core ) serta adhesive.

Fungsi utama skin adalah menahan beban aksial dan bending, sedangkan core berfungsi untuk mendistribusikan beban aksial menjadi beban geser pada seluruh luasan yang terjadi akibat pembebanan gaya dari luar.

2. Tebu

Tebu (saccharum officinarum) merupakan tanaman perkebunan semusim, yang mempunyai sifat tersendiri, sebab di dalamnya terdapat zat gula. Tebu termasuk keluarga rumput-rumputan (family graminae). Akar tanaman tebu adalah serabut dan tanaman ini termasuk ke dalam kelas monocotyledone (Supriadi 1992).

Klasifikasi tanaman tebu adalah sebagai berikut : Devisi

: sphermatophyta Sub divisi

: agiospermae Kelas

: monocotyledone Family

: poaceae Genus

: saccarum Species

: saccharum officinarum

Tanaman tebu mempunyai batang yang kurus, tidak bercabang dan tumbuh tegak. Tanaman yang tumbuh baik tingginya dapat mencapai 3-5 meter. Pada batangnya terdapat lapisan lilin yang berwarna putih atau keabu- abuan. Batangnya beruas dengan panjang ruasnya 5-10 cm. Daun berpangkal pada buku batang dengan kedudukan yang bersilang.

Ampas tebu atau Bagase adalah bahan sisa berserat dari batang tebu yang telah mengalami extraksi niranya dan banyak mengandung parenkin serta tidak tahan lama disimpan karena mudah terserang jamur. Serat sisa dan ampas tebu biasanya digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan energi pengolahan gula. Serat tebu selain dimanfaatkan sebagai bahan bakar pabrik juga dapat digunakan sebagai pembuatan papan partikel, kertas, media budidaya jamur dan pupuk kompos (Slamet 2004).

Ampas tebu merupakan hasil samping dari proses ektraksi tebu. Dari suatu pabrik dapat dihasilkan sekitar 35-40% dari berat tebu yang digiling (Penebar Swadaya 2000).

Komponen kimia serat tebu dan beberapa serat lainya dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 1. Kandungan kimia serat alami Serat

Hemiselulosa (%) Tandan sawit

Lignin (%)

Selulosa(%)

19 65 Mesocrap sawit

Serat tebu

12 Daun nanas

Sumber : Sreekala et al (1997) dalam Iswanto Heri (2009)

Sifat mekanis serat tebu dan beberapa serat penting yang lainya dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 2. Sifat mekanis berbagai serat alami

Pemanjangan Kekerasan Serat

Kekuatan tarik

(Mpa) Tandan sawit

(Mpa)

14 2000 Mesocrap sawit

Serat tebu

1200 Daun nanas

970 Sumber : Sreekala et al (1997) dalam Iswanto Heri (2009)

3. Kayu

Kayu adalah bahan yang kita dapatkan dari tumbuh-tumbuhan dan termasuk vegetasi alam. Kayu mempunyai 4 unsur esensial bagi manusia antara lain :

a. Selulosa, unsur ini merupakan komponen terbesar pada kayu, meliputi 70% berat kayu.

b. Lignin, merupakan komponen pembentuk kayu yang meliputi 18%-28% dari berat kayu. Komponen ini berfungsi sebagai pengikat satuan strukturil kayu dan memberikan sifat keteguhan pada kayu.

c. Bahan-bahan ekstrasi, komponen ini yang memberikan sifat pada kayu, seperti: bau, warna, rasa, dan keawetan.

d. Mineral pembentuk abu, komponen ini tertinggal setelah lignin dan selulosa terbakar habis. Banyaknya komponen ini sebesar 0.2% - 1% dari berat kayu.

Kayu merupakan hasil hutan yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai dengan kemajuan teknologi. Kayu memiliki beberapa sifat yang tidak dapat ditiru oleh bahan-bahan lain. Pemilihan dan penggunaan kayu untuk suatu tujuan pemakaian, memerlukan pengetahuan tentang sifat-sifat kayu. Sifat- sifat ini penting sekali dalam industri pengolahan kayu sebab dari pengetahuan sifat tersebut tidak saja dapat dipilih jenis kayu yang tepat serta macam penggunaan yang memungkinkan, akan tetapi juga dapat dipilih kemungkinan penggantian oleh jenis kayu lainnya apabila jenis yang bersangkutan sulit didapat secara kontinyu atau terlalu mahal.

Kayu berasal dari berbagai jenis pohon yang memiliki sifat-sifat yang berbeda-beda. Bahkan dalam satu pohon, kayu mempunyai sifat yang berbeda- beda. Dari sekian banyak sifat-sifat kayu yang berbeda satu sama lain, ada beberapa sifat yang umum terdapat pada semua jenis kayu yaitu :

a. Kayu tersusun dari sel-sel yang memiliki tipe bermacam-macam dan susunan dinding selnya terdiri dari senyawa kimia berupa selulosa dan hemiselulosa serta lignin.

b. Semua kayu bersifat anisotropik, yaitu memperlihatkan sifat-sifat yang berlainan jika diuji menurut tiga arah utamanya (longitudinal, radial dan tangensial).

c. Kayu merupakan bahan yang bersifat higroskopis, yaitu dapat menyerap atau melepaskan kadar air (kelembaban) sebagai akibat perubahan kelembaban dan suhu udara disekelilingnya.

d. Kayu dapat diserang oleh hama dan penyakit dan dapat terbakar terutama dalam keadaan kering. Kayu juga mempunyai fisik yang berbeda dengan material lainnya. Sifat- sifat fisik kayu antara lain :

a. Berat dan Berat Jenis Berat suatu kayu tergantung dari jumlah zat kayu, rongga sel, kadar air dan zat ekstraktif didalamnya. Berat suatu jenis kayu berbanding lurus dengan BJ-nya. Kayu mempunyai berat jenis yang berbeda-beda, berkisar antara BJ minimum 0,2 (kayu balsa) sampai BJ 1,28 (kayu nani). Umumnya makin tinggi BJ kayu, kayu semakin berat dan semakin kuat pula.

b. Keawetan Keawetan adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsur-unsur perusak kayu dari luar seperti jamur, rayap, bubuk dan lain-lain. Keawetan kayu tersebut disebabkan adanya zat ekstraktif di dalam kayu yang merupakan unsur racun bagi perusak kayu.

c. Nilai Dekoratif Gambar kayu tergantung dari pola penyebaran warna, arah serat, tekstur, dan pemunculan riap-riap tumbuh dalam pola-pola tertentu. Pola gambar ini yang membuat sesuatu jenis kayu mempunyai nilai dekoratif.

d. Tekstur Tekstur adalah ukuran relatif sel-sel kayu. Berdasarkan teksturnya, kayu digolongkan ke dalam kayu bertekstur halus (contoh: giam dan kulim), kayu bertekstur sedang (contoh: jati dan sonokeling) dan kayu bertekstur kasar (contoh: kempas dan merantil).

e. Warna Kayu yang beraneka warna macamnya disebabkan oleh zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda.

f. Higroskopis Kayu mempunyai sifat dapat menyerap atau melepaskan air. Makin lembab udara di sekitarnya makin tinggi pula kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya. Dalam kondisi kelembaban kayu sama dengan kelembaban udara di sekelilingnya disebut kandungan air keseimbangan (EMC = Equilibrium Moisture Content).

g. Sifat Kayu terhadap suara, yang terdiri dari :

1) Sifat akustik, yaitu kemampuan untuk meneruskan suara berkaitan erat dengan elastisitas kayu.

2) Sifat resonansi, yaitu turut bergetarnya kayu akibat adanya gelombang suara. Kualitas nada yang dikeluarkan kayu sangat baik, sehingga kayu banyak dipakai untuk bahan pembuatan alat musik (kulintang, gitar, biola).

h. Daya Hantar Panas Sifat daya hantar kayu sangat jelek sehingga kayu banyak digunakan untuk membuat barang-barang yang berhubungan langsung dengan sumber panas.

i. Daya Hantar Listrik Pada umumnya kayu merupakan bahan hantar yang jelek untuk aliran listrik. Daya hantar listrik ini dipengaruhi oleh kadar air kayu. Pada kadar air

0 %, kayu akan menjadi bahan sekat listrik yang baik sekali, sebaliknya apabila kayu mengandung air maksimum (kayu basah), maka daya hantarnya boleh dikatakan sama dengan daya hantar air.

Selain sifat fisik, kayu juga mempunyai sifat mekanik yang berbeda dengan material lainnya. Sifat-sifat mekanik kayu antara lain :

a. Keteguhan Tarik Keteguhan tarik adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha menarik kayu. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tarik yaitu keteguhan tarik sejajar arah serat dan keteguhan tarik tegak lurus arah serat.

Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah keteguhan tarik sejajar arah serat. Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat.

b. Keteguhan tekan / Kompresi Keteguhan tekan/kompresi adalah kekuatan kayu untuk menahan muatan/beban. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tekan yaitu keteguhan tekan sejajar arah serat dan keteguhan tekan tegak lurus arah serat. Pada semua kayu, keteguhan tegak lurus serat lebih kecil daripada keteguhan kompresi sejajar arah serat.

c. Keteguhan Geser Keteguhan geser adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang membuat suatu bagian kayu tersebut turut bergeser dari bagian lain di dekatnya. Terdapat 3 (tiga) macam keteguhan yaitu :

1) Keteguhan geser sejajar arah serat

2) Keteguhan geser tegak lurus arah serat dan

3) Keteguhan geser miring Keteguhan geser tegak lurus serat jauh lebih besar dari pada keteguhan geser sejajar arah serat.

d. Keteguhan lengkung (lentur) Keteguhan lengkung/lentur adalah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan beban mati maupun hidup selain beban pukulan. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan yaitu :

1) Keteguhan lengkung statik, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara perlahan-lahan.

2) Keteguhan lengkung pukul, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara mendadak.

e. Kekakuan Kekakuan adalah kemampuan kayu untuk menahan perubahan bentuk atau lengkungan. Kekakuan tersebut dinyatakan dalam modulus elastisitas.

f. Keuletan Keuletan adalah kemampuan kayu untuk menyerap sejumlah tenaga yang relatif besar atau tahan terhadap kejutan-kejutan atau tegangan-tegangan yang berulang-ulang yang melampaui batas proporsional serta mengakibatkan perubahan bentuk yang permanen dan kerusakan sebagian.

g. Kekerasan Kekerasan adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya yang membuat takik atau lekukan atau kikisan (abrasi). Bersama-sama dengan keuletan, kekerasan merupakan suatu ukuran tentang ketahanan terhadap pengausan kayu.

4. Polyester

Unsaturated Polyester merupakan jenis resin thermoset yang biasa disebut dengan polyester saja. Polyester berupa resin cair dengan viskositas yang relatif rendah dan mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin lainnya.

Mengenai sifat termalnya karena banyak mengandung monomer stiren, maka suhu deformasi thermal lebih rendah daripada resin thermoset lainnya dan ketahanan panas jangka panjangnya adalah kira-kira 110 - 1400 ˚C. Ketahanan dingin adalah baik secara relatif. Sifat listriknya lebih baik diantara resin thermoset . Mengenai ketahanan kimianya, pada umumnya kuat terhadap asam kecuali asam pengoksid, tetapi lemah terhadap alkali. Bila dimasukkan dalam air mendidih untuk waktu yang lama (300 jam), bahan akan pecah dan retak-retak. Bahan ini mudah mengembang dalam pelarut, yang melarutkan polimer stiren. Kemampuan terhadap cuaca sangat baik. Tahan terhadap kelembaban dan sinar ultra violet bila dibiarkan di luar, tetapi sifat tembus cahaya permukaan rusak dalam beberapa tahun. Secara luas digunakan untuk konstruksi sebagai bahan komposit.

Penggunaan resin jenis ini dapat dilakukan dari proses hand lay-up sampai dengan proses yang kompleks yaitu dengan proses mekanik. Resin ini banyak digunakan dalam aplikasi komposit pada dunia industri dengan

pertimbangan harga relatif murah, curing yang cepat, warna jernih, kestabilan dimensional dan mudah penanganannya (Billmeyer, 1984).

Tabel 3. Spesifikasi resin Unsaturated Polyester Yukalac BQTN 157

Item

Satuan

Nilai tipikal

Catatan

Berat jenis

Gr/ 3 𝑐𝑚 1.215

40 Barcol GYZJ 934-1 Suhu distorsi panas

Kekerasan

70 Penyerapan air

˚C

1 hari (suhu ruangan) Kekuatan Fleksural

𝑚𝑚 2 9.4 Modulus Fleksural

Daya Rentang 2 Kg/ 𝑚𝑚 5.5 Modulus rentang

Kg/ 2 𝑚𝑚 300

1.6 Sumber : Justus Kimia Raya, 1996

Elongasi

5. Fraksi Volume

Jumlah perbandingan yang biasanya digunakan dalam pembuatan komposit adalah rasio berat (fraksi berat) dan rasio volume (fraksi volume). Hal ini dikarenakan satuan dari matrik dan serat biasa dihitung dengan satuan massa dan satuan volume.

Fraksi volume serat =

Fraksi volume serat = 𝑚𝑓

Fraksi volume matrik =

Keterangan: 𝑚 3 𝑚 = massa matrik (gr) 𝜌 𝑓 = massa jenis serat (gr/mm )

𝑚 3 𝑓 = massa serat (gr) 𝜌 𝑚 = massa jenis matrik(gr/mm )

6. Uji Bending

Kekuatan bending suatu material komposit dapat diketahui dengan melakukan uji bending pada material komposit mengacu pada ASTM D 790. Pada pengujian bending bagian atas spesimen akan mengalami tekanan, dan bagian

bawah akan mengalami tegangan tarik. Pada uji bending, spesimen yang berbentuk batang ditempatkan pada dua tumpuan lalu diterapkan beban ditengah tumpuan tersebut dengan laju pembebanan konstan. Pembebanan ini disebut dengan metode 3-point bending.

Gambar 7. Pembebanan 3-point bending Pada material simetris kekuatan bending dapat dihitung dengan menggunakan persamaan ASTM D 790 :

Keterangan 𝜎 𝑏 = kekuatan bending (MPa)

P = beban yang diberikan (N)

L = support span (mm)

b = lebar spesimen (mm)

d = tebal spesimen (mm)

B. Penelitian Yang Relevan

Penelitian yang akan dilakukan ini merujuk pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Pantoro meneliti tentang hubungan antara variasi ukuran filler dengan perilaku mekanik dan fisik dari material komposit resin serbuk kayu yang dikenai pembebanan statik berupa beban tarik dan beban bending. Dalam Tugas Akhir ini komposit dibuat dari resin dengan variasi ukuran serbuk kayu (30 mesh, 40 mesh,

60 mesh, 80 mesh) dan jenis serbuk kayu adalah kayu jati (Tectona grandis) dan kayu kamper (Cinamommum camphora). Fraksi volume yang digunakan adalah 40%. Dari penelitian Tugas Akhir ini didapatkan bahwa kekuatan tarik terbesar dimiliki oleh komposit dengan penguat serbuk kayu jati pada ukuran filler 80 mesh dengan nilai 0.3128 kg/mm. Sedangkan modulus elastisitas bending terbesar dimiliki komposit dengan penguat serbuk kayu jati dengan ukuran filler 80 mesh sebesar 512.4614 2 kg/mm. Akhirnya dari analisa diperoleh kesimpulan bahwa variasi ukuran filler dan jenis filler berpengaruh terhadap kekuatan mekanik komposit.

Budi kurniawan melakukan penelitian tentang pengaruh panjang serat terhadap keausan, kekuatan tarik, dan impact komposit serat ampas tebu bermatrik polyester. Pada penelitian ini serat yang digunakan adalah serat ampas tebu dengan fraksi volume 40%, panjang serat 10mm, 20mm, 30mm, dan 40mm. Dari hasil penelitian disimpulkan bahwa perbandingan panjang serat tidak begitu berpengaruh terhadap kekuatan impact.

Agus Santoso melakukan penelitian tentang pengaruh variasi fraksi volume pada komposit serbuk kayu dan resin katalis dengan variasi perbandingan 75%:25%, 65%:35% dan 55%:45% terhadap peningkatan kekuatan tarik dan bending . Dalam penelitian ini, Agus Santoso menggunakan massa jenis serbuk

kayu jati sebesar 0.65 g/cm 3 .

C. Kerangka Berpikir

Salah satu unsur penyusun bahan komposit adalah serat. Serat inilah yang terutama menentukan karakteristik komposit seperti kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik lainnya. Serat dalam bahan komposit berperan sebagai bagian utama yang menahan beban, sehingga besar kecilnya kekuatan bahan komposit sangat tergantung dengan kekuatan pembentuknya. Orientasi dan kandungan serat akan menentukan kekuatan mekanis dari komposit. Perbandingan antara matrik dan serat juga merupakan faktor yang sangat menentukan dalam memberikan karakteristik mekanis produk yang dihasilkan.

Jika serat pada komposit terdiri dari lebih dari satu serat, maka perbandingan antara serat yang satu dengan yang lain juga diduga menjadi faktor yang sangat menentukan dalam memberikan karakteristik mekanis produk yang dihasilkan.

Komposit dengan ukuran serat yang lebih kecil diduga mempunyai kemampuan untuk mengisi bagian-bagian kosong/rongga dalam komposit. Berkurangnya jumlah rongga yang dihasilkan diduga akan menyebabkan kekuatan bending semakin meningkat. Keberadaan rongga yang semakin berkurang diduga akan berpengaruh pada berkurangnya peluang terjadinya retakan awal yang akan berkembang menjadi perpatahan. Berkurangnya peluang terjadinya perpatahan diduga akan menghasilkan nilai kekuatan bending yang tinggi.

Pada penelitian ini, bahan punyusun utama spesimen komposit terdiri dari matrik polyester dan serat alam. Serat alam yang digunakan yaitu ampas tebu dan serbuk kayu. Ampas tebu yang digunakan berukuran mesh 40 sedangkan serbuk kayu berukuran mesh 80. Perbandingan fraksi volume antara matrik dengan serat yaitu 60% : 40%. Dalam penelitian ini yang menjadi variasi ialah perbandingan fraksi volume antara ampas tebu dengan serbuk kayu.

Ampas tebu dengan serbuk kayu mempunyai kandungan dan karakteristik yang berbeda, sehingga variasi komposisi di antara keduanya akan menghasilkan kekuatan bending yang berbeda-beda pada komposit. Dalam penelitian ini, variasi perbandingan fraksi volume antara ampas tebu dengan serbuk kayu sebesar : 10% : 30%; 20% : 20%; 30% : 10%.

Berdasarkan uraian di atas ditentukan paradigma penelitian sebagai berikut :

Gambar 8. Kerangka Berpikir

Keterangan :

X : Variasi komposisi campuran (fraksi volume) filler 𝑋 1 : Komposisi campuran filler dengan ampas tebu 10% dan serbuk kayu 30%

𝑋 2 : Komposisi campuran filler dengan ampas tebu 20% dan serbuk kayu 20% 𝑋 3 : Komposisi campuran filler dengan ampas tebu 30% dan serbuk kayu 10%

𝑌 : Kekuatan bending komposit

D. Hipotesis Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah dan kerangka pemikiran di atas dapat diambil hipotesis yaitu sebagai berikut :

1. Ada pengaruh komposisi campuran filler terhadap kekuatan bending komposit ampas tebu-serbuk kayu dengan matrik polyester.

2. Komposisi campuran filler ampas tebu 20% dan serbuk kayu 20% mempunyai kekuatan bending terbesar pada komposit ampas tebu-serbuk kayu dengan matrik polyester.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

1. Tempat Penelitian

Tempat penelitian merupakan lokasi dimana informasi diperoleh untuk menyatakan kebenaran penelitian. Penelitian dilakukan di Laboratorium Material Teknik Mesin UNS.

2. Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan kurang lebih 5 bulan, dari bulan Juli 2011 sampai bulan Nopember 2011. Adapun pelaksanaan kegiatan penelitian sebagai berikut :

a. Pengajuan Judul

: 21 Juli 2011

b. Pembuatan Proposal

: 25 Juli – 12 Agustus 2011

c. Seminar proposal

: 18 Agustus 2011

d. Revisi proposal

: 19 – 29 Agustus 2011

e. Perijinan

:5 – 16 September 2011

f. Proses penelitian : 27 September – 27 Oktober 2011

g. Analisis data

: 28 - 31 Oktober 2011

h. Penulisan laporan

: 1- 28 Nopember 2011

B. Metode Penelitian

Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah metode eksperimen dan merupakan penelitian kuantitatif yaitu memaparkan secara jelas hasil eksperimen di laboratorium terhadap sejumlah benda uji, kemudian analisis datanya dengan menggunakan angka-angka. Penelitian eksperimen adalah penelitian yang dilakukan dengan mengadakan manipulasi terhadap obyek penelitian serta adanya pengawasan produk. Penelitian ini diadakan untuk mengetahui pengaruh komposisi campuran filler terhadap kekuatan bending pada komposit ampas tebu-serbuk kayu bermatrik polyester.

C. Populasi dan Sampel

1. Populasi Penelitian

Populasi penelitian ini adalah keseluruhan komposit ampas tebu-serbuk kayu dengan matrik polyester.

2. Sampel Penelitian

Dalam penelitian ini, sampel penelitiannya diambil dengan menggunakan Purposive Sampling. Sampel dalam penelitian ini adalah komposit ampas tebu- serbuk kayu dengan matrik polyester yang mempunyai komposisi campuran filler sebagai berikut :

a. Ampas tebu 10% dan serbuk kayu 30%

b. Ampas tebu 20% dan serbuk kayu 20%

c. Ampas tebu 30% dan serbuk kayu 10%

D. Teknik Pengumpulan Data

1. Identifikasi Variabel

Variabel adalah obyek penelitian atau apa yang menjadi titik perhatian suatu penelitian. Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Variabel Bebas

Variabel bebas merupakan variabel yang menjadi sebab timbulnya atau berubahnya variabel terikat. Munculnya variabel ini tidak dipengaruhi atau tidak ditentukan oleh ada atau tidaknya variabel lain.

Variabel bebas dalam penelitian ini adalah variasi komposisi campuran filler komposit ampas tebu-serbuk kayu dengan matrik polyester, yaitu :

1) komposisi campuran filler ampas tebu 10% dan serbuk kayu 30%

2) komposisi campuran filler ampas tebu 20% dan serbuk kayu 20%

3) komposisi campuran filler ampas tebu 30% dan serbuk kayu 10%

b. Variabel Terikat

Variabel terikat merupakan variabel yang dipengaruhi karena adanya variabel bebas. Dengan kata lain, ada atau tidaknya variabel terikat tergantung ada atau tidaknya variabel bebas. Variabel terikat pada penelitian ini adalah kekuatan bending komposit ampas tebu-serbuk kayu dengan matrik polyester.

c. Variabel Kontrol

Variabel kontrol merupakan himpunan sejumlah gejala yang memiliki berbagai aspek atau unsur di dalamnya, yang berfungsi untuk mengendalikan agar variabel terikat yang muncul bukan karena pengaruh variabel lain, tetapi benar-benar karena pengaruh variabel bebas yang tertentu. Variabel kontrol dalam penelitian ini adalah :

1) Matrik polyester BQTN 157 dengan fraksi volume 60%

2) Serbuk kayu dengan ukuran mesh 80

3) Ampas tebu dengan ukuran mesh 40

2. Instrumen Eksperimen

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah:

a. Ampas tebu

b. Serbuk kayu

c. Resin Unsaturated Polyester Yucalac 157 BQTN-EX

d. Katalis MEXPO (Methil Ethyl Ketone Perokside)

e. Realeaser Mirror Glase Wax

Gambar 9. Bahan-bahan Penelitian (a) ampas tebu, (b) serbuk kayu, (c) Unsaturated Polyester Yucalac 157 BQTN-EX, (d) Katalis MEXPO, (e) Realeaser Mirror Glase Wax

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :

a. Crushing Machine Alat ini digunakan untuk menggiling/menghancurkan serat ampas tebu sebelum disaring menggunakan mesh.

b. Mesh Alat ini digunakan untuk mendapatkan ukuran serbuk ampas tebu setelah di- crushing .

c. Oven elektrik Alat ini digunakan untuk mengeringkan ampas tebu dan serbuk kayu sebelum diolah serta digunakan untuk mengeringkan komposit sebelum dilakukan

pengujian (proses post cure). Pada alat ini dilengkapi dengan pengatur suhu dan waktu sehingga alat dapat diseting sesuai kebutuhan.

d. Timbangan digital Alat ini digunakan untuk mengukur massa bahan komposit.

e. Wood moisture meter Wood moisture meter digunakan untuk mengukur kadar air yang terkandung didalam komposit.

f. Universal Testing Mechine (UTM) Alat ini digunakan untuk uji bending pada spesimen komposit. Ada di Laboratorium Material Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

g. Gelas ukur Alat ini digunakan untuk mengukur volume polyester.

h. Perangkat cetakan Cetakan yang digunakan terbuat dari potongan-potongan kaca yang berukuran 190mmx40mmx4mm yang dirangkai menjadi satu cetakan.

PENGARUH KOMPOSISI CAMPURAN FILLER TERHADAP KEKUATAN BENDING KOMPOSIT AMPAS TEBU - SERBUK KAYU DALAM MATRIK POLYESTER SKRIPSI