Pengaruh Perlakuan Alkali Dan Termomekanis Pada Serat Ilalang (Imperata Cylindrica) Terhadap Sifat Mekanis Material Komposit Serat Ilalang Sebagai Substitusi Bahan Body Kendaraan

  ITEKS Intuisi Teknologi Dan Seni

===========================================================

Pengaruh Perlakuan Alkali Dan Termomekanis Pada

Serat Ilalang (Imperata Cylindrica) Terhadap Sifat

Mekanis Material Komposit Serat Ilalang Sebagai

Substitusi Bahan Body Kendaraan _{1, 2 3 1,2,3}

Khanif Setiawan Bambang Sugiantoro Erwin Hardiansyah

  Program Studi Teknik Mesin STT Wiworotomo Purwokerto Jl. Sumingkir No. 1 Tlp. (0281)626266 Fax. (0281)632870 Purwokerto Barat Abstrak Perkembangan teknologi komposit mulai bergeser dari serat sintetis ke serat alami yang dipicu dengan adanya regulasi tentang persyaratan habis pakai (end of life) produk komponen otomotif bagi negara-negara Uni Eropa dan sebagian Asia. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat mekanis dari material komposit serat ilalang dengan memvariasikan perlakuan serat. Bahan yang digunakan yaitu serat dengan perlakuan termomekanis, alkali dan serat tanpa perlakuan sebagi pembanding. Dimana pada hasil rata-rata spesimen dengan perlakuan termomekanis terhadap serat tegangan tarik sebesar 10,18 Mpa, kemudian dengan tanpa perlakuan terhadap serat sebesar 13,0 Mpa, lalu komposit dengan perlakuan alkali terhadap serat sebesar 11,66 Mpa. Sedangkan pada regangan tarik hasil rata-rata spesimen dengan perlakuan termomekanis sebesar 5,64 %, kemudian spesimen tanpa perlakuan terhadap serat sebesar 5,97 % dan spesimen dengan perlakuan alkali sebesar 5,55 %. Dan untuk hasil tegangan bending pada perlakuan termomekanis adalah 27,76 MPa, kemudian pada komposit serat tanpa perlakuan adalah 35,79 MPa, dan pada komposit serat dengan perlakuan alkali adalah sebesar 26,57 MPa. Untuk foto makro pada serat tanpa perlakuan nampak lebih kuat hasil patahannya dari serat yang lain pada hasil uji tarik. Dari beberapa perlakuan terhadap serat ilalang tidak ada pengaruh yang signifikan dan belum mampu memperbaiki kekuatan mekanik dari material komposit serat ilalang.

  Kata kunci: Perlakuan serat, ilalang, sifat mekanik.

  Abstract Green technology development of composite start shifting from synthetic fibers to natural fibers that triggered on with regulation requirements consumables (end of life) automotive components products for some Europe countries and parts of Asia. The study aims to review the husband know the mechanical properties of fiber composite materials from reeds with varying fiber treatment. Materials used in fiber Namely with thermomechanical treatment, alkali and fiber without treatment as a comparator. On findings where the average specimen with thermomechanical treatment against fiber tensile stress of 10.18 MPa, then with without treatment against fiber by 13.0 Mpa, then alkali treatment against with composite fiber of

  11.66 MPa. On tensile strain while the average results of specimens with thermomechanical treatment amounted to 5.64%, then the specimens without treatment against fiber by 5.97% and the specimens with alkali treatment amounted to 5.55%. And to review the findings of the bending stress on thermomechanical treatment is 27.76 MPa, then at fiber composite without treatment is 35.79 MPa, and on with fiber composite alkali treatment is at 26.57 MPa. For macro photo fibers on stronger without treatment visible fracture results from another fiber on the tensile test results. Against the treatment of multiple fiber reeds no influence significantly and not able to fix mechanical strength of fiber composite materials weeds.

  Keywords: fiber treatment, weeds, mechanical characters.

  

48

  ITEKS Intuisi Teknologi Dan Seni

===========================================================

1.

   Pendahuluan

  Perkembangan teknologi komposit saat ini sudah mulai mengalami pergeseran dari bahan komposit berpenguat serat sintetis menjadi bahan komposit berpenguat serat alam. Teknologi komposit pun sebenarnya mencontoh komposit alam yang sudah ada sebelumnya. Penggunaan kembali serat alam, dipicu oleh adanya regulasi tentang persyaratan habis pakai (end of life) produk komponen otomotif bagi negara-negara Uni Eropa dan sebagian Asia, bahkan sejak tahun 2006, negara-negara Uni Eropa telah mendaur _[1] ulang 80% komponen otomotif, dan akan meningkat menjadi 85% pada tahun 2015 . Di Asia khususnya di Jepang, sekitar 88% komponen otomotif telah di daur ulang pada tahun _[2] 2005 dan akan meningkat pada tahun 2015 menjadi 95%, . Serat alam sebagai elemen penguat sangat menentukan sifat mekanik dari komposit karena meneruskan beban yang didistribusikan oleh matrik. Semua serat alam dari tanaman memiliki sifat hydrophilic yang _[3] sangat berlawanan dengan sifat hidrophobik polimer . Keunggulan serat ilalang dibandingkan dengan fiber glass adalah komposit serat ilalang lebih ramah lingkungan karena mampu terbiodegrasi secara alami dan harganya pun _[4] lebih murah dibandingkan fiber glass . Sedangkan fiber glass sukar terbiodegrasi secara alami, sehingga perlu adanya bahan alternatif pengganti fiber glass tersebut. Selain itu fiber glass juga menghasilkan CO dan debu berbahaya bagi kesehatan jika didaur ulang, sehingga perlu adanya bahan alternatif pengganti fiber glass. Dari segi kekuatan tarik juga serat alami lebih kuat dibanding fiber glass. Dari penelitian sebelumnya diketahui bahwa kuat tarik serat daun pandan alas menunjukkan hasil sebesar 72,44 kg/mm2 sedangkan untuk fiber glass _{2 [5].} sebesar 21,65 kg/mm

  Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Pada dasarnya, komposit dapat didefinisikan sebagai campuran makroskopi dari serat dan matriks. Serat merupakan material yang umumnya jauh lebih kuat dari matriks dan berfungsi memberikan kekuatan _[5][6] Tarik , sedangkan matriks berfungsi untuk melindungi serat dari efek lingkungan dan kerusakan akibat benturan. Serat alam adalah serat yang berasal dari alam seperti serat ijuk, serat nenas, serat kelapa, dan lain- lain. Terdapat beberapa alasan menggunakan serat alam sebagai penguat komposit adalah lebih ramah lingkungan dan

  

biodegradable dibandingkan dengan serat sintetis, berat jenis serat alam lebih kecil,

  memiliki rasio berat-modulus lebih baik dari serat E-glass , komposit serat alam memiliki daya redam akustik yang lebih tinggi dibandingkan komposit serat E-glass dan serat karbon serta lebih ekonomis dari serat glass dan serat karbon. Orientasi arah serat, struktur serat, komposisi, ukuran dan bentuk serta jumlah cacat pada serat adalah faktor- _{[6] [7]} faktor yang mempengaruhi sifat mekanik dan laminat material komposit . Dengan menambahkan perlakuan alkalisasi pada serat dengan konsentrasi NaOH 5% _[8] didapat kekuatan tarik komposit yang optimum . Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan mekanik dan pengaruh perlakuan serat pada komposit serat alami dengan variasi perlakuan serat rumput ilalang yaitu perlakuan alkali, termomekanis dan tanpa perlakuan terhadap serat sebagai bahan pembandingnya.

2. Metode Penelitian

  Bahan yang dibutuhkan dalam penelitian yaitu: matriks (resin dan katalis), serat rumput ilalang, kit motor, alkali, air. Alat yang digunakan untuk penelitian yaitu: timbangan, perangkat perebusan, perangkat cetak, gelas ukur, suntikan/ spuit, mangkuk dan pengaduk, alat pres, gergaji, jangka sorong, amplas, alat pelindung diri, alat uji tarik dan bending, alat foto makro. Jenis penelitian menggunakan Eksperimen. Adapun bahan pengujian sebagai berikut :

  ITEKS Intuisi Teknologi Dan Seni

===========================================================

a.

   Bahan :

  Alang-alang ( Imperata Clindrica ) dengan komposisi ; abu sebesar 5,42 %, silika 3,6 %, lignin 18,12 %, pentosan 28,58 %, dan kadar alfa selulosa 44,28 %, dan juga mempunyai _[10] derajat polimerisasi berkisar 600-1500 . Pertumbuhan yang cepat, serta perkembangan akar yang saling bertautan antar pohon membentuk jalinan rimpang kuat yang dapat menahan tanah disekitarnya sehingga mampu manahan erosi tanah.

  b.

   Variabel penelitian :

  Variabel bebas yang digunakan sebagai parameter antara lain perlakuan serat alami dengan perlakuan alkali, perlakuan termomekanis, dan serat tanpa perlakuan terhadap komposit rumput ilalang. Variabel terikatnya adalah tingkat kekuatan tarik, kekuatan lentur/ lengkung dan foto makro material komposit rumput ilalang. Serta Variable kontrol penelitian ini adalah serat rumput ilalang 20% dengan resin 80%. Analisis data menggunakan Analisis Varian (ANAVA).

  c.

   Metode Uji Sifat Mekanik Komposit 1.

   Kekuatan tarik

  Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan. Hubungan tegangan- regangan pada tarikan memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada laju tegangan, temperatur, lembaban, dan seterusnya. Kekuatan tarik diukur dengan menarik sekeping sampel dengan dimensi yang seragam. Bentuk sampel uji secara umum digambarkan seperti gambar berikut:

  [9]

Gambar 2.1 Uji tarik ASTM D 638-02 2.

   Uji Kekuatan lentur

  Pengujian kekuatan lentur (bending test) dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan polimer terhadap pembebanan. Dalam metode ini metode yang digunakan adalah metode tiga titik lentur. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mengetahui keelastisan dan kekuatan _[9] tekan suatu bahan. Pada penelitian kali ini menggunkan standard ASTM D 790-02 .

Gambar 2.2 Uji bending ASTM D 790-02

3. Hasil dan Pembahasan

3.1 Hasil Pengujian Tarik

  Dari hasil pengujian tarik komposit serat rumput ilalang didapatkan hasil tegangan dan regangan tarik antar perlakuan terhadap serat seperti pada grafik Gambar dibawah.

  ITEKS Intuisi Teknologi Dan Seni

===========================================================

Gambar 4.2 Grafik tegangan tarik komposit serat rumput ilalang.

  Dari pengujian tarik komposit serat rumput ilalang terdapat perbedaan tegangan tarik. Dimana pada hasil rata-rata spesimen dengan perlakuan termomekanis terhadap serat tegangan tarik sebesar 10,18 Mpa, kemudian dengan tanpa perlakuan terhadap serat sebesar 13,0 Mpa, lalu komposit dengan perlakuan alkali terhadap serat sebesar 11,66 Mpa.

Gambar 4.3 Grafik regangan tarik komposit serat rumput ilalang.

  Dari pengujian tarik komposit serat rumput ilalang terdapat perbedaan regangan tarik. Dimana pada hasil rata-rata spesimen dengan perlakuan termomekanis regangan tarik sebesar 5,64 %, kemudian spesimen tanpa perlakuan terhadap serat sebesar 5,97 % dan spesimen dengan perlakuan alkali sebesar 5,55 %.

3.2 Hasil Pengujian Bending

  Pada pengujian bending komposit serat rumput ilalang masing-masing sampel dilakukan pengujian 3 kali, karena pada penelitian ini menggunakan 3 sampel dan masing- masing sampel dilakukan pengujian 3 kali maka jumlah total 9 spesimen.

Gambar 4.5 Grafik tegangan bending komposit serat rumput ilalang.

  Dari grafik diatas dapat dijelaskan bahwa tegangan rata-rata pada komposit serat dengan perlakuan termomekanis adalah 27,76 MPa, kemudian pada komposit serat tanpa

  ITEKS Intuisi Teknologi Dan Seni

===========================================================

  perlakuan adalah 35,79 MPa, dan pada komposit serat dengan perlakuan alkali adalah sebesar 26,57 MPa.

  3.3 Pengujian Struktur Makro

  Pada penelitian ini sifat komposit serat rumput ilalang dengan masing-masing perlakuan terhadap serat agar lebih bisa diketahui susunan partikel serat rumput ilalang dilakukan pengambilan foto makro pada hasil patahan pengujian tarik. Foto makro ini menggunakan perbesaran 10x. Berdasarkan struktur makro komposit serat rumput ilalang dengan perlakuan termomekanis kita bisa menyimpulkan bahwa komposit ini masih kurang maksimal pada percobaan pengujian kekuatan mekanis baik pada uji tarik maupun uji bending. Dapat dibuktikan dari hasil pengujian diatas bahwa perlakuan termo-mekanis belum mampu memperbaiki kekuatan dari sifat komposit.

  Berdasarkan struktur makro serat rumput ilalang tanpa perlakuan serat kita dapat menyimpulkan bahwa komposit ini terbukti kuat pada pengujian tarik dan bending. Karena susunan partikel yang hampir tidak memiliki cacat material. Struktur makro serat rumput ilalang dengan perlakuan alkali hasilnya menunjukkan bahwa perlakuan ini belum terbukti kuat dalam pengujian tarik maupun bending. Dikarenakan proses perlakuan alkali masih memiliki kekurangan dalam hal komposisi cairan maupun waktu perendaman. Ini mengakibatkan penulis masih memiliki banyak kekurangan dalam hal ilmu perlakuan serat alami material komposit.

  3.4 Pembahasan

  Penelitian-penelitian sebelumnya telah banyak membahas tentang pengalihan serat sintetis ke serat alami guna mencari material yang dapat didaur ulang karena serat sintetis sukar untuk didaur ulang. Selain itu juga penelitian guna mencari material atau parameter yang mampu memperbaiki sifat mekanis dari material komposit. Orientasi arah serat, struktur serat, komposisi, ukuran dan bentuk serta jumlah cacat pada serat adalah faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mekanik dan laminat material komposit. Penulis mencoba meneliti untuk memperbaiki sifat mekanik material komposit dengan memilih salah satu cara diatas yaitu mengubah struktur serat. Dari pengujian tarik komposit serat _[8] rumput ilalang terdapat perbedaan tegangan tarik, hal ini sesuai dengan hasil penelitian . Dimana pada hasil rata-rata spesimen dengan perlakuan termomekanis terhadap serat tegangan tarik sebesar 10,18 Mpa, kemudian dengan tanpa perlakuan terhadap serat sebesar 13,0 Mpa, lalu komposit dengan perlakuan alkali terhadap serat sebesar 11,66 Mpa. Hasil ini sedikit berbeda dengan penelitian sebelumnya bahwa kekuatan dan regangan tarik komposit memiliki harga optimum untuk perlakuan serat 2 jam, yaitu 19.27 Mpa dan 0.44%. Komposit _[6] yang diperkuat serat yang dikenai perlakuan 6 jam memiliki kekuatan terendah .

  Dari analisa data menggunakan Analisis Varian (ANAVA) pada perhitungan diatas, perlakuan pada serat ilalang dengan perlakuan termomekanis dan alkali terhadap material komposit tidak menunjukkan kesimpulan adanya pengaruh perlakuan. Dari kesimpulan analisis data diatas tidak dianjurkan untuk melakukan perlakuan terhadap serat sebelum pembuatan komposit karena hasil analisa tidak ada pengaruh yang signifikan dari serat alami tanpa perlakuan.

  Beberapa kemungkinan yang menyebabkan tidak meningkatnya kekuatan mekanik dari material komposit yang dapat diperkirakan Penulis yaitu dikarenakan kurangnya pengetahuan tentang rumus kimia cairan alkali yang dipakai baik oleh penulis maupun yang dipakai peneliti yang lain dan juga masih kurang diperhatikan tingkat kerataan atau susunan serat pada saat pencetakan komposit. Serta ukuran serat yang dipakai tidak seragam, kurangnya teknologi dan pengetahuan tentang pembuatan serat mengakibatkan Penulis kesulitan dalam membuat ukuran serat yang seragam yang mengakibatkan kekuatan tiap serat tidak merata.

  ITEKS Intuisi Teknologi Dan Seni =========================================================== 4. Kesimpulan

  Setelah dilakukan penelitian dan pengujian terhadap komposit serat rumput ilalang dimana pengujian tersebut meliputi pengujian kekuatan tarik, kekuatan lentur atau tekan dan pengamatan dengan foto makro diperoleh kesimpulan: a.

  Nilai kekuatan tegangan tarik komposit serat ilalang dengan nilai tertinggi diperoleh dari serat tanpa perlakuan dengan nilai rata-rata 13,00 Mpa. Sedangkan serat setelah dilakukan perlakuan dengan nilai tegangan tarik terbaik didapat dari serat dengan perlakuan alkali yakni dengan nilai rata-rata 11, 66 Mpa dan untuk serat dengan perlakuan termomekanis diperoleh nilai rata-rata 10,18 Mpa.

  b.

  Nilai regangan terbaik pada serat setelah perlakuan didapat dari serat dengan perlakuan termomekanis dengan nilai rata-rata 5,64 % dan pada serat dengan perlakuan alkali didapat nilai rata-rata 5,55 %. Akan tetapi regangan terbaik dimiliki oleh serat tanpa perlakuan dengan nilai rata-rata 5, 97 %.

  c.

  Tegangan bending terbaik didapat serat tanpa perlakuan dengan nilai rata-rata 35,79 Mpa. Besar tegangan bending serat dengan perlakuan termomekanis sebesar 27, 76 dan untuk serat dengan perlakuan alkali sebesar 26,57.

  d.

  Berdasarkan masing-masing hasil perhitungan analisa data dengan menggunakan metode Analisis Varian (ANAVA) bahwa hasil pengujian tidak menunjukkan adanya pengaruh kekuatan mekanis material komposit serat ilalang dengan variasi perlakuan terhadap serat.

5. Daftar Pustaka

  [1] Van Rijswijk, M.Sc, 2001. Natural Fibre Composites [2] Drzal, Lawrence T., A. K. Mohanty and M. Misra. Bio-Composite Materials as

Alternatives to Petroleum-based Composites for Automotive Applications.

  [3] Kartini, Ratni. 2002. Pembuatan Dan Karakterisasi KompositPolimer Berpenguat Serat Alam. Institut Pertanian Bogor, Bogor. [4] Budiasih, KS. 2011, Pemanfaatan Beberapa Tanaman Berpotensi Sebagai Bahan Anti Nyamuk . Universitas Negeri Yogyakarta, D. I. Yogyakarta. [5] Bagir, Achmad. 2009, Pemanfaatan serat eceng gondok sebagai bahan baku pembuatan komposit . Universitas Diponegoro, Semarang. [6] Diharjo, Kuncoro. 2006. Pengaruh Perlakuan Alkali terhadap Sifat Tarik Bahan

Komposit Serat Rami-Polyester. Universitas Negeri Sebelas Maret, Surakarta.

[7] Marsyahyo,E., Soekrisno,R., Rochardjo,H.S.B., Jamasri,. 2009. Preliminary

  Investigation on Bulletproof Panels Made from Ramie Fiber Reinforced Composites for NIJ Level II, IIA, and IV, Journal of Industrial Textiles, Vol. 39, No. 1.

  [8] Maryanti, Budha. 2011. Pengaruh Alkalisasi Komposit Serat Kelapa-Poliester Terhadap Kekuatan Tarik. Fakultas Teknik Universitas Brawijaya, Malang.Mujiyono. Didik.

  2006. Pemanfaatan Serat Daun Pandan Alas Sebagai Pengisi Alternatif Pengganti

Fiberglass . Media Teknik, No.1. Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta.

[9] ASTM, 2006, Annual Book of ASTM Standard [10] Rafiuddin Syam, Zulkifli Djafar. 2012. Analisis Sifat Mekanis Tenunan Serat Rami Jenis Basket Tipe S 3/12 Dengan Matriks Epoksi Resin (Kekuatan Bending).

  Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, Makassar.